To the 90th anniversary of the birth of Professor Oleg O. Laponogov

The paper is dedicated to the founder of functional neurosurgery in Ukraine — Professor O.A. Laponogov, who would have turned 90 in September 2020. After graduating with honours from Kyiv Medical Institute in 1954, O.A. Laponogov began working at the Kyiv Research Institute of Neurosurgery. In the late 1950s, O.A. Laponogov completed an internship in stereotaxic neurosurgery at M.N. Burdenko Institute of Neurosurgery in Moscow under Professor E.I. Kandel. Upon returning to Kyiv, he introduced stereotaxic operations in the treatment of Parkinson’s disease, tremor, torsion dystonia, and other movement disorders, and also developed a concept for the surgical treatment of epilepsy.Together with engineer A.N. Sikorsky, O.A. Laponogov developed a stereotaxic apparatus of his own design, which combined the advantages of the foreign stereotaxic systems. For the development of this device, he received the Gold Medal at the International Exhibition of Technology in Leipzig in 1972.Thanks to the enthusiasm of Professor O.A. Laponogov, in 1974 at the Kyiv Research Institute of Neurosurgery, one of the first departments of functional neurosurgery in Europe was founded, which he headed for over 35 years. Professor O.A. Laponogov studied the features of the development and management of epilepsy, Parkinson’s disease, torsion dystonia, and other movement disorders, introduced new technologies for the diagnosis and surgical treatment of these diseases.Professor O.A. Laponogov left a rich and valuable legacy and forever went down into the history of the Neurosurgery Institute and Ukrainian neurosurgery as a pioneer and founder of a new direction — functional and stereotactic neurosurgery

Electrical welding technology in restoring the integrity of the injured peripheral nerve: review of literature and own experimental research

Mechanical damage to the peripheral nerve is a disabling type of trauma with high cumulative potential, treatment and rehabilitation of which remains an important medical problem. At present, neurorrhaphy is a ubiquitous means of connecting stumps of a crossed nerve. The disadvantages of the method are the manual complexity and prolongation of local inflammatory reactions by persistent suture material. Alternatively, methods of glue, laser, photochemical, nanocomposite or, least studied, electric welding compounds are considered.A series of studies performed on adult white outbred male rats evaluated the efficacy and safety of multiple point-welded epineural joints of the sciatic nerve stump after crossing it. In particular, it was found that the tested type of connection provides a fast and reliable fixation of the stump of the crossed nerve, which by Sciatic Functional Index values is 2 months faster, but ultimately does not differ from neurorrhaphy. Instead, the amplitude of the electrical M-response of the paretic calf muscle and the density of nerve fibers in the regeneration neuroma thickness are significantly higher after 5 months after the weld, and the angle of deviation of the fibers from the nerve axis is substantially smaller than after neurorrhaphy.In general, the effectiveness of a welded joint is no worse than an epineural surgical suture, in some respects better, as it requires less time and resources. The study also attempts to pathophysiologically interpret the data and compare them with the results of testing other seamless means of restoring the integrity of the crossed nerve.In our opinion, the obtained experimental data against the background of the results of other research groups motivate the clinical validation of the proposed method

DEGENERATIVE INTERVERTEBRAL DISC DISEASE: DIFFICULTIES IN DEFINITION OF THE CONCEPT AND EPIDEMIOLOGY OF THE PHENOMENON. BRIEF COMMUNICATION

