Effekten av preoperativ elektrisk stimulering på perifer nerveregenerering.

Hensikt:

Formålet med denne forskningsstudien er å bestemme effekten av preoperativ elektrisk stimulering (ES) på sensorisk nerveregenerering i de digitale nervene som har blitt traumatisk gjennomskåret og deretter kirurgisk reparert.

Hypotese:

Basert på tidligere dyre- og menneskeforskning, antar vi at preoperativ ES vil resultere i betydelig forbedring av sensorisk nerveregenerering i hånden sammenlignet med kirurgi alene etter en traumatisk digital nervesår. I tillegg antar vi at preoperativ sammen med postoperativ ES vil ha en additiv effekt på sensorisk nerveregenerering sammenlignet med preoperativ ES og kirurgi alene.

Berettigelse:

Traumatisk skade på de perifere nervene er mest vanlig i den unge befolkningen; derfor resulterer funksjonshemming medfører en betydelig kostnad for pasienten, så vel som for samfunnet, fra tap av produktivitet og helsehjelp brukt på rehabilitering. Til tross for store anstrengelser for å forbedre kirurgisk teknikk, har ikke funksjonelt resultat endret seg vesentlig de siste tretti årene. Irreversibel denervering, atrofi av målmuskler og forstyrret følelse sekundært til langsom eller avvikende aksonal utvekst er fortsatt en betydelig utfordring. For tiden brukes bruken av postoperativ elektrisk stimulering for å fremme aksonal regenerering med god effekt. Preoperativ kondisjonering av den skadde perifere nerven, med elektrisk stimulering, har imidlertid ikke blitt undersøkt i den menneskelige befolkningen.

Preoperativ kondisjonering med elektrisk stimulering (ES) av de skadde perifere nervene viser spesielt lovende. Virkningsmekanismen for kondisjoneringslesjoner består av oppregulering av regenerative assosierte gener og cAMP- og JAK/STAT-veiene. Data fra dyremodeller, som undersøker effekten av preoperativ elektrisk stimulering av perifere nerver, viser at denne teknikken fremmer perifer nerveaksonal regenerering. Senger et al har demonstrert at elektrisk stimulering ga aksonal regenerering som tilsvarer den tradisjonelle prekondisjonerende knuselesjonen. Således har elektrisk stimulering blitt bevist som en levedyktig metode for prekondisjonering av perifere nerver, for å fremme oppregulere aksonal regenerering før primær coaptation av nerven. Senger et al har også undersøkt virkningsmekanismen til denne forbedrede aksonale regenereringen hos dyr prekondisjonert med elektrisk stimulering og har funnet oppregulering av regenerative assosierte gener.

Effekten av postoperativ elektrisk stimulering på kirurgisk reparerte perifere nerver er godt detaljert i litteraturen. Det kan derfor være synergistisk å kombinere pre- og postoperativ elektrisk stimulering. Tidligere dyrearbeid har blitt oversatt til pasienter med digital nervetranseksjon og reparasjon, og karpaltunnelsyndrom. Wong et al viste at de pasientene som gjennomgikk fullstendig digital nervetranseksjon, kirurgisk reparasjon og postoperativ 1 time med 20Hz kontinuerlig ES viste konsekvent større forbedringer i alle sensoriske modaliteter med 5 til 6 måneder postoperativt sammenlignet med kontrollene. Gordon et al demonstrerte kort post-kirurgisk ES resulterte i robust motorisk reinnervasjon til thenarmusklene etter 3 måneder, mens det tok mer enn ett år hos kontrollpasientene.

Nix og Hopf demonstrerte at lavfrekvent ES av den knuste motoriske nerven til soleus hos kaniner akselererte forbedringen i muskelkraftproduksjonen med 2 uker sammenlignet med kontrollene. Pocket og Gavin ved bruk av rottemodellen viste at tåsprayrefleksen i knuste isjiasnerver kom seg betydelig raskere med lavfrekvent og lav intensitet ES. Al-Majed et al viste at en time med lavfrekvent 20Hz ES av transekterte og reparerte rotte femorale nerver akselererte den sakte forskjøvede regenereringen som vokste over reparasjonsstedet, samt forbedret preferansemotorisk reinnervasjon. Selv når ES ble forsinket med opptil 2 uker etter reparasjon av lårbensnerven hos rotter, var de forsterkende effektene fortsatt vedvarende. I en ledsagerstudie fra samme år viste disse etterforskerne at ES oppregulerte hjerneavledet nevrotrofisk faktor og dens reseptor trkB i løpet av de første 2 dagene etter operasjonen. Brushart et al viste at kort lavfrekvent ES forbedrer spesifisiteten til reinnervasjon. Geremia et al utførte en pivotal studie som viste en økning i aksonal regenerering i sensoriske nevroner hvis perioden med postkirurgisk ES ikke var mer enn 1 time. Effekten ble stump hvis stimuleringsperioden var lengre.

