Введение

Диафрагма относится к основным инспираторным мышцам человека. Паралич диафрагмы (ПД) как одна из форм диафрагмальной дисфункции ассоциируется с нарушением респираторной функции, снижением толерантности к физической нагрузке, расстройствами дыхания во сне, гиперсомнией и ухудшением качества жизни пациента [1—4]. Выраженность клинических проявлений при ПД в значительной степени зависит от коморбидной патологии. Так, ожирение, а также сопутствующие заболевания органов дыхания и сердечно-сосудистой системы усугубляют одышку, что значительно ограничивает повседневную активность пациента [5, 6]. Однако в отсутствие коморбидной патологии дисфункция диафрагмы может быть компенсирована за счет вспомогательной дыхательной мускулатуры, что объясняет возможность субклинического течения заболевания [7].

В настоящее время известно множество этиологических факторов, вызывающих ПД. Наиболее распространенными среди них являются ятрогенные повреждения диафрагмального нерва, в частности при кардиоторакальных операциях и хирургических вмешательствах в области шеи [8—12], а также его инвазия или компрессия, обусловленная онкологическими процессами [13, 14]. Кроме того, тяжелый ПД, связанный с поражением нижних мотонейронов диафрагмального нерва, нередко наблюдается у пациентов с травмой спинного мозга на уровне C_III—C_V и выше. Отдельного внимания заслуживают дегенеративные заболевания позвоночника, такие как шейный спондилез. В последние годы в литературе накапливается все больше данных, свидетельствующих об их важной роли в развитии дисфункции диафрагмы [15—22].

Таким образом, в большинстве случаев развитие ПД обусловлено нарушением иннервации диафрагмы в результате различного генеза повреждения диафрагмального нерва. Это убедительно подчеркивает ключевую роль реиннервации диафрагмы в современных подходах к лечению данного состояния [23].

В клинической практике выбор методов лечения ПД остается ограниченным. В настоящее время основным хирургическим вмешательством является пликация диафрагмы, направленная на коррекцию аномально высокого расположения диафрагмы и улучшение легочной вентиляции [23, 24]. Однако, несмотря на доказанную эффективность в купировании респираторных симптомов, эта процедура носит паллиативный характер и не воздействует на этиологию ПД.

В последние десятилетия развитие технологий восстановления периферических нервов способствовало значительному прогрессу в хирургической реиннервации диафрагмы, которая становится важной альтернативой пликации диафрагмы [25—28]. Этот подход включает невролиз, аутопластику и невротизацию диафрагмального нерва [25]. Безопасность и эффективность этого метода подтверждены результатами экспериментальных исследований на животных, а также данными клинических наблюдений.

В отличие от традиционной пликации, направленной на механическую иммобилизацию диафрагмы, хирургическая реиннервация позволяет восстановить естественную иннервацию и сократительную функцию диафрагмы, обеспечивая тем самым более физиологичное дыхание. Таким образом, хирургическая реиннервация может рассматриваться как метод этиологического лечения ПД у пациентов определенных групп.

Цель исследования: комплексный анализ экспериментальных данных по хирургической реиннервации как методу лечения паралича диафрагмы; особое внимание уделено морфофункциональным аспектам процесса реиннервации, а также оценке эффективности и перспектив применения методики в клинической практике.

Материал и методы

В основе обзора лежит анализ отечественных и зарубежных публикаций, найденных в базах данных PubMed, Google Scholar и eLibrary по следующим ключевым словам: «паралич диафрагмы», «диафрагмальный нерв», «реиннервация», «невролиз», «аутопластика», «невротизация нерва» и их англоязычным эквивалентам.

Критерии включения: оригинальные экспериментальные и клинические исследования, обзоры и клинические случаи по теме хирургической реиннервации диафрагмы. Наряду с современными работами последнего десятилетия в обзор также включены основополагающие труды XX века для сохранения исторического контекста.

Результаты и обсуждение

Реиннервация диафрагмы в эксперименте на животных. Фундаментальные исследования по реиннервации парализованной диафрагмы методом реконструкции диафрагмального нерва начались в 50-х годах XX века (см. таблицу).

Исследования по хирургической реиннервации диафрагмы на животных моделях

Примечание. ЭМГ — электромиография.

