RU2401074C2 - Method of faster injured nerve repair - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: synthesis of perineural layer continuity is followed by the injective introduction of a suspension of silicon nanocrystals in the nerve injury area. The injection point is exposed to the thermal and/or electric fields then. The thermal exposure is enabled by a frosted lamp through a red filter. The electric field is generated by alternating voltage electric stimulation -100 mV to +100 mV of frequency 1 to 40 Hz. The thermal and/or electric length exposure is 5 minutes 3 times a day for 7 days.

EFFECT: invention allows reducing time of recovery of nerve fibre conductivity and ensuring faster injured nerve repair.

4 cl, 3 ex

Description

Предложенный способ относится к медицине и может быть использован в хирургии, нейрохирургии, онкологии, травматологии, физиотерапии, неврологии и ряде других областей при наличии повреждения нерва, например при механическом пересечении нерва между телом нейрона и синапсом в результате травмы, при разрушении нерва опухолью, резекции нерва в ходе хирургической операции и т.д.The proposed method relates to medicine and can be used in surgery, neurosurgery, oncology, traumatology, physiotherapy, neurology and a number of other areas in the presence of nerve damage, for example, when the nerve is mechanically crossed between the body of the neuron and the synapse as a result of trauma, in the destruction of the nerve by a tumor, resection nerve during surgery, etc.

Известны многочисленные способы ускорения заживления (регенерации) нерва при его повреждении. Так, например, известен способ лечения повреждений периферических нервов, заключающийся в выполнении оперативного вмешательства - невролиза либо шва нерва. Данный способ обладает следующими недостатками:Numerous methods are known for accelerating the healing (regeneration) of a nerve when it is damaged. So, for example, there is a known method of treating damage to peripheral nerves, which consists in performing surgery - neurolysis or suture of a nerve. This method has the following disadvantages:

- не предусмотрены мероприятия, направленные на создание оптимальных условий для прорастания регенерирующих аксонов через область операции;- there are no measures aimed at creating optimal conditions for the germination of regenerating axons through the area of operation;

- не предусмотрены мероприятия, направленные на стимулирование регенерации нервных волокон;- measures aimed at stimulating the regeneration of nerve fibers are not provided;

- не обеспечены дополнительные мероприятия по предупреждению атрофии денервированных мышц и ликвидации трофических расстройств.- not provided for additional measures to prevent atrophy of denervated muscles and the elimination of trophic disorders.

Также известен способ восстановления проводимости периферических нервов при больших анатомических дефектах, описанный в RU 2169016 С1, 20.06.2001, включающий аутонейропластику дефекта нерва, субэпиневральную имплантацию в зону повреждения электродов в дистальный и проксимальный концы пораженного нерва и проведение электростимуляции постоянным током, изменяющим свое направление, длительностью 1-5 с, силой тока 0-250 мкА при напряжении 9 В. Недостатками данного способа являются:Also known is a method of restoring the conductivity of peripheral nerves with large anatomical defects, described in RU 2169016 C1, 06/20/2001, including autoneuroplasty of a nerve defect, subepineural implantation in the area of electrode damage to the distal and proximal ends of the affected nerve, and direct current stimulation, changing its direction, a duration of 1-5 s, a current of 0-250 μA at a voltage of 9 V. The disadvantages of this method are:

- возможность дополнительного механического травмирования нервной ткани при субэпиневральном введении и извлечении электродов;- the possibility of additional mechanical injury to the nervous tissue during subepineural introduction and extraction of electrodes;

- возможность появления коагуляционного некроза нервной ткани при проведении электростимуляции в зоне под электродами из-за непосредственного контакта электродов и нервного волокна;- the possibility of the appearance of coagulation necrosis of nerve tissue during electrical stimulation in the area under the electrodes due to direct contact of the electrodes and nerve fiber;

- отсутствие электростимуляции аутонейротрансплантата, взятого интраоперационно, что может замедлять его перестройку и приводить к последующему рубцовому перерождению;- the lack of electrical stimulation of an autoneurotransplant taken intraoperatively, which can slow down its restructuring and lead to subsequent cicatricial degeneration;

- нарушение тока аксоплазмы из-за отсутствия непосредственной электростимуляции аутотрансплантата, являющегося в этом случае механическим препятствием для ее прохождения;- violation of the axoplasm current due to the lack of direct electrical stimulation of the autograft, which in this case is a mechanical obstacle to its passage;

- техническая сложность способа.- the technical complexity of the method.

