Способ восстановления протяженного дефекта нерва с помощью эпиневрального кондуита
METHOD OF RECOVERING AN EXTENDED NERVE DEFECT WITH THE OF AN EPINEURAL CONDUIT

Изобретение относится к медицине, а именно к травматологии и нейрохирургии, и может быть использовано при лечении травм периферической нервной системы.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из сосудисто-нервно-тканевого комплекса, сформированного в виде манжеты, выкроенной из подлежащей собственной фасции голени фасциально-клетчаточного островкового лоскута, который включает икроножный нерв с малой подкожной веной в одном блоке [1].
Недостатками являются: отсутствие универсальности конструкции тканевой организации, что не позволяет использовать его для восстановления дефектов нервных волокон челюстно-лицевой области и/или грудной и брюшной полостей, наличие гетерогенности между нервной и соединительной тканями, отсутствие нейротрофических факторов, травматичность окружающих тканей при формировании кондуита.
Известен способ восстановления повреждений периферического нерва, при котором участок нерва сшитого «конец-в-конец» погружали в силиконовый кондуит в виде трубки [2].
Недостатками являются: гетерогенность между нервной тканью и силиконом, несостоятельность силикона как кондуита [3], снижения трофики формирующегося нервного волокна из-за недостаточной проницаемости материала для диффузии микроэлементов, трудоемкость изготовления кондуита, сложность в подборе необходимого размера кондуита.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из участка вены того же животного, концы которого сшивали с эпиневрием поврежденного участка нерва [4].
Недостатками являются: гетерогенность между нервной тканью и тканью венозной стенки, возможность распада венозной стенки из-за недостаточного питания, дополнительное травмирование тканей при заборе участка вены, нарушение локального венозного кровотока после иссечения вены для целей создания кондуита, дополнительные затраты времени для забора участка вены и сложность подбора нужного размера венозного сосуда равного диаметру поврежденного нервного ствола, снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, нарушение питания нерва через венозный сосуд, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, отрицательные результаты при восстановлении больших промежутков диастаза нерва.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита из полиэтиленгликоля, изготовленного с помощью 3D-печати, имеющего на внутренней поверхности продольные насечки для создания возможности направленного роста нерва. Полость кондуита заполняли культивированными в среде NG108-15 нервными клетками при участии среды DMEM [5].
Недостатками являются: гетерогенность между нервной тканью и полиэтиленгликолем, отсутствие биоразлагания полиэтиленгликоля, отсутствие трофики для регенерирующих нервных волокон, возможность механического сдавления концов нерва, снижения трофики формирующегося нервного волокна из-за недостаточной проницаемости материала для диффузии микроэлементов, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, который выполнен из материала оболочки панциря краба - хитозана, создаваемого путем многократной обработки панциря химическими веществами и физическими факторами и, который заполняли альфа-липоевой кислотой [6].
Недостатком являются: гетерогенность между нервной тканью и хитозаном, возможные риски отторжения и отрицательного влияния на нерв хитозана как ксенотрансплантата, трудоемкость создания кондуита, гетерогенность между альфа-липоевой кислотой и нормальной средой роста и развития нерва, например ликвором; снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, нарушение питания нерва через хитозановую оболочку, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из мембраны яичной скорлупы и получаемого путем многократной ее обработки химическими веществами и физическими факторами [7].
Недостатками являются: возможные риски отторжения и отрицательного влияния на нерв мембраны яичной скорлупы как ксенотрансплантата, гетерогенность между нервной тканью и мембраной яичной скорлупы, трудоемкость изготовления кондуита, снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, гетерогенность между физиологическим раствором и нормальной средой роста и развития нерва, например ликвором.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита из цилиндрически сетки, выполненной из полигликолевой кислоты, заполненного коллагеном [8].
Недостатками являются: гетерогенность между нервной тканью и полигликолевой кислотой (и коллагеном), отсутствие способности к биоразлаганию, возможное сдавление концов пересеченного нерва; снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, нарушение питания нерва через ПГК-коллагеновую оболочку, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, трудоемкость изготовления кондуита.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита из шелковых нановолокон, создаваемого путем электроформования волокнистого прядильного раствора в виде цилиндра, покрытого изнутри полиэтиленоксидом [9].
