Name: 慢性生体内筋電図用埋め込み型システム (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-04-21T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 52 s
Description: 学ぶ慢性生体内筋電図用埋め込み型システムの製造法。神経損傷後の喉頭筋再神経支配と電気的条件付け療法の効果を調査するため、覚醒動物で長期安定記録を実現する革新的なプロトコルです。

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著者らは、研究を通じて動物ケアとデータ収集に貢献してくれたホンメイ・ウー博士に感謝している。エイミー・ナンナリー、ジェイミー・アドコック、フィル・ウィリアムズの無菌手術に感謝します。ヴァンダービルト大学動物ケア施設のスタッフの専門知識と献身は非常に貴重でした.この研究は、NIH助成金U01DC016033によって支援されました。

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デビッド・ゼアラー博士は、さまざまな神経筋システムおよび動物モデル向けに、この埋め込み型神経刺激EMG技術を販売しています。

本論文では、喉頭神経刺激や喉頭筋からのEMG応答の長期にわたる記録に必要な新規、経済的、移植可能なシステムの製造に必要なステップについて述べている。プロトコルは単純で、ラットと同じくらい小さい動物で利用できるほどコンパクトなインプラントを作り出すことができる。重要な手順をいくつか強調する必要があります。まず、リード線は、鉛の絶縁解除、キンキングまたは破損を防ぐために、慎重かつ均一にコイル化する必要があります。コイル加工機が利用できない場合、プレハブのコイルリードは市販品で得ることができる。第二に、リード線をシリコンチューブに挿入して神経にまたがる「V」を形成する戦略は、カフ内の神経を通る電流送達を促進するために重要である。両方のリードがチューブの同じ側に配置されている場合、電極間の電流のシャントが発生する可能性があります。また、リードが管内壁に対して配置され、神経へのスライス損傷の可能性を避けることも重要です。
第三に、移植手術中に、喉頭神経は損傷を防ぐために慎重に解剖されるべきである。移植の後の段階で、レセプタクルにピンを挿入するとき、ピンの頭部の突然の曲がりの防止のために、その穴に合わせピンに力を加える必要があります。その後、骨セメントは、完全な絶縁とチャネル間のクロストークの防止のために、レセプタクル底部に十分に分配されるべきです。最後に、感染の予防は、時間の経過とともにインプラントシステムの完全性を確保するために重要です。それは、いくつかの操縦の組み合わせによって達成することができます:レセプタクルへのスカートの追加、抗生物質の投与、組織適合性防腐液による創傷および容器の毎日の洗浄、およびセッション間の破片をきれいに保つために容器の女性ピンにダミーの男性ピンを配置する。
プロトコルは、この犬の喉頭モデルで成功を証明されています。ただし、他のアプリケーションでは、いくつかの変更や代替の方法が考慮される場合があります。例えば、PCAおよびTA-LCA EMG電極の絶縁された感知先端は、ポリエステル移植片またはDBS電極のいずれかの外部手段によって筋肉に固定される。外部アンカーが不要または実行されるアプリケーションでは、電極のバーブ単独がアンカーとして機能することができます。このような場合、テフロンコート、ステンレス、モノフィラメント線は、その大きな引張強度を考慮してマルチフィラメント線に好適であり、組織においてより安定なバーブを提供する。しかしながら、マルチフィラメント線は破断を起こしにくい場合もあることに留意すべきである。皮膚レセプタクルの製造および組み立てに対する別の戦略は、生体適合性ポリマー(例えば、StratasysによるMED610)を使用して3Dプリントすることである。これにより、製造プロセスが簡素化される場合があります。
移植手術および動物の回復後、生理学的セッションはベースラインデータを得るためにまだ無傷でRLNで行われる。セッション中に、RLN刺激の後に喉頭筋からのEMGシグナルの不在が起こることがある。原因をトラブルシューティングするために(表1)、まず、ボーカルフォールドの動きが存在するかどうかを判断する必要があります。存在する場合、これは、神経がカフによって効果的に活性化されることを意味するが、EMGの鉛に問題がある。このような状況では、ユーザーは、EMG刺激アーティファクトをさらに見る必要があります。EMGアーティファクトが存在しない場合、プリアンプへのEMG入力に不連続性がある可能性があります。60サイクルのノイズも存在し、振幅が大きくなります。アーティファクトが大きい場合、刺激ピンから記録ピンへのシャントがチャネルプリアンプを飽和させ、EMG応答を消す原因となる場合があります。アーティファクトが正常である場合、EMGリードは筋肉から脱臼している可能性が高く、その活性を検出できません。一方、声の折り目の動きが存在しない場合、神経は活性化されていません。アーチファクトが存在しない場合、刺激回路に不連続性があり、神経活性化を防止する。人工物が正常に見える場合、インプラント手術中に神経が損傷したか、カフが神経から移動した可能性があります。同様の方法を使用して、SLN刺激中の EMG 信号の存在しない原因をトラブルシューティングできます。
