טור Steerability הגב עם מוביל מקביל Dual באמצעות מקורות כוח ייעודי: מודל חישובי

המטרה הכוללת של הניסוי הבא היא להעריך את יכולת הניווט של השדה הרוחבי התקשורתי של מערכת גירוי חוט השדרה מרובת מקורות בגירוי חוט השדרה. התאמה של פרסטזיה הנגרמת על ידי גירוי על אזורי גוף כואבים היא תנאי הכרחי ליעילות טיפולית. מכיוון שדפוסי הכאב של המטופל יכולים להיות ייחודיים, תצורת גירוי נפוצה היא מיקום של שני מובילים במקביל בחלל האפידורלי הגבי.

מבנה זה מספק גמישות בגירוי ההיגוי, המדיה הנוכחית לרוחב מעל עמוד הגב כדי להשיג כאב טוב יותר. חפיפה של פאראסטזיה. הערכת יכולת הניווט של הגירוי מושגת על ידי יצירת מודל אלמנטים סופיים של חוט השדרה האנושי כדי לקבוע את השדות הפוטנציאליים הנוצרים על ידי אלקטרודות גירוי חוט השדרה האפידורלי כשלב שני, הפוטנציאלים בתוך עמוד הגב מחושבים עבור מגוון זרמים קתודיים המועברים משני סוגים של מערכות גירוי חוט השדרה.

רב מקורות, כאשר לכל מגע מושתל יש מקור זרם ייעודי ומקור יחיד שבו יש רק מקור זרם אחד המחובר למספר מגעים. לאחר מכן, הפוטנציאלים משמשים לחישוב נפח ההפעלה החזוי בעמודה הגבית עבור כל סוג מערכת. על מנת להשוות את הרזולוציה הרוחבית של המדיה של גיוס סיבים בכל מערכת, התוצאות מראות שהמערכת מרובת המקורות יכולה למקד ליותר נקודות גירוי מרכזיות בעמודה הגבית מאשר מערכת מקור יחיד וצעד ההיגוי הממוצע להיגוי רוחבי מדיה הוא 20 מיקרון עבור מערכות מרובות מקורות לעומת מילימטר אחד עבור מערכות מקור יחיד.

שיפור של פי 50. היכולת לרכז אזורי גירוי בעמוד הגב ברזולוציה גבוהה עשויה לאפשר אופטימיזציה טובה יותר של חפיפת כאב פרסטזיה בחולים. היתרון העיקרי בשימוש בטכניקת גירוי מרובה מקורות על פני טכניקת מקור יחיד הוא שניתן סוף סוף להתאים את שדה הגירוי כדי לעורר באופן סלקטיבי את נוירון המטרה בעמודת המינון בכל מטופל בנפרד, מה שבעצם ממקסם את האפשרות הטיפולית תוך מזעור תופעות לוואי.

המודל המתמטי המוגדר כאן הוא מודל אלמנטים סופיים או FEM של חוט השדרה הנמוך של בית החזה וסביבתו. מודל FEM כולל את החומר הלבן והאפור של חוט השדרה, נוזל עמוד השדרה המוח, דורה, רקמת חלל אפידורלית, עצם חוליה ושני מובילים גליליים מרובי מגעים. כל מוליך רב-מגע מורכב משמונה מגעי אירידיום פלטינה גליליים, המופרדים על ידי אורכי מילימטר אחד של פולימר בידוד.

שמונה מובילי מגע נחשבים כיום לסטנדרט הקליני בגירוי חוט השדרה. השימוש בשמונה מגעים התפתח ממכשירים קודמים שהיו להם רק שניים או ארבעה אנשי קשר. מחקרים הציעו כי מספר גדול יותר של מגעים ובכך טווח גדול יותר של כיסוי חוט השדרה חזק יותר בשמירה על הטיפול לאורך זמן.

לנוכח נדידת עופרת, בעיה נפוצה מאוד, המוליכים ממוקמים בגב על גבי הדורה, מופרדים על ידי 2.6 מילימטרים. לפשטות. בסימולציה, זוגות מובילים ממוקמים באופן סימטרי ביחס לקו האמצע של חוט השדרה.

