再生性外周神经界面：截肢后疼痛随机对照试验的外科手术方案

摘要

本文介绍了一项在国际多中心随机对照试验（RCT）（ClinicalTrials.gov，NCT05009394）背景下，实施再生性外周神经接口（Regenerative Peripheral Nerve Interface，RPNI）手术以治疗截肢后神经病理性疼痛的外科手术操作流程。该随机对照试验将RPNI与另外两种外科技术进行比较，分别为靶向肌肉再神经化（Targeted Muscle Reinnervation，TMR）以及神经瘤切除联合肌内转位术。

摘要

外科手术，包括神经重建和终末器官肌肉再神经支配，在过去十年中在假肢领域变得愈发重要。这些手术最初旨在提高假肢肢体的功能性，但研究发现其还可减轻截肢后神经病理性疼痛。如今，其中一些手术用于管理和预防截肢后疼痛的频率已超过假肢适配本身，表明临床上对有效缓解截肢后疼痛存在显著需求。在此背景下，一种备受关注的新兴手术是再生性外周神经接口（Regenerative Peripheral Nerve Interface, RPNI）。RPNI手术涉及一种操作方法，即将神经断端纵向分离为主要的神经束，并将这些神经束植入 游离去神经且去血管化的肌肉移植物。RPNI 手术对新切断的神经断端采取主动干预策略，通过提供神经末梢的再支配途径，有效预防和治疗疼痛性神经瘤 使神经再生并支配终末器官，即游离肌肉移植物。回顾性研究已表明，再生性神经植入（RPNI）在缓解截肢后疼痛及预防痛性神经瘤形成方面具有疗效。该技术应用频率的增加也催生了多种技术变体。本文旨在逐步描述RPNI手术操作流程，该流程将作为一项国际多中心随机对照试验（ClinicalTrials.gov, NCT05009394）中所采用的标准术式。在该试验中，RPNI将与另外两种用于截肢后疼痛管理的外科手术进行比较，分别为靶向肌肉再神经化（Targeted Muscle Reinnervation, TMR）以及神经瘤切除联合肌内移位与埋藏术。

引言

截肢术后慢性疼痛在重大肢体截肢术后较为常见¹。截肢后疼痛是一个泛指术语，用于描述截肢后可能出现的不适感觉，国际疼痛研究协会将其定义为残肢部位感受到的疼痛（残肢痛，RLP）或缺失肢体部位感受到的疼痛（幻肢痛，PLP）²。残肢痛的病因多样，可能由多种因素引起，如炎症、感染、神经瘤、异位骨化、滑囊、复杂性区域疼痛综合征以及肌肉和骨骼异常³。至于幻肢痛，其确切病因尚未完全阐明，目前认为其病因复杂，涉及周围神经系统和中枢神经系统的多重影响^4,5。

当周围神经受损时，它会尝试再生并与相应的 终末器官⁶重新连接。在截肢导致终末器官缺失的情况下，轴突会异常地向周围瘢痕组织 sprouting（出芽生长），形成所谓的神经瘤⁷。神经瘤由致密的胶原基质构成，其中包含紊乱缠结的轴突、施万细胞、神经内膜细胞和神经束膜细胞。神经瘤内受损的伤害性感受纤维具有更低的激活阈值，导致在缺乏外部刺激的情况下仍可产生动作电位的传导⁸。此外，神经瘤会释放炎症性细胞因子，这些因子与躯体感觉皮层内疼痛信息处理的改变相关。这可能导致中枢神经系统发生适应不良性变化，进一步加剧并维持神经病理性疼痛反应^9,10。周围神经系统与中枢神经系统之间存在复杂且双向的相互作用，影响着疼痛的慢性化进程。例如，持续存在周围神经病变的个体可能出现中枢敏化，使其对新的感觉输入的处理方式不同于无慢性疼痛者¹¹。疼痛性神经瘤是已知的残肢痛（RLP）和幻肢痛（PLP）的来源之一；因此，针对疼痛性神经瘤的管理是降低截肢后疼痛发生率和患病率的关键步骤。

