镍钛诺微钩吻合装置在完整神经上的保守安全性评估

《Muscle & Nerve》：Conservative Safety Assessment of a Nitinol Microhook Coaptation Device on Intact Nerve

　　

引言/目的：神经胶带（Nerve Tape）是一种新型神经吻合装置，可消除显微缝合的技术挑战。该装置将组织啮合的镍钛诺（Nitinol）微钩嵌入脱细胞猪小肠黏膜下层（SIS）柔性背衬中。临床前神经损伤模型已证明该装置的安全性和有效促进再生与恢复的能力。在此，研究人员进一步评估该装置各组件对神经组织及功能的影响，采用高度保守模型将装置应用于完整神经。

方法：研究人员将神经胶带、缝合线或SIS以模拟横断修复但不损伤神经的方式应用于兔胫神经。三个月后，通过大体观察、形态学测量、电生理学及组织学检查，评估“修复”神经及靶向腓肠肌（gastrocnemius muscles）以及对侧对照神经和肌肉的神经周围瘢痕、炎症及功能。

结果：终点数据分析，包括肌肉质量/周长、神经复合动作电位（NCAP）振幅、传导速度、轴突计数及g-ratio，显示实验组与对照组之间无显著差异（远端轴突计数/g-ratio：神经胶带组6546±2300，0.647±0.04；缝合组7979±666，0.664±0.033；SIS组7537±2117，0.689±0.02；对照组6158±1958，0.631±0.02）。治疗部位的大体粘连厚度在缝合组高于神经胶带组。肉芽肿和新生血管化在缝合组最为显著。巨噬细胞/淋巴细胞/浆细胞的存在与SIS材料相关。未观察到对镍钛诺成分的额外组织反应。

讨论：神经胶带的SIS和镍钛诺微钩设计维持了完整神经的健康，其后遗症与缝合线或不含微钩的SIS相当。

**论文解读：镍钛诺微钩吻合装置在完整神经上的保守安全性评估**

**1. 研究背景与问题**

周围神经损伤的显微外科修复依赖于精准的端端对合，传统显微缝合技术操作复杂、耗时且易导致神经束内损伤。为克服这些局限，研究人员开发了一种新型神经吻合装置——神经胶带（Nerve Tape），其核心设计为嵌入脱细胞猪小肠黏膜下层（SIS）柔性背衬中的镍钛诺（Nitinol）微钩阵列。前期临床前研究已在横断神经修复模型中证实该装置具有优于缝合的固定强度、更快的修复速度及相当的轴突再生与功能恢复。然而，微钩穿透神经外膜后是否对神经束内结构产生潜在损伤，尤其在完整神经上应用时能否被安全耐受，仍需进一步验证。为此，本研究采用高度保守模型——将装置应用于完整兔胫神经，以排除横断模型中损伤后再生反应的掩蔽效应，从而更灵敏地评估装置各组件对神经组织的影响。

**2. 研究内容与结论**

研究人员将24只新西兰白兔分为三组（每组8只），分别对完整胫神经施加神经胶带、显微缝合线（9-0尼龙）或SIS包裹（无微钩），模拟修复操作但保留神经完整性。12周后，通过大体观察、粘连评分、肌肉形态测量、电生理学（神经复合动作电位NCAP振幅与传导速度）、轴突组织形态学（轴突计数、g-ratio）及组织病理学炎症评分，对比实验侧与对侧对照侧。结果表明：所有组别的肌肉质量/周长、NCAP振幅、传导速度、轴突计数及g-ratio均无统计学差异；缝合组粘连厚度显著高于神经胶带组；缝合组多核巨细胞与新生血管化评分显著高于神经胶带组；神经胶带组与SIS组的淋巴细胞/巨噬细胞/浆细胞浸润评分高于缝合组，但该现象与SIS材料的重塑过程相关，而非炎症反应；镍钛诺本身未引发额外组织反应。结论：神经胶带的SIS与镍钛诺微钩设计在完整神经上未造成临床相关病变，其安全性至少与传统缝合及无微钩SIS相当。该论文发表在《Muscle》期刊。

