التدريب الجراحي لغرس صفائف ميكروليكترودي نيوكورتيكال باستخدام نموذج ثابت فورمالدهايد الجثث البشرية

تسمح الأقطاب الكهربائية الدقيقة بتسجيل نشاط الخلايا العصبية الفردية في الدماغ الحي. بفضل التطورات الأخيرة في الهندسة ، أصبحت مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة متاحة للاستخدام في البشر. يمكنهم إتاحة الوصول إلى أكثر من مائة خلية عصبية فردية في القشرة المخية الدماغية البشرية.

حتى الآن ، تم استخدام مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة في البشر في حالتين. كغرسات مزمنة للتحكم في واجهات الدماغ والحاسوب ، وكغرسات مؤقتة للتحقيق في الأسس العصبية للصرع لدى المرضى الذين يخضعون للتقييم باستخدام مخطط كهربية الدماغ داخل الجمجمة. مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة هي أجهزة غازية ، ويتطلب زرعها فتح الجمجمة والسحايا ، وإدخال المصفوفة في القشرة.

لذلك ، يجب أن يتم زرع مصفوفات الأقطاب الكهربائية الدقيقة في البشر بواسطة جراح أعصاب. بالإضافة إلى الخبرة في أدوات وتقنيات جراحة الأعصاب القياسية ، يجب تدريب الجراح على إجراء التخدير لزرع مصفوفة الأقطاب الكهربائية الدقيقة. قمنا بتصميم إجراء التدريب باستخدام جثة بشرية مثبتة بالفورمالديهايد.

كانت أهدافنا هي تزويد الجراحين ببيئة شبيهة بغرفة العمليات ، وتشريحا واقعيا ، وفرصة لممارسة الخطوات الحاسمة للإجراء والتدرب عليها. ينطبق البروتوكول الموضح هنا على وجه التحديد على مصفوفة يوتا. يتكون هذا الجهاز من مجموعة 4 × 4 مم من 100 قطب كهربائي دقيق قائم على السيليكون ، وحزمة من 100 سلك ذهبي معزول بشكل فردي ، وقاعدة من التيتانيوم عبر الجلد تتصل بالكمبيوتر لتسجيل الإشارات العصبية.

يستعرض الفيديو التعليمي الحالي خطوات الإجراء الجراحي بدءا من الإعداد ، وتعريض السطح القشري ، وتثبيت قاعدة التمثال ، وزرع مجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة نفسها ، ووضع القشرة الكهربائية أو شبكة ECOG ، وإغلاق حج القحف. حدد عينة ليس لها تاريخ من المرض أو الإصابة في الرأس والجمجمة والدماغ. إذا كان ذلك متاحا ، فإن الفحص المقطعي المحوسب للرأس بعد الوفاة سيضمن عدم وجود آفة كبيرة داخل الجمجمة.

ثبت الرأس في مشبك الجمجمة ، وقم بتغطيتها بالستائر الجراحية. شق وإمالة فروة الرأس والعضلة الصدغية. قم بإجراء حج قحف مربع كبير ، على سبيل المثال ، 5 × 5 سم.

قم بإزالة السديلة العظمية وفضح الأم الجافة. احتفظ بسديلة العظام. افتح الأم الجافية على ثلاثة جوانب من حج القحف.

قم بإمالته وفضح الغشاء العنكبوتي وسطح القشرة المخية المخية الحديثة. تتمثل الخطوة الأولى في تثبيت قاعدة التمثال في تحديد التلفيف القشري حيث سيتم زرع مجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة. يجب أن يكون سطح التلفيف مسطحا تقريبا بحيث تكون مجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة متدفقة معه عند إدخالها.

ويجب ألا يكون هناك وعاء دموي مرئي يتدفق على سطح القشرة حيث سيتم إدخال مصفوفة الأقطاب الكهربائية الدقيقة. بعد ذلك ، حدد موقعا لتثبيت قاعدة التمثال على الحافة العلوية لحج القحف بالقرب من شق الجلد. اترك ركودا كافيا لحزمة الأسلاك حتى تتمكن مصفوفة الأقطاب الكهربائية الدقيقة من الوصول إلى التلفيف المستهدف.

