말초 신경 인터페이스를 위한 배터리가 필요 없는 무선 시스템의 이식 및 제어

말초 신경 손상은 매우 흔합니다. 전기 자극은 신경 재생에 치료 효과를 보였다. 그래서 여기서는 신경 계면 이식 및 장치 활용에 대한 일반화된 방법을 보여주었습니다.

이 기술은 감염 부위가 될 수 있는 피부를 통과하는 납이 생기는 것을 방지합니다. 이식된 자극기는 무선으로 전원을 공급받을 수 있으며 치료 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다. 이 전기 자극 장치는 부상이나 질병 후 말초 신경 재생을 향상시키는 치료 잠재력이 높으며, 그렇지 않으면 손상될 수 있는 손실된 기능을 회복하는 데 도움이 됩니다.

신경을 분리하고 커프와 잘 접촉하려면 섬세함이 필요합니다. 기구로 직접 신경을 잡지 말고 뭉툭한 도구로 신경을 조작하고 긴장이 없는 자세를 유지하십시오. 수술을 시작하기 전에 쥐를 준비 테이블에 엎드린 자세로 놓고 귓바퀴 반사를 확인하여 적절한 마취 깊이를 확인합니다.

전체 수술 기간 동안 15분마다 호흡 속도, 조직 색상 및 마취 깊이를 계속 평가하고 그에 따라 ISO 불소 수치를 유지합니다. 분홍색과 촉촉한 상태를 유지해야 하는 점막을 모니터링합니다. 준비 테이블에 쥐를 놓습니다.

오른쪽 다리와 등 하반부를 포함한 수술 부위를 면도합니다. 완료되면 동물을 수술대로 옮기고 베타딘 패드로 면도한 수술 부위를 문지른 다음 70% 에탄올 면봉을 세 번 문지릅니다. 조직 가위를 사용하여 오른쪽 대퇴골과 평행한 피부를 절개한 다음 절개 부위의 내측 등 피하 결합 조직을 뭉툭하게 분리하여 수신기 코일을 위한 피하 주머니를 제거합니다.

그런 다음 피부 절개와 평행하게 오른쪽 둔근을 후속 절개합니다. 끝이 뭉툭한 금속 해부 프로브를 사용하여 좌골 신경을 분리한 다음 신경에 긴장을 가하거나 경로를 왜곡하지 않고 커프를 감싸 격리된 좌골 신경에 무선 배터리가 필요 없는 장치를 이식합니다. 완료되면 추가 전기 자극을 위해 수신기 코일이 놓인 피부에 표시하십시오.

흡수성 봉합사를 사용하여 둔근 절개 부위를 봉합합니다. 피부 가장자리를 일치시켜 상처 클립으로 피부 절개 부위를 둘러쌉니다. 수술 후 1시간 동안 마취 상태에서 동물에게 200마이크로초 펄스 폭으로 20Hz의 전기 자극을 지속적으로 전달합니다.

마취에서 완전히 회복되면 동물을 집으로 돌려보냅니다. 앞에서 설명한 대로 수술을 위한 랩을 준비한 후 목의 복부 쪽의 수술 부위를 면도합니다. 동물을 수술대로 옮기고 베타딘 패드로 면도한 수술 부위를 문지른 다음 70% 에탄올 면봉으로 세 번 문지릅니다.

다음으로 마취된 쥐의 표재성 경추 근막의 피부를 통해 3cm 정중선을 절개하여 흉골 설골근과 흉쇄유돌근을 노출시킵니다. 혈관 루프를 사용하여 흉쇄유돌돌돌기를 측면으로 수축시키기 전에 혈액 해부용 프로브를 사용하여 흉쇄유돌돌근을 들어 올립니다. 그런 다음 오모히오이드 근육을 풀어주고 수축시킨 다음 미주신경과 오모히오이드 근육 아래의 경동맥 다발을 풀어 내측으로 수축시킵니다.

횡격막 신경을 분리합니다. 횡격막 신경 주위의 커프와 신경에 수직으로 위치한 접촉 전극을 사용하여 양측 흉쇄유돌돌근에 대해 깊은 흉골 설골에 장치의 수신기 코일을 배치하여 무선 배터리가 필요 없는 장치를 횡격막 신경에 이식합니다. 깊은 진피에 거꾸로 흡수성 봉합사로 피부를 닫습니다.

수술 후 1시간 동안 마취 상태에서 동물에게 200마이크로초 펄스 폭으로 20Hz의 전기 자극을 지속적으로 전달합니다. 마취에서 완전히 회복된 후 동물을 집으로 돌려보냅니다. 무선 자극의 경우 파형 함수 발생기를 사용하여 외부 유도 전송 코일에 전력을 공급합니다.

양호한 유도 결합을 보장하기 위해 이식된 수신기 코일의 공진 주파수와 위치를 일치시킵니다. 설정이 완료되면 1시간 동안 20Hz에서 단상 200마이크로초 펄스를 전달합니다. 전기 자극 전달을 확인하고 정량화하려면 좌골 신경의 최대 활성화를 전달하기 위해 자극 전압을 조정하면서 경골 전방 근육의 복합 근육 활동 전위(CMAP)를 기록합니다.

완전한 횡격막 신경 절개 손상은 경련 반응을 불러일으킴으로써 연구에서 확인되었습니다. 횡격막 절개 전에 횡격막의 전기 자극은 횡격막에 복합 근육 활동 전위를 유발했는데, 이는 횡격막 신경 절개에 의해 제거되었습니다. 와이어 전극에 의해 우측 좌골 신경통에 단일 자극 펄스를 전달한 후 유도된 최대 CMAP 반응을 무선 전극과 비교했습니다.

무선 신경 자극은 유선 기반 신경 자극에서 CMAP의 평균 88%를 달성할 수 있는 것으로 관찰되었습니다. 대표적인 근전도 분석은 1시간 20헤르츠 전기 자극의 시작과 40분에 4개의 순차적인 스파이크를 보여줍니다. 40분에 피크 진폭이 약간 감소하는 것이 관찰되었습니다.

말초 신경 재생 정도는 신경 병변 부위에 원위부로 적용된 역행성 추적자를 사용하여 평가하였다. 요추 척수 전방 뿔의 경골 신경 또는 비골 신경의 재생된 하위 그룹이 관찰되었습니다. 송신 코일은 완전한 효율을 달성하기 위해 거리, 방향 또는 위치를 조정할 때 장치에 전원을 공급하기 위해 수신 코일에 잘 정렬되어야 함을 기억하십시오.

이 방법은 또한 약물 방출 및 광유전학과 같은 다른 바람직한 신경 계면에 대해 수행될 수 있습니다. 이 기술은 전기 자극이 다른 신경에 다른 영향을 미치는 다양한 메커니즘을 연구하기 위해 수행 할 수 있습니다.