Одной из первых клинически значимых работ стало исследование J. Brown и V. Satinsky (1951) [29], в котором был выполнен анастомоз между грудной частью блуждающего нерва и диафрагмальным нервом у собак. Через несколько месяцев после операции авторы зафиксировали восстановление ритмичных сокращений диафрагмы, подтвержденное рентгенологически.

Более углубленное исследование проведено L. Guth и K. Frank в 1959 г. [30]. Они выполнили анастомоз конец в конец между блуждающим и диафрагмальным нервами у крыс, после чего наблюдали восстановление сокращений диафрагмы через 5—8 мес. Важным аспектом их работы стало введение гистологического анализа, который подтвердил отсутствие атрофии мышечных волокон диафрагмы и регенерацию аксонов диафрагмального нерва после успешной реконструкции. Однако авторы отметили значительную вариабельность эффективности метода между животными: у 25% (2 из 8) животных наблюдались выраженные сокращения диафрагмы, тогда как у 37,5% (3 из 8) функциональное улучшение отсутствовало.

В дальнейшем J. Wen и соавт. (2013) [31] усовершенствовали методологию исследования, включив в протокол оценку респираторной функции кроликов после односторонней френикотомии и последующей реконструкции нерва. Комбинированное применение электромиографического мониторинга и исследования функции внешнего дыхания (ФВД) позволило выявить, что блуждающий нерв обеспечивает только частичное восстановление дыхательной функции у экспериментальных животных: через 20 нед после хирургического вмешательства пиковый инспираторный поток (ПИП) и дыхательный объем (ДО) у кроликов достигали соответственно 28,0 и 31,2% от контрольных значений.

Особый интерес также представляют исследования реиннервации диафрагмального нерва с использованием возвратного гортанного нерва. Этот нерв является ветвью блуждающего нерва. Исходя из схожести с диафрагмальным нервом по составу нервных волокон, многие авторы считают его оптимальным нервом-донором для реиннервации диафрагмы.

F. Baldissera и соавт. (1993) [33] на модели кошек продемонстрировали, что анастомоз с возвратным гортанным нервом приводит не только к восстановлению спонтанной инспираторной активности у животных, но и к нормализации симметричных экскурсий диафрагмы, зафиксированной рентгенографически. Гистологический анализ подтвердил успешность реконструкции, выявив замещение дистального фрагмента диафрагмального нерва регенерирующими аксонами из возвратного гортанного нерва. Уникальность работы заключается в длительном (до 363 дней) наблюдении, что позволило проследить динамику восстановления функции диафрагмы. Согласно полученным данным, начальные признаки реиннервации, такие как движения брюшной стенки и появление электромиографического ответа диафрагмы при электростимуляции возвратного гортанного нерва, в среднем выявлялись через 90—100 дней после операции.

S. Derrey и соавт. (2006) [34] провели аналогичный эксперимент на кроликах, выполнив реконструкцию диафрагмального нерва с использованием нижнего гортанного нерва, являющегося ветвью возвратного гортанного нерва. В отличие от данных, полученных F. Baldissera и соавт. [33], авторы зарегистрировали низкий уровень электрической активности диафрагмы при спокойном дыхании после анастомоза, хотя при окклюзии трахеи этот показатель приближался к норме. Показатели трансдиафрагмального давления и данные сономикрометрии продемонстрировали восстановление сократительной способности диафрагмы.

Напротив, P. Gauthier и соавт. (2006) [35] получили более обнадеживающие результаты применения возвратного гортанного нерва для реиннервации диафрагмы на крысах. Авторы отметили существенное улучшение электрической активности диафрагмы после анастомоза диафрагмального нерва с возвратным гортанным нервом (74,2% от контрольных показателей). Более того, реиннервированная диафрагма обеспечивает адекватную респираторную функцию даже после контралатеральной френикотомии или полного пересечения спинного мозга на уровне C_II. Важно учитывать, что функциональная оценка в указанном исследовании основывалась исключительно на электрофизиологических методах, что могло привести к завышению эффективности методики.

