Rekonstrukcija ozlijeđenih perifernih živaca politetraflouroetilenskim (ePTFE) konduitom (provodnikom) : doktorska disertacija - Stanec, Sanda; Montani, Đorđe; Šoštarko, Marija; Miklić, Pavle; Unušić, Josip; Bobinac-Georgievski, Ana (Zagreb : S. Stanec, 1996)
Sažetak: Ozljede PŽ predstavljaju značajan dijagnostički i terapijski problem. Povezane su sa motornim i osjetnim ispadom u inervacijskom području ozlijeđenog živca koji u znatnoj mjeri narušava funkciju zahvaćenog ekstremiteta, te uzrokuje invaliditet. Usprkos značajnog napretka mikrokirurške tehnike, standardnim kirurškim metodama rekonstrukcije ozljeda PŽ (direktna neurorafija, autologni graft živca) još uvijek se ne mogu ostvariti zadovoljavajući funkcionalni rezultati. Stoga nije začuđujuće što su nova otkrića na polju neurobioloških i neurokemijskih mehanizama regeneracije ozlijeđenog PŽ bila poticaj brojnim autorima za traženje novih mogućnosti rekonstrukcije PŽ kojima bi se postigli uspješniji rezultati.
Uvođenjem konduit metoda, kao mogućnosti kirurškog liječenja ozljeda PŽ, nastoji se u što većoj mjeri iskoristiti učinak neurotropizma i neurotrofičkih faktora na regeneraciju PŽ, te izbjeći morbiditet davajuće regije i druge nedostatke povezane sa tehnikom transplantacije živca. Eksperimentalne studije konduit tehnike slijedile su dva paralelna pravca: jedan kojim se nastojalo pronaći tkz. "idealni konduit" za regeneraciju PŽ, te drugi kojim se pokušao ostvariti prikladan eksperimentalni model za proučavanje te tehnike i primjenu rezultata na regeneraciju PŽ u čovjeka. Uslijedile su malobrojne kliničke studije koje su obuhvatile tek neke od eksperimentalno predloženih modela za tzv."idealni konduit",te bile utemeljene na prikazu izoliranih kliničkih slučajeva ili rezultata ostvarenih obradom malog broja bolesnika.
Prikazale su primjenu konduit tehnike u rekonstrukciji većinom osjetnih živaca sa kratkim razmacima (do 3 cm) među krajevima živca. Navedene studije nisu uspjele ostvariti model "idealnog konduita", kao ni postići jedinstveni stav autora u pogledu pitanja bioresorptivnosti provodnika. Ostala je nepoznata i maksimalna veličina razmaka preko kojega je moguće ostvariti regeneraciju u čovjeka uz primjenu ove tehnike, te uloga konduita u rekonstrukciji ozljeda mješovitih PŽ na proksimalnijim razinama. Bilo je potrebno analizirati mogućnosti konduit tehnike na većim kliničkim uzorcima od postojećih, te usporediti rezultate ostvarene tom metodom sa standardnim tehnikama rekonstrukcije živca.
U okviru našeg istraživanja upotrijebili smo novi tip sintetskog konduita - cijevčicu od ekspandiranog politetraflouroetilena (ePTFE konduit) za rekonstrukciju ozljeda mješovitih PŽ gornjeg ekstremiteta u čovjeka. Ciljevi naše kliničke studije bili su: ocijeniti uspješnost rekonstrukcije ePTFE konduitom, ocijeniti mogućnosti rekonstrukcije ovim provodnikom kod različitih razmaka među krajevima PŽ (od 1,5 do 6 cm), analizirati rezultate rekonstrukcije ePTFE konduitom u ovisnosti o različitim uzrocima ozljeda PŽ, te usporediti rezultate rekonstrukcije ePTFE konduitom sa standardnom tehnikom rekonstrukcije autolognim graftom živca. U razdoblju od 3 godine obradili smo 452 bolesnika sa ukupno 617 ozlijeđenih PŽ.