במודל, עובי שכבת נוזל עמוד השדרה המוחי בין המגעים למשטח הגב של חוט השדרה מוגדר כ -3.2 מילימטרים. ההתנגדות החשמלית המשמשת בדגם ניתנת כאן. לחומר הלבן ולדורה CSF יש את ההתנגדות הנמוכה ביותר.

לשומן האפידורלי ולעצם החוליה יש התנגדות גבוהה המתוארת כאן הרשת של מודל FEM לחוט השדרה ומוביל רב מגעים. הנפח מרושת עם למעלה מ-100 מיליון צמתים עם רשת בצפיפות גבוהה באזור הקרוב למקום בו ממוקמות האלקטרודות. רק החלקים בצפיפות גבוהה של הרשת מוצגים כאן.

הרשת מחולקת למקטעים בעלי צפיפות צומת משתנה. הפרדת הצמתים ליד המגעים קטנה או שווה ל -300 מיקרון. הפרדת הצמתים של הדורה המבודדת וחוט השדרה היא פחות או שווה ל -750 מיקרון.

צפיפות הצמתים של החלל האפידורלי קטנה או שווה ל -3000 מיקרון, והפרדת הצמתים של עצם החוליה קטנה או שווה ל -5, 000 מיקרון. המודל התלת מימדי של גיאומטריית חוט השדרה נוצר באמצעות שילוב של תכונות ממקורות ספרות רלוונטיים. סיבי עמוד הגב ממוקמים על רשת רגילה של 200 מיקרון בכיוון הרוחב של המדיה, 100 מיקרון בכיוון הגחון הגבי ומוקרנים לכיוון הסטרו קודלי.

לאחר מיקום המוליכים בתוך המודל, מיושמים שני סוגים של ממריצים על ידי הגדרת הזרמים לשני מגעים מקבילים. עבור מערכת מקור יחידה, יש קתודה ואנודה אחת שניתן לחבר לכל קבוצה של מגעים בעת יישומם. במודל, רק הקוטביות של מגע מוגדרת והזרם דרך כל מגע תלוי במספר המגעים המחוברים לכל קוטב.

לדוגמה, אם מגע יחיד מחובר לקתודה, מגע זה מטביע את כל זרם הקתודה. עם זאת, אם שני אנשי קשר מחוברים לקוטב הקתודה של המקור, אז הם מפצלים את הזרם לשניים 50% כל אחד. כמובן שבמודל המתמטי, העכבה של כל מגע זהה, מה שלא נכון בדרך כלל ביישום קליני.

משמעות הדבר היא שהמסירה הנוכחית לכל איש קשר במערכת מקור יחיד אינה מבוקרת. עבור חקירות המודל שלנו, השתמשנו בשלוש שיטות אפשריות כדי לספק זרם בשיטה הראשונה. לקתודה השמאלית ביותר יש את כל הזרם בשנייה, שתי הקתודות מספקות כל אחת 50% מהזרם, ובשלישית, הקתודה הימנית ביותר מספקת את כל הזרם עבור המערכת מרובת המקורות, כל מגע מוגדר כבעל מקור זרם משלו הניתן לשליטה בשינויי זרם מצטברים של 1% בין המגעים.

במילים אחרות, אם הזרם הכולל המועבר לשני המגעים הוא 10 מילי-אמפר, הזרם לכל מגע מוגדר כחלק מהסך הכל, כל עוד סכום הזרמים דרך כל מגע שווה ל-10 מילי-אמפר. לדוגמה, אם המגע השמאלי מספק 6.8 מילי-אמפר, המגע הימני יספק אז 3.2 מילי-אמפר. 100 פיצולי השברים של הזרם מתוכנתים בצורה זו.

הקתודה היא המגע העיקרי המעורב בגירוי עצבי. הפעלת המגע הקתרטי גורמת לזרימת זרם לכיוון המגע זרם חשמלי זורם לאורך האקסון, אך גם דרך החלק הפנימי של האקסון ודרך קרום האקסון. בצמתים של rvi, זרמים אלה מובילים לדפולריזציה באמצע האקסון ולהיפרפולריזציה בחלקים הצדדיים של האקסון.

