Advanced

Sutures bridging nerve defects

Scherman, Peter LU (2003)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Skador med avskärning av nerver i övre extremiteten drabbar oftast unga personer. Nervskadan medför ett betydande handikapp i form av förlorad känsel och muskelkontroll i armen och/eller handen. Vid en nervskada dör de delar av nervfibrerna (axonerna) som är belägna bortom avskärningen medan nervens stödjeceller och ytterhölje finns kvar. För att återfå funktion måste nya utskott från nervfibrerna bildas och växa ut (regenerera) till känselorganen och musklerna. Detta kan åstadkommas om nervens hölje sys ihop. Resultaten är tyvärr ofta nedslående, särskilt hos vuxna, pga dålig, långsam eller felriktad utväxt av nervfibrerna. Vid reparation av mera omfattande skador där det saknas en bit av nerven... (More)
Popular Abstract in Swedish

Skador med avskärning av nerver i övre extremiteten drabbar oftast unga personer. Nervskadan medför ett betydande handikapp i form av förlorad känsel och muskelkontroll i armen och/eller handen. Vid en nervskada dör de delar av nervfibrerna (axonerna) som är belägna bortom avskärningen medan nervens stödjeceller och ytterhölje finns kvar. För att återfå funktion måste nya utskott från nervfibrerna bildas och växa ut (regenerera) till känselorganen och musklerna. Detta kan åstadkommas om nervens hölje sys ihop. Resultaten är tyvärr ofta nedslående, särskilt hos vuxna, pga dålig, långsam eller felriktad utväxt av nervfibrerna. Vid reparation av mera omfattande skador där det saknas en bit av nerven kan man inte sy ihop nervändarna direkt. Man måste då använda en reservdel – ett s.k. nervtransplantat. Detta innebär att man ”offrar” en mindre viktig känselnerv från en annan del av kroppen och därefter syr in denna nervbit som en bro för de utväxande nervfibrerna mellan nervändarna. Nackdelarna med denna metod är att känseln försvinner i den offrade nervens försörjningsområde samt att det finns risk för utveckling av ett smärtande ärr i nerven (neurom) där denna skurits av. Ett sedan länge viktigt forskningsområde är därför att hitta bra alternativa reservdelar. Olika alternativ baserade på biologiska vävnader eller konstgjorda strukturer har studerats, och i vissa fall även använts kliniskt, men ännu finns ingen fullgod ersättning till de kroppsegna reservdelarna.



I avhandlingen har jag studerat möjligheten av att överbrygga en nervdefekt enbart genom att låta tunna trådar (suturer) löpa som ett längsgående nätverk mellan nervändarna. Denna modell skiljer sig från de flesta konstgjorda reservdelar genom att ej ha något yttre hölje som innesluter de utväxande nervfibrerna, vilket kan ha teoretiska såväl för- som nackdelar. Experimenten utfördes genom att skapa och reparera olika typer av defekter i en nerv på bakbenet hos råttor. Läkningsprocessen utvärderades därefter vid olika tidpunkter efter operationen, dels genom att mikroskopera olika delar av nerven, dels genom att mäta återkomsten av muskelkraft, som ju försvinner efter en nervskada. Man kan färga och studera specifika celler som är involverade i läkningssprocessen samt även räkna och måttbestämma de utväxande nervfibrerna och deras omgivande isolering (myelin) med hjälp av mikroskopi.



Jag fann att trådarna kunde användas för att överbrygga nervdefekter och att en ny väldefinierad nervstam bildades längs dessa trådar trots att det inte fanns något yttre hölje i höjd med defekten. Nervdefekter av olika längd (7–17 mm) kunde överbryggas med trådarna och nervfiberutväxten var lika bra som med konventionella nervtransplantat vid reparation av de kortare defekterna (7-10mm). Antalet trådar som överbryggade defekten var av viss betydelse genom att nervfiberutväxten blev sämre om man använde för få trådar. Resultaten blev också något sämre om man hade en samtidig skada på omkringliggande muskulatur. Även grenade nervdefekter, dvs sådana som kan bildas vid skador i anslutning till en nervstams delningsställe, kunde överbryggas.



Jag studerade också olika sätt att förbättra nervfiberutväxten längs trådarna. Genom att trä upp en mindre nervbit på trådarna och låta denna hänga mellan nervändarna blev resultatet bättre. Denna nervbit fungerade då som en språngbräda eller lockbete eftersom den innehåller celler som stimulerar nervfiberutväxten. Trådarna kunde också förbehandlas med sköldkörtelhormonet thyroxin som är en tillväxtbefrämjande faktor. De förbehandlade trådarna frisatte hormonet under flera veckor vilket resulterade i en förtjockning av de utväxande nervfibrernas isolering (myelin).