Znakove spontanog oporavka pokazalo je 191 (42,3%) bolesnika sa 256 (41,5%) ozlijeđenih PŽ, a od toga se u 96,1% slučajeva radilo o ratnim (strijelnim ili eksplozivnim) ozljedama PŽ. Prva pojava elektrofizioloških znakova reinervacije u navedenim je slučajevima uslijedila u prosjeku 8 mjeseci i 7 dana nakon ozljede, a funkcionalni motorni oporavak ostvarilo je 86,3%, te senzorni 75% bolesnika sa znakovima spontanog oporavka. U prospektivnu studiju procjene uspješnosti rekonstrukcije ozljeda PŽ ePTFE konduitom uključili smo 99 bolesnika sa ozljedama PŽ gornjeg ekstremiteta. Obrađene su 54 ozljede živca medijanusa i 59 ozljeda ulnarnog živca, dakle ukupno 113 ozlijeđenih PŽ na različitim razinama gornjeg ekstremiteta.
Vrijeme proteklo od ozljede do kirurške rekonstrukcije PŽ iznosilo je u prosjeku 8 mjeseci i 12 dana, a obzirom na veličinu razmaka među krajevima živca, ozlijeđene PŽ smo svrstali u 3 grupe: grupa I (od 1,5 do 3 cm), grupa II (od 3,1 do 5 cm) i grupa III (od 5,1 do 6 cm). Rekonstrukcija je, uz slučajan izbor učinjena jednim od dvaju kirurških postupaka : a) ePTFE konduitom (kod 39 PŽ), te b) transplatacijom suralnog autografta (kod 74 PŽ). Nakon postoperacijskog praćenja u trajanju od prosječno 2 godine i 8 mjeseci, tijekom kojeg su se provodile mjere fizikalne terapije i redoviti kontrolni pregledi, učinjena je procjena oporavka motorike i senzibiliteta utemeljena na različitim kvalitativnim i kvantitativnim kliničkim testovima.
Konačna ocjena motornog i osjetnog oporavka vršena je u skladu sa modificiranom MS-klasifikacijom (Mackinnon/Dellon,1988.god.). Rezultati našeg istraživanja su pokazali da je funkcionalni motorni i osjetni oporavak PŽ rekonstruiranih ePTFE konduitom usporediv sa rezultatima kliničkih studija koje su za rekonstrukciju koristile druge sintetske provodnike (PGA, silikonski konduit). Ako se uzme u obzir visok postotak strijelnih i eksplozivnih ozljeda obuhvaćenih našim istraživanjem, te da je čak 50% ozljeda bilo smješteno proksimalno od distalne trećine podlaktice, uz pridružene ozljede okolnih struktura u 85% slučajeva možemo zaključiti da je reknstrukcija ePTFE konduitom ostvarila izuzetne rezultate, bolje od opisanih za ostale sintetske provodnike.
Obzirom na različite razmake među krajevima PŽ, vidljivo je da je najveći postotak funkcionalnih rezultata (78,6%) ostvaren u grupi bolesnika sa razmakom od 1,5 do 3 cm. Slijedeća grupa bolesnika (uz razmak od 3,1 do 5 cm) postigla je slabiji funkcionalni rezultat (funkcionalni oporavak u 52,9% slučajeva), dok se rekonstrukcija razmaka iznad 5,1 cm uz primjenu ove tehnike pokazala nespojivom sa funkcionalnim motornim i osjetnim oporavkom. Za razmake među krajevima PŽ [= 4 cm rekonstrukcija ePTFE konduitom ostvarila je statistički značajno bolje rezultate u odnosu na razmake veće od 4 cm(P[0,01).
