نظام قياس تخطيط كهربية العضل يمكن ارتداؤه في الوقت الفعلي للحيوانات الصغيرة
نوفمبر 15, 2024
يتم تقديم بروتوكول لتركيب وإعداد الأقطاب الكهربائية العضلية ، جنبا إلى جنب مع جهاز قياس مصغر قابل للتركيب على لتحليل تخطيط كهربية العضل (EMG) في دراسات الحركة. يتيح هذا النظام الإرسال اللاسلكي لبيانات مخطط كهربية العضل في الوقت الفعلي للتحقيق في استعادة الحركة في الفئران النموذجية للسكتة الدماغية.
تسعى هذه الطريقة إلى قياس مخطط كهربية العضل في الصغيرة دون الحاجة إلى اتصال مربوط بمعدات القياس. يمكن أن يؤدي الربط إلى تقييد حركة ويؤدي إلى عيوب معينة. بدأنا بمسألة ما إذا كان بإمكاننا معالجة هذه القيود.
نقوم حاليا بتطوير واختبار جهاز تحفيز كهربائي لعلاج العضلات والأعصاب. على عكس الطرق التقليدية التي تستخدم تحفيز الحلقة المفتوحة للتعافي ، يشتمل نهجنا على ردود فعل الحلقة المغلقة لمراقبة التأثير في الوقت الفعلي. يهدف هذا التكامل إلى تعزيز النتائج العلاجية.
ينصب تركيزنا على تصغير الجهاز بحيث يمكن استخدامه على الحية دون تقييد حركتها. في حين أن بعض الفرق الهندسية ذات الخبرة قد تجري اختبارات مماثلة بشكل عرضي ، إلا أنه من الصعب على الفرق ذات الخلفية العلمية البحتة تحقيق ذلك. تهدف دراستنا على وجه التحديد إلى استخدام نظام لاسلكي يمكن ارتداؤه ، وقد صممنا الجهاز مع وضع هذا الهدف في الاعتبار.
تتمثل إحدى المزايا الرئيسية في أننا قمنا بتصغير الموصلات والجهاز نفسه. يساعد هذا التصميم على تقليل العبء أثناء تجارب القياس ، خاصة عند العمل مع. يهدف مختبرنا إلى تطوير البحث حول علاجات الصغيرة من خلال تطوير نظام قياس الإشارات الحيوية مع مراقبة التغذية الراجعة ذات الحلقة المغلقة.
يمكننا هذا النظام من تحقيق نتائج علاجية أكثر دقة وتكيفا ، مما يعزز فعالية العلاجات. للبدء ، قم بقطع سلك فولاذي مقاوم للصدأ مطلي بالبولي تترافلورو إيثيلين بطول 140 ملم و 60 ملم. اربط ثلاث عقدة علوية على سلك طوله 140 ملم ، ووضعها عند 40 و 100 ملم بالنسبة للعقدة.
اترك فجوة ملليمترين من العقدة على الجانب القصير من الأسلاك مقاس 140 ملم. ثم استخدم مكواة لحام لتجريد ملليمترين من العزل جزئيا. على الجانب الطويل ، قم بتجريد ملليمترين من العزل بالكامل من النهاية.
بالنسبة للسلك 60 ملم ، قم بإزالة ملليمترين من العزل من أحد طرفيه و 10 ملم من الطرف الآخر. بعد إزالة العزل بالكامل ، قم بتثبيت السلك عن طريق لحمه بملحق الموصل. قم بتجميع الجزء المعدني المتصل بالسلك في الغلاف البلاستيكي.
قم بتوصيل الموصل بموجه بلاستيكي مطبوع ثلاثي الأبعاد به فتحات لتثبيته على جلد. ضع سيانواكريليت متوافق حيويا لمنع الجزء الملحوم من ملامسة موقع الشق. قم بقص صفيحة نيكل بسمك 0.2 مم وثنيها حول الموصل لحمايتها ، مما يمنع الضرر المحتمل من.
للبدء ، باستخدام مقص جراحي ، قم بعمل شق من 5 إلى 10 ملليمترات حول المنطقة القطنية للفأر المخدر حيث سيتم توصيل الموصل. ثم قم بعمل شق من حوالي 10 إلى 15 ملم على الجلد فوق العضلة المستهدفة ، وقم بإزالة اللفافة الموجودة أسفل الجلد لكشف العضلات. استخدم المبزل المعقم لإنشاء ممر للسلك لتمريره من الشق القطني إلى موضع العضلات المستهدفة.