J. Wen и соавт. (2018) [36] в последующем исследовании на кроликах подтвердили потенциал возвратного гортанного нерва в качестве нерва-донора. Через 12 нед после анастомоза диафрагмального нерва с возвратным гортанным нервом с помощью цифровой субтракционной ангиографии была визуализирована восстановленная экскурсия диафрагмы, тогда как в контрольной группе, в которой диафрагмальный нерв был пересечен, на стороне повреждения наблюдалась полная неподвижность гемидиафрагмы.

Одновременно изучалась возможность использования альтернативных нервов. D. Duncan и R. Eanes (1952) [37] в эксперименте на кошках с френикотомией тестировали реконструкцию диафрагмального нерва лицевым и длинным грудным нервами. Результаты показали полную неэффективность данных методик, что авторы связали с отсутствием спонтанной электрической активности в указанных нервах.

Проведенный анализ экспериментальных работ демонстрирует неоднозначность результатов реиннервации диафрагмы с использованием различных нервов-доноров. Это определяет необходимость учета межвидовых различий экспериментальных животных [38], а также разнообразия методологических подходов в экспериментальных исследованиях.

Для подтверждения трансляционного потенциала хирургической реконструкции диафрагмального нерва с использованием блуждающего и возвратного гортанного нервов необходимо проведение дальнейших долгосрочных исследований с применением электрофизиологических, биомеханических и визуализирующих методов для комплексной оценки степени реиннервации диафрагмы.

В то же время отсутствие положительных результатов при использовании альтернативных нервов указывает на важность выбора нервов-доноров со спонтанной активностью, имитирующей физиологический паттерн диафрагмального нерва.

Морфологические аспекты реиннервации диафрагмы: экспериментальные данные. В основе восстановления иннервации диафрагмы и ее функции лежит структурная перестройка двигательных единиц, состоящих из моторных нейронов и иннервируемых ими мышечных волокон [39—43].

Эксперименты на различных животных моделях демонстрируют регенеративную активность диафрагмального нерва после анастомоза с нервом-донором. L. Guth и K. Frank (1959) [30] обнаружили, что через 5—8 мес после соединения с блуждающим нервом дистальный конец диафрагмального нерва у крыс практически заполнен регенерирующими нервными волокнами. В последующем исследовании (1960) на обезьянах авторы отметили, что через 15 мес после анастомоза с возвратным гортанным нервом регенерирующие аксоны правильно располагаются в диафрагмальном нерве и достигают его дистального конца [32].

После реконструкции диафрагмального нерва наблюдается значительная гетерогенность регенерирующих нервных волокон, которые имеют меньший средний диаметр. Кроме того, после реконструкции в диафрагмальном нерве отмечается значительное количество регенерирующих миелинизированных волокон, отличающихся уменьшенной толщиной миелиновой оболочки и меньшим диаметром. J. Wen и соавт. (2018) [36] в исследовании на кроликах установили, что толщина миелиновой оболочки регенерирующих волокон значительно меньше, чем в нормальном диафрагмальном нерве (0,32 мкм против 1,81 мкм), но сопоставима с таковой возвратного гортанного нерва. Площадь поперечного сечения всех миелинизированных волокон составляла всего 23% от таковой в нормальном диафрагмальном нерве [36].

Количество и площадь двигательных концевых пластинок служат ключевыми показателями при изучении морфологических аспектов реиннервации диафрагмы [38]. L. Guth и соавт. [32] через 5—8 мес после анастомоза диафрагмального нерва с блуждающим нервом обнаружили на диафрагме крыс большое количество двигательных концевых пластинок с типичными морфологическими признаками. J. Wen и соавт. (2018) [36] с помощью морфометрического анализа выяснили, что количество двигательных концевых пластинок составляет 55% от их количества в нормальном диафрагмальном нерве, при этом их общая площадь не имела статистически значимых отличий.

Анализ мышечной части диафрагмы подтверждает отсутствие признаков атрофии и сохранение размеров и формы мышечных волокон после реконструкции диафрагмального нерва [33, 34].

Наблюдаемые при реиннервации диафрагмы морфологические изменения свидетельствуют об ее значительной регенеративной способности. Однако немаловажно, что морфологические признаки регенерации диафрагмального нерва не всегда коррелируют с функциональным восстановлением диафрагмы и ее успешной реиннервацией. L. Guth и соавт. [32] сообщили, что у 3 из 8 крыс улучшения функции диафрагмы после реконструкции диафрагмального нерва выявлено не было, несмотря на активную регенерацию нервных волокон и сохранность нервно-мышечных соединений диафрагмы. Аналогичные случаи отмечены в исследованиях на обезьянах и кошках [32, 36].

