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만성 생체 내 근전도를 위한 이식형 시스템
만성 생체 내 근전도를 위한 이식형 시스템
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JoVE Journal Neuroscience
An Implantable System For Chronic In Vivo Electromyography

만성 생체 내 근전도를 위한 이식형 시스템

Full Text
11,372 Views
09:52 min
April 21, 2020

DOI: 10.3791/60345-v

David Zealear1, Yike Li1, Shan Huang1

1Department of Otolaryngology,Vanderbilt University Medical Center

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Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.

Overview

This article presents a protocol for manufacturing an implantable system designed for long-term in vivo recording of both evoked and spontaneous electromyographic potentials. The primary application of this technology is to investigate the reinnervation of laryngeal muscles following nerve injury, with specific attention to the effects of electrical conditioning therapy.

Key Study Components

Area of Science

  • Neuroscience
  • Electromyography
  • Neurophysiology

Background

  • The need for chronic EMG recording systems in moving animals.
  • Challenges with conventional systems regarding lead wire fragility.
  • Importance of understanding laryngeal muscle reinnervation post-injury.
  • Potential applications in other neuromuscular systems.

Purpose of Study

  • To develop a reliable method for chronic in vivo electromyography.
  • To examine the specificity and effectiveness of laryngeal muscle reinnervation.
  • To explore the implications of electrical conditioning therapy.

Methods Used

  • Implantable custom-built EMG recording systems.
  • Use of a canine model to investigate outcomes after nerve injury.
  • Detailed procedural steps for cuff electrode preparation and implantation.
  • Micro-surgical techniques under anesthesia for electrode placement.
  • Addition of silicone gel for insulation of exposed wires.

Main Results

  • The system allows for stable recording of muscle potentials in awake animals.
  • Validation of the technique for examining reinnervation following nerve repair.
  • Insights into current delivery across the nerve for effective stimulation.
  • Demonstrated improvements in recording efficacy compared to existing methods.

Conclusions

  • The study demonstrates an effective protocol for chronic electromyographic recordings.
  • The implications extend to improving understanding of reinnervation processes following injury.
  • This technique is crucial for further exploration of neuromuscular interventions.

Frequently Asked Questions

What are the advantages of this implantable system?
The system is designed to be economical and resilient, with coiled lead wires that prevent breakage during animal movement.
How is the EMG recording model implemented?
The model involves a surgical procedure to implant electrodes in laryngeal muscles and stimulated nerves, allowing for long-term electromyography.
What types of data can be obtained from this method?
The method allows for the recording of both evoked and spontaneous electromyographic potentials, providing insights into muscle reinnervation post-injury.
How can this method be adapted to other systems?
The technology can be applied to other neuromuscular systems requiring chronic nerve stimulation and EMG recording.
What are some limitations of this technique?
As this method is invasive, potential surgical risks and the well-being of the animal model must be considered.
What role does electrical conditioning play in this study?
Electrical conditioning is explored to enhance specificity in the reinnervation process and reduce unintended muscle contractions.

여기서 제시된 것은 유발되고 자발적인 근전도 전위내의 생체 내 연대순 기록을 위한 이식형 시스템의 제조를 위한 프로토콜이다. 이 시스템은 신경 손상 다음 후두 근육의 회안의 조사에 적용됩니다.

이 시스템은 연상되거나 자발적인 전기 동전 적 잠재력을 장기간 기록하기 위해 간단하고 경제적이며 이식 가능한 시스템을 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 기존의 만성 EMG 기록 시스템에 비해 이 시스템의 주요 장점은 리드 와이어가 코일링되어 깨어있는 움직이는 동물의 파손 또는 중단에 저항한다는 것입니다. 이 기술의 주요 적용은 합성요법을 피하기 위해 전기컨디셔닝 요법이 있는 후두 근육의 개보수의 특이성을 조사하는 것이다.

이 기술은 또한 다른 신경 근육 시스템에 적용 될 수 있는 만성 신경 자극 및/또는 EMG 기록 깨어 이동 동물에서. 절차를 소개하는 것은 산 황, 내 실험실에서 이비인후과의 연구 조교수가 될 것입니다. RLN 자극 전극 커프를 준비하기 전에 각 커프에 대해 170센티미터 길이의 테플론 코팅 멀티 필라멘트 타입 316 스테인리스 스틸 와이어를 자르고 코일 장치를 사용하여 와이어를 12센티미터 길이의 스프링으로 코일링합니다.

