靶向神经分布重建技术研究进展

靶向肌肉神经分布重建(Targeted Muscle Reinnervation,TMR)技术已成为临床上广泛运用的外科术式,该技术是将已截断的外周神经重新定向转移(或种植)到肢体残存的肌肉(或神经)中,重建肢体的运动或感觉功能,帮助残疾人实现对假肢的精确直觉控制。2007年美国芝加哥康复研究院首次报道基于TMR技术的临床应用案例,受试者是一位双上肢高位(经肩关节)截肢的男性患者[1,2];2016年我国学者也报道了,利用TMR技术为一名肘部以上截肢男性患者实现操控多自由度肌电假肢[3]。研究者们将TMR与表面肌电信号(Surface Electromyography,sEMG)相结合,为残疾人精准直觉的控制肌电假肢提供了一种可行有效的操控模式,结合TMR技术,提升残疾人对多功能上肢和动力型神经假腿的控制效果。在残疾人体表获取肌电信号易受电极、皮肤组织差异等因素的影响,从而不能精准识别患者的运动意图,且在肌电假肢并行控制患者肢体多关节同步运动意图识别与肢体适配性等问题逐步深入研究。同时,TMR技术已作为一种预防神经瘤发生,干预幻肢痛或解决术后神经痛的临床新方法[4]。本文将对TMR在临床应用效果和解决术后神经瘤疼痛的应用进行概述。

目标肌肉神经分布重建大鼠模型及低频电刺激的效果研究

目的:利用大鼠模型开展目标肌肉神经分布重建(TMR)研究,使用低频电刺激,观察电刺激对神经移植后的再生和减轻骨骼肌失神经萎缩程度的效果。方法:所有大鼠随机分为正常对照组、失神经支配组、TMR模型组及电刺激组。制作TMR大鼠模型,将大鼠右侧正中神经移植到胸大肌上,术后2天开始进行低频电刺激。利用植入的肌内电极采集大鼠双侧胸大肌的肌电信号;采用骨骼肌收缩的力学分析方法检测胸大肌的最大单收缩力及最大强直收缩力;应用肌湿重维持率检测胸大肌失神经萎缩情况。结果:1第4周与第1周相比,TMR模型组右侧胸大肌的肌电信号轻微增加;电刺激组右侧胸大肌的肌电信号明显增强;失神经支配组几乎观察不到右侧胸大肌的肌电信号;正常对照组的肌电信号基本不变。2正常对照组的最大单收缩力及最大强直收缩力均明显大于TMR模型组和电刺激组(P<0.01),电刺激组则明显大于TMR模型组(P<0.05)。3TMR模型组和电刺激组的胸大肌湿重维持率均明显高于失神经支配组(P<0.01),电刺激组则明显高于TMR模型组(P<0.05)。结论:使用低频电刺激TMR大鼠模型,对促进神经移植后的再生和减轻骨骼肌失神经萎缩有积极作用。

目标肌肉神经分布重建对大鼠幻肢痛的影响及神经分布研究(英文)

目标肌肉神经分布重建技术(Targeted Muscle Reinnervation,TMR)通过对假肢的实时直觉控制提高截肢者的运动功能。然而对于TMR技术是否能减轻幻肢痛、移植神经在肌肉内如何分布等问题,目前知之甚少。本文旨在探讨TMR手术对大鼠幻肢痛的影响和术后目标肌肉内神经的再分布情况。我们利用坐骨神经横断组(SNT)作为大鼠的疼痛模型,将神经近端移植到目标肌肉中作为TMR模型,并通过大鼠行为学来评价疼痛程度。实验发现,对照组大鼠不出现自残行为,而SNT组和TMR组从手术后第二天开始出现自残行为并逐渐加重,但TMR组的自残情况明显轻于SNT组。利用Sihler’s肌内神经染色法可以在目标肌肉内观察到移植神经末端再生的细小分支。实验结果初步证明TMR技术对幻肢痛有一定的缓解作用,并且术后的神经可以在目标肌肉内重新分支分布。

神经肌肉功能重建术式对大鼠肱二头肌生物学功能影响的实验研究

目的:分析靶向肌肉神经功能重建术(TMR)和靶向神经功能替代术(TNFR)对大鼠肱二头肌生物学功能的影响。方法:SPF级SD大鼠随机分为两组,分别离断尺神经和肌皮神经,一组将尺神经的近端植入肱二头肌构建TMR动物模型,另一组将已离断的尺神经近端与肌皮神经远端吻合,构建TNFR动物模型。通过检测肱二头肌肌张力,计算肌湿重维持率,进行运动终板染色等方式评价两种手术模式的应用效果。结果:(1)TNFR组肱二头肌的最大单收缩力(12.17±5.03)g明显高于TMR组肱二头肌的最大单收缩力(3.00±1.54)g(P<0.05);(2)TNFR组的肌湿重维持率(1.02±0.09)g高于TMR组(0.78±0.22)g(P<0.05);(3)两组模型均能染出运动终板,但是TNFR组运动终板数量(8.17±1.47)较TMR组数量(3.00±1.79)多(P<0.05)。结论:相较于TMR模型,TNFR模型能够减缓肌肉因失神经支配而出现的肌萎缩现象,更加有效支配肱二头肌。