Несоответствие между морфологическим и функциональным восстановлением диафрагмы может быть обусловлено двумя факторами. Во-первых, регенерирующие нервные волокна могут оставаться незрелыми, что делает их функционально неполноценными. Низкая степень миелинизации и меньшие размеры этих волокон могут замедлять проведение нервных импульсов. Во-вторых, реиннервация диафрагмы — продолжительный процесс. Для достижения полной реиннервации может потребоваться больше времени, чем предполагалось авторами. Согласно данным F. Baldissera и соавт. [33], размеры регенерирующих нервных волокон диафрагмального нерва не коррелируют с продолжительностью регенерации. Тем не менее зависимость морфологических изменений диафрагмы от времени ее реиннервации в целом остается малоизученной.

Таким образом, диафрагма обладает определенной морфологической пластичностью, лежащей в основе ее реиннервации [38, 42, 44]. Изучение зависимости морфологических изменений диафрагмы от времени реиннервации позволяет выявить закономерности восстановления ее функции и прогнозировать эффективность методов лечения, таких как хирургическая реконструкция и декомпрессия диафрагмального нерва. С клинической точки зрения это особенно важно для оптимизации сроков лечения и наблюдения, минимизации риска необратимой мышечной дегенерации и улучшения прогноза у пациентов с ПД. В связи с этим представляется актуальным проведение дальнейших исследований, направленных на изучение динамики морфологических изменений диафрагмы в процессе реиннервации.

Стратегии хирургической реиннервации диафрагмы в клинической практике. Рассмотренные экспериментальные данные послужили морфофункциональной основой для разработки клинических стратегий реиннервации диафрагмы. Они убедительно демонстрируют, что хирургическая реиннервация представляет собой технически и физиологически обоснованный метод этиологического лечения ПД.

В рамках указанного подхода в клинической практике применяются такие методики, как невролиз, аутопластика и невротизация диафрагмального нерва. Выбор между ними определяется степенью и характером повреждения диафрагмального нерва [25, 45, 46].

Невролиз диафрагмального нерва. Невролиз — хирургическая процедура, целью которой является высвобождение нерва из окружающих рубцов, спаек или опухолевых образований [47—49]. Применение этой методики обосновано в случае нарушения функции диафрагмального нерва, вызванного внешней компрессией, при сохранении его структурной непрерывности [25, 50, 51]. По сравнению с другими видами реконструкции указанная методика является более щадящей и позволяет сохранить анатомическую целостность нерва [47, 49].

Согласно исследованию M. Kaufman и соавт. (2011) [50], невролиз диафрагмального нерва выполнялся всем 12 пациентам с ПД и применялся в качестве как самостоятельного метода реиннервации, так и начального этапа реконструкции нерва. В качестве самостоятельного метод применялся при частичных денервационных поражениях с сохраненными потенциалами двигательных единиц (ПДЕ), когда интраоперационный электромиографический мониторинг подтверждал восстановление проводимости диафрагмального нерва после его декомпрессии. При полном денервационном повреждении или в отсутствие улучшения проводимости невролиз служил подготовительным этапом перед выполнением аутопластики или невротизации.

Наибольшая эффективность процедуры наблюдалась у 3 пациентов с компрессионной нейропатией, развившейся в результате мануальной терапии шейного отдела (n=2) или эпидуральной анестезии (n=1) [50]. У этих пациентов отмечено улучшение функции диафрагмы непосредственно после невролиза диафрагмального нерва. Еще у 1 пациента зафиксированы снижение латентности проведения и положительная динамика ПДЕ в послеоперационном периоде.

Таким образом, невролиз является методом выбора при ятрогенных или травматических повреждениях диафрагмального нерва, не сопровождающихся его пересечением, обеспечивая быстрое восстановление иннервации диафрагмы.