필요한 경우 스프링을 스트레칭하여 각 임플란트 부위에 대한 길이를 늘립니다. 각 코일 리드의 한쪽 끝 3밀리미터와 10밀리미터의 다른 끝을 똑바로 두고 각 끝을 절연해제합니다. 그런 다음 각 코일 리드의 3밀리미터 끝으로 금도금 구리 암컷 핀을 납땜합니다.

신경 커프를 준비하려면 튜브 롤에서 실리콘 튜브의 5 밀리미터 세그먼트를 잘라. 수술 현미경에서, 튜브 벽을 관통하는 25 게이지 피하 바늘을 사용하여 내부 벽 에 가까운 끝과 오프 센터에서 1.5 밀리미터를 관통한다. 바늘의 끝으로 하나의 리드의 10 밀리미터 끝을 백필하고 튜브에 절연 된 부분을 입금바늘을 철회.

튜브 바깥쪽의 베어 와이어 끝을 뒤로 구부리고 튜브에 들어가는 지점에서 와이어를 리드로 비틀어 튜브로 리드를 고정시십시오. 튜브의 반대쪽 끝에서 1.5 밀리미터 의 두 번째 리드를 삽입하기 위해 첫 번째 리드의 진입점을 정렬합니다. 바늘을 사용하여 벽을 관통하고 샤프트를 첫 번째 리드 맞은편 의 내부 벽 근처에서 밀어 내벽 근처에 밀어.

절연 10밀리미터 끝으로 바늘을 채우고 바늘을 제거합니다. 두 자극 전극은 양극에서 음극에 신경을 통해 현재 전달을 보장하기 위해 신경을 걸쇠 45도 V 모양을 형성한다. 곡선 가위 쌍을 사용하여 튜브 벽의 S자형 슬릿을 진입 지점 맞은편에 넣고 곡선마이크로수술 바늘을 사용하여 각 끝에 있는 커프 벽에 6-0 monofilament 비흡수성 봉합사를 삽입합니다.

에펜도르프 튜브에 용매와 의료 등급 의 일종 A 실리콘 젤의 덩어리를 결합하고 소용돌이 믹서에 혼합. 30 단위 인슐린 주사기를 사용하여 젤 준비를 적용하여 커프 외부에서 노출된 모든 베어 와이어를 재절연합니다. SLN 자극 전극 커프를 준비하려면 직경이 작은 튜브를 사용하여 설명한 것처럼 커프를 조립합니다.

PCA EMG 기록 전극을 준비하려면 PCA 근육 전극에 대한 코일 리드를 조립하고 여성 핀을 리드의 3밀리미터 끝에 납의 3밀리미터 끝에 납으로 납을 납으로 납으로 납. 25 게이지 바늘을 사용하여 PCA 근육리드의 10mm 끝을 깊은 뇌 자극 전극의 끝에 삽입하고 리드의 끝을 구부려 후크를 형성합니다. 그런 다음 잠재 고객의 클립을 잘라 총 5 밀리미터의 기록 길이를 제공합니다.

전극과 외부 장비 사이의 연결을 상호 고정하기 위한 스킨 리셉터클을 준비하기 위해, 한 행 여성 핀 스트립 커넥터에서 8개의 핀홀을 포함하는 17.5mm 조각 2개를 자르고 사포를 사용하여 각 조각의 외부 표면을 거칠게 합니다. 페놀을 사용하여 연기 후드에 모래 조각을 함께 붙이고 그 결과 이중 행 커넥터를 연기 후드에 60-80도 물 용기에 넣고 30 분 동안 배치하십시오. 접착제가 경화되는 동안 스트립에서 25.6 mm 페이스 플레이트를 잘라냅니다.

페이스 플레이트 중간에 구멍을 뚫습니다. 드릴 프레스와 메스로 구멍을 확대하여 5.4 x 17.4mm 직사각형 구멍을 얼굴판 중앙에 배치합니다. 파일로 구멍 모서리를 마무리하고 정사각형으로 정사각형으로 설정합니다.