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td>刺激神経</td>
			<td>ターゲット筋肉</td>
			<td>イプシテラショナル・ボーカル・フォールド・ムーブメント</td>
			<td>刺激アーティファクト</td>
			<td>原因</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="5">RLN</td>
			<td rowspan="5">PCA および/または TA-LCA</td>
			<td rowspan="3">はい</td>
			<td>不在(60サイクルノイズ存在)</td>
			<td>EMG入力からプリアンプへの不連続性(例えば、鉛、ピン、ケーブル)</td>
		</tr>
<tr>
<td>大きな</td>
			<td>レセプタクルでのスティムピンと録音ピンのクロストーク</td>
		</tr>
<tr>
<td>通常</td>
			<td>EMG電極の脱臼</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">いいえ</td>
			<td>欠席</td>
			<td>刺激回路における不連続性</td>
		</tr>
<tr>
<td>通常</td>
			<td>1. RLNの傷害;2. カフ脱臼</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="5">Sln</td>
			<td rowspan="5">TA-LCA</td>
			<td rowspan="3">はい</td>
			<td>不在(60サイクルノイズ存在)</td>
			<td>EMG入力からプリアンプへの不連続性(例えば、鉛、ピン、ケーブル)</td>
		</tr>
<tr>
<td>大きな</td>
			<td>レセプタクルでのスティムピンと録音ピンのクロストーク</td>
		</tr>
<tr>
<td>通常</td>
			<td>EMG電極の脱臼</td>
		</tr>
<tr>
<td rowspan="2">いいえ</td>
			<td>欠席</td>
			<td>刺激回路における不連続性</td>
		</tr>
<tr>
<td>通常</td>
			<td>1. SLN または RLN の傷害;2. カフ脱臼</td>
		</tr>
</tbody></table>表1:トラブルシューティングガイド
この技術の現在のアプリケーションには2つの小さな制限があることに言及する必要があります。まず、レセプタクルへの挿入中にメスのピンが突然曲がることがいくつかの例で起こった。幸いなことに、ピンはまっすぐにして穴に挿入することができます。ピンの損傷が修復不可能な場合は、鉛とそのコンポーネント全体を交換する必要があります。したがって、バックアップコンポーネントは手術前にすぐに入手できる必要があります。第2に、外科的移植を完了するのに要する時間は長い(〜10時間)である。長い期間は、この研究に必要な刺激および再コーディング成分の多数を部分的に反映する:4つの神経、4つの筋肉、レセプタクル、およびIPG。この技術を用いて必要な成分が少ない場合、移植時間は大幅に短縮されるべきである(例えば、ラット舌モデル28)。
この技術的アプローチでは、既存の方法よりも優れた機能がいくつか導入されています。リード線のコイリングは、このシステムの最も斬新で重要な特徴です。コイルリードは、彼らが提供する多くの利点にもかかわらず、非商業的な動物実験のために一般的に利用できません。コイル状の鉛は、移植中に所望の長さに拡張することができる。また、目覚めの中で伸び、移動動物は、移植後の電極先端またはワイヤー破損の転位を防止する。この機能は、インプラントの長寿と長期にわたる安定した神経刺激と筋肉の記録を保証します。さらに、レセプタクルの周りに組織適合スカートを追加すると、この異物への創傷の暴露を防止し、感染がない場合の正常な線維症および創傷治癒を促進する。このスカートのない以前の研究は、早期感染と実験の早期終了をもたらした。最後に、このインプラントシステムは密集した多チャネルであり、さまざまなサイズの動物モデルの多数の神経筋構造からの有効なデータ獲得を可能にする。
この技術的アプローチは、ラットモデルに適合し、正常に翻訳されています。この研究は、加齢ラットにおける舌の筋肉萎縮および機能不全を予防する電気的コンディショニングの効果を調査するために設計された。低光沢神経には、コンディショニング用のカフ電極と、EMG記録電極28を埋め込んだ舌を用いて移植した。この技術は、他の研究アプリケーションでも活用できます。イヌ喉頭における現在のプロトコルの延長として、選択的リナーブを促進する電気コンディショニングの効果は、現在、ウサギの顔の筋肉で研究されています。この研究は、ベル麻痺、一般的で衰弱した病状を有する患者における顔面シンキネシスの予防のための基礎を提供するかもしれない。この技術の最終的な潜在的な使用は、目を覚まし、自由に動く動物から刺激し、記録することです。現在、このようなデータは、目覚めから外部ケーブルを介して得られている、拘束されていないラット28。将来的には、この経済的なシステムは、遠隔記録刺激技術(例えば、テレメトリ)と組み合わせて、神経筋システムをワイヤレスで活性化またはプローブする可能性があります。