已有多种外科手术策略被提出用于治疗和预防疼痛性神经瘤，这些策略通常可分为重建性或非重建性两类。非重建性方法通常包括切除神经瘤，但并不旨在使切断的神经再支配生理上合适的靶组织，例如将神经断端植入骨组织或将神经连接至已受神经支配的肌肉¹²。而重建性干预措施则旨在促进神经瘤切除后供体神经的健康、生理性再生。若干非重建性方法包括将神经植入邻近组织、神经末端套帽、施加近端压力，或对远端神经断端采用可控的热处理技术¹³。其中最常见的治疗方法之一是切除神经瘤后将其植入邻近组织，如肌肉、骨或静脉¹⁴。然而，根据神经生理学原理，在上述所有策略中，新近切断的周围神经将再次发生轴突发芽和延长。这一过程很可能导致疼痛性神经瘤复发，因为再生的轴突无法找到适当的终末靶器官进行再支配¹⁵。该技术的临床结果差异较大：部分患者未获得缓解、仅有逐步缓解或完全缓解疼痛，而另一些患者在术后短期内疼痛减轻，但经过一段时间后再次出现疼痛^14,16。尽管该技术在缓解疼痛方面的效果有限，将神经瘤移位并植入肌肉深部的方法至今仍在截肢术后护理中被广泛使用，并在很大程度上被视为治疗疼痛性终末神经瘤的"金标准"^12,17。

近几十年来，针对疼痛性神经瘤的治疗新进展主要集中在切除神经瘤后对神经残端采取更为积极的处理策略，其目标是保护神经末端并促进神经再生的自然过程^12,13。美国密歇根大学安娜堡分校的保罗·塞德纳（Paul Cederna）教授团队开发了一种新型干预技术——再生性外周神经接口（regenerative peripheral nerve interface, RPNI）。该技术包括切除神经瘤，将供体神经残端纵向分离为多个神经束组，随后将这些神经束直接植入去神经支配的游离骨骼肌移植物中^18,19。将神经束植入无血供且去神经化的肌肉中，可在移植物于受区重新建立血供后，实现神经束对游离肌肉移植物的再神经支配²⁰。组织学研究已证实不同体积的游离肌肉移植物均可实现神经支配，但其存活能力与功能表现具有最佳尺寸范围²¹。一旦移植的游离肌肉移植物完成再血管化和再神经支配，RPNI 即可有效防止疼痛性神经瘤的复发。该技术已在多家医疗机构应用，主要在美国，也包括欧洲和亚洲部分地区的医疗机构。然而，临床实践中已出现操作步骤的多种变异。因此，本文旨在提出由全球范围内开展该技术的外科医生共同达成的手术操作共识。

本文详细描述了用于一项国际随机对照试验（ClinicalTrials.gov，NCT05009394）的残端神经瘤预防性植入术（RPNI）手术的逐步操作方案。该随机对照试验旨在评估目前应用最广泛的两种重建技术——残端神经瘤预防性植入术（RPNI）与靶向肌肉再支配术（TMR）——相较于最常用的常规外科治疗方法的有效性²²。本方法学论文的目的是为参与该随机对照试验的各研究中心提供标准化的技术操作规范，并使该手术方法可供所有希望将其应用于截肢后管理的临床工作者使用。

方案

该随机对照试验已分别于2021年6月30日获得瑞典伦理审查局（Etikprövningsmyndigheten）批准，申请编号为2021-02346²²，以及意大利艾米利亚-罗马涅大区伦理委员会的批准。有关该随机对照试验的更多细节详见试验方案²²。

1. 术前准备

1. 根据国际随机对照试验（RCT）方案诊断疼痛性神经瘤²²。
2. 根据步骤1.1的结果以及每个疼痛性神经瘤的位置，规划皮肤切口。
   注：原则上，任何骨骼肌均可使用；然而，肌肉移植物最常取自大腿的股外侧肌。

