Устранение нейроповреждений сверхкороткими лазерными импульсами

Способ лечения повреждений нервов

Устранение нейроповреждений сверхкороткими лазерными импульсами

Изобретение относится к области медицины, а именно нейрохирургии, реабилитации, физиотерапии и может быть использовано в комплексном лечении больных с компрессионно-ишемической невропатией.

цель всей системы медицинской помощи – это восстановление и/или сохранение качества жизни.

Компрессионно-ишемическая невропатия (туннельный синдром, туннельная невропатия, ловушечная невропатия) – одна из наиболее часто встречающихся групп заболеваний периферических нервов конечностей.

Эти заболевания встречаются довольно часто (до 45%) у лиц, профессиональная деятельность которых связана с длительным напряжением отдельных групп мышц.

Известен способ лечения повреждений нервов путем прямой электростимуляции (Бочкарев П.Н., Горшков Р.П., Меламуд Э.Е., Нинель В.Г., Коршунова Г.А.

Многолетний опыт прямой электростимуляции нервных стволов в лечении компрессионных и тракционных повреждений периферических нервов// Современные аспекты электронейростимуляции и новые технологии в нейрохирургии и неврологии. – Саратов, 1998. – С.61-63).

При этом во время операции на поврежденный участок нерва устанавливают и фиксируют клеем и кетгутом через эпиневрий 2 электрода, которые выводят через дополнительные проколы рядом с операционной раной. Со 2-х сут после операции проводят электростимуляцию по 30 мин 4 раза в день в течение 3-5 недель.

Недостатком способа является травматичность за счет оставления в операционной ране инородных тел (электродов) на длительный срок, что может вызвать стойкие болезненные ощущения, отек, нагноение.

Существует также способ лечения повреждений нервов путем подведения световода через иглу к нерву и облучения его гелий-неоновым низкоинтенсивным лазерным излучением при мощности 0,5-2 Вт и экспозиции 20 сек – 3 мин. (RU 2067012, кл. A61N 5/06, А61М 37/00, опубл. 27.09.1996).

Травматичность и опасность побочных реакций обусловлены введением иглы и световода (инородных тел), оказывающих повреждающее действие на нерв и прилегающие ткани, в том числе сосуды. Следствием являются боль, микрокровоизлияния и макрокровоизлияния вплоть до гематом, отек, нагноение.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа является способ воздействия низкоэнергетическим сканирующим красным и инфракрасным лазерным излучением на поврежденный нерв и прилегающие ткани дистанционно. Лазерный луч диаметром 1,5 мм, мощностью 10 мВт сканирует с частотой 200-330 Гц по траекториям фигуры Лиссажу на облучаемую поверхность площадью 15-30 см2 (RU 2185214, кл. A61N 5/067, опубл. 20.07.2002).

Недостатками способа являются опасность побочных реакций, недостаточная эффективность способа.

Недостаточная эффективность способа обусловлена: изолированным воздействием только на поврежденный участок нерва; снижением плотности потока энергии облучения при прохождении лазерного луча через ткани; непостоянным режимом воздействия (характеристика гелий-неонового лазера) – не физиологичным и не стимулирующим для нерва и нервно-рецепторного аппарата; отсутствием визуального контроля облучения.

Изобретение направлено на создание способа лечения повреждений нервов, обеспечивающего восстановление функции пораженного нерва и сокращение сроков лечения.

Технический результат от использования изобретения заключается в снижении травматичности, опасности побочных реакций и повышении эффективности лечения.

Указанный результат достигается тем, что в способе лечения повреждений нервов, включающем воздействие низкоэнергетическим красным лазерным излучением на поврежденный нерв, воздействие низкоэнергетическим красным лазерным излучением на поврежденный нерв осуществляют интраоперационно непосредственно в поврежденный нерв и после операции проводят курс лечения из ежедневных процедур низкоэнергетического красного лазерного излучения непосредственно в поврежденный нерв.

Сущность изобретения заключается в следующем: интраоперационно, после освобождения нерва из рубцовой ткани (фото 1, 2), под эпиневрий устанавливают световод аппарата низкоэнергетического красного лазерного излучения (фото 3). Диаметр части световода, предназначенного для введения под эпиневрий, 0,8 мм (фото 4). В течение 20 мин.