Недостатками являются: гетерогенность между нервной тканью и шелковыми нановолокнами, трудоемкость изготовления кондуита, снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, нарушение питания нерва через оболочку кондуита, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из тонкостенной пластины биоинертного вещества, скрученной многократно в цилиндр, при этом микропространство между слоями биовещества заполнено шванновскими клетками для стимуляции регенерации нервных волокон [10].
Недостатками данного способа являются: трудоемкость изготовления кондуита, возможное нарушение трофики нервной ткани и диффузии питательных веществ из внешней среды вследствие многослойности кондуита, снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, гетерогенность между нервной тканью и кондуитом.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, имеющего в своей структуре электропроводящий металл или полимерный токопроводящий материал, имплантируемый как в диастаз нерва, так и на 3-4 мм внутрь концов нервных стволов [11].
Недостатками являются: наличие инородных тел в толще нервных волокон, которые не являются биоразлагаемыми, возможность повреждения нервных пучков во время продвижения токопроводящего материала вглубь 3-4 мм, нарушение эластичности нерва, возможность разрыва микроэлектродами нервных пучков при интенсивном сгибании нерва при движении конечности, трудоемкость изготовления кондуита, снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, нарушение питания нерва через оболочку кондуита, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, гетерогенность между нервной тканью и кондуитом.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из пористого многоканального биоразлагаемого материала (polycaprolactone (PCL), polylactic acid (PLA), polyglycolic acid (PGA), poly-lactic-coglycolic acid copolymer (PLGA copolymer), polycaprolactone-polylactic acid copolymer (PCL-PLA copolymer), polycaprolactone-polyglycolic acid copolymer (PCL-PGAcopolymer), polycaprolactone-polyethylene glycol copolymer (PCL-PEG copolymer) или их смеси, помещаемого в место диастаза нерва [12].
Недостатками являются: трудоемкость изготовления кондуита, снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, гетерогенность между нервной тканью и кондуитом.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из многослойного полупроницаемого коллагена 1-го типа, самозаполняющегося межклеточной жидкостью [13].
Недостатками являются: гетерогенность между нервной тканью и тканью проводника, трудоемкость изготовления кондуита, снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, нарушение питания нерва через оболочку кондуита, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, относительно медленная скорость регенерации.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из фибринового геля, содержащего шванновские и/или стволовые клетки и/или факторы роста [14].
Недостатками являются: трудоемкость изготовления кондуита, нарушение питания нерва через оболочку кондуита, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, гетерогенность между нервной тканью и кондуитом.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита из магниевого Сплава, в стенках которого имеются отверстия для диффузии питательных веществ внутрь полости кондуита [15].
Недостатками являются трудоемкость его изготовления, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, гетерогенность между нервной тканью и кондуитом, вероятность механического сдавления нерва кондуитом.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, состоящего из двух слоев: внешнего - силиконовая трубка, и внутреннего - углеродные нанотрубки, при этом кондуит способен передавать электрический ток без его утечки через весь промежуток диастаза, в который он имплантирован [16].
Недостатками являются: трудоемкость изготовления кондуита, снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, вероятность сдавления нерва кондуитом, нарушение питания нерва через оболочку кондуита, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, гетерогенность между нервной тканью и кондуитом, углеродные нанотрубки могут вызвать реакцию, аналогичную асбестовым волокнам (21).
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из биоразлагаемого материала - поликапролактона, имеющего трехмерную сетчатую структуру и высокую пористость [17].
Недостатками являются: трудоемкость изготовления кондуита, вероятность механического сдавления нерва кондуитом, снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, гетерогенность между нервной тканью и кондуитом; относительно медленная скорость регенерации.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из жидкого сплава селена, галия и индия и имеющего микроканальную структуру для направленной регенерации нервных волокон [18].
Недостатками являются: трудоемкость изготовления кондуита, вероятность механического сдавления нерва кондуитом, снижение проводимости нервного волокна посредством оболочек нерва, нарушение питания нерва через оболочку кондуита, прерывание связей кровообращения и иннервации nervi nervorum оболочек нерва и сосудисто-нервных пучков, гетерогенность между нервной тканью и кондуитом, необходимость повторной операции, сложность извлечения жидкого металла из организма, отрицательное влияние металла на окружающие ткани, риск отторжения материала.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из участка аутотрансплантата артериального сосуда, заполненного гомогенатом леммоцитов [19].