**3. 关键技术方法**

本研究采用以下关键技术方法：
- **动物模型与手术操作**：选用20–30周龄新西兰白兔（雌雄各半），经弗吉尼亚联邦大学（VCU）机构动物护理与使用委员会（IACUC）批准。所有手术在无菌条件下进行，异氟烷气体麻醉。通过半腱肌-股二头肌劈开入路暴露坐骨神经及其分支，分离胫神经。
- **实验分组与处理**：三组各8只动物。神经胶带组：将13mm大小（适用于2mm直径神经）的装置置于神经下方，微钩朝上，通过轻柔按压与牵拉确保微钩啮合，再包裹完成构建。缝合组：使用4根9-0尼龙显微缝合线穿过神经外膜，间隔90°。SIS组：将13mm SIS片松散包裹完整神经，两端各用一根9-0尼龙缝合线固定重叠边缘。
- **电生理学评估**：12周终点非生存手术后，暴露双侧胫神经，在踝部放置刺激双极钩状电极，在植入点近端放置记录袖套电极，测量NCAP振幅与传导速度（LabChart Pro 24/T记录系统，采样率40k/s，刺激强度最高2V，0.2ms单脉冲，60次重复平均）。
- **组织形态学分析**：取神经植入点近端、中点及远端，以及对照侧对应位置。部分标本用Karnovsky液固定、树脂包埋、1μm切片甲苯胺蓝染色，使用AxonDeepSeg软件自动量化轴突计数与g-ratio。另取石蜡包埋组织，12μm切片进行H&E染色，由认证病理学家按预定量表（0–3分）盲法评估慢性/急性炎症、肉芽肿、巨细胞、坏死及新生血管化。
- **统计方法**：使用GraphPad Prism软件，单因素方差分析（ANOVA）或Kruskal-Wallis检验，Dunn检验比较组织反应评分，p<0.05为显著差异。

**4. 研究结果**

**大体观察与粘连**：所有神经胶带装置保持完整包裹无松散。平均粘连厚度：缝合组3.9±0.8mm，显著高于神经胶带组的2.75±1mm（p=0.01）；SIS组3mm。粘连延伸度：缝合组31.2%±9.9%，SIS组17.1%±13.8%，神经胶带组24.3%±23%，无显著差异。

**肌肉萎缩评估**：通过实验侧与对照侧腓肠肌质量及周长比值，各组均接近100%（神经胶带组质量比100.5%±2%，周长比98.5%±4%），无统计学差异。

**神经传导功能**：NCAP传导速度与振幅在各组间无显著差异（神经胶带组124±21m/s、37.4±12.2μV；缝合组133±20m/s、35.9±17μV；SIS组115.5±54m/s、38.1±24μV；对照组137.8±13.5m/s、43.2±25.2μV），所有实验神经均未出现显著传导缺陷。

**轴突形态计量**：近端与远端轴突计数及g-ratio在各组间无统计学差异。远端轴突计数：神经胶带组6546±2300，缝合组7979±666，SIS组7537±2117，对照组6158±1958；g-ratio：神经胶带组0.647±0.04，缝合组0.664±0.033，SIS组0.689±0.02，对照组0.631±0.02。所有数值处于正常神经范围内。

**组织病理学炎症评分**：急性炎症（中性粒细胞）在各组几乎不存在。慢性炎症（淋巴细胞、巨噬细胞、浆细胞）在神经胶带组与SIS组评分显著高于缝合组（p<0.05）。多核巨细胞与新生血管化在缝合组评分显著高于神经胶带组（p<0.05）。肉芽肿与坏死在各组间无显著差异。镍钛诺成分未引发额外组织反应。

**5. 讨论与结论**

讨论部分指出，本研究采用的保守模型（完整神经）比横断模型更具敏感性，能更清晰检测装置对神经的微小影响。结果显示，任何因微钩穿透、压迫或炎症造成的损伤均可忽略，与缝合相关并发症相似。SIS材料引发的慢性炎症细胞浸润（淋巴细胞、巨噬细胞）并非有害，而是与SIS非交联性质促进的促再生M2巨噬细胞主导的重塑过程一致（引用Zhukausas等、Badylak等研究）。缝合组较高的多核巨细胞、新生血管化及肉芽肿评分与缝合材料已知的异物反应一致，但对电生理及轴突健康无不良影响。镍钛诺本身未引起特异性细胞反应，符合其生物相容性特点。研究限制包括：未对对照神经进行假手术操作，无法完全区分手术暴露本身与植入物引发的反应；但模拟修复所需的操作程度差异可作为相关变量。最终结论：神经胶带对完整神经的继发性影响至少与其他处理组（包括无微钩SIS）相当，结合前期损伤模型结果，进一步证实神经胶带用于神经修复的安全性。

**研究结论翻译**：神经胶带的SIS和镍钛诺微钩设计维持了完整神经的健康，其后遗症与缝合线或不含微钩的SIS相当。