проводится воздействие низкоинтенсивным лазерным излучением с длиной волны 0,63 мкм и мощностью 1,0 мВт (фото 5). Не извлекая световод из-под эпиневрия, выводят другой его конец наружу. Рана ушивают.

Через установленный таким образом под эпиневрий световод после операции проводят курс лечения из 10 ежедневных процедур низкоэнергетического красного лазерного излучения в течение 10 мин каждая.

Эпиневрий представляет достаточно толстую и плотную соединительно-тканную оболочку, защищающую нервные волокна от какого-либо внешнего воздействия. И в случае дистанционного воздействия эпиневрий будет поглощать большую часть лазерного излучения. Поэтому необходимо вводить световод под эпиневрий, для непосредственного воздействия на поврежденные нервы без потери энергии излучения.

Способ осуществляют следующим образом.

Больному с поврежденным нервом выполняют операцию согласно показаниям (компрессия нерва и т.д.): невролиз нерва. На поврежденный нерв воздействуют низкоэнергетическим красным лазерным излучением путем введения в выделенный нерв подэпиневрально световода аппарата низкоинтенсивного лазерного излучения (фото 3).

В течение 20 мин проводят воздействие низкоэнергетическим лазерным излучением с длиной волны 0.63 мкм и мощностью 1,0 мВт (фото 4, 5). Не извлекая световод из-под эпиневрия, выводят другой его конец наружу. Рана ушивают.

Через установленный таким образом под эпиневрий световод после операции проводят курс лечения из 10 ежедневных процедур низкоэнергетического красного лазерного излучения аппаратом в течение 10 мин каждая. По окончании курса световод удаляют.

Способ прошел клинические испытания в НУЗ «Дорожная клиническая больница на ст. Горький ОАО «РЖД» (гл. врач Казнин В.М.), г.Нижний Новгород при лечении 15 больных с повреждением нервов конечностей.

Ниже приведен пример – выписка из истории болезни.

Пример. Больная Ш., 1961 г.р., поступила в нейрохирургическое отделение с жалобами на боль в правой кисти, слабость и ограничение движений в 4-5 пальцах правой кисти, снижение чувствительности в правой кисти.

Со слов больная 0,5 года назад получила травму в области правого локтевого сустава, после чего наросла слабость и нарушение чувствительности в правой кисти.

Объективно: болезненный рубец в нижней трети правого плеча, глубокое нарушение проводимости по локтевому нерву: парез мышц кисти 1 балл, гипестезия в зоне иннервации локтевого нерва 2 балла. Выполнена операция: невролиз локтевого нерва, установка эпиневрально световода аппарата лазеротерапии.

В положении больной на спине в нижней трети правого плеча выполнен разрез 10 см в проекции локтевого нерва. Острым и тупым путем на протяжении разреза выделен локтевой нерв. Нерв белого цвета, без сосудистого рисунка. Подэпиневрально введен световод аппарата низкоинтенсивного лазерного излучения. В течение 20 мин.

проводилось воздействие низкоинтенсивным лазерным излучением с длиной волны 0,63 мкм и мощностью 1,0 мВт. Гемостаз, контроль на отсутствие инородных тел. Не вынимая из-под эпиневрия световод, другой его конец выводится из операционной раны наружу. Внутрикожный шов. Спирт. Асептическая повязка на рану.

В послеоперационном периоде через выведенный конец световода выполняется лазеротерапия в течение 10 мин №10. На фоне лазеротерапии отмечена положительная динамика в виде нарастания сила в 4-5 пальцах правой кисти. Таким образом, применение заявленного способа позволило добиться быстрого восстановления нарушенных функций

Для лазеротерапии использовался аппарат низкоинтенсивного лазерного излучения «АЛОК-1», позволяющий воздействовать непосредственно на ткани без потери энергии излучения. Технические характеристики аппарата низкоинтенсивного лазерного излучения «АЛОК-1» (разрешен к применению Минздравом РФ. Сертифицирован: ЩФЗ.