접착제가 건조되면, 페이스 플레이트 표면으로 플러시 될 때까지 페이스 플레이트의 직사각형 구멍 내부에 큰 직경 구멍이중 행 커넥터의 가장자리를 삽입합니다. 페놀을 사용하여 커넥터를 페이스플레이트에 부착하고 어셈블리를 60-90도 물에 넣습니다. 페놀이 경화되면 1.3mm 구멍을 얼굴판의 각 모서리와 양쪽 끝에서 중간에 페이스플레이트의 양쪽에 드릴링합니다.

니트 폴리에스테르 이식편의 15mm 길이 튜브를 자르고 피하 바늘을 사용하여 피하 바늘을 사용하여 이식편 의 길이를 따라 3.8밀리미터 떨어져 벽을 통해 스테인레스 스틸 와이어를 스레드하여 조립에 튜브를 고정시합니다. 커넥터의 각 모서리에 똑같이 간격이 있는 노치를 배치하여 어셈블리 표면에 전선을 고정하고 펜치를 사용하여 각 와이어의 끝을 비틀어 튜브를 어셈블리에 끼우게 합니다. 그런 다음 리셉터클의 한쪽 끝에 폴리 에스테르 패치에 영구 마크를 만듭니다.

갑상선 노치에서 마누브리움까지 중간라인 목 절개를 합니다. 마취된 개에 크리시드 연골의 열등한 테두리를 노출한 후, 자극 커프를 각 양자 SLN및 RLN에 배치하고 밀폐된 봉합사를 사용하여 각 커프의 입술을 닫습니다. 생검 펀치를 사용하여 갑상선 연골의 전방 표면에 4mm 연골 창을 만들고 흉부 측쪽 크리카리티노이드 근육 복합체의 측면 측면을 노출하십시오.

각 EMG 기록 전극의 바브를 TA LCA 컴플렉스에 삽입하여 23 게이지 바늘을 사용하여 폴리에스테르 패치를 4개의 모서리각각의 크리시드 연골에 봉합합니다. 깊은 뇌 자극 전극을 양쪽의 PCA 근육 아래에 있는 동반자 후크 와이어 EMG 기록 전극으로 배치하고 내시경을 사용하여 각 채널에 대한 보컬 접이식 납치가 생성되는지 확인합니다. 4-0 비흡수성 봉합사를 사용하여 깊은 뇌 자극 전극을 리드에 고정하는 앵커를 사용하여 크리시드 연골에 고정하십시오.

신경 자극 EMG 기록 전극의 모든 와이어 리드를 hemostat에서 유행하는 삽입 도구를 사용하여 여성 핀을 통해 리셉터클에 삽입합니다. 뼈 시멘트를 사용하여 리셉터클의 열등한 표면을 밀봉하여 리드 핀 접합을 절연시보도록 합니다. 시멘트가 경화되면, 중음 절개의 로스트랄 끝에 리셉터클을 배치하고 폴리 에스테르 스커트를 통해 피하 조직에 리셉터클을 봉합.

그런 다음 얼굴 판 구멍을 통해 봉합사를 전달하여 피부 가장자리를 리셉터클에 부착합니다. 여기서, RLN이 그대로 있는 기준 세션 중 하나에서 대표 EMG 기록이 표시됩니다. PCA 근육에서 기록에서, RLN 자극은 큰 eMG 잠재력을 연상 하는 다음 자극 유물을 생산.

흉부 측삭 리코아리티노이드 근육 복합체의 기록에서, SLN 자극은 짧은 대기 시간 단신 분석 근육 반응과 더 긴 대기 시간 다신분석성 반사 점막 응약 반응뒤에 자극 아티팩트를 생성한다. 이 기록에서, 자발적인 EMG 활동의 버스트는 정상적인 영감 동안 PCA 근육에서 기록 될 수있다. 이 피증적 EMG 활동은 느린 스윕 속도로 이산화탄소 전달 과정에서 증가합니다.

흉부 측삭 크리아리티노이드 근육 복합체의 피의자 내분은 없으므로 이러한 근육에서 피망증 잠재력을 감지해서는 안됩니다. 이 기술은 토끼 얼굴 근육의 재 내적 특이성및 또한 노화 쥐 혀 근육의 위축에 전기 컨디셔닝의 영향을 조사하기 위하여 적응되었습니다.

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