The aim. The significant prevalence of intervertebral discs chronic pathology in the human population against the background of the lack of a clear and unified definition of the concept of «degenerative [intervertebral] disc disease» (DDD) creates difficulties in the study and formation of treatment protocols for this pathology. This study aims to clarify the epidemiological characteristics and terminological features of the pathology of the intervertebral discs covered by the term «DDD». Materials and methods. A systematic search in pubmed and related scientific and professional databases for publications devoted to DDD’s terminological features and epidemiology was conducted. In the analysis, the papers in which DDD and semantically related concepts and clinical phenomena are included as the primary research objects. Results. Based on the analysis, it is found that there is no unified defining the concept of DDD, which includes both initial degenerative changes in the disc, regardless of the manifestation of the pain syndrome, and conditions with a clear pathomorphological picture, such as intervertebral disc herniation, degenerative spinal stenosis, etc. DDD is pathophysiological and conventional; its list of pathomorphological and clinical correlates still needs to be completed. Clinical phenomena, considered the most certain correlates of DDD, can be caused by other pathological processes. Currently, the only but somewhat inaccurate indicator of the prevalence of back pain in the human population is the epidemiological characteristic of back pain, which, according to available calculations, can reach 800 million people at any given time, i.e., 10 % of the human population. Uncertainty regarding the semantics of the term DDD makes it challenging to unify research results and develop effective clinical protocols. Conclusions. The meaning of the term DDD remains unclear and non-unified, and the epidemiological characteristics of the phenomenon of back pain can only be used with significant caution for a rough estimate of the prevalence of clinically significant forms of ddd. Unifying and clarifying terminology, prevalence, and identification of benchmark etiological factors of DDD will allow to improve treatment protocols for this pathology and improve its results

Redefining the Inclusion Criteria for Successful Steindler Flexorplasty Based on the Outcomes of a Case Series in Eight Patients

Background (rationale) Steindler flexorplasty (SF) is aimed at restoring independent elbow flexion in the late stages of dysfunction of the primary elbow flexors. Selection criteria for successful SF have been defined

Електрозварна технологія у відновленні цілісності травмованого периферичного нерва: огляд літератури і власних експериментальних даних