Til dags dato er det ikke gjort studier for å se på effekten av preoperativ kondisjonering på sensorisk reinnervasjon av menneskelige perifere nerver med ES. Gitt den lovende naturen til dyredataene fra Senger et al, og den godt dokumenterte effektiviteten av postoperativ elektrisk stimulering av kirurgisk reparerte perifere nerver, designet vi denne studien for å evaluere effekten av preoperativ kondisjonering med ES, så vel som preoperativ -operativ og postoperativ ES på digital nervesensorisk utvinning etter transeksjon og reparasjon.

Mål:

Målene med denne studien er todelt. For å bestemme effekten av preoperativ ES alene, så vel som kombinert med postoperativ ES på digital nerveregenerering av sensasjon, post-transeksjon og kirurgisk reparasjon, sammenlignet med kontrollpasienter med kirurgi alene.

Forskningsmetode/prosedyrer:

Design:

Dette er en dobbeltblind randomisert placebokontrollert studie som tester effekten av ES på sensorisk (digital) nervegjenoppretting i den menneskelige hånden. Pasienter vil bli rekruttert til håndtraumeklinikker (plastikkkirurgi) over hele Edmonton. Etter samtykke til forskningsstudien vil forsøkspersonen gjennomgå en rekke tester (Semmes-Weinstein Monofilament Test, 2-punkts diskriminering, kvantitativ sensorisk testing for kulde, varme og varme smerteterskler, samt funksjonshemming av arm, skulder og Lever [DASH] spørreskjema) preoperativt for å bestemme grunnlinjeunderskuddet før operasjonen.

Kirurgi:

Alle kirurger og intraoperativt personale vil bli blindet fra den eksperimentelle behandlingen. All prosedyre er den samme for hver pasient i operasjonssuiten. Pasienter vil motta standard-of-care kirurgisk reparasjon av deres digitale nerve med mikroskopisk forstørrelse og ved bruk av fin-gauge suturer. Hver pasient vil få 2 finsporede teflonisolerte ledninger (sterilisert på sykehuset der operasjonen utføres) satt inn proksimalt til nerveskadestedet, vekk fra suturstedet, 3 dager før operasjonen og umiddelbart etter operasjonen. Disse ledningene vil bli festet til den elektriske stimulatoren som aktiverer nerven og sender aksjonspotensialer mot cellekroppen. Av den grunn må pasienten ikke motta lokalbedøvelse fordi det vil blokkere natriumkanalene, eliminere aksjonspotensialet og oppheve effekten av elektrisk stimulering.

Postoperativ utvinning:

Pasienter vil bli vurdert for baseline-karakteristikker tre dager før den planlagte operasjonsdatoen, l finsporede ledninger vil bli implantert perkutan proksimalt til det antatte nerveskadestedet, disse ledningene vil festes til en elektrisk stimulator (modell SD9, Grass Instruments, Providence RI, USA). På det tidspunktet vil personellet som er direkte knyttet til studiet forlate rommet. En forskningsassistent som ellers ikke er knyttet til studiet vil overta. En ugjennomsiktig konvolutt som inneholder en beregnet generert randomiseringskode vil bli åpnet for å bestemme pasientbehandlingsgruppen.

Behandlingsgruppe A: Preoperativ stimulering med falsk postoperativ stimulering

Pasienter som er randomisert til denne gruppen vil motta 1 time med kontinuerlig elektrisk stimulering tre dager før planlagt kirurgisk dato. Frekvensen vil bli fastsatt til 20Hz og spenningen og varigheten av elektriske pulser vil økes sekvensielt til den maksimale tolerable grensen. Etter hvert som nerven blir vant til følelsen av stimuleringen, økes spenningen til neste tolerable terskel, og dette gjentas i løpet av en time. Når stimuleringen er fullført, kobles stimulatoren fra og pasienten informeres om operasjonsdatoen. Ledningene tas ut ved avslutning av den preoperative avtalen. Disse pasientene vil få implantert fine tråder for postoperativ falsk stimulering på operasjonstidspunktet. I det postoperative utvinningsrommet er stimulatoren festet til ledningene deres. Spenningen vil imidlertid bare økes til et nivå de er i stand til å sanse. Stimulatoren ble deretter slått av uten at pasientene visste det. Alle koblinger er igjen på plass. Disse pasientene vil få fjernet ledningene ved første oppfølging innen 1 uke.