两种神经功能重建术式对大鼠后肢运动功能恢复效果的比较

目的比较靶向肌肉神经功能重建(targeted muscle reinnervation,TMR)和靶向神经功能替代(targeted nerve function replacement,TNFR)两种术式的疗效。方法将SD大鼠随机均分为假手术(Sham)组、单纯胫神经离断(TNT)组以及在TNT基础上建立模型TMR组和TNFR组,通过足迹分析、肌电信号(electromyography,EMG)、Sihler’s肌内神经染色评价两种手术效果。结果TNFR组胫神经指数(-12.30±4.06)略大于TMR组(-13.79±5.28);第8周TMR组和TNFR组患侧EMG幅值相较于TNT组明显增强(P<0.05),TNFR组患侧EMG幅值强于TMR组;Sihler’s肌内神经染色发现TNFR组和TMR组神经和肌萎缩程度较TNT组轻;TNFR组腓肠肌内侧头延续胫神经原有功能,相较于TMR组,其神经分支更加密集。结论TNFR术及TMR术均可延缓肌萎缩并促进运动功能重建,TNFR术的远期疗效较优于TMR术。

功能性电刺激联合神经肌肉激活技术训练对外伤性脊髓损伤肌肉和神经康复的影响

目的 探讨功能性电刺激联合神经肌肉激活技术训练对靶向肌肉神经重建术后外伤性脊髓损伤患者肌肉和神经康复的影响。方法 前瞻性选取2020年7月至2022年6月在青岛市中医医院接受靶向肌肉神经重建术治疗的76例外伤性脊髓损伤患者作为研究对象,按照随机数字表法将其分为对照组和观察组,各38例。对照组患者在术后进行功能性电刺激治疗,观察组接受功能性电刺激联合神经肌肉激活技术训练。分别在治疗前和治疗后3个月时评价患者美国脊柱损伤协会(ASIA)脊柱神经等级、肌肉功能和肌肉表面肌电信号、改良Barthel指数量表(MBI)、功能独立性量表(FIM)以及血清高迁移率族蛋白1(HMGB1)、半乳糖凝集素-3(galectin-3)和转化生长因子-β1(TGF-β1)水平。结果 治疗后,两组患者ASIA分级显著提高,ASIA评分显著增加,且观察组患者ASIA分级显著优于对照组,ASIA评分显著高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组患者伸肌群、屈肌群峰力矩和力矩加速能以及腘绳肌与股四头肌肌力比值均显著高于治疗前,且观察组患者伸肌群、屈肌群峰力矩和力矩加速能以及腘绳肌与股四头肌肌力比值均显著高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组患者腓肠肌、股二头肌、肱四头肌、胫前肌表面肌电信号均显著增强,且观察组患者显著高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组MBI和FIM量表评分显著提高,且观察组MBI和FIM量表评分均显著高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。治疗后,两组患者血清HMGB1、galectin-3和TGF-β1水平均较治疗前显著降低,且观察组患者各指标均显著低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论 功能性电刺激联合神经肌肉激活技术训练能够显著改善外伤性脊髓损伤患者在肌肉神经重建术后的肌肉和神经功能,提高生活自理能力和运动功能。

大鼠骶尾腹内侧肌的运动神经分布——CB-HRP、CB-胶体金结合CGRP免疫组织化学双标法研究

目的通过研究Ｏｎｕｆ核靶肌肉的神经分布特点，探讨在某些运动神经元疾病中，Ｏｎｕｆ核及其靶肌肉功能不受影响的生理机制。方法应用ＣＢ－ＨＲＰ逆行示踪技术及ＣＢ－胶体金逆行示踪结合ＣＧＲＰ免疫组织化学双标技术，观察了支配大鼠骶尾腹内侧肌的运动神经元在脊髓内的定位分布。结果首次发现该肌的神经分布方式与会阴肌的神经分布相同，即同时接受脊髓前角躯体运动神经元和Ｏｎｕｆ核神经元的双重支配。其中有６３．４０％位于Ｌ６～Ｓ３前角的腹侧群，２２．３０％位于Ｏｎｕｆ核的背外侧群，１４．３０％位于Ｏｎｕｆ核的背内侧群。各核群内支配该肌的神经元约５０％为ＣＧＲＰ阳性神经元。另外，支配该肌的上述两种运动神经元在Ｌ６～Ｓ３节段软脊膜处特定部位形成丰富的软脊膜下树突丛。结论实验证实了骶尾腹内侧肌不但是Ｏｎｕｆ核最大的靶肌肉，而且支配该肌的运动神经元具有丰富的软脊膜下树突丛。

