Использование имплантированного сакрального нейростимулятора длявосстановления мочеиспускания у собак с хроническим параличомнижних конечностей
УДК 619:616
Использование имплантированного сакрального нейростимулятора для
восстановления мочеиспускания у собак с хроническим параличом
нижних конечностей
Юнси И.Р.
ФГБОУ ВО «Московская государственная академия ветеринарной медицины
и биотехнологии – МВА им. К.И. Скрябина»
Ключевые слова: позвоночный столб, спинной мозг, собака, паралич,
нейрохирургия, сакральный электрод
Keywords: spinal column, spinal cord, dog, paralysis, neurosurgery, sacral
electrode
Потеря контроля над мочеиспусканием является частым осложнением
после травмы спинного мозга или других заболеваний нервной системы и
может быть необратимой. Наиболее часто встречается дефицит верхних
двигательных нейронов (ВМН), связанный с поражением грудопоясничного
отдела (T3-L3) спинного мозга из-за частоты травм в этом сегменте. Как
правило, из-за потери супраспинальной регуляции развивается нарушение
координации сокращений детрузора и сфинктера мочевого пузыря (так
называемая «диссинергия»). Это вызывает функциональную обструкцию,
которая снижает способность к мочеиспусканию и затрудняет опорожнение
мочевого пузыря при ручном сцеживании. Лечение недержания вследствие
диссинергии может быть затруднено у собак, и каждый из доступных в
настоящее время вариантов — прерывистая катетеризация, ручное
сцеживание и постоянная катетеризация — связан с риском инфекций
мочевыводящих путей, и требует от владельца времени и внимания к деталям.
В течение многих лет людям, страдающим параличом нижних
конечностей, был доступен «стимулятор передних корешков крестца»,
который позволяет опорожнять мочевой пузырь по требованию, посредством
электрической стимуляции крестцовых спинномозговых нервов.
Эта система функционирует посредством постстимульного
мочеиспускания, используя различные физиологические реакции гладких
мышц (детрузор) и сфинктерного механизма (полосатые мышцы).
Электрическая стимуляция крестцовых нервов повышает тонус как
детрузорного, так и сфинктерного механизма, но в постстимульный период
гладкая мускулатура детрузора продолжает сокращаться, тогда как
поперечнополосатая мышца сфинктера расслабляется, что приводит к
достаточному градиенту давления для изгнания мочи из мочевого
пузыря. Исследования зарубежных авторов показали, что у собак с параличом
тазовых конечностей можно стимулировать мочеиспускание путем
имплантации нейроэлектродов, которые воздействуют на корешки одного или
несколько пар крестцовых нервов, ранее данные импланты не применялись в
клинических случаях лечения собак в Российской Федерации. Недавно
специальное устройство стало доступным и для собак. В этой статье мы
описываем наш опыт имплантации, послеоперационный мониторинг и
эффективность данного импланта для пациентов с параличом тазовых
конечностей.
Цель исследования:
Разработать, имплантировать и протестировать устройство для
стимуляции крестцового нерва для контроля мочеиспускания у собак с
параличом тазовых конечностей.
Дизайн импланта
Нами были сделаны замеры позвоночного канала в области L7-S3, так
же были определены места расположения спинномозговых нервов S2 и S3 и
их дорсальных, и вентральных корешков. Эти измерения были использованы
для разработки 2-х размеров нейроимплантов, так чтобы они соответствовали
позвоночному каналу.
Каждый электрод размещался вдоль корешков S2 и S3 (т.е. дорсального
и вентрального корешков, которые у собак заключены в плотную фиброзную
ткань) и каждый электрод содержал 4 парных контакта, расположенных через
промежутки вдоль их длинной оси (рис. 1).
Рисунок 1. Платиновые электроды . A- 4х канальный электрод , Bулавливающая антена нейроэлектрода.
Кабель Купера подает электрический ток на электроды с одной стороны
и имеет штекер с другой стороны, который позволяет подключаться к антенне
после имплантации электрода. Приемная антенна располагается подкожно.
Электроды крепятся к приемному устройству, имплантированному под
кожу собаки близко к пояснично-крестцовому сочленению. Активация
приемной антенны осуществлялась с помощью радиочастотной индукции,
исходящей от ранее запрограммированного пульта. Зарядки пульта хватает на
3 месяца непрерывной работы, сам хирургический имплантат не содержит
энергоносителей.