Известен и способ восстановления функций периферического нерва, описанный в источнике SU 615937 А1, 25.07.1978, включающий медикаментозное воздействие на область повреждения нерва с одновременным проведением электростимуляции. В качестве медикаментозного воздействия используют введение в область повреждения нерва таких лекарственных средств, как стрихнин, витамины группы В, прозерин и др. Недостатком данного способа является недостаточная его эффективность, особенно при повреждении крупных стволов периферических нервов, невысокая скорость регенерации.There is also known a method of restoring the functions of the peripheral nerve, described in the source SU 615937 A1, 07.25.1978, including the drug effect on the area of nerve damage with simultaneous electrical stimulation. As a drug effect, the introduction of such drugs as strychnine, B vitamins, proserin, etc. into the nerve damage region is used. The disadvantage of this method is its insufficient effectiveness, especially when damage to large trunks of peripheral nerves, and a low regeneration rate.

В качестве ближайшего аналога нами выбран способ восстановления целостности нерва и ускорения его регенерации, описанный в источнике Склянчук Е.Д. и др., Хирургическое лечение огнестрельных повреждений периферических нервов, III съезд нейрохирургов России, СПб, 2002, с.536-537, включающий наложение периневрального шва.As the closest analogue, we have chosen a method for restoring the integrity of a nerve and accelerating its regeneration, described in the source Sklyanchuk E.D. et al., Surgical treatment of gunshot injuries of the peripheral nerves, III Congress of Russian Neurosurgeons, St. Petersburg, 2002, p.536-537, including the application of a perineural suture.

Цель настоящего изобретения заключается в создании способа, способствующего значительному ускорению регенерации нерва после его повреждения.The purpose of the present invention is to provide a method that can significantly accelerate the regeneration of a nerve after it is damaged.

Указанный способ заключается в следующем:The specified method is as follows:

Производят восстановление целостности периневральной оболочки нерва. Далее осуществляют введение взвеси нанокристаллов кремния путем инъекции в область повреждения нерва. Концентрация нанокристаллов кремния в растворе может составлять от 0,5 до 2,5 г/л нанокристаллов, количество вводимой взвеси составляет 1-2 капли - концентрация и количество вводимой взвеси не являются предметом настоящего изобретения; поиск наиболее оптимальных концентраций в рамках, означенных выше продолжается, продолжается и подбор количественных характеристик для инъекции в зависимости от различных индивидуальных характеристик повреждения нерва и пр. Затем подвергают место инъекции воздействию тепловых и/или электрических полей. В качестве воздействия тепловым полем возможно использование освещения места инъекции светом белой лампы через красный светофильтр. В качестве воздействия электрическим полем возможно осуществление электростимуляции переменным напряжением от -100 мВ до +100 мВ с частотой от 1 до 40 Гц. В качестве наиболее оптимального режима воздействия на область места инъекции независимо от выбранного вида воздействия (тепловым и/или электрическим полем) мы считаем воздействие в течение 5 мин 3 раза в день в течение 7 дней.Restore the integrity of the perineural sheath of the nerve. Next, a suspension of silicon nanocrystals is injected by injection into the area of nerve damage. The concentration of silicon nanocrystals in the solution can be from 0.5 to 2.5 g / l of nanocrystals, the amount of suspension introduced is 1-2 drops — the concentration and amount of suspension introduced are not the subject of the present invention; the search for the most optimal concentrations within the framework indicated above continues, and the selection of quantitative characteristics for injection depends on various individual characteristics of nerve damage, etc. Then the injection site is exposed to thermal and / or electric fields. As an effect of the thermal field, it is possible to use illumination of the injection site with the light of a white lamp through a red filter. As an effect of the electric field, it is possible to conduct electrical stimulation with an alternating voltage from -100 mV to +100 mV with a frequency of 1 to 40 Hz. As the most optimal mode of exposure to the area of the injection site, regardless of the selected type of exposure (thermal and / or electric field), we consider the exposure for 5 minutes 3 times a day for 7 days.

Технический результат предложенного нами способа заключается в уменьшении сроков восстановления проводимости нервного волокна для специфических сигналов между ЦНС и иннервируемым органом, то есть в ускорении регенерации нерва за счет причин, изложенных ниже:The technical result of our proposed method is to reduce the recovery time of nerve fiber conduction for specific signals between the central nervous system and the innervated organ, that is, to accelerate nerve regeneration due to the reasons described below:

