Implantacja i sterowanie bezprzewodowymi, bezbateryjnymi systemami do łączenia nerwów obwodowych

Uszkodzenie nerwów obwodowych jest dość powszechne. Stymulacja elektryczna wykazała terapeutyczne działanie na regenerację nerwów. Pokazaliśmy więc uogólnioną metodę wszczepiania interfejsu nerwowego i wykorzystania urządzenia.

Ta technika pozwala uniknąć przewodzeń przechodzących przez skórę, które mogą być miejscami infekcji. Wszczepiony stymulator może być zasilany bezprzewodowo i dostrojony do potrzeb leczenia. To urządzenie do stymulacji elektrycznej ma wysoki potencjał terapeutyczny, aby poprawić regenerację nerwów obwodowych po urazie lub chorobie, pomagając przywrócić utracone funkcje, które w przeciwnym razie mogłyby pozostać upośledzone.

Odizolowanie nerwu i uzyskanie dobrego kontaktu z mankietem wymaga delikatności. Nigdy nie chwytaj nerwu bezpośrednio za pomocą narzędzi, ale zamiast tego manipuluj nerwem za pomocą narzędzi i utrzymuj ułożenie bez napięć. Przed rozpoczęciem zabiegu chirurgicznego należy ułożyć szczura w pozycji leżącej na stole przygotowawczym i potwierdzić odpowiednią głębokość znieczulenia, sprawdzając odruch małżowiny usznej.

Przez cały czas trwania operacji należy oceniać częstość oddechów, kolor tkanek i głębokość znieczulenia co 15 minut i odpowiednio utrzymywać poziom izofluoru. Monitoruj błony śluzowe, które powinny pozostać różowe i wilgotne. Umieść szczura na stole przygotowawczym.

Ogol obszar operacyjny, w tym prawą nogę i dolną połowę pleców. Po zakończeniu przenieś zwierzę na stół chirurgiczny i wyszoruj ogoloną powierzchnię chirurgiczną podkładką Betadine, a następnie trzykrotnie użyj wacika z 70% etanolu. Użyj nożyczek do tkanek, aby wykonać nacięcie w skórze równolegle do prawej kości udowej, a następnie oddzielenie podskórnej tkanki łącznej z tyłu, bezpośrednio przyśrodkowo do nacięcia, aby oczyścić podskórną kieszeń na cewkę odbiorczą.

Następnie wykonaj kolejne nacięcie na prawym mięśniu pośladkowym równolegle do nacięcia skóry. Za pomocą metalowych sond preparacyjnych z końcami odizoluj nerw kulszowy, a następnie wszczep bezprzewodowe urządzenie bez baterii na izolowany nerw kulszowy, owijając mankiet bez naprężania nerwu lub zniekształcania jego ścieżki. Po zakończeniu zaznacz na skórze, gdzie znajduje się cewka odbiorcza w celu dalszej stymulacji elektrycznej.

Zszyj nacięcie mięśnia pośladkowego za pomocą szwów wchłanialnych. Owiń nacięcie skóry klipsami do ran, dopasowując krawędzie skóry. Przez godzinę po operacji dostarczaj zwierzęciu pod narkozą ciągłą stymulację elektryczną o częstotliwości 20 Hz z impulsem o szerokości 200 mikrosekund

Po pełnym wyzdrowieniu ze znieczulenia należy umieścić zwierzę z powrotem w klatce domowej. Po przygotowaniu opaski do zabiegu chirurgicznego, jak opisano wcześniej, należy ogolić obszar operacyjny po brzusznej stronie szyi. Przenieś zwierzę na stół chirurgiczny i wyszoruj ogoloną powierzchnię operacyjną podkładką Betadine, a następnie trzykrotnie przetrzyj wacik z 70% etanolu.