Mechanical damage to the peripheral nerve is a disabling type of trauma with high cumulative potential, treatment and rehabilitation of which remains an important medical problem. At present, neurorrhaphy is a ubiquitous means of connecting stumps of a crossed nerve. The disadvantages of the method are the manual complexity and prolongation of local inflammatory reactions by persistent suture material. Alternatively, methods of glue, laser, photochemical, nanocomposite or, least studied, electric welding compounds are considered.A series of studies performed on adult white outbred male rats evaluated the efficacy and safety of multiple point-welded epineural joints of the sciatic nerve stump after crossing it. In particular, it was found that the tested type of connection provides a fast and reliable fixation of the stump of the crossed nerve, which by Sciatic Functional Index values is 2 months faster, but ultimately does not differ from neurorrhaphy. Instead, the amplitude of the electrical M-response of the paretic calf muscle and the density of nerve fibers in the regeneration neuroma thickness are significantly higher after 5 months after the weld, and the angle of deviation of the fibers from the nerve axis is substantially smaller than after neurorrhaphy.In general, the effectiveness of a welded joint is no worse than an epineural surgical suture, in some respects better, as it requires less time and resources. The study also attempts to pathophysiologically interpret the data and compare them with the results of testing other seamless means of restoring the integrity of the crossed nerve.In our opinion, the obtained experimental data against the background of the results of other research groups motivate the clinical validation of the proposed method.Механическое повреждение периферического нерва ‒ инвалидизирующий вид травмы с высоким кумулятивным потенциалом, лечение и реабилитация последствий которого являются важной медицинской проблемой. Убиквитарным средством соединения культей пересеченного нерва является нейрорафия. Недостатки метода – мануальная сложность и увеличение длительности локальных воспалительных реакций персистирующим шовным материалом. В качестве альтернативных рассматривают методы клеевого, лазерного, фотохимического, нанокомпозитного или наименее изученного электросварного соединения.В серии исследований, выполненных на взрослых белых беспородных крысах-самцах, проведена оценка эффективности и безопасности электросварного эпиневрального соединения культей седалищного нерва после его пересечения. В частности установлено, что апробированный вид соединения обеспечивает быструю и надежную фиксацию культей пересеченного нерва, которая по значениям SFI (sciatic functional index) происходит на 2 мес быстрее, но не отличается от такой при применении нейрорафии. Амплитуда М-ответа паретической икроножной мышцы и плотность нервных волокон в толще регенерационной невромы через 5 мес после сварного соединения существенно выше, а угол отклонения волокон от оси нерва ‒ меньше, чем после нейрорафии.В целом эффективность сварного соединения не уступает нейрорафии, а в некоторых аспектах превосходит ее, требует меньших затрат времени и средств. Предпринята попытка патофизиологически интерпретировать полученные данные и сравнить их с результатами апробации других бесшовных средств восстановления целостности пересеченного нерва.На наш взгляд, полученные экспериментальные данные на фоне результатов других исследовательских групп являются основанием для клинической апробации предложенного метода.Механічне ушкодження периферичного нерва — інвалідизуючий вид травми з високим кумулятивним потенціалом, лікування і реабілітація наслідків якого є важливою медичною проблемою. Убіквітарним засобом з’єднання кукс перерізаного нерва є нейрорафія. Недоліки цього засобу ‒ мануальна складність виконання і збільшення тривалості локальних запальних реакцій персистуючим шовним матеріалом. Як альтернативні розглядають методи клейового, лазерного, фотохімічного, нанокомпозитного чи найменш вивченого електрозварного з’єднання.У серії досліджень, виконаних на дорослих білих безпородних щурах-самцях, проведено оцінку ефективності та безпечності кількаточкового електрозварного епіневрального з’єднання кукс сідничного нерва після його перетину. Зокрема виявлено, що апробований вид з’єднання забезпечує швидку та надійну фіксацію кукс перерізаного нерва, котра за значеннями SFI (sciatic functional index) відбувається на 2 міс швидше, але не відрізняється від такої при застосуванні нейрорафії. Амплітуда електричної М-відповіді паретичного литкового м’яза і щільність нервових волокон у товщі регенераційної невроми через 5 міс після зварного з’єднання значно вища, а кут відхилення волокон від осі нерва ‒ менший, ніж після нейрорафії.Загалом ефективність зварного з’єднання не поступається такій нейрорафії, а в деяких аспектах ‒ перевершує її, потребує менших витрат часу та засобів. Зроблено спробу патофізіологічно інтерпретувати отримані дані і порівняти їх з результатами апробації інших безшовних засобів відновлення цілісності перерізаного нерва.На нашу думку, отримані експериментальні дані на тлі результатів інших дослідницьких груп є підставою для клінічної апробації запропонованого методу

Електронейроміографічні кореляти відновлення функції сідничого нерва після його пересічення та зварного епіневрального з’єднання в експерименті