بعد تحضير القطب الكهربائي السلكي ومجموعة الموصل ، استخدم المبزل لقرص أقطاب السلك عند شق أسفل الظهر ، واسحبها بعناية إلى شق العضلات المستهدفة. استخدم إبرة خياطة لإدخال سلك القطب الكهربائي في العضلة المستهدفة. قم بتوجيه السلك الذي مر عبر العضلة إلى نقطة إدخالها.
قم بتثبيته بعقدة علوية وقطع السلك المتبقي. بعد تثبيت القطب الكهربائي السلكي في العضلة المستهدفة ، قم بخياطة موقع الشق باستخدام خيط خياطة 4/0. قم بخياطة الشق الموجود أسفل الموصل ، مع التأكد من إدخال السلك بالكامل في الجسم وخياطته بإحكام.
أخيرا ، قم بتأمين الموصل بالجلد الظهري للفئران باستخدام خيوط خياطة.
نظرة عامة
تقدم هذه المقالة بروتوكولاً لتركيب وتحضير أقطاب كهربائية داخل العضلات وجهاز قياس مصغر لتحليل تخطيط كهربائية العضلات (EMG). يتيح هذا النظام الإرسال اللاسلكي لبيانات EMG في الوقت الفعلي، مما يسهل دراسة استعادة القدرة على الحركة في جرذان نموذج السكتة الدماغية.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- علم الفسيولوجيا الكهربائية
- دراسات الحركة
- علم الأعصاب
خلفية علمية
- غالبًا ما تتطلب طرق تخطيط كهربية العضلات (EMG) التقليدية توصيلات سلكية مقيدة.
- يمكن أن يؤدي هذا التقييد إلى الحد من حركة الحيوان والتأثير على نتائج الدراسة.
- تهدف هذه الدراسة إلى التغلب على هذه المعوقات.
- يجري حاليًا تطوير نظام تغذية راجعة مغلق الحلقة للمراقبة في الوقت الفعلي.
الغرض من الدراسة
- لقياس تخطيط كهربائية العضلات (EMG) في الحيوانات الصغيرة دون الحاجة إلى التقييد.
- لتعزيز النتائج العلاجية من خلال التغذية الراجعة في الوقت الفعلي.
- لاستقصاء تعافي القدرة على الحركة في جرذان مصابة بنموذج سكتة دماغية.
الطرق المستخدمة
- تركيب الأقطاب الكهربائية داخل العضلات.
- تحضير جهاز قياس مصغر.
- النقل اللاسلكي لبيانات تخطيط كهربائية العضلات (EMG).
- المراقبة الآنية لاستعادة القدرة على الحركة.
النتائج الرئيسية
- التركيب الناجح للأقطاب الكهربائية داخل العضلات.
- النقل اللاسلكي الفعال لبيانات تخطيط كهربائية العضلات (EMG).
- أثبتت المراقبة في الوقت الفعلي إمكانية التطبيق.
- إمكانية تحسين تحليل استعادة القدرة على الحركة.
الاستنتاجات
- يعالج النظام المطور أوجه القصور في الطرق التقليدية.
- يمكن لقياس EMG اللاسلكي أن يحسن من حركة الحيوان.
- قد تؤدي التغذية الراجعة في الوقت الفعلي إلى تحسين الاستراتيجيات العلاجية.
الأسئلة الشائعة
الأهمية الصناعية التنفيذية
يعالج قياس EMG اللاسلكي في الوقت الفعلي في نماذج الحيوانات الصغيرة عقبة حرجة في الأبحاث العصبية العضلية قبل السريرية، وذلك من خلال تمكين الدراسات السلوكية غير المقيدة والتقاط بيانات أكثر صلة من الناحية الفسيولوجية. تعزز هذه القدرة الثقة التنبؤية في النماذج الانتقالية وتدعم الحد من المخاطر الميكانيكية للتحقق من الأهداف العصبية العضلية. إن تصغير حجم النظام ودمج التغذية الراجعة ذات الحلقة المغلقة يجعل منه منصة قابلة لإعادة الاستخدام للاكتشاف المبكر وتطوير المسارات قبل السريرية.