Sammanfattningsvis visar resultaten i avhandlingen att tunna trådar kan användas för att överbrygga nervdefekter och återskapa funktion i skadade nervstammar. Metoden är enkel och billig, har utvecklingspotential och kan användas kliniskt på patienter. (Less)
Abstract
A new and simple method for the repair of nerve defects, in which sutures alone are used to guide regeneration between the nerve endings, was developed. Bilateral seven to 17 mm rat sciatic nerve defects were bridged by continuous longitudinal sutures with or without different modifications, by conventional autologous nerve grafts or direct repair under tension as controls. Evaluation was performed from two to 12 weeks postoperatively with routine histology, immunocytochemistry, morphometry, tetanic force measurement and wet weight of the target muscle. I found that both resorbable and non-resorbable sutures supported the formation of a new nerve structure. The sutures appeared to act as an intrinsic framework for fibrin matrix formation... (More)
A new and simple method for the repair of nerve defects, in which sutures alone are used to guide regeneration between the nerve endings, was developed. Bilateral seven to 17 mm rat sciatic nerve defects were bridged by continuous longitudinal sutures with or without different modifications, by conventional autologous nerve grafts or direct repair under tension as controls. Evaluation was performed from two to 12 weeks postoperatively with routine histology, immunocytochemistry, morphometry, tetanic force measurement and wet weight of the target muscle. I found that both resorbable and non-resorbable sutures supported the formation of a new nerve structure. The sutures appeared to act as an intrinsic framework for fibrin matrix formation which subsequently supported migration of Schwann cells, formation of vessels and axonal regeneration. Although no differences with respect to the regenerative outcome was observed between the two suture types, resorbable sutures were easier to work with. The new nerve structure formed along the sutures was well defined and compartmented. The distribution of a subtype of macrophages (ED2) indicated an importance of these cells for perineurium formation. The number of suture laps bridging a simple nerve defect had some influence on the regeneration process. Bifurcated nerve defects could also be reconstructed successfully by suture guidance. When the muscle bed adjacent to the nerve defect was traumatized, regeneration took place in the suture model, but in some respects in a less favourable way. Axonal counts and recovery of muscle force or weight using the suture model did not differ significantly from those of nerve grafts across seven or 10 mm defects or those of direct repair of a seven mm defect. Regeneration was enhanced when a short nerve segment - a “stepping stone” of Schwann cells – was threaded onto the sutures and centered in the gap. The sutures could be pretreated with Triiodothyronine, T3, as a growth promoting factor to be released during at least three weeks in vitro. In vivo, this release gave rise to an increased myelin area in the regenerating nerve structure. In conclusion, longitudinal sutures can be used to bridge peripheral nerve defects. The model may be of clinical value as a cheap and easily available alternative to nerve grafts or other conduits when dealing with limited nerve defects. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Prof. Berger, Alfred, Klinik für Plastische Chirurgie-Handchirurgie Hannover, Germany
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
orthopaedics, traumatology, Surgery, continuous longitudinal sutures, nerve repair, nerve regeneration, nerve defect, Kirurgi, ortopedi, traumatologi
pages
127 pages
publisher
Peter Scherman, Department of Hand Surgery, Malmö University Hospital, S-205 02 Malmö, Sweden,
defense location
Lilla aulan, Medicinskt Forskningscentrum, Malmö University Hospital, Malmö
defense date
2003-06-05 13:00
ISBN
91-628-5687-1
language
English
LU publication?
yes
id
bd48ffb5-bd1f-4b13-ab89-858765a8b80f (old id 465858)
date added to LUP
2007-09-28 11:53:40
date last changed
2016-09-19 08:45:10
@misc{bd48ffb5-bd1f-4b13-ab89-858765a8b80f,
  abstract     = {A new and simple method for the repair of nerve defects, in which sutures alone are used to guide regeneration between the nerve endings, was developed. Bilateral seven to 17 mm rat sciatic nerve defects were bridged by continuous longitudinal sutures with or without different modifications, by conventional autologous nerve grafts or direct repair under tension as controls. Evaluation was performed from two to 12 weeks postoperatively with routine histology, immunocytochemistry, morphometry, tetanic force measurement and wet weight of the target muscle. I found that both resorbable and non-resorbable sutures supported the formation of a new nerve structure. The sutures appeared to act as an intrinsic framework for fibrin matrix formation which subsequently supported migration of Schwann cells, formation of vessels and axonal regeneration. Although no differences with respect to the regenerative outcome was observed between the two suture types, resorbable sutures were easier to work with. The new nerve structure formed along the sutures was well defined and compartmented. The distribution of a subtype of macrophages (ED2) indicated an importance of these cells for perineurium formation. The number of suture laps bridging a simple nerve defect had some influence on the regeneration process. Bifurcated nerve defects could also be reconstructed successfully by suture guidance. When the muscle bed adjacent to the nerve defect was traumatized, regeneration took place in the suture model, but in some respects in a less favourable way. Axonal counts and recovery of muscle force or weight using the suture model did not differ significantly from those of nerve grafts across seven or 10 mm defects or those of direct repair of a seven mm defect. Regeneration was enhanced when a short nerve segment - a “stepping stone” of Schwann cells – was threaded onto the sutures and centered in the gap. The sutures could be pretreated with Triiodothyronine, T3, as a growth promoting factor to be released during at least three weeks in vitro. In vivo, this release gave rise to an increased myelin area in the regenerating nerve structure. In conclusion, longitudinal sutures can be used to bridge peripheral nerve defects. The model may be of clinical value as a cheap and easily available alternative to nerve grafts or other conduits when dealing with limited nerve defects.},
  author       = {Scherman, Peter},
  isbn         = {91-628-5687-1},
  keyword      = {orthopaedics,traumatology,Surgery,continuous longitudinal sutures,nerve repair,nerve regeneration,nerve defect,Kirurgi,ortopedi,traumatologi},
  language     = {eng},
  pages        = {127},
  publisher    = {ARRAY(0x83e9fc0)},
  title        = {Sutures bridging nerve defects},
  year         = {2003},
}