Objective: To estimate the effectiveness of welding epineural coaptation of the residual sciatic nerve after resection based on electroneuromyographic (ENMG) parameters obtained in the gastrocnemius muscle.Materials and methods. Experimental animals were albino outbreed male rats (350–450 g, 7 months old); trauma model was the resection of the left sciatic nerve in the middle third; the experimental groups were as following: 1 — neurotomy (n = 18), 2 — neurotomy + neurosuture (n = 13), 3 — neurotomy + welding coaptation (n = 15); the method of investigation was direct needle ENMG (sciatic nerve stimulation, responses were registered in gastrocnemius muscle) in 3 and 5 months after injury.Results. The model of the nerve trauma with a temporary restriction of limb mobility is relevant for evaluating the effectiveness of restorative interventions in this type of pathology. In 5 months of observation there was found a significant prevalence of M-response amplitude in the injured limb compared to neurorrhaphy (17.3 ± 2.3 vs. 8.4 ± 0.9 mV, respectively; p = 0.005). M-response amplitude lateralization after the welded coaptation, in contrast to neurorrhaphy, is of temporary nature, indicating the improved regeneration process. Absence of ENMG-indices lateralization in 3 and 5 months after the neurotomy and high values of the M-response amplitude in 5 months indicated the possibility of gastrocnemius alternative re-innervations by terminals of intact nerve trunks.Conclusion. High-frequency electric epineural welding provides a reliable coaptation of the residual nerve, and, taking into account some ENMG indicators, is more effective than neurorrhaphy.Цель: оценить эффективность сварного эпиневрального соединения культей пересеченного седалищного нерва на основе показателей электронейромиографии (ЭНМГ), которые регистрировали в икроножной мышце.Материалы и методы. Животные — белые беспородные крысы-самцы (масса тела 350–450 г, возраст 7 мес); травма — пересечение левого седалищного нерва в средней трети; экспериментальные группы — 1 (невротомия, n=18), 2 (невротомия + нейрорафия, n=13), 3 (невротомия + сварное соединение, n=15); метод исследования — прямая игольчатая ЭНМГ (стимуляция седалищного нерва, регистрация ответов в икроножной мышце) через 3 и 5 мес после травмы.Результаты. Модель пересечения седалищного нерва с временным ограничением подвижности конечности релевантна относительно оценки эффективности восстановительных вмешательств при такой травме. Через 5 мес отмечено статистически значимое преобладание амплитуды М-ответа травмированной конечности у животных после сварного соединения по сравнению с таковой после нейрорафии, соответственно (17,3±2,3) и (8,4±0,9) мВ (р=0,005). Латерализация амплитуды М-ответа икроножной мышцы после сварного соединения культей седалищного нерва, в отличие от нейрорафии, временная, что свидетельствует о большей результативности процесса регенерации. Отсутствие латерализации показателей ЭНМГ через 3 и 5 мес после изолированной невротомии на фоне высокой амплитуды М-ответа через 5 мес наблюдения свидетельствует о возможности альтернативной реиннервации исследованной мышцы терминалями интактных нервных стволов.Вывод. Высокочастотная электрическая сварка эпиневрия обеспечивает надежное, с учетом некоторых показателей ЭНМГ — более результативное соединение культей нерва, чем нейрорафия.Мета: оцінити ефективність зварного епіневрального з’єднання кукс сідничого нерва після його пересічення на основі показників електронейроміографії (ЕНМГ), реєстрованих у литковому м’язі.Матеріали і методи дослідження. Експериментальні тварини — білі безпородні щури-самці (маса тіла 350–450 г, вік 7 міс); травма — пересічення лівого сідничого нерва у середній третині; експериментальні групи — 1 (невротомія, n=18), 2 (невротомія + нейрорафія, n=13), 3 (невротомія + зварне з’єднання, n=15); метод дослідження — пряма голкова ЕНМГ (стимуляція сідничого нерва, реєстрація відповіді у литковому м’язі) через 3 і 5 міс після травми.Результати. Модель пересічення сідничого нерва з тимчасовим обмеженням рухливості кінцівки релевантна щодо оцінки ефективності відновного втручання з приводу такої травми. Через 5 міс відзначали статистично значуще переважання амплітуди М-відповіді травмованої кінцівки у тварин після зварного з’єднання порівняно з такою після нейрорафії — відповідно (17,3±2,3 та (8,4±0,9) мВ (р=0,005). Різниця амплітуди М-відповіді литкового м’яза лівої та правої задніх кінцівок після зварного з’єднання кукс сідничого нерва, на відміну від нейрорафії, тимчасова, свідчить про кращий перебіг регенераційного процесу. Відсутність відмінності показників ЕНМГ лівої та правої задніх кінцівок через 3 і 5 міс після ізольованої невротомії на тлі високої амплітуди М-відповіді через 5 міс спостереження свідчить про можливість альтернативної реіннервації досліджуваного м’яза терміналями інтактних нервових стовбурів.Висновок. Високочастотне електричне зварювання епіневрію забезпечує надійне з’єднання кукс нерва, за окремими показниками ЕНМГ більш результативне, ніж стандартна нейрорафія