050-007 ТУ, НПО “Плазма” (г.Рязань), рег. №88/576-41) – аппарат низкоинтенсивного лазерного излучения, компактный переносной, применяется в процедурных кабинетах и палатах у постели больного в стационарах кардиологического, сосудистого, общехирургического, дерматологического и других профилей: длина волны излучения, мкм 0.

63; питание. В, Гц 220,50; потребляемая мощность, не более 45 Вт; мощность лазерного излучения на выходе световода, мВт, не менее 1,0; время облучения до мин 30; диаметр части светопровода, мм, не более 0,8; габариты, мм, не более 410×265×115; масса аппарата без запасных частей и принадлежностей не более 6.

5 кг; средний срок службы, лет, не менее 5.

Предлагаемый способ лазеротерапии оказывает всестороннее лечебное воздействие непосредственного на поврежденные нервы: стимулирует функции нерва, улучшает микроциркуляцию и метаболизм.

Это обеспечивает эффективное лечение тяжелых и сочетанных повреждений нервов, глубоко расположенных нервов (например, седалищного нерва в ягодичной области, на бедре), а также профилактику неблагоприятных исходов.

Снижение травматичности и опасности побочных реакций достигается за счет малого диаметра световода и непосредственного воздействия только на поврежденные нервные волокна, так как диаметр вводимого световода в 2,5 раза меньше диаметров катетеров, предназначенных для подэпиневрального введения.

Повышение эффективности лечения обеспечивается:

– воздействием низкоэнергетического красного лазерного излучения непосредственно на поврежденную нервную ткань, так как облучение стимулирует регенеративные процессы и улучшает обмен веществ в ишемизированных тканях;

– возможностью постоянного воздействия на поврежденную нервную ткань.

Способ лечения повреждений нервов, включающий воздействие низкоэнергетическим красным лазерным излучением на поврежденный нерв, отличающийся тем, что воздействие низкоэнергетическим красным лазерным излучением на поврежденный нерв осуществляют интраоперационно непосредственно в поврежденный нерв и после операции проводят курс лечения из ежедневных процедур низкоэнергетического красного лазерного излучения непосредственно в поврежденный нерв.

Источник: https://edrid.ru/rid/216.012.71c0.html

Восстановление соединений нейронов фемтосекундным лазером

Устранение нейроповреждений сверхкороткими лазерными импульсами

Повреждения нейронов (нейроповреждения) приводят к необратимым изменениям в клетках, органах и функциях организма. Они происходят вследствие:

  • травм,
  • инфекционных и воспалительных процессов,
  • интоксикации,
  • наследственных заболеваний,
  • неспецифических патологий (гипогликемии, анемии, снижения мозгового кровообращения, рассеянного склероза и др.).

Канадские ученые недавно разработали новый универсальный метод восстановления связей между нейронами с применением лазера, излучающего фемтосекундные (предельно короткие) лазерные импульсы. Универсальность метода в том, что его можно применить для любого типа клеток, в том числе и тех, посредством которых передается информация.

Нейроны: как осуществляется межклеточная коммуникация

Передача информации в нервной системе происходит посредством электрического импульса и химического сигнала: этот тип связи осуществляется в синапсе — межфазовой контактной площадке двух нейронов.

Работа и ЦНС (центральной нервной системы), и ПНС (периферической нервной системы) происходит аналогично. Это возможно, благодаря нейронам и синаптической сети — средствам межклеточной коммуникации.

Строение нейрона

Типичный нейрон состоит из тела клетки (сомы), дендритов и аксонов:

  • Дендриты — это короткие и разветвленные отростки нейронов.
  • Аксон — это клеточное расширение, проходящее большие расстояния в теле человека и других биологических видов. Аксон может сделать несколько переходов и по окончанию подсоединиться к нескольким клеткам.

В головном мозге взрослого человека существует около 300 триллионов синапсов.

Передача нейронных связей

Связи между нервными клетками осуществляются такими способами:

  • от аксона одного нейрона к дендритам или сотовому телу другого;
  • от аксона к аксону;
  • от дендритов к дендритам и т. д.