EMG記録は、その神経の電気刺激またはその運動ユニットの自発的な発火によって活性化されたときに骨格筋によって生成される電気的活動を測定するための有用な技術である。EMG信号のモニタリングは、神経筋伝達および筋肉バイオメカニクス1の評価に使用することができる。EMG記録はまた、,神経損傷2、3、4、53後の筋肉再活性化の質と大きさ2を特徴づける上で重要な役割4を5果たしている。しかし、再焼入れの全期間にわたって複数のEMG記録は、侵襲的なアプローチでは達成できない。したがって、移植可能なデバイスは、神経筋,システム,,,66、7、8、9、10、11、12、137,で繰り返し、慢性刺激と記録のために設計され1112、13開発されています。8910本論文の目的は、喉頭から信頼性の高い時系列EMGデータを得るための安定系の製造および移植のためのプロトコルを説明することである。
このシステムは喉頭筋リナーブの研究にここで適用される。喉頭の簡単な概要は、向きのために提供されています(図1)。呼吸、ボイシング、気道保護の間の適切な筋肉の動きのために、感覚と運動部品の間の正確な調整が不可欠です。後喉頭に位置するPCA筋肉は、声帯の唯一の拉致被害者である。この筋肉は、吸入のための血嚢領域を増加させるインスピレーションの間に自発的に活性化されます。TA-LCA複合体は、ボーカルフォールドの主要な内転体です。この筋複合体を別の内転筋(すなわち、インターアリアテノイド筋)と共に活性化させ、振動および音の生成のために折り目を媒介し、嚥下中の気道保護のために折り畳みを閉じる。
さらに、運動ニューロン繊維は、RLNの外転筋および内転筋の両方を内在化する。また、運動ユニット構成14,15に基づいて、外転筋および内転筋を15区別することができる。PCA筋肉は、刺激運動ユニットの存在による高重症および/または低酸素状態16の間に増加した発火を示す。対照的に、喉頭粘膜内の感覚受容体の活性化を通じて反射的にグロティスを閉じる反射性グロティッククロージャ(RGC)運動ユニットは、TA-LCA筋肉複合体に存在する。上喉頭神経の内部枝(SLN)は、喉頭17に感覚受容体の受容器の受毒繊維を運ぶ。ボイシングは主に内転筋機能ですが、この高度に進化した喉頭行動には、外転筋と内転筋の両方の運動ユニットが関与しています。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60345/60345fig1.jpg"> 図1:喉頭の解剖学この埋め込み型システムのコンポーネントも表示されます。SLN =上喉頭神経;RLN = 再発性喉頭神経;PCA = 後部コラリテノイド筋;TA-LCA = チロオイテノイド - 横方性のコラリテノイド筋複合体;DBS = 深い脳刺激。このフィギュアはワイリー27の許可を得て再現されています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60345/60345fig1large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
RLNの損傷は、声帯麻痺(VFP)をもたらし、喉頭筋脱転症14、18、19,18,19による外転および付加機能の両方を損なう。その後、RLN神経線維の再生および筋肉の再収縮が一般的に起こる。しかし、再インナーブはランダムなプロセスであり、ほとんどの場合、誤った方向の不適切な筋肉の再接続をもたらす。これは、シンキネシスと呼ばれ、拉致被害者および内転筋の自発的な活性化に欠陥があり、声帯14、19、20、2119,の効果のない、14あるいは逆説的な動きを生じる。20,21シンキネシスでは、失われる重要な機能は、不十分な換気をもたらす、声の折り目の拉致です。1)ボトックス22、23または2)を用いた血栓性閉鎖を遮断して喉頭シンキネシスを治療する試みが進行中であるが、23埋め込み型ペースメーカー24,2525で血栓24性開口部を電気的に刺激するが、シンキネシス26を確実に予防する臨床介入はない。しかし、低周波での再活性化時のPCA筋肉の電気的コンディショニングは、適切な神経筋リコネクションを促進し、シンキネシスの発生を最小限に抑える証拠がある。基礎となるメカニズム2を解明するための研究が現在行われている。
本論文の焦点は、慢性神経刺激およびEMG記録のための簡単で安価な埋め込み型システムを説明することである。このシステムは、PCA筋肉の低周波電気的コンディショニングが、その後の再インナーブの特異性に及ぼす影響を調べるのに使用することができる。このシステムによって得られるEMG信号は、時間の経過とともに喉頭筋リナーブの質と量を反映することができる。