Correlation analysis of electroneuromyographic, functional-anatomical and morphometric indicators of regeneration of the injured sciatic nerve

Objective. To study the electrophysiological, functional-anatomical and morphometric indicators of the sciatic nerve regeneration after complete transection and connection of the nerve stumps with epineural sutures and adhesives. Materials and methods. The experiments were carried out on white outbred male rats. The efficiency of sciatic nerve regeneration was investigated with the standard 4-6 epineural sutures and the use of polyethylene glycol hydrogel Duraseal or Tisseel fibrin glue with 2 fixation sutures. On the 14th, 30th and 60th days after the complete transection of the sciatic nerve and subsequent connection of the nerve stumps with epineural sutures, hydrogel or fibrin glue, limb function was assessed using SFI test and ENMG. The distal segment of the nerve was sampled for electron microscopic and morphometric studies. The density of the regenerated myelinated nerve fibers was studied and a correlation analysis was performed with the results of SFI test and ENMG. Results. The use of adhesives provides a similar result of connecting the transected sciatic nerve, as in standard neurorrhaphy, and regeneration of myelinated nerve fibers in the distal nerve. The regeneration density of myelinated nerve fibers significantly increased on the 30 th and 60th days in the groups in which Duraseal hydrogel and Tisseel fibrin glue were used, without a statistically significant difference in ENMG parameters (M-response amplitude, nerve conduction velocity, latency period) and the result of SFI test. The amplitude of M-response on the 30th day was statistically significantly lower after the connection of nerve stumps with Tisseel fibrin glue in comparison with the Duraseal hydrogel, whereas on the 60th day there was no difference according to the results of electrophysiological studies. Conclusions. The efficiency of sciatic nerve regeneration after the combined connection exceeds the standard technique, and the results of pathophysiological assessments are more often correlated with morphometry data on the 30th day

Ефективність пластики дефекту периферичного нерва з використанням тканинно-інженерних провідників різних типів за даними електронейроміографії: експериментальне дослідження