Analizom utjecaja različitih uzroka ozljede na rezultate rekonstrukcije ePTFE konduitom, može se zaključiti da postoji statistički značajna razlika između rezultata ostvarenih nakon rekonstrukcije reznih ozljeda, te strijenih ili eksplozivnih ozljeda PŽ (P=0,05). Ipak funkcionalni oporavak ostvaren u 7 bolesnika sa ratnim ozljedama PŽ nakon rekonstrukcije ePTFE konduitom proširuje do danas opisane mogućnosti konduit tehnike. Usporedba rezultata ostvarenih ePTFE konduitom sa standardnom tehnikom rekonstrukcije autograftom za razmnake od 1,5 do 5 cm između krajeva ozlijeđenog živca nije pokazala statistički značajne razlike.Kod rekonstrukcije većih razmaka primjena ePTFE konduita nije ostvarila funkcionalne rezultate, te je prednost autolognog grafta u ove grupe bolesnika nedvojbena.
U zaključku je važno istaknuti da osobine ePTFE konduita (neresorptivna cijevčica, visoke poroznosti i otpornosti na infekciju, inertna u odnosu na okolno tkivo,te zaštićena od presavijanja i kolapsa) osiguravaju stanovitu prednost u ostvarivanju regeneracije PŽ u odnosu na druge sintetske konduite korištene u kliničkoj praksi, pogotovo kod rekonstrukcije većih razmaka među krajevima živca, proksimalnih ozljeda PŽ i uzroka ozljeda povezanih sa sporijom regeneracijom i lošijom prognozom. Usporedbom sa rezultatima ostvarenim standardnom tehnikom autografta dokazali smo da za rekonstrukciju razmaka do 5 cm nema signifikantne razlike između ove dvije tehnike, te da je metoda rekonstrukcije ePTFE konduitom ravnopravna alternativa standardnoj tehnici rekonstrukcije.
Mali broj bolesnika (tek 2 od ukupno 7 bolesnika) kod kojih je ostvaren funkcionalni oporavak nakon rekonstrukcije razmaka od 4,1 do 5 cm ePTFE konduitom, te visok postotak funkcionalnog oporavka ostvarenog u rekonstrukciji razmaka od 1,5 do 4 cm (u 75% slučajeva) navode nas na zaključak da je primjena ePTFE konduita sasvim pouzdana i uspješna kirurška tehnika za rekonstrukciju razmaka [= 4 cm mješovitih PŽ gornjeg ekstremiteta (na različitim visinama i uz različite uzroke ozljede). Maksimalni razmak preko kojega je ostvarena funkcionalna regeneracija primjenom ePTFE konduita iznosio je 5 cm, ali je zabilježen samo u jednom izoliranom slučaju.
Iako razlika u funkcionalnom oporavku između ePTFE konduita i suralnog autografta nije dosegla statističku značajnost, ako sagledamo nedostatke i moguće negativne posljedice tehnike transplantacije živca, koji su izbjegnuti primjenom konduita, možemo zaključiti da je za rekonstrukciju razmaka živca [=4 cm metoda ePTFE konduita pogodnija od standardne tehnike rekonstrukcije autograftom. Potpuni neuspjeh ove tehnike u rekonstrukcije razmaka većih od 5 cm možemo objasniti ograničenom regeneracijom kroz duži acelularni konduit kao posljedicu nedostatne migracije SS i insuficijentnog djelovanja neurotrofičkih faktora.
Nadamo se da će nove ideje u smislu injiciranja neurotrofičkih faktora u lumen konduita, te poticanja migracije SS interpozicijom segmenta živca u unutrašnjost provodnika povećati taj kritični razmak funkcionalne regeneracije kroz acelularni konduit. Smatramo da će rezultati našeg istraživanja značajno pridonjeti razumijevanju mogućnosti i ograničenja konduit tehnike, te poduprijeti daljnju afirmaciju tehnike rekonstrukcije ozljeda PŽ ePTFE konduitom u kliničkoj praksi.