Недостатками являются: гетерогенность между эпиневрием и артериальным сосудом, возможность распада артериальной стенки из-за недостаточного питания, дополнительное травмирование тканей при заборе участка артериального сосуда, нарушение локального артериального кровотока после иссечения артерии для целей создания кондуита, дополнительные затраты времени для забора участка артерии, сложность подбора нужного размера артериального сосуда равного диаметру поврежденного нервного ствола, затраты времени для забора и оперативного вмешательства в другие области тела экспериментального животного.
Известен способ восстановления протяженных дефектов нервов с помощью кондуита, выполненного из силиконовой трубки, заполненной депонирующей средой на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы и L-аргинина, стимулирующих регенерацию нерва [20].
Недостатками являются: гетерогенность между нервной тканью и силиконом, несостоятельность силикона как кондуита [3], снижения трофики формирующегося нервного волокна из-за недостаточной проницаемости материала для диффузии микроэлементов, трудоемкость изготовления кондуита, сложность в подборе необходимого размера кондуита, гетерогенность между депонирующей средой на основе натриевой соли карбоксиметилцеллюлозы, L-аргинина и нормальной средой роста и развития нерва, например ликвором.
Целью изобретения является повышение качества восстановления протяженных дефектов нервных волокон с помощью кондуита с максимально совпадающими по своим структурным и физиологическим свойствам с тканями нерва.
Цель достигается тем, что кондуит выполнен из эпиневральной оболочки того же нерва, и содержит внутреннюю среду, например, ликвор, а эпиневральная оболочка кондуита содержит катетер для соединения с ликворным пространством спинного мозга. На рис. 1 изображен эпиневральный кондуит (1), который на конце «нерва-реципиента» (2) и нерва "нерва-донора" (3) в области диастаза в процессе операции фиксируется швами (5). Эпиневральный кондуит (1) соединен с катетером (4), один из концов которого расположен внутри полости кондуита (см. рис. 2. 7). На рис. 1 показаны схематично эпиневрий (6) и периневрий (7) в области диастаза нерва.
На рис. 2. показаны схематично компоненты кондуита (1) в продольном сечении, расположенного относительно концов «нерва-реципиента» (2) и «нерва-донора» (3) в области диастаза. Конец кондуита (1) со стороны «нерва-донора» (3) имеет дубликатуру эпиневральной оболочки (4). Катетер (5) фиксируется к дубликатуре эпиневральной оболочки (4) швами (6). На рис. 2, схематично показаны пространство диастаза (7) между концами протяженного дефекта нерва и оболочки нерва: эпиневрий (8) и периневрий (9).
Способ восстановления протяженного дефекта нерва с помощью эпиневрального кондуита реализуется следующим образом. Проводится хирургическое вмешательство после полного посттравматического повреждения/пересечения нерва. В начале операции проводят резекцию краев пересеченного нервного ствола, с целью освежения концов перед сшиванием. Резекция проводится в отступе 0,5-1,0 мм от каждого края в проксимальном и дистальном направлении соответственно. Затем круговым сечением рассекается эпиневрий «нерва-донора» (см. рис. 2, 3) на расстоянии 10 мм или более 10 мм в зависимости от протяженности диастаза. Эпиневрий после рассечения с «нерва-донора» выворачивают в сторону «нерва-реципиента» (см. рис. 2, 2) до конца «нерва-реципиента», перекрывая пространство диастаза. Проводится фиксация эпиневрального кондуита в области диастаза узловыми швами нитями prolene 8/0-10/0. Далее методом люмбальной пункции производят доступ к ликворному пространству спинного мозга ниже сегмента L2 с помощью иглы Бира с извлечением мандрена и последующим введением катетера в дубликатуру эпиневрального кондуита в области сгиба оболочки эпиневрия (см. рис. 2, 5) и фиксируется швами (см. рис. 2, 6). Другой конец катетера предназначен для введения в ликворное пространство спинного мозга. Пространство кондуита (рис. 2, 7) заполняется ликвором, взятым из субдурального пространства спинного мозга у того же экспериментального животного.
