Implantation et contrôle de systèmes sans fil et sans batterie pour l’interfaçage des nerfs périphériques

Les lésions des nerfs périphériques sont assez fréquentes. La stimulation électrique a montré un effet thérapeutique sur la régénération nerveuse. Nous avons donc montré ici une méthode généralisée sur l’implantation de l’interface nerveuse et l’utilisation de l’appareil.

Cette technique permet d’éviter d’avoir des sondes qui traversent la peau, qui peuvent être des sites d’infection. Le stimulateur implanté peut être alimenté sans fil et adapté aux besoins du traitement. Cet appareil de stimulation électrique a un potentiel thérapeutique élevé pour améliorer la régénération des nerfs périphériques après une blessure ou une maladie, aidant à restaurer la fonction perdue qui pourrait autrement rester altérée.

L’isolement du nerf et l’obtention d’un bon contact avec le brassard demandent de la délicatesse. Ne saisissez jamais le nerf directement avec des instruments, mais manipulez plutôt le nerf avec des outils contondants et maintenez un placement sans tension. Avant de commencer l’intervention chirurgicale, placez le rat en position couchée sur une table de préparation et confirmez la profondeur d’anesthésie appropriée en vérifiant le réflexe pinnal.

Pendant toute la durée de l’opération, continuez à évaluer la fréquence respiratoire, la couleur des tissus et la profondeur de l’anesthésie toutes les 15 minutes, et maintenez les niveaux d’isofluor en conséquence. Surveillez les muqueuses, qui doivent rester roses et humides. Placez le rat sur la table de préparation.

Rasez la zone chirurgicale, y compris la jambe droite et la moitié inférieure du dos. Une fois cela fait, déplacez l’animal sur la table d’opération et frottez la zone chirurgicale rasée avec un tampon de bétadine, suivi d’un écouvillon à 70 % d’éthanol trois fois. Utilisez des ciseaux à tissu pour faire une incision dans la peau parallèle à l’os du fémur droit, suivie d’une séparation brutale du tissu conjonctif sous-cutané à l’arrière, directement à l’intérieur de l’incision pour dégager une poche sous-cutanée pour le stérilet récepteur.

Ensuite, faites une incision ultérieure sur le muscle fessier droit parallèle à l’incision cutanée. À l’aide de sondes de dissection métalliques à extrémités émoussées, isolez le nerf sciatique, puis implantez le dispositif sans fil sans pile sur le nerf sciatique isolé en enroulant le brassard autour sans mettre le nerf sous tension ni déformer son chemin. Une fois cela fait, marquez sur la peau l’endroit où la bobine réceptrice est placée pour une stimulation électrique supplémentaire.

Suturez l’incision du muscle fessier à l’aide de sutures résorbables. Entourez l’incision cutanée avec des clips de plaie en faisant correspondre les bords de la peau. Pendant une heure après l’opération, délivrer une stimulation électrique continue de 20 hertz avec une largeur d’impulsion de 200 microsecondes à l’animal sous anesthésie.

Une fois complètement rétabli de l’anesthésie, remettez l’animal dans sa cage d’accueil. Après avoir préparé l’enveloppement pour l’intervention chirurgicale comme décrit précédemment, rasez la zone chirurgicale sur la face ventrale du cou. Déplacez l’animal sur la table d’opération et frottez la zone chirurgicale rasée avec un tampon de bétadine, suivi d’un écouvillon à 70 % d’éthanol trois fois.

Ensuite, faites une incision médiane de trois centimètres à travers la peau dans le fascia cervical superficiel du rat anesthésié pour exposer les muscles sterno hyoïdiens et sterno-cléido-mastoïdiens. Utilisez une sonde pour la dissection sanguine afin d’élever le muscle sterno-cléido-mastoïdien avant de rétracter latéralement le sterno-cléido-mastoïdien à l’aide d’une boucle vasculaire. Ensuite, libérez et rétractez le muscle omohyoïdien, puis libérez et rétractez médialement le nerf vague et le faisceau carotidien sous le muscle omohyoïdien.

Isolez le nerf phrénique. Implantez l’appareil sans fil sans pile sur le nerf phrénique en plaçant la bobine réceptrice de l’appareil sur le sterno hyoïde, profondément par rapport aux muscles sterno-cléido-mastoïdiens bilatéraux, avec le brassard autour du nerf phrénique et les électrodes de contact positionnées perpendiculairement au nerf. Fermez la peau avec des sutures résorbables inversées dans le derme profond.

Pendant une heure après l’opération, délivrer une stimulation électrique continue de 20 hertz avec une largeur d’impulsion de 200 microsecondes à l’animal sous anesthésie. Après s’être complètement rétabli de l’anesthésie, remettez l’animal dans sa cage d’accueil. Pour la stimulation sans fil, utilisez un générateur de fonction de forme d’onde pour fournir de l’énergie électrique à une bobine de transmission inductive externe.

Faites correspondre la fréquence de résonance et le positionnement de la bobine réceptrice implantée pour assurer un bon couplage inductif. Une fois le réglage effectué, délivrez des impulsions monophasiques de 200 microsecondes à 20 hertz pendant une heure. Pour vérifier et quantifier l’administration de la stimulation électrique, enregistrez les potentiels d’action musculaire composés, ou CMAP, du muscle tibial antérieur tout en ajustant la tension de stimulation pour fournir une activation supra maximale du nerf sciatique.

La lésion complète de la transsection du nerf phrénique a été confirmée dans l’étude en évoquant une réponse de contraction. Avant la transection, la stimulation électrique du nerf phrénique a provoqué des potentiels d’action musculaire composés sur le diaphragme ipsilatéral, qui ont été abolis par la transsection du nerf phrénique. Une réponse CMAP maximale provoquée après l’administration d’une seule impulsion de stimulus à la sciatique droite par une électrode métallique a été comparée à une électrode sans fil.

Il a été observé que la stimulation nerveuse sans fil pouvait atteindre en moyenne 88% du CMAP à partir d’une stimulation nerveuse à base de fil. L’analyse représentative de l’électromyographie montre quatre pics séquentiels au début et les 40 minutes de la stimulation électrique d’une heure à 20 hertz. À 40 minutes, une légère diminution de l’amplitude maximale a été notée.

Le degré de régénération des nerfs périphériques a été évalué à l’aide de traceurs rétrogrades appliqués distalement sur le site de la lésion nerveuse. Les sous-groupes régénérés du nerf tibial ou du nerf fibulaire dans la corne antérieure de la moelle épinière lombaire ont été observés. N’oubliez pas que la bobine émettrice doit être bien alignée par rapport à la bobine réceptrice pour alimenter l’appareil lorsqu’il faut ajuster la distance, l’orientation ou la position afin d’obtenir une efficacité totale.

La méthode peut également être effectuée sur d’autres interfaces nerveuses préférées, telles que la libération de médicaments et l’optogénétique. La technique peut être réalisée pour étudier divers mécanismes par lesquels la stimulation électrique entraîne différents effets sur différents nerfs.