2. 受体部位的准备

1. 实施局部麻醉或全身麻醉。
   注意：麻醉方式根据手术部位的不同而有所差异。
2. 根据疼痛性神经瘤的部位，将患者置于仰卧位或俯卧位。对于上肢的疼痛性神经瘤，应将手臂放置于手术臂板上。
3. 根据疼痛性神经瘤的位置，确定皮肤切口的长度和形状。
4. 通过钝性分离，识别出含有疼痛性神经瘤的神经。
5. 使用精细器械轻柔地分离神经及神经瘤。必要时可使用放大镜辅助。
   注意：当分离困难时，可选择不完全分离神经瘤。
6. 游离神经，并使用商用神经切割/制备器械将神经瘤切断至健康的神经束为止。
   注意：当操作困难时，可选择不完全切除神经瘤。
7. 使用直头显微剪刀从神经远端开始进行约2-3 cm的纵向神经内分离。神经束的数量取决于截肢平面和神经的大小。确保每条神经束的直径最大为4-6 mm。每条神经建议准备的神经束数量见表1。

截肢平面	神经	建议的神经束数量
肩关节离断	腋神经	2
	肌皮神经	2
	正中神经	3
	尺神经	2
	桡神经	2
上臂截肢（经肱）	腋神经	2
	肌皮神经	2
	正中神经	3
	尺神经	3
	桡神经	2
前臂截肢（经桡）	正中神经	3
	尺神经	2
	桡神经	1*
髋关节离断	坐骨神经	4
	股神经	3
	股外侧皮神经	1*
	闭孔神经	1*
	股后皮神经	2
大腿截肢（经股）	坐骨神经	3
	胫神经	2
	腓深神经	1*
	腓浅神经	1*
	腓肠神经	1*
	隐神经	1*
小腿截肢（经胫）	胫神经	2
	腓深神经	2
	腓浅神经	1*
	腓肠神经	1*
	隐神经	1*
* 使用整条神经

表1：针对特定截肢水平下每条神经建议划分的神经束数量。

3. 供体部位的准备

1. 选择一个健康的自体供体肌肉作为获取游离肌肉移植物的来源。按以下步骤获取肌肉移植物：
   1. 确保每块移植物的尺寸为 3 cm（长度）× 1.5 cm（宽度）× 0.5 cm（厚度）。
      注意：主轴应与肌肉纤维方向平行。
   2. 沿肌肉纤维的主轴方向，使用精细解剖剪进行肌肉移植物的解剖分离。必要时使用放大镜辅助操作。
   3. 使用解剖剪小心地从肌肉移植物上轻轻切除脂肪组织和肌筋膜。
2. 将获取的肌肉置于含无菌 0.9% NaCl 的湿润纱布中，保存至第 4 节使用。
3. 根据需要包裹再生电极神经接口（RPNI）结构中神经及其相应神经束的游离肌肉移植物数量，重复步骤 3.1–3.2。

4. RPNI 结构的制备

1. 暴露已分离并分成束状的神经。
2. 将神经束置于肌肉移植物上，使远端残端位于肌肉移植物的中段或近段三分之一处，并确保其方向与肌纤维平行。
   注意：优先采用平行方向，以优化轴突成功再支配。
3. 使用6-0不可吸收单丝缝线将神经残端固定在肌肉移植物纵轴的中心位置。在肌肉移植物的近端边缘再加一针，以加固神经固定。
   ​注意：不要将神经断端缝入肌肉移植物内部；神经的横断部分应保持游离状态。
4. 将肌肉移植物包裹于神经束周围，并使用6-0间断或连续不可吸收单丝缝线固定。
5. 对每个神经束重复步骤4.1–4.4。
6. 在残肢内进行钝性分离，以形成受保护的区域，使每个再生神经末梢肌植入物（RPNI）能够舒适地放置于肢体非负重区域。在可能的情况下，将各个RPNI的位置依次错开。
7. 逐层关闭手术切口。

图1：再生性外周神经接口（Regenerative Peripheral Nerve Interface, RPNI）手术的示意图。 1) 识别并分离带有疼痛性神经瘤的神经。游离神经，并在到达健康神经束之前将神经瘤完全切除；2) 从神经远端开始进行神经内纵向分离。神经束的数量取决于截肢平面和神经的大小；3) 识别一块健康的自体供体肌肉，并切取一块尺寸为3 cm（长度）× 1.5 cm（宽度）× 0.5 cm（厚度）的肌肉移植物；4) 将神经束置入肌肉移植物中，使神经残端位于肌肉移植物中心，且其走向与肌纤维方向平行。使用缝线在神经残端近端和远端将其固定于肌肉移植物内；5) 将肌肉移植物包裹住神经束并加以固定。请点击此处查看该图的放大版本。