<table><tbody><tr><td>20 G x 1 "ゲージ皮下注射針</td><td>BD</td><td>305175</td><td></td></tr><tr><td>23 G x 1 "ゲージ皮下注射針</td><td>BD</td><td>305145</td><td></td></tr><tr><td>25 G x 1 "ゲージ皮下注射針</td><td>BD</td><td>305125</td><td></td></tr><tr><td>3-0吸収性縫合糸、コーティングVICRYL</td><td>Ethicon</td><td>J219H</td><td></td></tr><tr><td>3-0モノフィラメント、非吸収性縫合糸、Prolene</td><td>Ethicon</td><td>8684G</td><td></td></tr><tr><td>4-0モノフィラメント、非吸収性縫合糸、Prolene</td><td>Ethicon</td><td>8871H</td><td></td></tr><tr><td>6-0モノフィラメント、非吸収性テーパー針縫合糸、Prolene</td><td>Ethicon</td><td>8805</td><td></td></tr><tr><td>7-0モノフィラメント、非吸収性縫合糸、Prolene</td><td>Ethicon</td><td>M8735</td><td></td></tr><tr><td>接着シリコーン溶剤-ヘキサメタチジシロキサン98%</td><td>モ</td>ディカル接着剤の希釈のための<td>ACROSコード194790100</td><td>シリコーン</td></tr><tr><td>骨セメント</td><td>Zimmer</td><td>1102-16</td><td>20g粉末10 mL液体</td></tr><tr><td>ブプレノルフィン(Buprenex、1 mLのアンプル)</td><td>Reckitt Benckiser Healthcare(UK)Ltd</td><td>12496-0757-1</td><td></td></tr><tr><td>CCDビデオカメラ内視鏡ソニー</td><td></td><td>MCC500MD</td><td></td></tr><tr><td>セフポドキシム(Simplicef 100 mg錠剤)</td><td>Zoetis</td><td>5228</td><td></td></tr><tr><td>データ収集装置、PowerLab 16/35</td><td>ADInstruments, Inc</td><td>5761-E</td><td></td></tr><tr><td>脳深部刺激療法(DBS)電極</td><td>Abbott</td><td>6172ANS</td><td></td></tr><tr><td>デジタルオシロスコープ</td><td>Tektronix</td><td>DPO71304SX</td><td></td></tr><tr><td>埋め込み型パルス発生器(IPG)、Infinity</td><td>Abbott</td><td>6660ANS</td><td></td></tr><tr><td>ニットポリエステルグラフト</td><td>Meadox Medical Inc</td><td>92220</td><td>直径20 mm</td></tr><tr><td>医療グレードのポリエチレンマイクロチューブ</td><td>Amazon.com</td><td>BB31695-PE / 13-10</td><td>OD 0.156 "、ID 0.094 "</td></tr><tr><td>金属メスピン</td><td>Allied Electronics&;オートメーション</td><td>220-S02-100</td><td></td></tr><tr><td>金属オスピン</td><td>CDMエレクトロニクス</td><td>220-p02-1</td><td></td></tr><tr><td>プレハブコイルリード株式会社</td><td>メディカルイノベーション</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Silastic実験室の管</td><td>Cole-Parmer</td><td>2415569</td><td>OD 0.125"、ID 0.062"</td></tr><tr><td>Silasticの医学の付着力シリコーン</td><td>のダウのコーニング</td><td>のタイプA、2オン</td><td></td></tr>スの<tr><td>ステンレス鋼のモノフィラメントワイヤー</td><td>Harris Products Group</td><td>のタイプ316</td><td>0.008 "(コーティングされた)、0.005 "(裸)</td></tr><tr><td>滅菌使い捨ての生検の穿孔器(4 mm)</td><td>Sklarの器械</td><td>96-1146</td><td></td></tr><tr><td>ストリップ コネクタ</td><td>CDM エレクトロニクス</td><td>2.6 x 11.6 x 101.5 mm</td><td>単列、丸型、スルーホール</td></tr><tr><td>テフロンコーティングされたマルチフィラメント ステンレス鋼線</td><td>Medwire</td><td>Part 316、ss7/44T</td><td></td></tr><tr><td>チレタミンとゾラゼパムの組み合わせ、テラゾール - 5 mL</td><td>ゾエチス</td><td>004866</td><td></td></tr><tr><td>組織適合消毒液、ノルバサン - 1 ガロン</td><td>ゾエチス</td><td>540561</td><td></td></tr><tr><td>ゼロ度硬性内視鏡</td><td>Karl Storz</td><td>8712AA</td><td></td></tr></tbody></table>