Материал и методы
Для имплантации электродов были подобраны собаки с хроническим
нейрогенным мочевым пузырем, у которых более 2-х месяцев отмечалось
отсутствие самостоятельного мочеиспускания и отсутствие глубокой болевой
чувствительности вследствие травмы спинного мозга на уровне T3-L3, но
сохраненные рефлексы крестцового сегмента, включая бульбокавернозные,
промежностные, а также рефлекс сгибания тазовых конечностей.
Мочевой пузырь собак опорожнялся механически или катетеризацией
уретры, но при этом наблюдалось развитие рецидивирующей инфекции
мочевого пузыря и отсутствие полноценного его опорожнения.
Хирургическое вмешательство
Хирургическое вмешательство к крестцовым и последним поясничным
позвонкам осуществлялось через дорсальный доступ с фрезерованием и
выкусыванием дорсальной дужки L7-S3 обеспечив достаточно широкое
пространство для расположения электрода. Затем идентифицировались
корешки спинномозговых нервов S1, S2 и S3 через их последовательные
краниокаудальные выходы из твердой мозговой оболочки.
Мочевой пузырь частично наполняли стерильным физиологическим
раствором, после чего к каждому из обнаженных крестцовых нервов
поочередно через электроды — крючки подавали стимул переменной
интенсивности (частотой от 0,5 до 30 Гц). В данный момент важно было
изолировать стимулируемый нерв от остальной части конского хвоста. Во
время воздействия, визуально наблюдалось сокращение анального сфинктера
и бульбокавернозных тел. Таким образом определялись корешки крестцовых
спинномозговых нервов, наиболее подходящие для стимуляции.
Когда соответствующие корешки спинномозговых нервов были
идентифицированы на каждой стороне тела, электрод имплантировали в
позвоночный канал.
Кабель, выходящий из электрода, затем свободно подшивали к
остистому отростку позвонка L6 с помощью полипропилена 2/0 (Prolene;
Ethicon) и проводили в подкожную клетчатку дорсолатеральнее поясничнокрестцового соединения. Затем штекер на конце кабеля соединяли с блоком
улавливающей антенны и герметизировали силиконовым клеем. Приемник
имплантировался в карман, сделанный в подкожной клетчатке.
Послеоперационный мониторинг и корректировка параметров.
После операции каждой собаке проводился подбор параметров для
стимуляции мочеиспускания, которые позволяли полностью опорожнить
мочевой пузырь. Параметры стимуляции регистрировали и использовали для
каждой собаки индивидуальные настройки пульта (частота от 0,5 до 30 Гц)
избегая при этом избыточного внутрипузырного давления. Для стимуляции
были доступны следующие параметры: амплитуда стимуляции, длительность
импульса, частота повторения импульсов и общая продолжительность
стимуляции.
Остаточный объем мочи измеряли после стимулированного
опорожнения мочевого пузыря путем введения в мочевой пузырь катетера и
полного опорожнения мочевого пузыря при помощи шприца. Объем мочи,
полученный после каждого стимулированного опорожнения мочевого пузыря,
регистрировали 3 раза в день, пока собаки находились в стационаре. Средний
объем мочеиспускания рассчитывали путем деления суточного объема мочи
на количество измерений. «Эффективность мочеиспускания» (%)
рассчитывали через 1 и 3 недели после операции по формуле: средний объем
мочеиспускания/ (средний объем мочеиспускания + остаточный объем) × 100.
А В
Рисунок 2. А – процесс отведения мочи у собаки, В – устройство
внешнего стимулятора.
Внешний стимулятор состоял из блока управления, прикрепленного к
блоку обычным кабелем передатчика и кнопки переключения режимов
стимуляции, позволяющей регулировать силу и продолжительность стимула,
а также время «включения» и «выключения» (рис. 2).
Чтобы инициировать опорожнение мочевого пузыря, к улавливающей
антене подносили предатчик внешнего пульта который передавал энергию в
сам элетрод.
Результаты исследования.
Всего в исследование было включено 6 собак. Возраст собак с
имплантами составлял 3 – 8 лет (в среднем 6,3 лет). Время между
повреждением спинного мозга и датой имплантации колебалось от 2 до 6
месяцев. Все собаки были неспособны к самопроизвольному опорожнению
мочевого пузыря, при этом у них наблюдалась длительная задержка мочи и ее
избыток, которые устранялись ручным сцеживанием.
Продолжительность хирургического вмешательства оценивалось
примерно в 120 минут.
