By browsing our site you agree to our use of cookies. You will only see this message once.

Find out more

Leo P. van der Wey - Peripheral Nerve Elongation By Laser Doppler Flowmwtry Controlled Expansion

Terug
 
Summary

Peripheral nerve injuries with segmental loss of nervous tissue can pose a difficult problem for the reconstructive surgeon because direct nerve repair without tension at the suture line is often not possible. Although a wide variety of techniques have been employed to repair segmental nerve injuries, the procedure of nerve grafting is most widely accepted. However, despite the introduction of interfascicular nerve grafting and further refinements in microneurosurgical techni­ques, the functional results of this technique are frequently not satis­factory. In addition, the availability of donor nerve grafts can be a limi­ting factor in major reconstructive cases (e.g. repair of brachial plexus injuries). At the other extreme, when only a short nerve gap exists, the morbidity of harvesting a graft becomes a concern for both the patient and the surgeon. Another problem associated with conventional nerve grafting is the need for a well-vascularized soft-tissue bed for revascu­larization of the nerve graft.

Peripheral nerve elongation by a tissue expander may offer an alterna­tive to nerve grafting for the management of segmental nerve loss. If a nerve is elongated by this method, the additional length can be used to overcome a nerve defect and enable a delayed primary repair. Moreo­ver, donor-site morbidity associated with nerve grafting is avoided. Nerve expansion and repair may yield better functional results since regenerating axons have to traverse only one coaptation. However, it is very important to control nerve function during expansion. Nerve function and structure depend intimately on the integrity of its vascu­larization.

The first aim of the present study was to investigate laser Doppler flowmetry (LDF) as a method of monitoring nerve blood flow (NBF) during expansion. Rabbit sciatic nerve was gradually expanded with a custom-made spherical tissue expander, while NBF was monitored by LDF. All nerves exhibited a pulsatile flow. Inflation of the expander constantly resulted in a decrease in LDF signal, whereas subsequent deflation of the expander resulted in an increase in LDF output. Thus, LDF proved to be a valid method of monitoring NBF during expan­sion.

Consequently, this technique was applied for elongation of rabbit scia­tic nerve in a chronic tissue expansion model. The tissue expander was inflated at weekly intervals while NBF was controlled by LDF in order to avoid nerve ischemia. Using this technique, nerve elongation was possible up to 40%, whereas the increase in length of the nerve was linearly related to the instilled expander volume. Nerve function in relation to gait and toe spread reflex remained intact, or recovered completely within three weeks. Nerve conduction velocity (NCV) of the expanded nerves decreased in a linear relation to elongation wit­hout blocking of nerve fiber impulses. On morphological examination, widening of the nodes of Ranvier (paranodal widening), followed by remyelination of the nodes were early and constant features. In con­trast, demyelination and remyelination of whole internodes, and axonal degeneration occurred sporadically and did not correlate with elongation, rate of elongation or neurophysiological parameters. Apparently, the model of LDF controlled nerve expansion provides for remodelling of myelin sheaths and lengthening of nerve fibers wit­hout axonal damage. The temporary deterioration in clinical nerve function is probably a result of a conduction block during the early sta­ges of demyelination. The reduction in NCV may be secondary to nodal widening and changes in nodal membrane properties after remyelination of the exposed nerve segments.

In conclusion, LDF controlled expansion provides a safe method for elongation of the rabbit sciatic nerve while nerve function and axonal continuity are preserved. Consequently, this technique may provide a favourable alternative to conventional nerve grafting for the treatment of peripheral nerve defects.

Samenvatting

In de reconstructieve chirurgie vormen perifere-zenuwletsels met seg­mentaal verlies van zenuwweefsel een moeilijk probleem omdat pri­mair zenuwherstel zonder spanning op de zenuwnaad vaak niet mogelijk is. Hoewel meerdere technieken zijn toegepast ter overbrug­ging van perifere-zenuwdefecten, is de techniek van zenuwtransplan­tatie op dit moment de meest geaccepteerde. Deze behandeling leidt echter vaak tot onbevredigende resultaten ondanks de introductie van interfasciculaire zenuwtransplantatie en verdere verfijning van micro-neurochirurgische operatietechnieken. Bovendien is er vaak onvol­doende donorzenuw beschikbaar bij de behandeling van uitgebreide zenuwletsels (b.v. plexus brachialis letsels). In het andere uiterste, wanneer er sprake is van slechts een klein zenuwdefect, baart de donorplaatsmorbiditeit gepaard aan het oogsten van een zenuwtrans-plantaat een zorg voor zowel de patiënt als de chirurg. Een ander pro­bleem geassocieerd met conventionele zenuw transplantatie is de behoefte aan een goed gevasculariseerd wondbed voor revascularisa-tie van het transplantaat.