Summary: Peripheral nerve injuries remain complex and unsolved diagnostic and therapeutic problem, associated with functional loss in the distribution of injured nerves that frequently causes invalidity. Although the introduction of microsurgical techniques has considerably contributed to the surgical management of these injuries, classic techniques of nerve repair (direct nerve repair, nerve graft) failed to achieve satisfactory results. Recent discoveries in the field of neurobiological and neurochemical mechanisms that regulate peripheral nerve regeneration have stimulated marked interest in alternative methods of peripheral nerve reconstruction.
Introduction of conduit nerve repair, as nerve biological approach to the treatment of nerve injuries was focussed on occurrence and utilization of neurotrophic and neurotropic factors which should help to optimise regeneration process, also obviating the morbidity associated with harvesting a nerve graft. Experimental studies of tubular conduit as a mean for bridging nerve gaps have followed two paralel paths: one aimed to define and present "ideal nerve conduit" and the other tried to establish the appropriate experimental model for investigation of this technique.
So far there were only few clinical attempts to bridge gaps in peripheral nerve trunks using nerve conduits of various autografts, allografts and synthetic materials. These preliminary clinical studies have been limited with number of cases and mostly presented repair of short defects in digital nerves (3 cm or less). They still haven't succeeded to identify the "ideal nerve conduit" nor they agreed whether the ideal method of entubulation will require a bioabsorbable or inert conduit. The role of this technique in repair of larger mixed nerves and proximal nerve injuries, as well as the critical length of nerve gaps that may successfully be repaired by conduits remained unknown.
Controlled prospective clinical studies comparing nerve conduits to autologous nerve grafts in the reapir of peripheral nerve defects are necessary to define more clearly the value of entubulation technique in clinical practice. Our investigation was designed to determine the role of a new synthetic conduit - expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) tube in clinical repair of mixed peripheral nerves in upper extremities.
Main goals of this study were: to determine the effectiveness of ePTFE conduit in the clinical nerve reconstruction, to evaluate the potential of this technique in reconstruction of various nerve gaps (1,5 to 6 cm), to analyse the results of repair with ePTFE tube with regard to different mechanisms of injury and to compare the results achieved by this technique to those obtained in a group of patients undergoing classical nerve graft procedures. During the three-year period 452 patients with 617 peripheral nerve injuries were treated in our Clinic. The signs of spontaneous recovery showed 191 (42,3%) patients with 256 (41,5%) peripheral nerve lesions.
Most of these lesions (96,1%) were gunshot or explosive injuries. In mentioned cases the average delay from injury to appearance of first electrophysiologic signs of spontaneous recovery was 8 months and 7 days. Patients with signs of spontaneous recovery achieved functional motor recovery in 86,3% of cases and functional sensory recovery in 75% of cases. Our randomized, prospective clinical evaluation of ePTFE tube as a nerve conduit included 99 patients with upper extremity peripheral nerve injuries. There were 54 injuries to the median nerve and 59 ulnar nerve lesions or in total 113 peripheral nerve injuries located at the various levels of the upper extremities.
The average delay from injury to repair was 8 months and 12 days. With regard to the average nerve gap lengths, injured nerves were categorized in three groups: group I (from 1,5 to 3 cm), group II (from 3,1 to 5 cm) and group III (from 5,1 to 6 cm). Reconstruction was performed by one of two randomly selected surgical procedures: a) ePTFE conduit nerve repair (39 injured nerves) and b) nerve graft repair (74 injured nerves). The mean follow-up was 2 years and 8 months. During that postoperative period all patients underwent controlled physical therapy and they were regulary checked every 8 weeks. Final motor and sensory recovery was evaluated by the modified MS-classification (Mackinnon/Dellon, 1988).
From our results it is evident that the functional motor and sensory recovery after ePTFE conduit reconstruction is similar to the achievements obtained with other synthetic conduits (PGA, silicone tube) tested in clinical practice. In comparison with these clinical trials we have significantly higher percentage of gunshot and explosive nerve injuries, as well as more than 50% of nerve injuries at levels proximal to the wrist and 85% of associated injuries. In the light of above mentioned facts ePTFE conduit reconstruction achieved superior results than other synthetic conduits.