结果

RPNI 手术已应用于治疗上肢和下肢截肢后的疼痛（表2），同时也被用作预防和治疗疼痛性神经瘤形成的方法（表3）^23,24。在2016年发表的一项初步研究中，共对16例患者实施了RPNI手术，并在术后平均随访7.5个月（范围为3–15个月）²³。数据为回顾性收集，时间范围为2013年至2016年，其中71%的患者报告神经瘤相关疼痛减轻，53%的患者报告幻肢痛（PLP）减轻。RPNI手术前后，神经瘤疼痛和幻肢痛的疼痛评分差异均具有统计学意义。除疼痛缓解外，患者报告镇痛药物使用量减少（56%）或保持稳定（44%），且RPNI手术前后疼痛对生活的影响显著降低。5例患者报告出现手术并发症，包括伤口愈合延迟、急性肢体缺血、深静脉血栓、血肿以及不同部位的神经瘤²³。

该手术还被用于治疗部分手部或手指截肢后出现的疼痛性神经瘤²⁵。一项回顾性数据研究（2014年至2019年期间）显示，在14例患者中实施了30次再生神经瘤植入术（RPNI）。患者在接受RPNI手术后平均随访37周（范围为6至128周），在末次随访时，85%的患者报告疼痛完全缓解或显著减轻。在手术并发症方面，值得注意的是，有2例患者需要接受两次独立的RPNI手术，另有2例患者在RPNI术后发生感染。此外，未见报道在手指掌侧或肌肉移植物供区出现伤口延迟愈合的情况。进一步地，RPNI术后未发现屈曲挛缩或肌腱滑动困难的发生²⁵。

研究	研究设计	截肢水平（肢体数量）	残肢痛/神经瘤痛减轻程度（%，p 值）	幻肢痛减轻程度 （%，p 值）
Woo et al. 201621	回顾性研究	上肢 = 3 下肢 = 14	71 %, p = 0.000001	53%, p = 0.009
Hooper et al. 202023	回顾性研究	上肢 = 17	85%	不适用
Lee et al. 202324	回顾性研究	37（未说明截肢水平）	77%	61%
RLP，残肢痛；NP，神经瘤痛；PLP，幻肢痛

表2：研究再生性外周神经接口（RPNI）作为二次截肢后残肢疼痛治疗手段的效果。 残肢痛（RLP）、神经瘤痛（NP）和幻肢痛（PLP）减轻程度的高数值表明RPNI在治疗截肢后疼痛方面具有更高的疗效。

近期发表的一篇摘要中报告了关于RPNI手术作为神经瘤治疗和预防手段的长期数据²⁶。这些数据为回顾性收集，时间范围为2014年至2021年，其中37例患者因截肢后已存在的疼痛接受了RPNI治疗，另有40例患者在截肢手术时同期接受RPNI。所有患者在RPNI术后均至少随访1年，手术至最近一次随访的平均时间为4.2年。在治疗组中，最近一次随访时，77%的患者在神经瘤相关疼痛方面表现出无症状或症状改善，61%的患者在幻肢痛（PLP）方面有所改善。在预防性治疗组中，最近一次随访时，97%的患者未报告神经瘤疼痛或幻肢痛。此外，两组患者在术前与最近一次随访期间阿片类药物的处方量和消耗量均有所减少²⁶。