Następnie wykonaj trzycentymetrowe nacięcie linii środkowej przez skórę w powierzchownej powięzi szyjnej znieczulonego szczura, aby odsłonić mięśnie gnykowe mostka i mostkowo-obojczykowo-sutkowe. Użyj sondy do wypreparowania krwi, aby unieść mięsień mostkowo-obojczykowo-sutkowy przed cofnięciem mostka obojczykowo-sutkowego na boki za pomocą pętli naczynia. Następnie uwolnij i wycofaj mięsień omohyoidalny, a następnie uwolnij i przyśrodkowo cofnij nerw błędny i pęczek szyjny pod mięśniem omohyoidalnym.

Odizoluj nerw przeponowy. Wszczepij bezprzewodowe urządzenie bez baterii na nerw przeponowy, umieszczając cewkę odbiorczą urządzenia na mięśniu gnykowym mostka, głęboko w stosunku do obustronnych mięśni mostkowo-obojczykowo-sutkowych, z mankietem wokół nerwu przeponowego i elektrodami kontaktowymi umieszczonymi prostopadle do nerwu. Zamknij skórę za pomocą odwróconych wchłanialnych szwów w głębokiej skórze właściwej.

Przez godzinę po operacji dostarczaj zwierzęciu pod narkozą ciągłą stymulację elektryczną o częstotliwości 20 Hz z impulsem o szerokości 200 mikrosekund. Po pełnym wyzdrowieniu ze znieczulenia należy zwrócić zwierzę do klatki domowej. Do stymulacji bezprzewodowej użyj generatora funkcyjnego fali, aby dostarczyć energię elektryczną do zewnętrznej cewki transmisyjnej indukcyjnej.

Dopasuj częstotliwość rezonansową i położenie wszczepionej cewki odbiorczej, aby zapewnić dobre sprzężenie indukcyjne. Po zakończeniu ustawiania dostarczaj jednofazowe impulsy 200 mikrosekund o częstotliwości 20 Hz przez jedną godzinę. Aby zweryfikować i określić ilościowo dostarczanie stymulacji elektrycznej, zarejestruj złożone potencjały czynnościowe mięśni lub CMAP z mięśnia piszczelowego przedniego, jednocześnie dostosowując napięcie stymulacji, aby zapewnić ponadmaksymalną aktywację nerwu kulszowego.

Całkowite uszkodzenie przecięcia nerwu przeponowego zostało potwierdzone w badaniu poprzez wywołanie reakcji drgawkowej. Przed przecięciem stymulacja elektryczna nerwu przeponowego wywołała złożone potencjały czynnościowe mięśni na przeponie ipsilateralnej, które zostały zniesione przez przecięcie nerwu przeponowego. Maksymalną odpowiedź CMAP uzyskaną po dostarczeniu pojedynczego impulsu bodźca do prawej rwy kulszowej za pomocą elektrody drucianej porównano z elektrodą bezprzewodową.

Zaobserwowano, że bezprzewodowa stymulacja nerwów może osiągnąć średnio 88% CMAP z przewodowej stymulacji nerwów. Reprezentatywna analiza elektromiograficzna pokazuje cztery sekwencyjne skoki na początku i 40 minut jednogodzinnej stymulacji elektrycznej 20 Hz. Po 40 minutach odnotowano niewielki spadek amplitudy szczytu.

Stopień regeneracji nerwów obwodowych oceniano za pomocą znaczników wstecznych nakładanych dystalnie do miejsca uszkodzenia nerwu. Obserwowano zregenerowane podgrupy nerwu piszczelowego lub nerwu strzałkowego w rogu przednim lędźwiowego rdzenia kręgowego. Pamiętaj, że cewka nadawcza musi być dobrze wyrównana z cewką odbiorczą, aby zasilać urządzenie, gdy być może należy dostosować odległość, orientację lub pozycję, aby osiągnąć pełną skuteczność.

Metodę można również stosować na innych preferowanych interfejsach nerwowych, takich jak uwalnianie leków i optogenetyka. Technika ta może być wykonywana w celu zbadania różnych mechanizmów, za pomocą których stymulacja elektryczna prowadzi do różnych skutków dla różnych nerwów.