Аутопластика диафрагмального нерва. При обширных повреждениях диафрагмального нерва, например в случае его резекции по поводу опухоли или травматического разрыва, показана аутопластика [52, 53]. Эта методика предполагает восстановление целостности нерва с использованием аутотрансплантата — фрагмента функционально менее значимого нерва пациента [49, 54, 55]. Наиболее часто в качестве нерва-донора применяются межреберный и суральный нервы [25, 28, 53, 56].

Эффективность и безопасность аутопластики межреберным нервом подтверждены данными клинических наблюдений. S. Kawashima и соавт. (2015) [56] сообщили о восстановлении функции диафрагмы в сроки от 2 до 27 дней после реконструкции диафрагмального нерва у 3 пациентов, перенесших резекцию опухоли средостения. Д.В. Базаров и соавт. (2023) [53] представили случай реконструкции диафрагмального нерва у пациента с местнораспространенной тимомой, при которой дефект нерва длиной 12 см был замещен трансплантатом длиной 14 см из межреберного нерва. Через 24 мес наблюдения подтверждены нормальное положение диафрагмы и показатели функции внешнего дыхания.

Применение межреберного нерва в качестве трансплантата обладает рядом преимуществ. Диаметр межреберного нерва сопоставим с диаметром диафрагмального нерва, что создает благоприятные условия для регенерации аксонов, а достаточная длина позволяет получать аутотрансплантат до 30 см для устранения протяженных дефектов [56]. Анатомическая близость межреберного нерва к диафрагмальному нерву облегчает его забор в ходе торакальных вмешательств без необходимости дополнительных доступов [53]. При этом взятие одного межреберного нерва, как правило, не приводит к значительным нарушениям дыхательной функции, что определяет безопасность процедуры.

В качестве альтернативы также применяется суральный нерв, широко используемый для восстановления периферических нервов. В исследовании M. Kaufman и соавт. (2011) [50] 7 пациентам с параличом диафрагмы вследствие травмы диафрагмального нерва выполнена аутопластика за счет сурального нерва. Показаниями к вмешательству служили полная денервация или случаи, когда изолированный невролиз не позволял восстановить проведение по нерву интраоперационно. В послеоперационном периоде у большинства пациентов отмечено улучшение функции диафрагмы по данным флюороскопии и спирометрии, что подтверждает эффективность сурального нерва в качестве трансплантата даже при значительных дефектах.

Таким образом, аутопластика диафрагмального нерва с использованием межреберного или сурального нерва представляет собой перспективное направление в реиннервации диафрагмы, однако имеет ряд ограничений. К ним относятся длительный период регенерации аксонов, составляющий от нескольких месяцев до 1 года, техническая сложность выполнения, увеличивающая время операции, а также риск развития осложнений в области забора донорского нерва. Успех вмешательства напрямую зависит от тщательного отбора пациентов с сохраненными потенциалами двигательных единиц и отсутствием необратимой атрофии мышцы, что требует комплексного подхода к планированию операции и последующему наблюдению.

Невротизация диафрагмального нерва. Эта хирургическая стратегия направлена на восстановление иннервации диафрагмы путем создания анастомоза между дистальным концом поврежденного нерва и функционирующим нервом-невротизатором, который становится новым источником импульсации [57—59].

Добавочный нерв рассматривается как один из оптимальных нервов-доноров для невротизации диафрагмального нерва [27, 60—62], что обусловлено его физиологическими и анатомическими особенностями. Благодаря наличию церебральной порции добавочный нерв, как правило, остается интактным при высоком уровне повреждения спинного мозга.

Кроме того, анатомические исследования подтверждают техническую осуществимость указанной методики [63, 64]. Расстояние от места отхождения добавочного нерва до диафрагмального нерва в его начальном и надключичном отделах составляет 3,24±1,17 и 8,72±0,84 см соответственно [65], что позволяет выполнить анастомоз нервов без натяжения.

Клиническая эффективность методики впервые продемонстрирована M. Yang и соавт. (2011) [60], которые сообщили об успешном восстановлении функции диафрагмы у пациента с тетраплегией на уровне C_II после невротизации диафрагмального нерва трапециевидной ветвью добавочного нерва. Через 6 мес после операции наблюдалось движение правого купола диафрагмы, а к 12-му месяцу оценка спирометрии показала существенное увеличение жизненной емкости легких (с 900 до 1320 мл) и дыхательного объема (с 250 до 670 мл), что позволило полностью перевести пациента на самостоятельное дыхание.