此外，已有两项研究报道了回顾性数据，其中在截肢手术时将残端神经植入术（RPNI）作为预防疼痛性神经瘤形成的预防性措施。^24,27. 在Kubiak等人开展的研究中.共纳入90例患者，其中45例在初次截肢时同时接受残端神经肌肉植入术（RPNI），其余45例接受标准治疗。在RPNI组中，无患者出现疼痛性神经瘤，而在对照组中有6例患者发生该情况。此外，RPNI组中有23例患者出现幻肢痛（PLP），对照组则有41例。对照组的术后并发症发生率（55.6%）高于治疗组（31.1%）。这些并发症包括轻微问题，如伤口愈合延迟、手术部位感染和血肿，以及严重并发症，如需手术室（OR）冲洗的深部感染、需手术室闭合的伤口裂开，以及需手术室清创的伤口愈合延迟。²⁴在林等人开展的一项研究中，对七名患者在下肢截肢术中实施了靶向肌肉神经支配术（RPNI），并将其预后与接受传统截肢术的另外七名患者进行比较。研究人员在术后3个月和6个月时对这些患者进行了随访。研究结果显示，在两次随访时，RPNI组患者的神经瘤疼痛评分均显著低于传统截肢组。²⁷.

研究	研究设计	截肢水平 （肢体数量）	残肢痛/神经瘤痛发生率（%，p值）	幻肢痛发生率 （%，p值）
Kubiak et al. 201922	回顾性研究	RPNI组 上肢 = 6 下肢 = 46 对照组 上肢 = 48 下肢 =  4	RPNI组 0 % 对照组 13.3 % p = 0.026	RPNI组 51.1 % 对照组 91.1 % p < 0.0001
Lin et al. 202325	回顾性研究	RPNI组 下肢 = 7 对照组 下肢 = 7	RPNI组 31 % 对照组 69 %	不适用
Lee et al. 202324	回顾性研究	40（未明确截肢水平）	3%	3%
RLP，残肢痛；NP，神经瘤痛；PLP，幻肢痛

表3：研究在初次截肢时将再生性外周神经接口（RPNI）作为预防截肢后疼痛的预防性治疗。 残肢痛（RLP）、神经瘤痛（NP）和幻肢痛（PLP）发生率的较低百分比数值表明RPNI作为预防性治疗的效果更佳。

需要注意的一个关键点是，目前尚无关于神经瘤植入术（RPNI）在缓解疼痛方面疗效的前瞻性研究报告²⁸。这一信息空白正是开展本项随机对照试验（RCT）并制定本方案的主要动因之一。此外，值得强调的是，大多数已发表的研究随访时间少于1年，且在同一研究人群以及不同研究之间的随访时间存在显著差异。

讨论

自体再生神经瘤预防植入（RPNI）已显示出其在治疗截肢后疼痛以及预防痛性神经瘤形成方面的潜力。RPNI手术与管理神经瘤的其他替代方法（如神经端帽覆盖、施加近端压力或对远端神经进行热处理）之间的根本区别在于，其主要目标是使切断的神经重新支配一个生理上合适的 终末器官。此外，RPNI与神经瘤移位、肌肉植入并深埋等技术之间的一个重要区别在于使用了去神经支配的肌肉作为靶组织。当肌肉靶组织仍保留原有神经支配时，每根肌纤维已处于与神经纤维的生理接触状态并被占据，这意味着新切断的神经无法重新支配该肌肉，因而更可能再次形成痛性神经瘤。此外，与靶向肌肉再支配（TMR）手术相比，两者均采用去神经支配的靶肌肉，但RPNI使用的是无血管化的肌肉移植物，而在TMR中，神经重新支配的是具有完整血供的肌肉。此外，TMR还存在另外两个重要差异：供体神经与受体神经之间存在显著的管径不匹配，以及需要牺牲原本健康的神经支配。供体与受体神经之间的尺寸不匹配可能导致连续性神经瘤的形成，而被牺牲的神经可能发展为痛性神经瘤。此外，TMR手术可能比RPNI更为复杂，因其涉及神经转移和端端吻合等技术。相比之下，RPNI仅需纵向解剖以分离神经束，其余步骤可由更广泛的外科医生实施，包括骨科医生、普通外科医生及其他参与截肢手术的医生，而无需仅依赖神经外科医生、显微外科医生或手外科医生的专业技能。此外，已有多种结合RPNI与TMR关键技术概念的联合术式报道。例如，神经-神经端端吻合术，包括在吻合处包裹游离肌肉移植物²⁹，或将神经一分为二，一部分用于端端吻合，另一部分构建RPNI结构³⁰。