慢性生体内筋電図用埋め込み型システム

An Implantable System For Chronic In Vivo Electromyography

筋電図(EMG)は、運動ユニットの電気刺激や自発的な活動に対する筋肉の反応を測定し、神経筋機能を評価する上で重要な役割を果たしています。神経損傷後の筋肉の再活性化状態を反映したEMG活性の慢性記録は、従来のEMG記録技術の侵襲的性質のために制限されている。この点で、埋め込み型システムは、長期、生体内EMG記録および神経刺激のために設計されている。それは喉頭筋の再収縮に関する研究で適用され、テストされている。このシステムは、1)2つの双極性電極神経カフで構成され、2つの神経のそれぞれを刺激するためのリード:再発喉頭神経(RLN)と上喉頭神経(SLN)の内部枝;2)2つのEMG記録電極と2つの喉頭筋のそれぞれのためのリード:後方のcricoarytenoid(PCA)筋肉およびチロオイテノイド横方性胆管状突起管合体(TA-LCA)筋複合体;3)接続ケーブルを使用して、外部の記録プリアンプと刺激装置に埋め込まれたすべてのリード端子を接続するスキンレセプタクル。ワイヤーリードはテフロンコーティング、マルチフィラメント、タイプ316ステンレス鋼です。それらはコイルされ、鉛破損および電極の移動を防ぐために目覚めの動物のボディの動きの間に伸ばすことができる。このシステムは無菌の外科の間に埋め込まれる。その後、ベースラインEMG記録は、RLNが筋リナーブを研究するために2回目の手術でトランセクトされる前に行われる。研究を通じて、麻酔動物で複数の生理学的セッションが行われ、喉頭筋の再活性化状態を反映する誘発および自発的なEMG活性を得る。システムは、研究の過程で感染のないコンパクトで、耐久性が高いです。この埋め込み型システムは、麻酔を受けた動物や自由に動く動物に長期記録や神経刺激が必要な研究のための信頼性の高いプラットフォームを提供することができます。

