Implantación y control de sistemas inalámbricos sin batería para la interfaz de nervios periféricos

La lesión de los nervios periféricos es bastante común. La estimulación eléctrica mostró efecto terapéutico sobre la regeneración nerviosa. Así que aquí mostramos un método generalizado sobre la implantación de la interfaz nerviosa y la utilización del dispositivo.

Esta técnica evita que los cables atraviesen la piel, que pueden ser focos de infección. El estimulador implantado puede alimentarse de forma inalámbrica y ajustarse a las necesidades del tratamiento. Este dispositivo de estimulación eléctrica tiene un alto potencial terapéutico para mejorar la regeneración de los nervios periféricos después de una lesión o enfermedad, ayudando a restaurar la función perdida que, de otro modo, podría permanecer deteriorada.

Aislar el nervio y lograr un buen contacto con el manguito requiere delicadeza. Nunca agarre el nervio directamente con instrumentos, sino manipule el nervio con herramientas romas y mantenga una colocación libre de tensión. Antes de comenzar el procedimiento quirúrgico, coloque a la rata en posición prona sobre una mesa de preparación y confirme la profundidad adecuada de la anestesia comprobando el reflejo pinnal.

Durante toda la duración de la cirugía, siga evaluando la frecuencia respiratoria, el color del tejido y la profundidad de la anestesia cada 15 minutos, y mantenga los niveles de iso flúor en consecuencia. Controle las membranas mucosas, que deben permanecer rosadas y húmedas. Coloca la rata en la mesa de preparación.

Afeita el área quirúrgica, incluyendo la pierna derecha y la mitad inferior de la espalda. Una vez hecho esto, mueva al animal a la mesa quirúrgica y frote el área quirúrgica afeitada con una almohadilla Betadine, seguida de un hisopo de etanol al 70% tres veces. Use tijeras de tejido para hacer una incisión en la piel paralela al hueso del fémur derecho, seguida de una separación roma del tejido conectivo subcutáneo en la espalda, directamente medial a la incisión para despejar una bolsa subcutánea para la bobina receptora.

A continuación, realice una incisión posterior en el músculo glúteo derecho paralelo a la incisión cutánea. Con la ayuda de sondas de disección de metal con extremos romos, aísle el nervio ciático y luego implante el dispositivo inalámbrico sin batería en el nervio ciático aislado envolviendo el manguito sin poner el nervio bajo tensión ni distorsionar su trayectoria. Una vez hecho esto, marque en la piel donde se coloca la bobina receptora para una mayor estimulación eléctrica.

Suturar la incisión del músculo glúteo con suturas reabsorbibles. Encierre la incisión en la piel con pinzas para heridas haciendo coincidir los bordes de la piel. Durante una hora después de la cirugía, administre estimulación eléctrica continua de 20 hercios con un ancho de pulso de 200 microsegundos al animal bajo anestesia.

Una vez que se recupere por completo de la anestesia, regrese al animal a la jaula de origen. Después de preparar la envoltura para el procedimiento quirúrgico como se describió anteriormente, afeite el área quirúrgica en la cara ventral del cuello. Mueva al animal a la mesa quirúrgica y frote el área quirúrgica afeitada con una almohadilla Betadine, seguida de un hisopo de etanol al 70% tres veces.

A continuación, realice una incisión de tres centímetros en la línea media a través de la piel en la fascia cervical superficial de la rata anestesiada para exponer los músculos esternohioides y esternocleidomastoideo. Use una sonda para la disección de sangre para elevar el músculo esternocleidomastoideo antes de retraer el esternocleidomastoideo lateralmente usando un asa vascular. Luego, libere y retraiga el músculo omohioideo, seguido de la liberación y retracción medial del nervio vago y el haz carotídeo debajo del músculo omohioideo.

Aísla el nervio frénico. Implante el dispositivo inalámbrico sin pilas en el nervio frénico colocando la bobina receptora del dispositivo en el esternohioides, profundo en relación con los músculos esternocleidomastoideos bilaterales, con el manguito alrededor del nervio frénico y los electrodos de contacto colocados perpendicularmente al nervio. Cerrar la piel con suturas reabsorbibles invertidas en la dermis profunda.

Durante una hora después de la cirugía, administre estimulación eléctrica continua de 20 hercios con un ancho de pulso de 200 microsegundos al animal bajo anestesia. Después de recuperarse por completo de la anestesia, regrese al animal a la jaula de la casa. Para la estimulación inalámbrica, utilice un generador de funciones de forma de onda para proporcionar energía eléctrica a una bobina de transmisión inductiva externa.

Haga coincidir la frecuencia de resonancia y el posicionamiento de la bobina receptora implantada para garantizar un buen acoplamiento inductivo. Una vez realizado el ajuste, administre pulsos monofásicos de 200 microsegundos a 20 hercios durante una hora. Para verificar y cuantificar la administración de estimulación eléctrica, registre los potenciales de acción muscular compuestos, o CMAP, del músculo tibial anterior mientras ajusta el voltaje de estimulación para administrar la activación supramáxima del nervio ciático.

La lesión completa de la transección del nervio frénico se confirmó en el estudio al evocar una respuesta de contracción. Antes de la transección, la estimulación eléctrica del nervio frénico evocaba potenciales de acción muscular compuestos en el diafragma ipsilateral, que fueron abolidos por la transección del nervio frénico. Se comparó una respuesta máxima de CMAP provocada después de administrar un solo pulso de estímulo a la ciática derecha mediante un electrodo de alambre con un electrodo inalámbrico.

Se observó que la estimulación nerviosa inalámbrica podía lograr en promedio el 88% del CMAP a partir de la estimulación nerviosa basada en alambre. El análisis electromiográfico representativo muestra cuatro picos secuenciales al principio y los 40 minutos de la estimulación eléctrica de 20 hercios de una hora de duración. A los 40 minutos, se observó una ligera disminución en la amplitud máxima.

El grado de regeneración de los nervios periféricos se evaluó mediante trazadores retrógrados aplicados distalmente al sitio de la lesión nerviosa. Se observaron los subgrupos regenerados del nervio tibial o del nervio peroné en el asta anterior de la médula espinal lumbar. Recuerde que la bobina transmisora debe estar bien alineada con la bobina receptora para alimentar el dispositivo cuando tal vez deba ajustar la distancia, la orientación o la posición para lograr la eficacia completa.

El método también se puede realizar en otras interfaces nerviosas preferidas, como la liberación de fármacos y la optogenética. La técnica se puede realizar para estudiar varios mecanismos por los cuales la estimulación eléctrica conduce a diferentes efectos en diferentes nervios.