用于外周神经接口的无线无电池系统的植入与控制

周围神经损伤十分常见。电刺激在促进神经再生方面已显示出治疗效果。因此，本文介绍了一种用于植入神经接口及使用相关设备的通用方法。

该技术避免了导线穿过皮肤，从而减少了感染风险。植入式刺激器可通过无线方式供电，并可根据治疗需求进行调节。这种电刺激装置在促进外周神经损伤或疾病后的再生方面具有较高的治疗潜力，有助于恢复可能 otherwise 会持续受损的功能。

分离神经并实现与套管的良好接触需要精细操作。切勿使用器械直接抓取神经，而应使用钝性工具操作神经，并保持无张力放置。在开始手术操作之前，将大鼠俯卧位固定于手术台上，并通过检查耳廓反射确认麻醉深度是否合适。

在整个手术过程中，每15分钟评估一次呼吸频率、组织颜色和麻醉深度，并据此维持异氟烷水平。监测黏膜，应保持粉红色且湿润。将大鼠置于准备台上。

剃除手术区域的毛发，包括右后肢和背部下半部分。完成后，将动物移至手术台，先用碘伏棉片擦拭已剃毛的手术区域，再用70%乙醇棉片擦拭三次。使用组织剪在皮肤上沿右股骨平行方向做一切口，随后钝性分离切口正内侧背部的皮下结缔组织，以开辟一个用于放置接收线圈的皮下囊袋。

然后在右侧臀肌上做一个与皮肤切口平行的后续切口。使用钝端金属解剖探针，分离坐骨神经，随后将无线无电池装置通过套管环绕方式植入已分离的坐骨神经上，注意避免对神经施加张力或改变其走行路径。操作完成后，在皮肤上标记出接收线圈的位置，以备后续电刺激使用。

使用可吸收缝线缝合臀肌切口。用伤口夹闭合皮肤切口，对齐皮肤边缘。术后一小时内，在动物处于麻醉状态下，给予持续的 20 赫兹电刺激，脉冲宽度为 200 微秒。

完全从麻醉中恢复后，将动物放回饲养笼。按照前述方法准备好手术包扎材料后，剃除颈部腹侧手术区域的毛发。将动物移至手术台，先用碘伏棉片擦拭已剃毛的手术区域，随后用70%乙醇棉片重复擦拭三次。

接下来，在麻醉大鼠的颈部浅筋膜皮肤上做一条三厘米长的正中切口，以暴露胸骨舌骨肌和胸锁乳突肌。使用探针进行血管分离，抬起胸锁乳突肌，然后用血管环将其向外侧牵拉。随后，游离并牵拉肩胛舌骨肌，再游离迷走神经及位于肩胛舌骨肌下方的颈动脉束，并将其向内侧牵拉。

分离膈神经。将无线无电池装置植入膈神经，使装置的接收线圈置于胸骨舌骨肌上，位于双侧胸锁乳突肌深面，套管环绕膈神经，接触电极垂直于神经放置。使用可吸收缝线在真皮深层行皮下倒缝关闭皮肤。

术后一小时内，对处于麻醉状态的动物给予持续的20赫兹电刺激，脉冲宽度为200微秒。动物完全从麻醉中恢复后，将其放回饲养笼。对于无线刺激，使用波形函数发生器为外部感应传输线圈提供电能。

调整植入式接收线圈的共振频率和位置，以确保良好的感应耦合。设置完成后，以20赫兹频率输送持续1小时的单相200微秒脉冲。为验证并量化电刺激的递送效果，可在调整刺激电压以实现坐骨神经超最大激活的同时，从胫骨前肌记录复合肌肉动作电位（CMAPs）。

通过诱发抽搐反应在研究中确认了膈神经完全横断损伤。在横断前，对膈神经进行电刺激可在同侧膈肌上诱发复合肌肉动作电位，而膈神经横断后该反应消失。将通过导线电极向右侧坐骨神经施加单次刺激脉冲所诱发的最大CMAP反应与无线电极的结果进行了比较。

观察到无线神经刺激能够达到有线神经刺激平均88%的复合肌肉动作电位（CMAP）。典型的肌电图分析显示，在一小时20赫兹电刺激的开始阶段和40分钟时，分别出现四个连续的尖峰。在40分钟时，峰值振幅略有下降。

通过在神经损伤部位远端应用逆行示踪剂，评估周围神经再生的程度。观察腰段脊髓前角中胫神经或腓神经的再生亚群。请注意，当需要调整距离、方向或位置以达到最佳效能时，必须确保发射线圈与接收线圈良好对齐，以有效为设备供电。

该方法也可应用于其他优选的神经接口，例如药物释放和光遗传学。该技术可用于研究电刺激通过不同机制对各类神经产生不同效应的过程。