Клеточные мембраны сомы и аксона активируют напряжение в электропроводящих закрытых ионных каналах (Ca, Na, K и хлорид-ионных).

Почему необратимы повреждения нейронов

Нейрон — специфическая клетка, не способная делиться, особенно в зрелом возрасте. Поэтому повреждение нерва из-за травмы может привести к нарушению функций периферической нервной системы.

Паралич после травм спинного и головного мозга, потеря чувствительности связаны с полным блоком проводимости -обрывом связей между эфферентными (двигательными) и афферентными (чувствительными) нейронами.

(Но утверждение о том, что нейрогенез у взрослого человека вообще не происходит, ошибочно. Да, нейрогенез зависит от многих внешних условий, и может угнетаться от вредных воздействий (радиации, химических веществ, стрессы), но появление новых нейронов происходит и у взрослых, особенно в гиппокампе, в височных отделах головного мозга.

Подробнее о регуляции нейрогенеза, о способах воздействия на него — в интересном видео в конце статьи).

Типы повреждения нейронов

  • Валлерова дегенерация:
    • Разрыв нерва, повреждение аксона и его миелиновой оболочки.
    • Через неделю после травмы начинается блокировка проводимости.
    • Восстановление возможно, если сохранена базальная мембрана (в ее функции входят производство миелина (Шванн клеток) и выбор (аппроксимация) нервных окончаний).
    • Результатом такого повреждения может стать мышечная атрофия в зоне иннервации нейрона.
  • Сегментная демиелинизация:
    • Повреждение ограничивается миелиновой оболочкой.
    • При сохранении аксона мышечная дистрофия не наблюдается.
  • Дегенерация аксонов:
    • Повреждается тело нервной клетки, и происходит дистальная гибель аксона.
    • Развитие мышечной атрофии происходит при отсутствии повторной иннервации от соседних нервов.
    • При таком типе повреждения возможно лишь частичное восстановление.

Экспериментальные методы восстановления повреждения нейронов

Последнее десятилетие ученые бьются над новыми методами, позволяющими не допустить блокировку проводимости и смерть аксонов после травмы и сохранить жизнеспособность нейронной сети:

  • Разрывы аксонов устранялись путем помещения поперек разрыва разрешительной матрицы.
  • Проводилась клеточная терапия ноотропными препаратами для стимуляции роста и регенерации поврежденных аксонов.
  • В качестве альтернативных методов при повреждениях миелиновой оболочки применяли ингибиторы роста ассоциативных нейронов и ингибиторы роста рубца.
  • Для предотвращения гибели клеток после травмы использовалась молекулярная защита.

Однако все эти обнадеживающие методы имели лишь частичный успех.

Пока не удается сделать главное:

Избирательно подсоединить конкретный аксон к телу клетки нейрона.

Когда удастся произвести соединение отдельных нейронов, в науке произойдет настоящий переворот и откроются двери для беспрецедентного исследования в области неврологии, физиологии, клеточной биологии и биохимии. Возможно будет лечить тяжелые травмы спинного мозга и периферические поражения нервной системы.

Лазерный метод соединения разрыва нейронов

Цели:

  • Восстановить связи между нейронами сразу после травмы и предотвратить блокировку проводимости.
  • Проверить гипотезу о физической привязанности и восстановлении при приближении нервных окончаний.

Лазерная технология с применением фемтосекундных импульсов — яркий кандидат для избирательного подсоединения нейронов. Она используется в нанохирургии как метод лечения рака:

  • для ортопорации (открытии переходного канала в клеточной мембране)
  • трансфекции (внедрении нуклеиновых кислот в ядерные клетки).

Удалить или ионизировать можно материал размером менее дифракционного пятна без ущерба для окружающих тканей.

Фемтосекундные лазерные импульсы были также использованы в качестве инструмента для изучения регенерации нейронов путем разделения нейронов и аксонов.

Но физическое соединение отдельных нейронов до сих пор не выполнялось.

Суть эксперимента

В результате испытания под воздействием лазерного излучения с точными параметрами настройки на культивированном в растворе DMEM биоматериале была произведена гемифузия (слияние) двух фосфолипидных мембран клеток нейронов.