该操作包含若干关键步骤，必须仔细考虑以确保成功的结果。首先，肌肉移植物的取材过程应沿肌纤维轴线进行，以防止破坏单个肌纤维，同时应将移植物上的所有结缔组织彻底清除，以优化再生效果。取材部位的选择可根据实际情况而定。在初次截肢手术中，我们建议在可能的情况下使用被截除的肢体部分。对于前臂截肢，肱桡肌是合适的供体部位；而对于上臂截肢，则可利用肱三头肌。在下肢截肢的情况下，例如前臂和股部截肢，同侧近端大腿（通常为股外侧肌）可作为合适的取材部位。此外，对于股部截肢，缝匠肌和股薄肌也是可行的供体选择¹⁸。然而，上述针对不同截肢水平推荐的取材部位仅作为建议。在为缓解疼痛而进行的再生性周围神经植入术（RPNI）中，若无法获取被截除的肢体部分，则可独立于截肢水平，从上述任一提及的部位获取移植物。

此外，必须考虑神经残端与肌肉移植物之间的比例关系。过厚的移植物容易发生中心性坏死，而过薄或去神经纤维不充分的移植物则会在RPNI结构内形成神经瘤。在本方案中，建议对于尺寸为长3 cm、宽1.5 cm、厚0.5 cm的肌肉移植物，神经残端直径最大为4–6 mm。可根据神经的粗细调整移植物尺寸；对于直径达10 mm的神经，肌肉移植物的宽度可增至约2 cm，但仍应能够完全包裹神经，并向近端延伸至少1 cm¹⁸。包裹时应覆盖神经周长，避免产生张力，同时保持足够的薄度以利于再血管化。对于坐骨神经等较粗的神经，建议进行束膜解剖，制作多个RPNI，而非单一的大体积RPNI（见表1）。

RPNI手术是一种简便、安全、直接且可靠的治疗方法；然而，与传统治疗相比，该技术也存在一些缺点。正如Dellon等人先前在文献中所记载的那样.该方法涉及额外的手术步骤，需要使用更多的现行手术术语（CPT）编码，例如包含肌肉移植。这进而导致手术室所需时间延长，从而增加手术费用³¹额外进行RPNI或TMR手术所需的时间高度依赖于截肢平面和构建体的数量。然而，尽管相关费用有所增加，仍需考虑若干重要的长期因素。截肢后出现慢性疼痛的个体需要持续的疼痛管理，包括药物治疗、康复训练和专科干预措施。此外，截肢后疼痛常导致医疗资源使用增加，表现为频繁就诊、急诊就医以及住院治疗。旨在治疗截肢后疼痛的外科手术干预（如RPNI或TMR）有可能显著延长患者寿命，促进活动能力、实现有偿就业，并全面提升截肢后疼痛患者的生活质量。通过减轻痛苦、改善功能预后并促进心理福祉，这些干预措施所带来的益处极为宝贵，远超单纯的经济考量。

除了在神经瘤管理中的作用外，残端神经瘤植入术（RPNIs）还被用于肢体缺失患者，以增强假肢的运动和感觉功能^30,32,33,34。通过在残余神经与假肢技术之间提供一个稳定且响应灵敏的接口，RPNIs 使肢体缺失者能够更自然、更精确地控制其假肢。这一进展有望显著提升患者的活动能力、灵巧性以及生活质量³⁰。因此，RPNIs 代表了一种多方面的治疗策略，不仅可管理与神经瘤相关的问题，还为截肢患者更广泛的康复需求提供了有前景的解决方案，进一步凸显了其在截肢康复领域的重要意义。

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
0.9% NaCl 无菌溶液	Thermo Fisher Scientific	Z1376	公司和目录编号仅为示例。
6-0 Ethilon 缝线	Ethicon	660H	公司和目录编号仅为示例。
解剖剪	Stille	101-8172-23	公司和目录编号仅为示例。
纱布	Mölnlycke	152040	公司和目录编号仅为示例。
手术放大镜	Zeiss	Various	用户可根据个人偏好选择手术放大镜。
神经切断套装	Checkpoint Surgical	9250	公司和目录编号仅为示例。
直头显微剪	S&T	SAS-12 R-7	公司和目录编号仅为示例。