上肢经肱骨截肢神经功能重建研究

表面肌电信号是一种安全、非侵入的电生理信息,作为实现直觉控制多功能肌电假肢系统的信息源而被广泛应用。由于经肱骨截肢者截肢的程度较高,残留的肢体肌肉少,缺乏足够的肌电信息源,无法实现多功能肌电假肢的直觉控制。目前现有技术是通过采用靶向肌肉神经功能重建的方法重建缺失肌电信息源。但目前国内尚未有关于截肢者残端神经功能重建方法的相关研究。因此,文章提出一种新型的神经吻合技术——目标神经功能替代术:采用靶向肌肉神经功能重建术与目标神经功能替代术相结合的方法,首次在国内对经肱骨截肢者成功实施了神经功能重建手术,成功建立了经肱骨截肢者神经功能重建模型,重建了因截肢而丧失的肌电信息。并采用高密度肌电技术对术前和术后的手-腕-肘部动作进行肌电信号采集,通过动作分类识别的准确率验证了该手术后肌电信息源重建的可靠性。这些结果初步验证了该方法可以为经肱骨截肢者残肢重建缺失肢体神经功能,并为直觉控制多功能肌电假肢提供潜在的信息源。

智能假肢的人机接口构建技术——靶向肌肉神经功能重建

目的综述用于构建智能假肢人机接口的靶向肌肉神经功能重建(targeted muscle reinnervation,TMR)手术,为截肢患者的残肢功能重建提供新的临床干预范式。方法广泛查阅国内外相关文献,系统性阐述智能假肢的外科需求、TMR手术方案、目标人群与预后,以及TMR的发展与未来。结果TMR手术通过重建“大脑-脊髓-外周神经-骨骼肌”的神经传导通路,增加模式识别所需的表面肌电信号,促进截肢患者对于智能假肢的直觉操控。TMR术前应根据截肢患者的残肢情况及功能需求设计个性化手术方案,不同目的的TMR手术应针对不同目标人群。结论TMR手术已被国外认证为改善假肢操控能力的变革性技术,有望成为国内200万截肢患者新的临床干预范式。

跑台训练对大鼠神经功能重建模型术后康复效果的影响

目的研究跑台训练对靶向肌肉神经功能重建(TMR)大鼠模型术后康复效果的影响。方法利用SD大鼠建立TMR模型,建模后随机分为两组:TMR组和TMR跑台组。TMR组常规饲养4周,TMR跑台组在建模后第4天开始进行跑台训练10d后常规饲养。两组均于建模后4周进行康复评价。通过检测肱二头肌肌张力、计算肌湿重维持率、运动终板染色评价两组的模型术后神经-肌功能重建的效果。结果 (1)TMR跑台组肱二头肌的最大单收缩力(5.14±0.49)g明显高于TMR组最大单收缩力(3.12±0.41)g(P≤0.05);(2)TMR跑台组的肌湿重维持率(0.81±7)%大于TMR组肌湿重维持率(66±9)%(P≤0.05);(3)两组均能染出运动终板,但TMR跑台组运动终板数量(6.09±0.58)个/视野较TMR组数量(3.56±0.42)个/视野多(P≤0.05)。结论跑台训练有利于TMR大鼠模型术后的康复。

下肢截肢者行走意图识别方法研究进展

直立行走是人类独立生活和正常参与社会活动的基本功能之一.人因遭受工伤、交通事故、战争、自然灾害(地震等)、疾病(糖尿病、癌症等)、先天出生缺陷等意外和不幸造成下肢截肢,从而部分或全部丧失行走能力,严重影响正常生活和参与社会活动.下肢假肢是下肢截肢者恢复行走功能的唯一手段,其技术发展吸引了众多研究者的关注.为使下肢假肢使用者能像正常腿一样或接近的步态行走,关键是实现截肢者行走意图的自动精确识别.本文首先探索了行走意图识别的内涵;然后从信号源的角度分析了不同截肢者行走意图识别方法的特点,尤其是神经功能重建作为补充的肌电信号(Electromyography,EMG)源的方法,并简述其研究进展,提出了一种融合生物力学信号和生物电信号的截肢者行走意图识别方法;最后对下肢截肢者行走意图识别方法发展趋势进行了总结和展望.

影响周围神经选择性再生的因素

周围神经损伤后,神经支配区的运动、感觉、营养等功能障碍,表现为运动功能丧失,肌肉萎缩,感觉减退等。尽管周围神经具有再生能力,功能恢复并不理想,这主要是由于神经再生时缺乏选择性,形成无效靶器官连接,最终影响功能重建。本文对近年来相关文献进行综述,从神经营养因子、黏附分子、雪旺细胞和导向分子等多方面探讨影响周围神经再生选择性因素和可能机制。为进一步了解选择性再生的分子基础,促进有效的功能修复奠定基础。