Предлагаемый способ восстановления протяженного дефекта нерва с помощью эпиневрального кондуита имеет следующие положительные характеристики. Формирование кондуита из гомологичной эпиневральной оболочки позволяет исключить иммунологические реакции отторжения ткани, что может иметь место при использовании биологически не совместимых материалов. Эпиневральный кондуит не удаляется после восстановления анатомо-физиологической целостности нерва, как того иногда требуют техники с применением чужеродных искусственных материалов. Важным положительным качеством аутентичного эпиневрального кондуита является наличие в его структуре фибробластов, выделяющих нейротрофические факторы, которые оказывают стимулирующее действие на регенерацию поврежденных нервных волокон.
Структура эпиневрального кондуита, состоящая из продольных, косых и циркулярных коллагеновых волокон, имеющих зигзагообразный извилистый ход с периодом 37-41 мкм и амплитудой около 4 мкм, обеспечивает естественную прочность и защиту прорастающих через пространство кондуита нервных волокон от окружающих тканей. Таким образом, эпиневральный аутентичный кондуит не будет сдавливать края поврежденного нерва, что благоприятно сказывается на регенерации волокон.
Положительной особенностью использования гомологичного эпиневрального кондуита является система кровоснабжения и лимфообращения, благодаря которым не нарушается питании оболочек нерва, и одновременно микрососуды будут источником восстановления кровообращения тканей восстанавливающегося участка нерва через сохраненные микрососудистые коллатерали эпиневрия.
Важнейшей положительной стороной использования эпиневрального кондуита будет сохранение специальных нервных волокон - nervi nervorum, которые прослеживаются в эпи-, пери- и эндоневрии. Это указывает на то, что параллельно с процессами регенерации нервных волокон в пределах диастаза будет восстанавливаться ход коллатералей nervi nervorum, и, следовательно, нерв сохранит свою прежнюю структуру, а именно, не потеряет связь со всеми оболочками нерва и с сосудисто-нервными сплетениями (22).
Положительным качеством гомологичного эпиневрального кондуита при реализации способа восстановления протяженных дефектов нервов является идентичность поперечных размеров кондуита и «нерва-реципиента», что существенно снижает трудоемкость микрохирургической операции по подбору поперечных размеров нерва и таковых для кондуита.
Положительным качеством используемого кондуита является простота удаления микрокатетера, который служит для соединения внутреннего пространства кондуита с ликворным пространством спинного мозга.
Важным положительным качеством используемого кондуита служит универсальность его решения, так он может создаваться непосредственно в ходе микрохирургической операции и на нервах любой локализации и поперечного размера. Кондуит также не требует длительного изготовления, а, прежде всего, предварительного изготовления вне процедуры микрохирургической операции и поэтому возможно его применение при экстренных хирургических вмешательствах.
Важной положительной характеристикой используемого эпиневрального кондуита служит внутренняя среда, которая будет образована гомологичной спинномозговой жидкостью, которая является внутренней средой центральной нервной системы. Ликвор заполняет перицеллюлярные и периваскулярные пространства, служит средой мозга, куда поступают продукты обмена и источником вещества, необходимых для функционирования клеток нервной системы (23). Положительной стороной применения цереброспинальной жидкости в эпиневральном кондуите является ее состав: содержится фактор роста нервов (NGF) и трансформирующий рост альфа-фактор (TGF-альфа) (24). Спинномозговая жидкость играет также важную роль в развитии мозга и регенерации нейроэктодермальных стволовых клеток (25, 26).
Кроме того, способ восстановления протяженного дефекта нерва с помощью эпиневрального кондуита предусматривает использование катетера, которым соединяется его пространство с ликворным пространством спинного мозга, что будет обеспечивать постоянный приток ликвора в область диастаза и регенерирующих нервных волокон. Положительное давление ликвора субдурального пространства будет обеспечивать направленный ток спинномозговой жидкости во внутреннее пространство кондуита. Таким образом, при реализации способа восстановления протяженного дефекта нерва с помощью эпиневрального кондуита не потребуется создание искусственной среды для процессов нейрорегенерации. Используемый в способе кондуит существенно сократит трудоемкость технологии микрохирургии при повреждении нервных стволов периферической нервной системы.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1) Патент РФ №2176482. Способ пластики дефекта нервного ствола.