Considering the various nerve gap lengths it is obvious that the most successful results were obtained in group of injured peripheral nerves with average gap between 1,5 and 3 cm (in 78,6% of cases). Second group of patients (with nerve gap from 3,1 to 5 cm) achieved useful results in 52,9% of cases, while the reconstruction of gaps from 5,1 to 6 cm with ePTFE conduit failed to produce functional motor and sensory recovery. Reconstruction of gaps [=4 cm with ePTFE conduit showed statistically more significant results compared to gaps over 4 cm (P[0,01).
Analyzing the influence of various mechanisms of nerve injuries on results of ePTFE conduit nerve repair we found statistically significant differences in results after repair of clean sharp lacerations and gunshot or explosive injuries. In spite of that, functional recovery achieved in 7 patients with war injuries of peripheral nerves after ePTFE conduit reconstruction enhances the present possibilities of conduit techniques. Comparing the results of ePTFE reconstruction with standard nerve grafting procedure, our results show that there is no statistically significant difference between these two techniques when bridging the gaps from 1,5 to 5 cm. If the length of nerve gap is higher the advantage of nerve grafting is undoubted.
In conclusion we must emphasize that because of its properties (nonabsorbable, inert tube of high-porosity, resistant to infestion and secured from kniking and collapse) ePTFE conduit has advantage in promoting nerve regeneration comparing to other synthetic tubes, especially in reconstruction of proximal nerve injuries, larger nerve gaps and in cases with unfavourable mechanisms of nerve injuries. In comparison with nerve grafting procedure regeneration across nerve gaps up to 5 cm through ePTFE conduits showed comparable results obviating the morbidity associated with harvesting a nerve graft.
Low number of patients (only 2 out of 7 patients) that achieved functional recovery after conduit reconstruction over gaps from 4,1 to 5 cm, as well as high percentage of functional recovery accomplished by this technique in reconstruction of nerve gaps between 1,5 and 4 cm (in 75% of all cases)suggests that ePTFE conduit reconstruction is reliable and successful surgical procedure of nerve repair in reconstruction of nerve gaps up to 4 cm between ends of mixed upper extremity peripheral nerves.
Although the diference between ePTFE conduit and sural graft was not statistically significant, taking into account morbidity associated with harvesting a nerve graft, we can conclude that conduit reconstruction of nerve gaps [=4 cm is superior than sural graft. Maximal gap length that was successfully reconstructed by ePTFE conduit was 5 cm, but this was presented only in one isolated case. Complete failure of this technique in reconstruction of nerve gaps higher than 5 cm possibly relates to insufficient migration of Schwann cells and diffusion of neurotrophic factors from distal stump across the acellular conduit.
The recent studies that investigate administration of various neurotrophic factors or interposition of nerve slices inside the conduits may present a clue that would enable successful neurite growth over a larger nerve gaps across the conduit. We hope that our results will significantly contribute to the understanding of the possibilities and restrictions of conduit techniques in peripheral nerve reconstruction, as well as induce further affirmation of ePTFE conduits in clinical nerve reconstruction.
Doktor biomedicinskih znanosti - medicina
mentor: Đorđe Montani; Komisija za ocjenu: Marija Šoštarko, Pavle Miklić, Josip Unušić, Ana Bobinac-Georgievski, Đorđe Montani; Komisija za obranu: Marija Šoštarko, Pavle Miklić, Josip Unušić, Ana Bobinac-Georgievski, Đorđe Montani; datum obrane, 23.12.1996.; datum promocije
Sveučilište u Zagrebu, Medicinski fakultet, Zagreb, 1996
Bibliografija: str. 114-130
Summary
Keywords: Živci -- Ozljede -- Kirurgija