التطبيقات الاستراتيجية في البحث والتطوير في مجال الأدوية الحيوية
الاكتشاف المبكر والتحقق من صحة الهدف
- يتيح الاستقصاء الوظيفي للمسارات العصبية العضلية في نماذج حيوانية تتحرك بحرية.
- يدعم الحد من المخاطر الآلية من خلال توفير بيانات تخطيط كهربائية العضلات (EMG) في الوقت الفعلي وذات صلة فسيولوجياً.
- يسهل التحقق من صحة الهدف من خلال التغذية الراجعة التكيفية والمراقبة الدقيقة لاستجابات العضلات والأعصاب.
الفحص وتطوير المقايسة
- إعداد نماذج حيوانية مصادق عليها لاستخدامها في عمليات فحص المركبات ودراسات الفعالية اللاحقة.
- توحيد معايير الحصول على إشارات EMG لضمان مخرجات كمية وقابلة للتكرار عبر التجارب المختلفة.
- تمكين منصات مقايسة لاسلكية وقابلة للتوسع لعمليات الفحص قبل السريري عالية الإنتاجية.
الأبحاث الانتقالية وما قبل السريرية
- يربط النماذج قبل السريرية بنقاط النهاية الحركية ذات الصلة بالمرض لتطوير المؤشرات الحيوية الانتقالية.
- يحافظ على الاستمرارية من مرحلة الاكتشاف المبكر وصولاً إلى التحقق قبل السريري من خلال دعم الاختبارات العلاجية التكيفية.
- يقلل من المخاطر الانتقالية عن طريق رصد النتائج الوظيفية في الوقت الفعلي في الأنظمة الحيوانية ذات الصلة.
تكامل مسارات العمل والتدفق
يتكامل نظام EMG اللاسلكي هذا ضمن التسلسل الممتد من مرحلة الاكتشاف إلى المرحلة قبل السريرية، مما يدعم اختبار الفرضيات، وتحديد المركبات الواعدة، والأبحاث الانتقالية في مسارات دراسة الأمراض العصبية العضلية وإعادة التأهيل.
- بيولوجيا الاكتشاف: توفر بيانات EMG عالية الدقة لتوضيح المسارات واختبار الفرضيات في الجسم الحي (in vivo).
- المسح: تقدم مخرجات EMG كمية وقابلة للتكرار، مما يجعلها مناسبة لتقييم فعالية المركبات.
- التحليلات: تتيح مراقبة الإشارات في الوقت الفعلي والمقارنة الإحصائية للاستجابات الحركية.
- الأبحاث الانتقالية: تعمل كجسر بين مرحلة الاكتشاف المبكر والتحقق قبل السريري من خلال نقاط نهاية وظيفية ذات صلة بالمرض.
- إعادة الاستخدام المؤسسي: توفر منصة لاسلكية نموذجية قابلة للتكيف مع مختلف برامج أبحاث الجهاز العصبي العضلي.
التأثير التشغيلي والمؤسسي
- القيمة العلمية: تزيد من الثقة التنبؤية وتقلل من الغموض الميكانيكي في الدراسات العصبية العضلية.
- القيمة التشغيلية: تعزز التوحيد القياسي وقابلية التكرار وقابلية التوسع في جمع بيانات تخطيط كهربائية العضل (EMG).
- القيمة الاستراتيجية: تحسن عملية اتخاذ القرارات بالاستمرار أو التوقف وكفاءة رأس المال من خلال تمكين توليد بيانات ما قبل سريرية قوية.
- تأثير المحفظة: تدعم ترتيب الأولويات المعدلة وفقاً للمخاطر والنهوض بالأصول العصبية العضلية وأصول إعادة التأهيل.
اعتبارات التنفيذ
- يتطلب خبرة في زراعة الأقطاب الكهربائية الجراحية والتعامل مع الأجهزة اللاسلكية.
- يتطلب الوصول إلى بنية تحتية للحصول على البيانات وتحليلها في الوقت الفعلي.
- يستلزم توحيد معايير وضع الأقطاب الكهربائية وبروتوكولات معالجة الإشارات بين الفرق المختلفة.
- قد يتطلب التكيف عبر النماذج الحيوانية إجراء تعديلات لتصغير الموصلات والأجهزة.
- تشمل القيود المحتملة متانة الجهاز ومدى تحمل الحيوان، كما ورد في المصدر.