Objective. To investigate the effect of neural crest-derived multipotent stem cells (NC-MSCs) on the restoration of the peripheral nerve function according to the EMG.Materials and methods. Experimental animals: white outbreed male rats (5.5 months, 250±50 g, vivarium Romodanov Neurosurgery Institute n=52); groups: group 1 – nerve transection (with a 1 cm gap) and immediate autoplasty (n=14); group 2 – nerve transection and immediate plastic with collagen tube filled with fibrin gel (n=15); group 3 – nerve transection and immediate plastic with collagen tube filled with fibrin gel containing NC-MSCs (n=16); group 4 – sham operated animals (n=7). The key EMG parameters were determined using direct stimulation EMG at the 4th and 8th weeks of the experiment.Results. As at the end of the 4th week of observation in group 1, the amplitude of the M-response of the experimental limb was significantly (p=0.018) inferior to the value of the intact limb (3.3±0.5 mV versus 16.5±2.3 mV). In groups 2 and 3, statistically significant (p=0.018) values of the intact limb were observed for the amplitude of the M-response (group 2 – 16.5±2.3 mV versus 0.9±0.2 mV, group 3 – 14.7±2.2 mV versus 2.3±0.2 mV, p=0.018) and the conduction velocity (group 2 – 22.3±1.6 m/s versus 7.9±2.1 m/s (p=0.018; Mann – Whitney U test); group 3 – 19.3±2.5 m/s versus 12.7±0.4 m/s (p=0.049; Mann – Whitney U test). The value of the amplitude of the M-response in group 2 (0.9±0.2 mV) was significantly lower than that of group 1 (3.3±0.5 mV; p=0.006), group 3 (2.3±0, 2 mV; p=0.002) and group 4 (16.6±1.4 mV; p=0.006). As at the 8th week of observation, there was a significant advantage of the M-response amplitude of the experimental limb of animals in group 1 (4.1±0.7 mV) only above the value in group 2 (1.4±0.3 mV; p=0.007).Conclusions. NC-MSCs has a positive effect on the regeneration of PN due to stimulation of growth a greater number of nerve fibers than with implantation of a collagen matrix without NC-MSCs, which indirectly reflects key EMG indicators.Цель. Изучить влияние МСК-ПНГ на восстановление функции периферического нерва по данным ЕНМГ.Материалы и методы. Экспериментальные животные: Белые беспородные крысы-самцы, возраст 5,5 мес, масса тела (250±50) г, виварий Института нейрохирургии (n=52); группы: группа 1 - пересечение седалищного нерва, невротомия (длина дефекта 1 см) и немедленная аутопластика (n=14); группа 2 – невротомия и немедленная пластика с применением коллагеновой трубки, заполненной фибрином (n=15); группа 3 – невротомия и немедленная пластика с применением коллагеновой трубки, заполненной фибриновым гелем с содержанием МСК-ПНГ (n=16); группа 4 – ложно оперированные животные (n=7). Определение показателей ЭНМГ путем прямой стимуляционной ЭНМГ на 4-й и 8-й неделях эксперимента.Результаты. По состоянию на конец 4-й недели наблюдения в группе 1 амплитуда М-ответа паретичной конечности статистически значимо (р=0,018) уступала таковой в интактной конечности – (3,3±0,5) и (16,5±2,3) мВ. В группах 2 и 3 отмечено статистически значимое (р=0,018) преимущество амплитуды М-ответа в интактной конечности, в группе 2 – (16,5±2,3) и (0,9±0,2) мВ; в группе 3 – (14,7±2,2) и (2,3±0,2) мВ (р=0,018), а также скорости проведения возбуждения, в группе 2 – (22,3±1,6) и (7,9±2,1) м/с (р=0,018; U-тест Мана-Уитни); в группе 3 – (19,3±2,5) и (12,7±0,4) м/с; (р=0,049; U-тест Мана-Уитни). Черех 8 нед наблюдения отмечали статистически значимое преимущество амплитуды М-ответа паретичной конечности животных группы 1 – (4,1±0,7) мВ только по сравнению с показателем в группе 2 – (1,4±0,3) мВ (р=0,007).Выводы. МСК-ПНГ оказывают положительное влияние на регенерацию ПН вследствие стимуляции прорастания большего количества нервных волокон, чем при имплантации коллагенового матрикса без МСК-ПНГ, что отражают показатели ЭНМГ.Мета. Вивчити в експерименті вплив мультипотентних стовбурових клітин – похідних нервового гребеня (МСК-ПНГ) на відновлення функції периферичного нерва (ПН) за даними електронейроміографії (ЕНМГ).Матеріали і методи. Експериментальні тварини: білі безпородні щурі-самці віком 5,5 міс, маса тіла (250±50) г, віварій Інституту нейрохірургії n=52); групи: група 1 — пересічення сідничого нерва (СН) невротомія (створення дефекту довжиною 1см) та негайна аутопластика (n=14); група 2 — невротомія та негайна пластика з використанням колагенової трубки, заповненої фібрином (n=15); група 3 — невротомія та негайна пластика з використанням колагенової трубки, заповненої фібриновим гелем з вмістом МСК-ПНГ (n=16); група 4 — несправжньо оперовані тварини (n=7). Визначення показників ЕНМГ шляхом прямої стимуляційної ЕНМГ на 4-му та 8-му тижнях експерименту.Результати. Наприкінці 4-го тижня спостереження у групі 1 амплітуда М-відповіді (Амв) задньої паретичної кінцівки (ЗПК) статистично значущо (р=0,018) поступалась такій задньої інтактної кінцівки (ЗІК) – відповідно (3,3±0,5) та (16,5±2,3) мВ. У групах 2 і 3 в ці строки відзначали статистично значуще (р=0,018) переважання Амв ЗІК – в інтактній кінцівці в групі 2 – (16,5±2,3) та (0,9±0,2) мВ, в групі 3 – (14,7±2,2) та (2,3±0,2) мВ. Через 8 тиж спостереження виявляли статистично значуще переважання Авм ЗПК у тварин групи 1 – (4,1±0,7) мВ лише порівняно з показником в групі 2 – (1,4±0,3) мВ (р=0,007).Висновки. МСК-ПНГ справляють позитивний вплив на регенерацію ПН внаслідок стимуляції проростання більшої кількості нервових волокон, ніж при імплантації колагенового матрикса без МСК-ПНГ, що опосередковано відображали показники ЕНМГ