Известно, что восстановление пересеченного нерва происходит всегда в форме прорастания сохранившегося проксимального участка аксона сквозь область повреждения и далее к иннервируемому органу. Клинические наблюдения показывают, что активная импульсация со стороны ЦНС ускоряет восстановление проводимости поврежденного аксона. С точки зрения электротехники это означает, что на скорость прорастания проксимального участка аксона положительно влияет большая частота появления в районе повреждения «потенциала действиям с нормальными (в пределах значений, характерных для неповрежденного аксона) амплитудами колебаний трансмембранных токов и разностей потенциалов. Именно такие процессы усиливаются в присутствии кремниевых нанокристаллов, которые к настоящему времени продемонстрировали уже полезные качества для использования в светоизлучающей оптоэлектронике, фотонике и как источник энергии. Кроме того, недавно было обнаружено, что нанокристаллы кремния (nc-Si) могут также выступать в качестве эффективных фотосенсибилизаторов синглетного кислорода.It is known that the restoration of the crossed nerve always occurs in the form of the germination of the preserved proximal axon region through the damage region and further to the innervated organ. Clinical observations show that active impulse from the central nervous system accelerates the restoration of conduction of a damaged axon. From the point of view of electrical engineering, this means that the rate of germination of the proximal section of the axon is positively influenced by the high frequency of the appearance of “potential” in the damage region with normal (within the values characteristic of an intact axon) oscillation amplitudes of transmembrane currents and potential differences. It is these processes that are enhanced in the presence of silicon nanocrystals, which to date have already demonstrated useful qualities for use in light-emitting optoelectronics, photonics, and as an energy source. In addition, it has recently been discovered that silicon nanocrystals (nc-Si) can also act as effective singlet oxygen photosensitizers.

Нанокластеры кремния представляются перспективными кандидатами в качестве средства модулирования отмеченных выше параметров, способных влиять на скорость регенерации поврежденного нерва. Во-первых, они способны проникать вглубь тканей и демонстрируют хорошую биосовместимость, в том числе и непосредственно в нервной ткани. Во-вторых, нанокластеры кремния способны активно влиять на объемную плотность носителей зарядов разных знаков и, следовательно, на характер колебаний этих величин в окрестности регенерирующего отрезка аксона. В-третьих, этим влиянием можно управлять, воздействуя тепловой и/или электрической энергией на ткани с импрегнированными нанокристаллами кремния. Предложенные нами режимы воздействия тепловыми и/или электрическими полями на место введения взвеси нанокристаллов кремния являются оптимальными для достижения указанного технического результата, так как электрические поля в указанных режимах (частота от 1 до 40 Гц, так как это частота, свойственная для естественной работы скелетной мускулатуры человека, переменное напряжение от -100 мВ до +100 мВ, так как именно такие колебания разности потенциалов между вне- и внутриаксонным пространством характерны для работы неповрежденного нерва), имитируя работу неповрежденного нерва и тем самым уже ускоряя процесс его регенерации, кроме того способствуют модуляции способности нанокристаллов кремния испускать и поглощать электроны, способствуя созданию характерных для неповрежденной нервной ткани электрических колебаний. Тепловое же воздействие, приводящее само по себе к улучшению трофики тканей, следствием чего является ускорение процессов регенерации, в сочетании с введением нанокристаллов кремния способствует увеличению жидкостной составляющей ткани, усилению происходящих в ней электрических колебаний (модуляции процессов испускания нанокристаллами кремния положительно и отрицательно заряженных частиц). В случае сочетанного воздействия тепла и электрического тока указанные эффекты (а именно создание характерных для неповрежденной нервной ткани электрических колебаний) потенцируют друг друга, ускоряя тем самым процессы регенерации. Таким образом, технический результат способа может быть достигнут при трех возможных и заявленных нами в формуле изобретения вариантах воздействия, а именно: введение нанокристаллов кремния в виде взвеси с последующим воздействием на область введения электрическим полем, введение нанокристаллов кремния в виде взвеси с последующим воздействием на область введения теплом, введение нанокристаллов кремния в виде взвеси с последующим воздействием на область введения одновременно электрическим и тепловым полем в предложенных режимах.Silicon nanoclusters are promising candidates as a means of modulating the parameters noted above, which can affect the rate of regeneration of a damaged nerve. Firstly, they are able to penetrate deep into the tissues and demonstrate good biocompatibility, including directly in the nervous tissue. Secondly, silicon nanoclusters are able to actively influence the bulk density of charge carriers of different signs and, therefore, the nature of the fluctuations of these quantities in the vicinity of the regenerating segment of the axon. Thirdly, this effect can be controlled by exposing heat and / or electric energy to tissues with impregnated silicon nanocrystals. The modes of exposure to thermal and / or electric fields that we proposed at the injection site of a suspension of silicon nanocrystals are optimal for achieving the indicated technical result, since the electric fields in these modes (frequency from 1 to 40 Hz, since this is the frequency characteristic of the natural work of skeletal muscles human, an alternating voltage from -100 mV to +100 mV, since it is precisely such fluctuations in the potential difference between the extra- and intra-axon space that are characteristic of the operation of an intact nerve), they iruya work intact nerve and thereby already accelerating regeneration furthermore contribute capacity modulation silicon nanocrystals to emit and absorb electrons contributing to a characteristic of the intact nervous tissue electrical oscillations. The thermal effect, which in itself leads to an improvement in tissue trophism, resulting in an acceleration of regeneration processes, in combination with the introduction of silicon nanocrystals, contributes to an increase in the liquid component of the tissue and an increase in the electrical vibrations occurring in it (modulation of the processes of emission of positively and negatively charged particles by silicon nanocrystals) . In the case of combined exposure to heat and electric current, these effects (namely, the creation of electrical vibrations characteristic of intact neural tissue) potentiate each other, thereby accelerating the regeneration processes. Thus, the technical result of the method can be achieved with three possible and claimed in the claims invention exposure, namely: the introduction of silicon nanocrystals in the form of a suspension with subsequent exposure to the area of introduction by an electric field, the introduction of silicon nanocrystals in the form of a suspension with subsequent exposure to the area the introduction of heat, the introduction of silicon nanocrystals in the form of a suspension, followed by exposure to the area of introduction of both electric and thermal fields in the proposed modes.