これらのコンポーネントの例を図2に示します。図2Aの左から右は、それぞれ神経刺激カフ、TA-LCA記録電極、PCA記録電極、および皮膚界面レセプタクルである。これらの成分の相対サイズは理解できる。スキンレセプタクル(図2B)には、各コイル状のワイヤの端にあるメスピン(図2D)が挿入される穴が2列あります。それらは注入の外科の間に表面の版(矢印)の反対側に挿入される。レセプタクルは、コネクタのサイドウォールに取り付けられたポリエステルスカート(図2C)を備えています。このスカートは結合ティッシュの浸透によって位置の容器を固定するように設計されている。各テフロンコーティングされたステンレス鋼EMGリード(図2E)は先端に絶縁(5mm)され、筋肉記録用のフック状電極を形成します。刺激の袖口は内袖口の壁に通される2つの電極を有する。それらは2mmの間隔(図2F)によって分離され、神経を横切る現在の送達を保障するために「V」形(図2G)を形成する。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60345/60345fig2.jpg"> 図2:インプラントシステムの構成要素。(A)左から右へは神経刺激カフ、TA-LCA記録電極、PCA記録電極、および皮膚界面レセプタクルです。(B) 2列の穴を示すスキンレセプタクル。(C)コネクタ側壁に取り付けられたポリエステルスカートを示すレセプタクル。(D)Bに挿入される女性のピンを含むコイル状のワイヤー(E)テフロン被覆ステンレス鋼EMGリードは、先端に絶縁(5mm)され、筋肉記録用のフック状電極を形成する。(F)刺激カフは、2mmで分離された内側のカフの壁に対して通された2つの電極を有する。 (G)「V」は、神経を横切って電流を送達するために電極の形状形成を形成する。この図は、アクセス許可27で変更されています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60345/60345fig2large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
図 3は、埋め込まれたスキン レセプタクルと、外部機器からのケーブルがコンセントにどのように接続されているかを示しています。ダミーの男性ピン(図示せず)は、記録セッションの間に破片を防ぐためにレセプタクルのメスピンに挿入することに留意すべきである。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60345/60345fig3.jpg"> 図 3: スキン レセプタクルとインターフェイス ケーブル。(A)ダミーの男性ピンのない前頸部に埋め込まれた皮膚容器が示されている。(B)この画像は、神経刺激-EMG記録セッション中に、外部機器からのケーブルの刺激ピンとEMG記録プラグ(矢印)がレセプタクルにどのようにインターフェースされているかを示しています。この図は、アクセス許可27で変更されています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60345/60345fig3large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
図 4は、RNS をそのまま使用したベースライン セッションの 1 つから EMG 記録を示しています。
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/60345/60345fig4.jpg"> 図4:正常な内臓を伴う喉頭筋からのEMG記録。(A) RLN刺激が刺激アーティファクト(矢印)を生成し、続いて大きな誘発EMG電位を生じるPCA筋肉からの記録例。(B) SLN刺激が刺激アーティファクト(矢印)を生成するTA-LCA筋肉複合体の記録例。ここで表されるのは、短い待ち時間の単シナプス筋応答と(b)より長い待ち時間の多シナプスRGC応答である。(C) 正常なインスピレーションの間に PCA の筋肉から記録された自発的な EMG 活動のバースト (矢印).(D)CO2送達の過程における刺激性EMG活性の増加。この図は、アクセス許可27で変更されています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/60345/60345fig4large.jpg" target="_blank">この図の大きなバージョンを表示するには、ここをクリックしてください。</a>
PCA筋肉(図4A)からの記録では、RLN刺激は刺激アーティファクト(矢印)を生成し、続いて大きな誘発EMG電位を生成する。最大RLN呼び起動応答は、運動ユニットの種類に関係なく、正常なインナレーションの全体的な大きさと、その後の神経内膜に続く再インナーブのレベルの良好な指標を提供する。RLNには、刺激性および反射性グロティッククロージャ(RGC)モーターユニットの神経線維が含まれているためです。RLN刺激は両方のタイプの単位を採用する。EMG運動ユニット活性を直流し、20ミリ秒の期間にわたって統合し、筋肉のインナーブの定量的尺度を得る。
TA-LCAの筋肉複合体(図4B)からの記録では、SLN刺激は刺激アーティファクト(矢印)を生成する。このアーティファクトの後に短遅延の単シナプス筋応答(a)と長い待ち時間の多シナプスRGC応答(b)が続きます。電位(a)は、この筋肉がSLNの近くの外部枝によって内面化されているため、コリコ甲状腺筋からの直接的な反応である。この枝の浮遊活性化は、一般に、RGC応答を活性化するために内部枝の神経カフ刺激の間に起こる。この筋肉は複合体の近くに位置しているので、Crico甲状腺電位はTA-LCA電極によって記録される。これまでの研究では、内部枝刺激によって誘発されるコリコ甲状腺電位は、SLNの外部枝を切除することによって選択的に消滅させることができることが示されている(Zealear、未発表の観察)。最大SLN誘発EMG応答は、RGC感覚運動経路を介したTA-LCA複合体の自然なインナレーションの大きさを反映しています。RLN神経痛症の前に、PCA筋肉のRGCインベーションはないので、この筋肉からSLN電位を検出すべきではありません。神経切開および修復後、SLN誘発電位は、PCA筋肉のTA-LCA複合体および不正確なRGC再インナーブの正しいRGC再インナーブの量を反映する。RGC活性は、RGC波形全体を捕捉するために20ミリ秒の期間にわたって整流および統合によって定量化される。
(図4C)では、自然なEMG活性のバースト(矢印)が正常なインスピレーションの間にPCA筋肉から記録される。この吸気性 EMG の活動は、CO2の配信の過程で増加します (図 4D)より遅いスイープ速度で示すように。自発的な PCA EMG 活性は、元の吸気モトニューロンによってこの筋肉の正常なインナーブの大きさのよい推定値を提供します。.TA-LCA複合体の吸入インレーションはないので、これらの筋肉から刺激電位を検出すべきではありません。これは、麻酔動物の最大の吸気努力でボーカルフォールドを誘拐することに関わるのは、吸気モーターユニットのみだからです。神経切除および修復後、自発的な吸入電体は、PCA筋肉の正しい再インナーブの大きさおよびTA-LCA複合体の誤った再インナーブの大きさを反映する。感動的なEMG活動の記録は、増幅され、修正され、8s期間にわたって統合されます。