2) Патент РФ №2347539. Способ лечения повреждения периферического нерва.
3) Gerth D.J., Tashiro J., Thalle S.R. Clinical outcomes for Conduits and Scaffolds in peripheral nerve repair / D.J. Gerth [etc.] // World Journal of Clinical Cases. - 2015. - Vol. 3, №2. - P. 142.
4) Schonauer F., Marlino S., Awedimento S. Peripheral Nerve Reconstruction with Autologous Grafts / F. Schonauer [etc.] // Basic Principles of Peripheral Nerve Disorders. - 2012. - P. 79-92.
5) Pateman C.J., Harding A.J., Glen A. Nerve guides manufactured from photocurable polymers to aid peripheral nerve repair / C.J. Pateman [etc.] // Biomaterials. - 2015. - Vol. 49. - P. 77-89.
6) Azizi S., Heshmatian В., Amini K. Alpha-lipoic acid loaded in chitosan conduit enhances sciatic nerve regeneration in rat / S. Azizi [etc.] // Iran J Basic Med Sci. - 2015. -Vol. 18, №3. - P. 229-234.
7) Farjah Gh, Heshmatian B, Karimipour M, Saberi A. Using Eggshell Membrane as Nerve Guide Channels in Peripheral Nerve Regeneration / Gh. Farjah [etc.] // Iran J Basic Med. - 2013. Sci. Vol. 16, №8. - P. 901-905.
8) Yamanaka Т., Hosoi H., Murai T. Regeneration of the Nerves in the Aerial Cavity with an Artificial Nerve Conduit - Reconstruction of Chorda Tympani Nerve Gaps / T. Yamanaka [etc.] // PLOS ONE. - 2014. - Vol. 9, №4. - P. 1-7.
9) US Patent №20120150205 A1. Silk nanofiber nerve conduit and method for producing thereof.
10) US Patent №20050013844 A1. Neural regeneration conduit.
11) Патент РФ №2471435. Способ восстановления поврежденного нерва при дефектах на большом протяжении.
12) US Patent №20030176876 A1. Multi-channel bioresorbable nerve regeneration conduit and process for preparing the same.
13) US Patent №4963146. Multi-layered, semi-permeable conduit for nerve regeneration.
14) US Patent №20100076465 A1. Fibrin-based nerve repair conduit and method of producing the same.
15) WO №2015188403 A1. Biodegradable magnesium alloy nerve conduit for repairing nerve defects and preparation method thereof.
16) US Patent №20120109167 A1. Nerve guide conduit containing carbon nanotubes.
17) CN №101543645 B. Polycaprolactone (PCL) static spinning nerve conduit and preparation and application thereof.
18) Zhang J., Sheng L., Jin C. Liquid Metal as Connecting or Functional Recovery Channel for the Transected Sciatic Nerve // J. Zhang [etc.] // Beijing, China. - 2014. См. сайт: http://medicalxpress.com/news/2014-04-beijing-explore-liquid-metal-reconnect.html
19) Патент РФ №1204197. Способ восстановления нервного ствола.
20) Патент РФ №2464020. Способ стимулирования регенерации нерва.
21) См. сайт: http://fb.ru/article/231011/uglerodnyie-nanotrubki-proizvodstvo-primenenie-svoystva
22) См. сайт: http://www.studfiles.ru/preview/6215367/
23) См.сайт: http://meduniver.com/NIedical/Neurology/901.html
24) Zappaterra М. D., Lisgo S. N., Lindsay S. A comparative proteomic analysis of human and rat embryonic cerebro-spinal fluid / M. D. Zappaterra [etc.] // J Proteome Res. - 2007. - Vol.6, №9. - P. 3537-3548.
25) Gato A., Moro J. A., Alonso M. I. Embryonic cerebro-spinal fluid regulates neuroepithelial survival, proliferation, and neurogenesis in chick embryos / A. Gato [etc.] // Anat Rec A Discov Mol Cell Evol Biol. - 2005. - Vol. 284, №1 - P. 475-484.
26) Farjah G.H., Dolatkhah M.A., Pourheidar B. The Effect of cerebrospinal fluid in collagen guide channel on sciatic nerve regeneration in rats / G.H. Farjah [etc.] // Turk Neurosurg. - 2016.