В результате проведенных исследований нами было установлено достоверное уменьшение сроков регенерации поврежденных нервов после восстановления целостности периневральной оболочки во всех группах, где были использованы предложенные нами методики (группа 2 - введение взвеси нанокристаллов кремния + тепловое воздействие на место введения кремния светом белой лампы через красный светофильтр, 5 мин 3 раза в день, 7 дней; группа 3 - введение взвеси нанокристаллов кремния + воздействие электрическим полем (электростимуляция) током с переменным напряжением от -100 мВ до +100 мВ с частотой от 1 до 40 Гц, 5 мин 3 раза в день, 7 дней; группа 4 - введение взвеси нанокристаллов кремния + сочетанное (в том числе одновременное) воздействие на место введения тепловым и электрическим полем с указанными параметрами в течение 5 мин, 3 раза в день, 7 дней) по сравнению с контрольной группой (группа 1 - введение прозерина с одновременным проведением электростимуляции). В среднем использование указанных выше «модификаций» предложенного способа позволило сократить сроки реабилитации на 8-15 дней по сравнению с контрольной группой.As a result of our studies, we found a significant reduction in the terms of regeneration of damaged nerves after restoring the integrity of the perineural sheath in all groups where the methods we proposed were used (group 2 - introducing a suspension of silicon nanocrystals + thermal effect on the site of silicon injection with the light of a white lamp through a red filter, 5 min 3 times a day, 7 days; group 3 - introduction of a suspension of silicon nanocrystals + exposure to an electric field (electrical stimulation) with alternating current voltage from -100 mV to +100 mV with a frequency of 1 to 40 Hz, 5 min 3 times a day, 7 days; group 4 - introduction of a suspension of silicon nanocrystals + combined (including simultaneous) effect on the injection site with a thermal and electric field with the specified parameters for 5 min, 3 times a day, 7 days) compared with the control group (group 1 - the introduction of prozerin with simultaneous electrical stimulation). On average, the use of the above “modifications” of the proposed method allowed to reduce the rehabilitation time by 8-15 days compared with the control group.

Предложенный способ проиллюстрирован следующими примерами его осуществления:The proposed method is illustrated by the following examples of its implementation:

Пример 1. После восстановления целостности периневральной оболочки срединного нерва, имевшего анатомический перерыв на уровне предплечья, произведено введение 2 капель взвеси нанокристаллов кремния (0,5 г/л) путем инъекции в область повреждения нерва. Затем в течение 7 дней осуществлялось воздействие на область места введения тепловым полем, а именно светом белой лампы, пропущенным через красный светофильтр. Длительность одной процедуры составляла 5 мин, в день процедура повторялась трижды. В результате регенерация нерва и восстановление его функции по сравнению с пациентом из контрольной группы с анатомическим перерывом срединного нерва произошло на 9 дней раньше.Example 1. After restoring the integrity of the perineural sheath of the median nerve, which had an anatomical break at the level of the forearm, 2 drops of suspension of silicon nanocrystals (0.5 g / l) were introduced by injection into the area of nerve damage. Then, for 7 days, the area of the injection site was exposed to a thermal field, namely, the light of a white lamp passed through a red filter. The duration of one procedure was 5 minutes; the procedure was repeated three times a day. As a result, nerve regeneration and restoration of its function compared to a patient from the control group with anatomical interruption of the median nerve occurred 9 days earlier.