استخدم مسامير عظمية لربط قاعدة التمثال على الطاولة الخارجية لعظم الجمجمة بجوار حج القحف. طوال الإجراء ، من الأهمية بمكان التأكد دائما من أن مجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة لا تلمس أي شيء ، لأنها قد تتلف أو يمكن أن تمزق سطح القشرة الحديثة. أمسك حزمة الأسلاك بالقرب من مجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة باستخدام ملاقط ذات أطراف مطلية بالبلاستيك أو المطاط.

ضع مصفوفة الأقطاب الكهربائية الدقيقة بالتوازي مع سطح التلفيف المستهدف. ثني حزمة الأسلاك حسب الحاجة لهذا الغرض. هذه خطوة حاسمة.

حزمة الأسلاك صلبة إلى حد ما ولا تتوافق بسهولة مع رغبات الجراحين. مطلوب الحذر والصبر للحصول على محاذاة جيدة لمجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة والسطح القشري. يمكن استخدام أحزمة التيتانيوم المصنوعة من عظم لتثبيت حزمة الأسلاك في عظم الجمجمة والتحكم في مسارها نحو التلفيف المستهدف.

الآن قم بإحضار حامل الاصطدام الهوائي إلى محاذاة تقريبية مع الجزء الخلفي من مجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة. سيتم استخدام البراغي المليمترية لحامل الصدمات الهوائية لاحقا لإجراء تعديلات أدق. إصلاح الاصطدام الهوائي داخل حامله.

تحقق من التوصيلات باستخدام مربع التحكم، ثم قم بتشغيل مربع التحكم. الآن ، استخدم البراغي المليمترية لجعل المصادم في محاذاة وثيقة مع الجزء الخلفي من مصفوفة الأقطاب الكهربائية الدقيقة. بعد ذلك ، استخدم المصطدم لتطبيق مسمار على الجزء الخلفي من مجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة ودفعه إلى السطح القشري.

تأكد من أن مصفوفة الأقطاب الكهربائية الدقيقة متدفقة مع السطح القشري. اختياريا ، ضع القشرة الكهربائية تحت الجافية على السطح القشري المكشوف. قم بتثبيته عن طريق خياطته في الأم الجافة.

سيتم تغطية مجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة بدرجة ECOG. أعد وضع الأم الجافية على السطح القشري المكشوف وخياطتها. أعد وضع السديلة العظمية.

قم بتثبيته بأحزمة من التيتانيوم العظمي للكلب. تأكد من عدم سحق حزمة الأسلاك الخاصة بمجموعة الأقطاب الكهربائية الدقيقة وكذلك كبلات ECOG بين حواف العظام. أعد وضع سديلة الجلد وخياطتها.

أغلق شق الجلد حول عنق قاعدة التمثال. بدلا من ذلك ، يمكن للقاعدة أن تخرج فروة الرأس من خلال شق طعنة منفصل يتم إجراؤه في سديلة الجلد. استخدمنا جثة بشرية مثبتة بالفورمالديهايد للسماح للجراحين بممارسة الإجراء الجراحي لزرع مجموعة أقطاب كهربائية دقيقة في القشرة المخية السرطانية البشرية.

تشمل المزايا بيئة شبيهة بغرفة العمليات وتشريح بشري واقعي ، بالإضافة إلى فرصة ممارسة الخطوات الرئيسية للإجراء بما في ذلك التلاعب بمصفوفة الأقطاب الكهربائية الدقيقة نفسها ، واستخدام الاصطدام. العوائق الواضحة لاستخدام الجثة هي غياب الدم والدورة الدماغية للسائل الشوكي وغياب النبضات الدماغية الناتجة عن التنفس ونبضات القلب. في الختام ، فإن ممارسة زرع القطب الكهربائي الدقيق على جثة ثابتة بالفورمالديهايد كافية لتدريب جراحي الأعصاب.

الجثث الثابتة بالفورمالديهايد متاحة بسهولة وغير مكلفة نسبيا. مثل هذا الإجراء يتجاوز القضايا الأخلاقية والمتعلقة بالتكلفة لتدريب الجراحين على الرئيسيات غير البشرية.