הפונקציה המתמטית שמדגמנת את הדפולריזציה וההיפרפולריזציה נקראת פונקציית ההפעלה. הפונקציה המפעילה היא קירוב של השינוי בפוטנציאלים הטרנסממברניים. כאשר מופעל זרם מגרה חוץ-תאי על רקמות עצביות בגיאומטריית אלקטרודה וסיבים נתונה, הפונקציה המפעילה מוחלת לאחר מכן על חוט השדרה, סיבי עמוד הגב.

אזור ההפעלה מוגדר כמוקד הסיבים. במודל שבו הפונקציה המפעילה חורגת מסף שנקבע מראש, פונקציית ההפעלה משמשת לחיזוי אזורי הפעלה בעמודות הגב. נקודת הגירוי המרכזית מוגדרת ומחושבת כאויד הגיאומטרי של אזור ההפעלה התלת מימדי כדי לקבוע את משרעת הגירוי, מגע אחד ממוביל העמודה השמאלית מוגדר כקתודה.

בתצורה חד-קוטבית, משרעת הגירוי מוגברת באופן איטרטיבי עד להפעלת הסיב הראשון. זה תמיד עמוד גבי. סיבים. ההנחה היא שהפעלה ראשונה זו קשורה לתפיסה הראשונה של פרסטזיה על ידי מטופל בסביבה קלינית.

במודל, הזרם מוגדל לאחר מכן פי 1.4 מהזרם הדרוש להפעלת הסיב הראשון, ומחושב ה-OID של אזור ההפעלה המתקבל. מזהי זהות של כל 100 צעדי ההיגוי המתחילים מ-100 עד אפס ועוברים דרך אפס עד 100 מחושבים כאשר המשרעת נקבעת כמו בשלב הקודם. הרזולוציה הממוצעת של שינוי OID היא טווח מיקום OID חלקי השלבים הנוכחיים.

מודל האלמנטים הסופיים מניח שני מוליכים מקבילים, הממוקמים במרחק של 2.6 מילימטרים זה מזה משמונה מגעים כל אחד. התקן מקור יחיד המספק מקור כוח משותף יחיד לכל המגעים יכול לכוון לשלוש נקודות גירוי מרכזיות. כאשר מעבירים את אמצעי הגירוי לרוחב, זה מתאים לגודל צעד של מילימטר אחד בממוצע עם הפרדת עופרת של שני מילימטרים, מכשיר עם מקור כוח ייעודי לכל מגע יכול לכוון ל-100 נקודות מרכזיות מדיאליות לרוחב בעמודה הגבית.

כאשר מחלקים זרם במרווחים של 1%, זה מתאים לגודל צעד של 0.02 מילימטרים עבור 1% צעדים בעת היגוי גירוי מדיאלי לרוחב בין מובילים כפולים. המודל החישובי המוצג כאן חוזה שמכשיר עם מקורות זרם עצמאיים לכל מגע יכול לכוון לנקודות גירוי מרכזיות יותר בעמודה הגבית מאשר מערכת מקור יחידה. כתוצאה מכך, רזולוציית ההתאמה של נקודת הגירוי המרכזית היא 20 מיקרון עם המערכת מרובת המקורות ועלייה של פי 50 ברזולוציה בהשוואה למערכות מקור יחיד, היכולת לנווט את סיבת הגירוי בעמודת העושה ברזולוציה גבוהה עשויה לאפשר אופטימיזציה טובה יותר של חפיפת כאב ההליך.

בחולה שנמצא בחולה נתון, סיבת ההפעלה בחולים צבעוניים עשויה להיות ממוקדת כדי למקסם את הכיסוי של האזור הכואב תוך מזעור תופעות הלוואי. לכן, השימוש בזרם מקוטע ממקור עצמאי מאפשר היגוי מדויק של גירוי על עצבי המטרה בעמודת ה-Doser במהלך הטיפול בגירוי חוט השדרה.