Perifere-zenuwverlenging door middel van een tissue expander kan een goed alternatief bieden voor zenuwtransplantatie bij de behande­ling van perifere-zenuwdefecten. Wanneer een zenuw op deze wijze verlengd wordt, kan de gewonnen lengte gebruikt worden ter over­brugging van een zenuwdefect zodanig dat een uitgesteld-primaire zenuwreconstructie mogelijk is. Bovendien wordt de donorplaatsmor­biditeit geassocieerd met zenuwtransplantatie vermeden. De techniek van zenuwexpansie en herstel leidt mogelijk tot betere functionele resultaten omdat regenererende axonen slechts één zenuwnaad hoe­ven te passeren. Het is echter van groot belang om de zenuwfunctie tij­dens expansie te controleren. De integriteit van een zenuw is nauw gerelateerd aan een intacte vascularisatie.

De eerste doelstelling van deze studie was te onderzoeken of laser Doppler flowmetrie (LDF) toegepast kan worden voor het bewaken van de zenuwmicrocirculatie tijdens expansie. De nervus ischiadicus van het konijn werd geleidelijk geëxpandeerd door middel van een 'custom-made' tissue expander, terwijl de zenuwdoorbloeding werd gemeten met behulp van LDF. Alle zenuwen vertoonden een pulsatie-le flow. Vullen van de expander leidde steeds tot een verlaging van het LDF signaal, terwijl weer laten leeglopen van de expander leidde tot een verhoging van het LDF signaal. Hieruit werd geconcludeerd dat LDF een betrouwbare methode bleek te zijn om de zenuwdoorbloe-ding te controleren tijdens expansie.

Derhalve werd deze techniek toegepast bij de verlenging van de ner-vus ischiadicus van het konijn met behulp van een tissue expander. De tissue expander werd met intervallen van een week gevuld terwijl de zenuwdoorbloeding gecontroleerd werd met behulp van LDF ter voorkoming van zenuwischaemie. Op deze wijze werd een zenuwver­lenging verkregen tot 40%, terwijl de lengtetoename van de zenuw lineair gerelateerd was aan het expandervolume. Zenuwfunctie gere­lateerd aan looppatroon en 'toe spread refex' bleef intact, of herstelde zich binnen drie weken. De geleidingssnelheid over de geëxpandeerde zenuwen nam lineair af met de mate van verlenging van de zenuw zonder optreden van een geleidingsblok. Bij morfologisch onderzoek werden verwijding van de knopen van Ranvier (paranodale verwij­ding) en daarop volgende remyelinisatie van de knopen reeds in een vroeg stadium bij alle geëxpandeerde zenuwen waargenomen. Seg-mentale demyelinisatie en remyelinisatie en axonale degeneratie kwa­men daarentegen slechts sporadisch voor en correleerden niet met de mate van zenuwverlenging, de snelheid van verlenging of de neurofy­siologische parameters. Blijkbaar leidt LDF gecontroleerde zenuwex­pansie tot het remodelleren van myelinemembranen en verlenging van zenuwvezels zonder schade aan te brengen aan axonen. De tijde­lijke vermindering van klinische zenuwfunctie berust waarschijnlijk op een geleidingsblok tijdens de vroege stadia van demyelinisatie. De geleidingsvertraging is waarschijnlijk een gevolg van de paranodale verwijding en veranderingen van membraanstructuur rondom de knopen van Ranvier na remyelinisatie.

Uit dit onderzoek wordt geconcludeerd dat LDF gecontroleerde expansie een veilige methode is om perifere zenuwen te verlengen met behoud van zenuwfunctie en axonale continuïteit. Derhalve kan deze techniek een goed alternatief bieden voor conventionele zenuwtrans­plantatie ter behandeling van perifere-zenuwdefecten.
Powered By: webCiters