ここで提示される、呼び起こされた、自発的な筋電図電位のin vivo年代順記録のための埋め込み型システムの製造のためのプロトコルである。このシステムは、神経損傷後の喉頭筋の再収縮の調査に適用される。

Electromyography (EMG) measures the muscle response to electrical stimulation or spontaneous activity of motor units and plays an important role in ...

このシステムは、呼び起こされるまたは自発的な筋電図電位の長期記録のためのシンプルで経済的で埋め込み可能なシステムを製造するために使用することができる。従来の慢性EMG記録システムよりもこのシステムの主な利点は、リード線がコイル状であり、目覚めの動く動物の破損または破壊に対して耐性があることです。この技術の主な用途は、シンキネシスを避けるために電気コンディショニング療法の存在下で喉頭筋の改修の特異性を調査することです。この技術は、目覚めの動く動物の慢性神経刺激および/またはEMG記録が必要とされる他の神経筋システムにも適用することができる。この手順を紹介するのは、私の研究室で耳鼻咽喉科の研究助教授をするシャン・ホアンです。RLN刺激電極の袖口を準備する前に、各袖口のためのテフロンコーティングされたマルチフィラメントタイプ316ステンレス鋼線の170センチメートルの長さを切り、12センチメートルの長さのスプリングにワイヤーを巻き付けるためにコイル状装置を使用する。必要に応じて、スプリングを伸ばして、インプラント部位ごとに長さを増やします。一方の端の3ミリメートルと各コイル状のリードの他の端の10ミリメートルをまっすぐに残し、各端を絶縁解除します。その後、金メッキ銅メスピンを各コイル状の鉛の3ミリメートル端にはんだ付けします。神経の袖口を準備するには、チューブのロールからシリコンチューブの5ミリメートルセグメントを切断します。操作顕微鏡の下で、25ゲージの皮下注射針を使用して、内側から1.5ミリメートルのチューブウォールを貫通し、中央から内側の壁に近いところに突き刺します。1本のリードの10ミリメートル末端を針先にバックフィルし、針を引き出して絶縁解除部分をチューブに堆積させる。チューブの外側の裸のワイヤー端を曲げ、チューブに入り口の点でワイヤをリードにねじり、リードをチューブに固定します。チューブの反対側の端から1.5ミリメートルの第2のリードを挿入するために、最初のリードのポイントに入り口を合わせます。針を使用して壁を突き刺し、最初のリードと反対の内側の壁の近くにシャフトをスライドさせます。断熱解除10ミリメートルの端で針をバックフィルし、針を取り除きます。2つの刺激電極は、陽極から陰極への神経を通る電流の送達を確実にするために神経にまたがる45度のV字型を形成するべきである。湾曲したはさみを使用して、入り口の電極ポイントの反対側のチューブウォールにS字型のスリットを作り、湾曲したマイクロ外科用針を使用して、各端のカフ壁に6〜0モノフィラメント非吸収性縫合糸の長さを挿入します。医療グレードのA型シリコーンゲルのブロブをエペンドルフチューブ内の溶剤と組み合わせ、渦ミキサーで混ぜます。30単位のインスリン注射器を使用してゲルの準備を適用し、カフの外側に露出した裸のワイヤーのすべてを再絶縁します。SLN刺激電極の袖口を準備するために、ちょうど小さい直径の管を使用して示したように袖口を組み立てる。PCA EMG記録電極を準備するために、PCAの筋肉電極用のコイル状のリードを組み立て、実演したように、リードの3ミリメートル末端に女性のピンをはんだ付けする。25ゲージ針を使用して、PCA筋鉛の10ミリメートル末端を深部脳刺激電極の先端に挿入し、リードの端を曲げてフックを形成します。その後、リードをクリップして合計5ミリメートルの録音長を提供します。電極と外部機器の間の接続を接続するためのスキンレセプタクルを準備するには、単一行の女性ピンストリップコネクタから8つのピンホールを含む2つの17.5ミリメートルの部分をカットし、サンドペーパーを使用して各部分の外部表面を粗くします。