Correction: Model of excision of the lateral half of the spinal cord at the lower thoracic level for the needs of reconstructive neurosurgery and neurotransplantation

Corrections to the article: https://doi.org/10.25305/unj.234154 In the article by V.V. Medvedev et al., published in UNJ № 3 in 2021, the source number 92 from the reference list does not support the statement given in the appropriate place in the text. Instead, we offer the reader two other works that mention the presence of posterior median spinal artery in the adult rat - D. Mazensky et al. (2017) and O.U. Scremin (G. Paxinos, ed.; 2015, p. 1003, 1005). In most works on this topic (Z. Zhang et al., 2001; Y. Cao et al., 2015; P. Li et al., 2020) the dorsal median vein is considered as the median vessel of the posterior surface of the rat spinal cord, and as in humans, describe 2 parallel dorsal spinal arteries. At the same time, D. Mazensky et al. (2017), sharing the opinion of O.U. Scremin (2015), mention 3 dorsal spinal arteries of the rat, in particular the median one. Taking into account that, from our experience, damage to the median vessel of the posterior surface of the spinal cord is accompanied by its rapid edema and irrepversible deep deficit in the motor function of both hind limbs of the animal, we consider it necessary to draw the reader's attention to this feature of the anatomy of the spinal arteries of an adult rat. Medvediev VV, Abdallah IM, Draguntsova NG, Savosko SI, Vaslovych  VV, Tsymbaliuk VI, Voitenko NV. [Model of spinal cord lateral hemi-excision at the lower thoracic level for the tasks of reconstructive and experimental neurosurgery]. Ukr Neurosurg J [Internet]. 2021 Sep 27 [cited 2021 Oct 11];27(3):33-5. Available from: http://theunj.org/article/view/234154 Cao Y, Wu T, Yuan Z, Li D, Ni S, Hu J, Lu H. Three-dimensional imaging of microvasculature in the rat spinal cord following injury. Sci Rep. 2015 Jul 29;5:12643. doi: 10.1038/srep12643. PMID: 26220842; PMCID: PMC4518284. Li P, Xu Y, Cao Y, Wu T. 3D Digital Anatomic Angioarchitecture of the Rat Spinal Cord: A Synchrotron Radiation Micro-CT Study. Front Neuroanat. 2020 Jul 22;14:41. doi: 10.3389/fnana.2020.00041. PMID: 32792915; PMCID: PMC7387706. Mazensky D, Flesarova S, Sulla I. Arterial Blood Supply to the Spinal Cord in Animal Models of Spinal Cord Injury. A Review. Anat Rec (Hoboken). 2017 Dec;300(12):2091-2106. doi: 10.1002/ar.23694. Epub 2017 Oct 13. PMID: 28972696. Paxinos G, editor. The rat nervous system. 4th ed., London: Elsevier; 2015. Scremin OU. Capter 31, Cerebral Vascular System; p. 985‒1011. Zhang Z, Nonaka H, Nagayama T, Hatori T, Ihara F, Zhang L, Akima M. Circulatory disturbance of rat spinal cord induced by occluding ligation of the dorsal spinal vein. Acta Neuropathol. 2001 Oct;102(4):335-8. doi: 10.1007/s004010100377. PMID: 11603808

