Implantatie en controle van draadloze, batterijloze systemen voor perifere zenuwinterfacing

Perifere zenuwbeschadiging komt vrij vaak voor. De elektrische stimulatie vertoonde een therapeutisch effect op de zenuwregeneratie. Dus hier toonden we een algemene methode voor het implanteren van zenuwinterface en het gebruik van apparaten.

Deze techniek voorkomt dat er leads door de huid gaan, die infectieplaatsen kunnen zijn. De geïmplanteerde stimulator kan draadloos worden gevoed en afgestemd op de behandelingsbehoeften. Dit apparaat voor elektrische stimulatie heeft een hoog therapeutisch potentieel om de regeneratie van perifere zenuwen na letsel of ziekte te verbeteren, waardoor de verloren functie wordt hersteld die anders aangetast zou blijven.

Het isoleren van de zenuw en het bereiken van een goed contact met de manchet vereist delicatesse. Grijp de zenuw nooit rechtstreeks met instrumenten, maar manipuleer de zenuw in plaats daarvan met stomp gereedschap en zorg voor een spanningsvrije plaatsing. Voordat u met de chirurgische ingreep begint, plaatst u de rat in buikligging op een voorbereidingstafel en bevestigt u de juiste diepte van de anesthesie door de oorschelpreflex te controleren.

Blijf gedurende de gehele duur van de operatie elke 15 minuten de ademhalingsfrequentie, weefselkleur en diepte van de anesthesie beoordelen en handhaaf het isofluorgehalte dienovereenkomstig. Houd de slijmvliezen in de gaten, die roze en vochtig moeten blijven. Leg de rat op de voorbereidingstafel.

Scheer het operatiegebied, inclusief het rechterbeen en de onderste helft van de rug. Als u klaar bent, verplaatst u het dier naar de operatietafel en schrobt u het geschoren operatiegebied met een Betadine-pad, gevolgd door drie keer een wattenstaafje van 70% ethanol. Gebruik een weefselschaar om een incisie in de huid te maken die evenwijdig is aan het rechter dijbeen, gevolgd door een stompe scheiding van het onderhuidse bindweefsel op de rug, direct mediaal van de incisie om een onderhuidse zak vrij te maken voor de ontvangstspoel.

Maak vervolgens een volgende incisie op de rechter bilspier parallel aan de huidincisie. Isoleer met behulp van metalen dissectiesondes met stompe uiteinden de heupzenuw en implanteer vervolgens het draadloze batterijloze apparaat op de geïsoleerde heupzenuw door de manchet eromheen te wikkelen zonder de zenuw onder spanning te zetten of zijn pad te vervormen. Als u klaar bent, markeert u op de huid waar de ontvangerspoel is geplaatst voor verdere elektrische stimulatie.

Hecht de incisie in de bilspier met resorbeerbare hechtingen. Omsluit de huidincisie met wondclips door de huidranden op elkaar af te stemmen. Geef gedurende een uur na de operatie continue elektrische stimulatie van 20 hertz met een pulsbreedte van 200 microseconden aan het dier onder anesthesie.

Na volledig herstel van de anesthesie, brengt u het dier terug naar de thuiskooi. Nadat u de wikkel hebt voorbereid op de chirurgische ingreep zoals eerder beschreven, scheert u het operatiegebied aan de buikzijde van de nek. Verplaats het dier naar de operatietafel en schrob het geschoren operatiegebied met een Betadine-kussentje, gevolgd door drie keer een wattenstaafje van 70% ethanol.

Maak vervolgens een incisie van drie centimeter in de middellijn door de huid in de oppervlakkige cervicale fascia van de verdoofde rat om de sterno-tongbeen- en sternocleidomastoïde spieren bloot te leggen. Gebruik een sonde voor bloeddissectie om de sternocleidomastoïde spier op te tillen voordat u de sternocleidomastoïde lateraal terugtrekt met behulp van een vaatlus. Bevrijd en trek vervolgens de omohyoïde spier in, gevolgd door het bevrijden en mediaal intrekken van de nervus vagus en de halsslagaderbundel onder de omohyoid-spier.

Isoleer de middenrifzenuw. Implanteer het draadloze batterijloze apparaat op de middenrifzenuw door de ontvangerspoel van het apparaat op het tongbeen van het sterno te plaatsen, diep ten opzichte van de bilaterale sternocleidomastoïde spieren, met de manchet rond de middenrifzenuw en de contactelektroden loodrecht op de zenuw geplaatst. Sluit de huid met omgekeerde resorbeerbare hechtingen in de diepe dermis.

Geef gedurende een uur na de operatie continue elektrische stimulatie van 20 hertz met een pulsbreedte van 200 microseconden aan het dier onder anesthesie. Na volledig herstel van de anesthesie, brengt u het dier terug naar de thuiskooi. Gebruik voor de draadloze stimulatie een golfvormfunctiegenerator om elektrische stroom te leveren aan een externe inductieve transmissiespoel.

Pas de resonantiefrequentie en positionering van de geïmplanteerde ontvangstspoel aan om een goede inductieve koppeling te garanderen. Zodra de instelling is voltooid, levert u gedurende een uur monofasische pulsen van 200 microseconden bij 20 hertz. Om de afgifte van elektrische stimulatie te verifiëren en te kwantificeren, registreert u de samengestelde spieractiepotentialen, of CMAP's, van de voorste spier tibialis terwijl u de stimulatiespanning aanpast om supramaximale activering van de heupzenuw te leveren.

De volledige transsectiebeschadiging van de middenrifzenuw werd in de studie bevestigd door een spiertrekkingsreactie op te roepen. Vóór de transsectie wekte elektrische stimulatie van de middenrifzenuw samengestelde spieractiepotentialen op het ipsilaterale diafragma op, die werden opgeheven door de doorsnede van de middenrifzenuw. Een maximale CMAP-respons die werd opgewekt na het toedienen van een enkele stimuluspuls aan de rechter ischias door een draadelektrode werd vergeleken met een draadloze elektrode.

Er werd waargenomen dat de draadloze zenuwstimulatie gemiddeld 88% van de CMAP kon bereiken door middel van draadgebaseerde zenuwstimulatie. De representatieve elektromyografie-analyse toont vier opeenvolgende pieken aan het begin en de 40 minuten van de elektrische stimulatie van één uur en 20 hertz. Na 40 minuten werd een lichte afname van de piekamplitude opgemerkt.

De mate van regeneratie van de perifere zenuw werd beoordeeld met behulp van retrograde tracers die distaal op de plaats van de zenuwlaesie werden aangebracht. De geregenereerde subgroepen van de scheenbeenzenuw of de fibulaire zenuw in de voorhoorn van het lumbale ruggenmerg werden waargenomen. Onthoud dat de zendspoel goed moet zijn uitgelijnd met de ontvangende spoel om het apparaat van stroom te voorzien wanneer u misschien de afstand, oriëntatie of positie moet aanpassen om volledige werkzaamheid te bereiken.

De methode kan ook worden uitgevoerd op andere geprefereerde zenuwinterfaces, zoals medicijnafgifte en optogenetica. De techniek kan worden uitgevoerd om verschillende mechanismen te bestuderen waardoor elektrische stimulatie leidt tot verschillende effecten op verschillende zenuwen.