Computerunterstützte Ganganalyse als neue Evaluationsmethode nach Rekonstruktion des Nervus medianus im Rattenmodell

Abstract

Hintergrund: Die computerunterstützte Ganganalyse stellt eine gut etablierte und häufig verwendete Evaluationsmethode in verschiedenen murinen Modellen peripherer Nervenverletzungen der hinteren Extremität dar, segmentale Nervenverletzungen der vorderen Extremität wurden jedoch bisher noch nicht damit evaluiert. Die Zielsetzung dieser Arbeit bestand darin, zu untersuchen, ob es sich bei der computerunterstützten Ganganalyse um eine valide Methode handelt, um das Ausmaß der funktionellen Regeneration nach Neurotmesis des Nervus medianus im Rattenmodell zu bestimmen. Methoden: In zehn männlichen Lewis-Ratten erfolgte eine bilaterale Resektion von 7 mm des Nervus medianus. Auf der rechten Seite wurde der Nervus medianus anschließend mittels eines autologen Transplantats rekonstruiert. Linksseitig wurde der Defekt unüberbrückt belassen und als interne Negativkontrolle verwendet. Über einen zwölfwöchigen postoperativen Beobachtungszeitraum wurden die Ratten jeweils wöchentlich mittels Griffkraft-Test und zweiwöchentlich mittels CatWalk Ganganalyse nachuntersucht. Unmittelbar vor der Euthanasie der Tiere am Ende des Beobachtungszeitraums erfolgte außerdem die elektrophysiologische Untersuchung des rekonstruierten Nervus medianus und des vom ihm innervierten Musculus flexor digitorum superficialis. Die mittels CatWalk erhobenen Gangparameter wurden mit den Ergebnissen des Griffkraft-Tests korreliert. Zusätzlich erfolgte die Korrelationsanalyse der CatWalk Daten sowie der Ergebnisse der elektrophysiologischen Messungen mittels linearer Regression. Ergebnisse: Eine beginnende Regeneration der motorischen Fähigkeiten, ersichtlich anhand der Ergebnisse des Griffkraft-Tests, war ab der vierten postoperativen Woche feststellbar. Jedoch blieb die Griffkraft der Tiere bis einschließlich der sechsten postoperativen Wochen signifikant (p<0,01) unterhalb der präoperativ gemessenen Werte. Bezüglich der sensiblen Eigenschaften zeigte sich eine signifikante Erholung (p<0,05) des schmerzbezogenen Parameters der Belastungsdauer ab der achten postoperativen Woche. Die Fläche des Pfotenabdrucks auf der rechten Seite war ab der zehnten postoperativen Woche im Vergleich zur linken Seite signifikant (p<0,05) vergrößert. Gleich mehrere Gangparameter zeigten eine signifikante Korrelation (p<0,05) sowohl mit der durchschnittlichen als auch der maximalen Griffkraft. Zudem korrelierte der schmerzbezogenen Parameter Entlastungsindex signifikant (p<0,05) mit der Amplitude des Muskelsummenaktionspotentials des Musculus flexor digitorum superficialis. Diskussion: Anhand der vorliegenden Arbeit gelang der Nachweis, dass die computerunterstützte Ganganalyse eine valide komplementäre Evaluationsmethode der funktionellen Regeneration infolge der Rekonstruktion segmentaler Nervenverletzungen des Nervus medianus im Rattenmodell darstellt. Anhand von Parametern wie beispielsweise der Fläche des Pfotenabdrucks, der Belastungsdauer der Pfote oder des Entlastungsindexes kann die funktionelle Regeneration nach Nervenrekonstruktion mittels autologem Transplantat umfassend bestimmt werden. Zusätzlich ist es möglich, funktionelle Defizite, wie sie infolge der chronischen Denervierung der linken Vorderpfote auftraten, über den gesamten postoperativen Beobachtungszeitraum nachzuverfolgen. In Form der Ulnarabduktion der Vorderpfoten konnte außerdem ein Parameter identifiziert werden, anhand dessen die Regeneration motorischer Fähigkeiten allein mittels der Ganganalyse quantifiziert werden kann. Zusammengefasst handelt es sich bei der computerunterstützten Ganganalyse somit um eine valide Ergänzung der Methodiken zur Evaluation der funktionellen Regeneration im Nervus medianus Modell der Ratte. Jedoch gilt es in Folgestudien zu untersuchen ob, beziehungsweise inwieweit, die Ergebnisse der CatWalk Ganganalyse mit den Resultaten anderen Evaluationsmethoden, wie beispielsweise dem Semmes-Weinstein-Monofilament-Test korrelieren. Trotz der vielversprechenden Ergebnisse der vorliegenden Arbeit sollte die CatWalk Ganganalyse die anderen, bereits etablierten und bewährten Auswertungsmethoden der peripheren Nervenregenration nicht vollständig ersetzten. Vielmehr bietet der CatWalk die Möglichkeit, eine Vielzahl von Parametern zu erfassen, die Rückschlüsse auf die Regeneration sensibler und motorischen Nervenanteile erlauben und sollte daher einen Stellenwert als ergänzende Methode zur Evaluation der Nervenregeneration erhalten.