Параметры лазерного излучения и биоматериал

Слияние достигнуто с помощью фемтосекундных лазерных импульсов с длиной волны 800нм, с параметрами излучения:

  • интенсивность и разрешающая способность соответственно:
    • 1,7 (± 0,08) x 10 12 Вт / см 2 и ± 0,5 мкм;
  • частота повторения 80Мгц;
  • эффективный размер пятна — 600нм.
  • идеальное время облучения составило один-два 15 мс импульсов (т.е. 1,2×106 импульсов).

В качестве биоматериала использовались:

  • P19 клетки тератокарциномы мыши;
  • Neuro2A клетки нейробластомы мыши;
  • телячья, бычья и коровья сыворотка.

На рис. 1 представлены суть эксперимента:

  1. Фемтосекундный лазерный импульс доставляется в целевую точку между аксоном и телом нервной клетки (сомой).
  2. Фосфолипидные бислои нейрона сомы и аксона до воздействия лазера (кругом отмечена область прикрепления фософолипидных слоев).
  3. Лазерный импульс высокой интенсивности вызывает обратимую дестабилизацию обеих фосфолипидных слоев. Под воздействием фемтосекундного лазерного импульса в индуцированной зоне слияния аксон-сома сгенерированные свободные ионы (показаны красным цветом) и свободные электроны (показаны оранжевым) пересекают неполярную центральную область и разрывают связи между жирными кислотами гидрофобных хвостов.
  4. В результате процесса релаксации в целевой точке формируются новые стабильные связи и особая гемифузионная клеточная мембрана — общий фосфолипидный бислой.

Как проводилось лазерное соединение нейронов

  • Выбирались и выделялись клетки для соединения и приводились в контакт с использованием оптического пинцета таким образом, чтобы выступающий аксон одного нейрона коснулся сомы другого нейрона.
  • Клетки оставлялись на какое-то время, чтобы убедиться, что между ними не происходит естественного слияния, после чего они растаскивались оптическим пинцетом.
  • Затем нейроны опять сближали и при помощи фемтосекундных лазерных импульсов облучали область между аксоном и сомой клетки.
  • Для подтверждения соединения один из нейронов перемещался пинцетом внутрь подвески чашки:
    • было обнаружено, что все остальные нейроны следовали за ним, скручивались и поворачивались как одно целое.

Рис.

 2 демонстрирует последовательность соединения одного нейрона к нескольким и создание цепочки нейронов с использованием фемтосекундных лазерных импульсов (стрелками обозначена связь аксона и сомы).

  1. Присоединение двух Neuro2A клеток, где аксон клеток (I) прилагается к соме (II).
  2. Второй аксон Neuro2A (I) соединяется с сомой Neuro2A (III).
  3. Демонстрируется неразрывность новых связей при повороте соединенных клеток на 30° относительно прежнего положения.
  4. Определены и выделены две группы четырех P19 клеток.
  5. Аксон нейрона (I) вступил в контакт и был связан с сомой (II) с помощью фемтосекундных лазерных импульсов, и обе группы соединились.
  6. Положение цепочки после того, как ее повернули оптическим пинцетом.

Таким образом были прикреплены несколько групп нейронов.

Заключение

На протяжении всего наблюдения и проведенных манипуляция нервные клетки показали свою жизнеспособность и прочность крепления.

Фемтосекундный лазер-индуцированной способ соединения нейронов потенциально может обеспечить научный прорыв, который откроет новые горизонты в исследованиях влияния соединительных нейронов прямо перед или после травмы.

Сохранение жизнеспособности нейронной сети позволит исследователям изучать новые сложные патофизиологические процессы, такие как нейрогенез, валлеровская дегенерация, сегментарная демиелинизации и дегенерация аксонов.

Это позволит дальнейшее развитие новых методов лечения нервных травм и болезней.

(По материалам статьи научного журнала Nature. Scientific reports)

: Взрослый нейрогенез

(118 4,69 из 5)
Загрузка…

Источник: https://ZaSpiny.ru/novosti/vosstanovlenie-neironov.html

Мед-Центр Сосуд
Добавить комментарий