Model of spinal cord lateral hemi-excision at the lower thoracic level for the tasks of reconstructive and experimental neurosurgery

Purpose. To test the model of spinal cord lateral hemiexcision in young rats. Materials and methods. Animals ‒ male rats (age about 1 month, body weight about 50 g, inbred derivatives of the Wistar line); the number of experimental groups is: 1) lateral spinal cord hemisection at the level of segments about T12–T13 (Sect; n=11); 2) lateral spinal cord hemiexcision about 1 mm long at the similar level (Exc; n=8). Assessment of motor Function Index (FI) and the Spasticity Index (SI) of the paretic hindlimb was carried out using the Basso–Beattie–Bresnahan (BBB) scale and Ashworth scale, respectively, in our technical modifications. The non-inclusion criteria: the BBB score above 9 points of FI for the ipsilateral hindlimb in a week after injury ‒and / or BBB score less than or equal to 14 points of FI of the contralateral hindlimb during a long follow-up period (in general, 2 animals in the Sect group, 3 animals ‒ in the Exc group). Asymptotic differences in the timing of testing between subgroups and groups were revealed during the first three weeks of follow-up. Interpolation reproduction of individual values of FI and SI was used in exceptional cases. The total follow-up period was 5 months. Statistical analysis was performed using the Mann-Whitney U Test, Wilcoxon Matched Pairs Test, Spearman’s Rank Order Correlation. For pathomorphological study, the method of silver impregnation of the spinal cord longitudinal sections of the Exc group animals obtained in 5 months after the simulation of injury was used. Results. One week after injury, the FI in the Sect group was 5.9±1.1 according to BBB points, a statistically significant increase in the FI lasted for the first 3 weeks (p<0.05; Wilcoxon Matched Pairs Test), the FI maximum in the group was 10.1±1.1 BBB points, and the FI value at the end of the study was 9.5±1.0 BBB points. In the Exc group, 1 week after injury, the FI was 0.9±0.5 BBB points, during the next week it reached the actual maximum (1.9±0.7 BBB points), by the end of the 5th month it significantly decreased to 0.8±0.3 BBB points (p<0.05; Wilcoxon Matched Pairs Test). One week after injury, the SI value in the Sect group was 0.3±0.1 points according to Ashworth scale, in the Exc group ‒ 0.7±0.1 Ashworth points, a significant increase (p<0.05; Wilcoxon Matched Pairs Test) in SI in the Sect group was noted during the 2nd week and the 2nd month, in the Exc group ‒ during the 2nd and 6th week, as well as the 3rd and 5th month after injury. The SI final and maximal score for the Sect group was 0.8±0.2 Ashworth points, and for the Exc group ‒ 3.6±0.3 Ashworth points. For both groups, there was no correlation between the mean FI value and a significant positive correlation of the mean SI value with the value of the follow-up period (p<0.05; Spearman’s Rank Order Correlation), as well as the absence of correlation between the mean FI and SI values during the total follow-up period. A significant negative correlation (p<0.05; Spearman’s Rank Order Correlation) between individual FI and SI values was found after 1 and 4 weeks, 3 and 5 months after the injury for the Sect group, as well as after 5, 7, 8 weeks and after 3 and 4 months for the Exc group. At all periods of follow-up, the difference in both FI and SI mean values of both groups was significant (p<0.05; the Mann-Whitney U Test). Conclusions. The studied model of spinal cord injury in young rats is the means of choice for testing solid neural transplantation means for the spinal cord injury restorative treatment. The interpretation of data obtained using the BBB scale on models of lateral half spinal cord injury should be carried out with caution, and the methodology for verifying spasticity requires significant improvement. We recommend that the optimal timing for the FI and SI monitoring after lateral half spinal cord injury is 7 days, 14 days and in 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 months