フェノールを使用して、ヒュームフードに一緒にサンドピースを接着し、結果として得られた二列コネクタをヒュームフードの60〜80度の水の容器に30分間入れます。接着剤が硬化している間に、ストリップから25.6ミリメートルのフェイスプレートをカットします。フェイスプレートの中央に穴を開けます。ドリルプレスとメスで穴を拡大し、フェイスプレートの中央に5.4~17.4ミリメートルの長方形の穴を開けます。ファイルで穴の角を仕上げて正方形にします。接着剤が乾燥したら、フェイスプレートの長方形の穴の内側に大きな直径の穴がある二重列コネクタのエッジを、面板の表面で洗い流すまで挿入します。フェノールを使用してコネクタをフェイスプレートに付着させ、アセンブリを60~90度の水に入れます。フェノールが硬化したら、1.3ミリメートルの穴をフェイスプレートの各隅に、そして各端から途中の面プレートの両側にドリルします。編まれたポリエステル移植片の15ミリメートルの長さのチューブを切断し、下皮性針を使用して、3.8ミリメートル離れた3つの位置の壁を通してステンレス鋼線を通して、チューブをアセンブリに固定します。コネクタの各コーナーに等間隔のノッチを配置して、ワイヤをアセンブリ サーフェスに固定し、ペンチを使用して各ワイヤの端をねじってチューブをアセンブリに固定します。次に、レセプタクルの一方の端にあるポリエステルパッチに永久的なマークを付けます。甲状腺ノッチからマニュリウムへの正中頸部切開を行います。麻酔付きのイヌで、cricoid軟骨の下縁を露出させた後、刺激カフを両側SRNとLRNのそれぞれに配置し、密閉された縫合糸を使用して各カフの唇を閉じる。生検パンチを使用して、甲状腺軟骨の前表面の両側に4ミリメートルの軟骨窓を作り、チロアロイド側のコラリテノイド筋複合体の両方の側面を露出させる。各EMG記録電極のバーブを23ゲージ針を使用してTA LCA複合体に挿入し、ポリエステルパッチを4つのコーナーのそれぞれでキリイド軟骨に縫合します。それぞれの側のPCA筋肉の下にコンパニオンフックワイヤーEMG記録電極を備えた深い脳刺激電極を配置し、内視鏡を使用して、刺激が各チャネルの声帯外線を生成することを確認します。4-0非吸収性縫合糸を使用して、深部脳刺激電極を鉛にロックするアンカーを使用して、深い脳刺激電極をcricoid軟骨に固定します。止止めから作られた挿入具を使用して、神経刺激EMG記録電極のすべてのワイヤーリードをメスのピンを介してレセプタクルに挿入します。骨セメントを使用して、レセプタクルの下面を密封してリードピン接合部を絶縁します。セメントが硬化したら、中線切開部のロストラル端にレセプタクルを置き、ポリエステルスカートを介して容器を皮下組織に縫合します。次に、表面プレートの穴を通して縫合線を通して、スキンエッジをレセプタクルに取り付けます。ここでは、RLNをそのまま使用したベースラインセッションの1つから代表的なEMG記録が示されている。PCA筋肉からの記録では、RLN刺激は刺激アーティファクトを生成し、続いて大きな誘発EMG電位を引き起こす。チノオイテノイド横筋複合体からの記録では、SLN刺激は短い待ち時間の単シナプス筋応答およびより長い待ち時間の多シナプス性反射神経凝固閉じる応答が続く刺激アーティファクトを生成する。この記録では、自然EMG活動のバーストは、正常なインスピレーションの間にPCA筋肉から記録することができます。この吸気性EMG活性は、二酸化炭素の送達の過程で、より遅い掃引速度で増加する。チロオイテノイド横筋の内臓の吸入はないので、これらの筋肉から刺激の可能性を検出する必要はありません。この技術は、ウサギの顔の筋肉の再インナース特異性および加齢ラット舌筋肉の萎縮に対する電気コンディショニングの影響を調べるために適応されている。

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Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

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慢性生体内筋電図用埋め込み型システム

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