Пример 2. После восстановления целостности периневральной оболочки лучевого нерва произведено введение 1 капли взвеси нанокристаллов кремния (1,5 г/л) путем инъекции в область повреждения нерва. Затем в течение 7 дней осуществлялось воздействие на область места введения током с переменным напряжением от -100 мВ до +100 мВ с частотой 1-40 Гц. Длительность одной процедуры составляла 5 мин. В день проводилось 3 процедуры. В результате восстановление функции нерва, являющееся показателем его регенерации, произошло на 13 дней раньше, чем у пациента с таким же диагнозом в контрольной группе.Example 2. After restoring the integrity of the perineural sheath of the radial nerve, 1 drop of a suspension of silicon nanocrystals (1.5 g / l) was introduced by injection into the area of nerve damage. Then, for 7 days, the area of the injection site was exposed to current with an alternating voltage from -100 mV to +100 mV with a frequency of 1-40 Hz. The duration of one procedure was 5 minutes There were 3 procedures per day. As a result, the restoration of nerve function, which is an indicator of its regeneration, occurred 13 days earlier than in a patient with the same diagnosis in the control group.

Пример 3. После восстановление целостности периневральной оболочки седалищного нерва произведено введение 1 капли взвеси нанокристаллов кремния (2,5 г/л) путем инъекции в область повреждения нерва. Затем в течение 7 дней осуществлялось воздействие на область места введения электрическим и тепловым полем, а именно током с переменным напряжением от -100 мВ до +100 мВ с частотой от 1 до 40 Гц и освещением светом белой лампы через красный светофильтр. Длительность одной процедуры составляла 5 мин, количество процедур в день - три. В результате восстановление функции нерва, являющееся показателем его регенерации, произошло на 14 дней раньше, чем у пациента с таким же диагнозом, получавшим стандартное лечение в контрольной группе.Example 3. After restoring the integrity of the perineural membrane of the sciatic nerve, 1 drop of a suspension of silicon nanocrystals (2.5 g / l) was introduced by injection into the area of nerve damage. Then, for 7 days, the area of the injection site was exposed to an electric and thermal field, namely, current with an alternating voltage from -100 mV to +100 mV with a frequency of 1 to 40 Hz and illumination with the light of a white lamp through a red filter. The duration of one procedure was 5 minutes, the number of procedures per day was three. As a result, restoration of nerve function, which is an indicator of its regeneration, occurred 14 days earlier than in a patient with the same diagnosis who received standard treatment in the control group.

Таким образом, предложенный нами способ ускорения регенерации нерва при его повреждении позволяет уменьшить сроки восстановления проводимости нервного волокна для специфических сигналов между ЦНС и иннервируемым органом, то есть ускорить регенерацию нерва.Thus, our proposed method of accelerating nerve regeneration when it is damaged allows reducing the recovery time of nerve fiber conduction for specific signals between the central nervous system and the innervated organ, that is, accelerating nerve regeneration.

Claims (4)

1. Способ ускорения регенерации нерва при его повреждении, включающий восстановление целостности периневральной оболочки, отличающийся тем, что после восстановления целостности периневральной оболочки осуществляют введение взвеси нанокристаллов кремния в область повреждения нерва путем инъекции, затем место инъекции подвергают воздействию тепловых и/или электрических полей.1. A method of accelerating nerve regeneration when it is damaged, comprising restoring the integrity of the perineural membrane, characterized in that after restoring the integrity of the perineural membrane, a suspension of silicon nanocrystals is injected into the nerve damage region by injection, then the injection site is exposed to thermal and / or electric fields. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве воздействия тепловым полем используют освещение светом белой лампы через красный светофильтр.2. The method according to claim 1, characterized in that as the influence of the thermal field using illumination with the light of a white lamp through a red filter. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве воздействия электрическим полем используют осуществление электростимуляции переменным электрическим напряжением от -100 мВ до +100 мВ с частотой от 1 до 40 Гц.3. The method according to claim 1, characterized in that as the impact of the electric field using the implementation of electrical stimulation with alternating voltage from -100 mV to +100 mV with a frequency of from 1 to 40 Hz. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что воздействие тепловым и/или электрическим полем осуществляют в течение 5 мин 3 раза в день на протяжении 7 дней. 4. The method according to claim 1, characterized in that the exposure to a thermal and / or electric field is carried out for 5 minutes 3 times a day for 7 days.