На рис. 3 показано положение имплантата.
Рисунок 3. Боковая (А) и вентродорсальная (В) послеоперационные
рентгенограммы, иллюстрирующие расположение электрода и улавливающей
антенны.
Обсуждение результатов исследования.
Имплантат представляет собой простое устройство, которое можно
использовать у собак для преодоления проблемы хронического нейрогенного
мочевого пузыря. Использование сакрального стимулятора является
эффективным методом лечения нарушений опорожнения мочевого пузыря у
собак с параличом тазовых конечностей. Время операции по имплантации
относительно короткое (около 2 часов), и владельцы без труда справляются с
устройством в домашних условиях.
У всех собак также не было явных болевых ощущений каудально к их
по отношению к пораженному сегменту позвоночника. Оба эти фактора
упрощают внедрение устройства, поскольку риск болезненных осложнений,
возникающих в результате имплантации или стимуляции отсутствует. Тем не
менее, пульт стимулятор имеет очень гибкие параметры стимуляции и,
следовательно, может быть использован в будущем и для помощи собакам с
сохранением глубокой болевой чувствительности.
У 5 из 6 собак сакральная стимуляция обеспечила хорошее опорожнение
мочевого пузыря с точки зрения врача. У одной собаки опорожнение мочевого
пузыря происходило на 60-75%, что было связано с перерастяжением мышц
детрузора в период, когда мочу отводили механически.
У двух собак с хронической инфекцией мочевыводящих путей
владельцы отмечали ремиссию заболевания. Из 6 собак у 2 срок наблюдения
достиг 4х месяцев, за это время владельцы отметили, что у питомца
прекратилось подтекание мочи.
Данные клинические случаи указывают на то, что данный метод
лечения собак с хроническим нейрогенным мочевым пузырем способствует
полноценному опорожнению мочевого пузыря у парализованных собак ( ВМН
T3-L3) , что очень облегчает жизнь как самих питомцев так и владельцев
животных.
Библиографический список
- 1Atalan G, Barr FJ, Holt PE. Frequency of urination and ultrasonographic
estimation of residual urine in normal and dysuric dogs. Res Vet
Sci 1999; 67: 295– 299. - Tai C, Roppolo JR, de Groat WC. Spinal reflex control of micturition after
spinal cord injury. Restor Neurol Neurosci 2006; 24: 69– 78. - Bubenik LJ, Hosgood GL, Waldron DR, Snow LA. Frequency of urinary tract
infection in catheterized dogs and comparison of bacterial culture and
susceptibility testing results for catheterized and noncatheterized dogs with urinary
tract infections. J Am Vet Med Assoc 2007; 231: 893– 899. - Olby NJ, MacKillop E, Cerda-Gonzalez S, et al. Prevalence of urinary tract
infection in dogs after surgery for thoracolumbar intervertebral disc extrusion. J
Vet Intern Med 2010; 24: 1106– 1111. - Brindley GS, Polkey CE, Rushton DN, Cardozo L. Sacral anterior root
stimulators for bladder control in paraplegia: The first 50 cases. J Neurol
Neurosurg Psychiatry 1986; 49: 1104– 1114. - Martens FM, Heesakkers JP. Clinical results of a Brindley procedure: Sacral
anterior root stimulation in combination with a rhizotomy of the dorsal roots. Adv
Urol 2011; - Craggs M. Restoration of complete bladder function by neurostimulation. In: J
Corcos, E Schick, eds. Textbook of the Neurogenic Bladder – Adults and
Children. London: Martin Dunitz; 2004: 625– 635. - Peck JN, Walter JS, Merkley DF, Greer MH. Feasibility of implant driven
micturition in paraplegic dogs. Vet Surg 1997; 26: 33– 44. - Boyer S, Sawan M, Abdel-Gawad M, et al. Implantable selective stimulator to
improve bladder voiding: Design and chronic experiments in dogs. IEEE Trans
Rehabil Eng 2000; 8: 464– 470. - Wang SB, Hou CL, Diao YM, et al. Use of a self-designed bladder controller
for restoring bladder function in paraplegic dogs. Chin J
Traumatol 2003; 6: 195– 198. - Lorenz MD, Coates JR, Kent M. Chapter 1. Neurologic history, neuroanatomy,
and neurologic examination. In: MD Lorenz, JR Coates, M Kent, eds. Handbook of
Veterinary Neurology. St Louis, MO: Elsevier Saunders; 2011: 2– 36.