Обнадеживающие результаты, представленные M. Yang и соавт. (2011) [60], впоследствии нашли подтверждение в систематическом обзоре S. Javeed и соавт. (2024) [62]. Анализ 9 пациентов показал, что первые признаки реиннервации диафрагмы отмечаются в среднем через 6 мес (диапазон 3—10 мес), а клинические исходы характеризуются значительной вариабельностью. Так, у 2 пациентов достигнута полная независимость от искусственной вентиляции легких (ИВЛ), в то время как у других отмечено сокращение времени респираторной поддержки, в среднем составлявшее 9 ч/сут (диапазон 1—24 ч/сут).

К недостаткам методики следует отнести снижение силы в трапециевидной мышце. Однако клинические наблюдения указывают на временный и обратимый характер этого явления. В работе M. Yang и соавт. (2011) [60] мышечная сила у пациента снизилась на 1 балл после операции, но восстановилась до уровня 4 баллов уже через 3 мес на фоне реабилитационных мероприятий. Более того, согласно данным S. Javeed и соавт. (2024) [62], в долгосрочном периоде (20 мес) сила в трапециевидной мышце может устойчиво сохраняться на уровне 4/5 баллов.

Невротизация диафрагмального нерва с использованием межреберного нерва также представляется многообещающей методикой [56, 64, 66, 67]. Ее эффективность впервые продемонстрирована в работе L. Krieger и A. Krieger (2000) [68] у пациентов с повреждением спинного мозга на уровне C_III—C_V и полной денервацией диафрагмы. Восстановление функции диафрагмы, подтвержденное ответом на электростимуляцию, достигнуто во всех 8 (100%) случаях с адекватным сроком наблюдения, со средним временем появления ответа 9 мес. Все пациенты впоследствии были успешно переведены с ИВЛ на электростимуляцию диафрагмального нерва, что подтверждено в более поздней работе K. Nandra и соавт. (2017) [67], в которой также продемонстрировано восстановление функции диафрагмы после невротизации межреберным нервом.

Дальнейшим развитием указанной методики стала ее торакоскопическая модификация. J. Latreille и соавт. (2021) [66] добились полного восстановления самостоятельного дыхания у 5-летней пациентки через 2 года после торакоскопической невротизации диафрагмального нерва.

Проведенный анализ позволяет рассматривать невротизацию с использованием добавочного или межреберного нерва в качестве перспективного направления восстановления функции диафрагмы, в частности для пациентов с травмами шейного отдела спинного мозга [62, 67, 69]. Тем не менее накопленный клинический опыт остается ограниченным, а эффективность методики требует подтверждения в более крупных исследованиях. Особого внимания заслуживают вопросы стандартизации критериев отбора пациентов и определения оптимального терапевтического окна вмешательства, решение которых позволит оптимизировать методику и расширить ее применение в клинической практике.

Заключение

Проведенный анализ литературы свидетельствует о возможности восстановления функции диафрагмы методами хирургической реиннервации. Полученные результаты подтверждают эффективность таких подходов, как невролиз, аутопластика и невротизация, в лечении паралича диафрагмы. Вместе с тем для оптимизации результатов требуется решение ряда ключевых вопросов, включая выбор оптимального нерва-донора, определение терапевтического окна вмешательства и стандартизацию критериев отбора пациентов. Дальнейшие исследования должны быть направлены на проведение крупных клинических испытаний с долгосрочным наблюдением, что позволит объективно оценить эффективность методов хирургической реиннервации и определить перспективы их широкого внедрения в клиническую практику.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования —Тарабрин Е.А., Ма Ч., Иванова М.Ю.

Сбор и обработка материала — Ма Ч.

Написание текста — Ма Ч.

Редактирование — Ма Ч., Иванова М.Ю., Тарабрин Е.А.

Participation of authors:

Concept and design of the study — Tarabrin E.A., Ma Z., Ivanova M.Yu.

Data collection and processing — Ma Z.

Text writing — Ma Z.

Editing — Ma Z., Ivanova M.Yu., Tarabrin E.A.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.