Behandlingsgruppe B: Preoperativ og postoperativ stimulering:

Pasienter som er randomisert til denne gruppen vil motta 1 time med kontinuerlig elektrisk stimulering tre dager før planlagt kirurgisk dato og deretter igjen umiddelbart etter operasjonen. Frekvensen vil bli fastsatt til 20Hz og spenningen og varigheten av elektriske pulser vil økes sekvensielt til den maksimale tolerable grensen. Etter hvert som nerven blir vant til følelsen av stimuleringen, økes spenningen til neste tolerable terskel, og dette gjentas i løpet av en time. Når stimuleringen er fullført, kobles stimulatoren fra og pasienten informeres om operasjonsdatoen. Ledningene tas ut ved avslutning av den preoperative avtalen. Pasienter randomisert til denne gruppen vil også motta 1 time kontinuerlig elektrisk stimulering postoperativt. Disse pasientene vil ha fine tråder for postoperativ stimulering implantert ved operasjonstidspunktet. I det postoperative utvinningsrommet er stimulatoren festet til ledningene deres. Frekvensen vil bli fastsatt til 20Hz og spenningen og varigheten av elektriske pulser vil økes sekvensielt til den maksimale tolerable grensen. Etter hvert som nerven blir vant til følelsen av stimuleringen, økes spenningen til neste tolerable terskel, og dette gjentas i løpet av en time. Når stimuleringen er fullført, kobles stimulatoren fra og pasienten informeres om neste oppfølging. Trådene tas ut ved første oppfølging innen en uke med første bandasje og skinneskift

Sham-Placebo kontrollgruppe

Disse pasientene vil ha stimulatoren festet til ledningene 3 dager før den planlagte operasjonsdatoen og postoperativt som i de tidligere gruppene. Spenningen vil imidlertid bare økes til et nivå de er i stand til å sanse. Stimulatoren ble deretter slått av uten at pasientene visste det. Alle tilkoblinger forblir på plass i en times varighet. Disse pasientene vil på samme måte få fjernet ledningene etter avsluttet preoperativ avtale og ved første postoperative oppfølging innen 1 uke etter operasjonen.

Postoperativ oppfølging:

Alle pasienter vil ha en uke postoperativt besøk, og deretter følges månedlig hvor de tidligere nevnte sensoriske nervevurderingstestene samt sensoriske nerveledningsstudier og Canadian Occupational Performance Measure vil bli utført. Det er totalt seks månedlige besøk, hvert besøk vil ta ca. 1,5 time.

Prøvestørrelsesberegning

Basert på en sentral artikkel av Geremia et al; hos rotter var forskjellen i antall regenererte sensoriske aksoner etter 1 time ES 397+/-321 (SD) sammenlignet med kontrollene. Med type I-feilen satt til 0,05 og type II-feilen til 0,80, vil en prøvestørrelse på 20 være nødvendig i behandlingsgruppen og det samme antallet i kontrollgruppen. For å stå for 10 % av potensielle pasienters tap til oppfølging tar vi sikte på å rekruttere totalt 66 pasienter. En interimsanalyse vil bli utført av dataovervåkingsteamet når de første 10 pasientene har fullført sin 6 måneders oppfølging.

Plan for dataanalyse:

Per protokollanalyse vil bli fullført. Alle resultater vil bli rapportert som gjennomsnitt + standardavvik. Student t test og Fischer eksakt test vil bli utført for å bestemme demografiske forskjeller mellom behandlingsgruppene. Forskjeller i sensoriske testresultater vil bli evaluert via chi square testing. ANOVA vil bli brukt til å bestemme reproduserbarhet av testing ved å sammenligne utfall med den kontralaterale hånden. ANOVA variansanalyse vil også bli utført på alle etterbehandlingstidspunkter for å avgjøre om behandlingene varierer over tid. Et 5 % (alfa) nivå vil bli ansett som en statistisk signifikant forskjell.