Name: Desenvolvimento de um eletrodo de eletromiografia epimísia de baixo custo: um fluxo de trabalho simplificado para fabricação e teste (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T14:50:00.000+00:00
Duration: 4 min 48 s
Description: Aprenda a fabricar eletrodos epimisiais de EMG de baixo custo para pesquisa eletrofisiológica em modelo de roedor. Este método simplificado valida sinais compatíveis com padrões industriais em estudos neuromusculares.

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<meta charset="utf8"></head><body> Fabricação de eletrodos EMG epimísios para modelos pré-clínicos de roedores

<ol><li>Grandjean, P. A., Mortimer, J. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recruitment+properties+of+monopolar+and+bipolar+epimysial+electrodes%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Biomed.+Eng%22%5BJournal%5D)">Recruitment properties of monopolar and bipolar epimysial electrodes.</a> Ann. Biomed. Eng. 14 (1), 53-66 (1986).</li>
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<li>Muceli, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decoding+motor+neuron+activity+from+epimysial+thin-film+electrode+recordings+following+targeted+muscle+reinnervation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neural+Eng%22%5BJournal%5D)">Decoding motor neuron activity from epimysial thin-film electrode recordings following targeted muscle reinnervation.</a> J. Neural Eng. 16 (1), 016010(2018).</li>
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<li>Zwarts, M. J., Stegeman, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multichannel+surface+EMG%3A+basic+aspects+and+clinical+utility%5BTitle%5D)+AND+%22Muscle+Nerve%22%5BJournal%5D)">Multichannel surface EMG: basic aspects and clinical utility.</a> Muscle Nerve. 28 (1), 1-17 (2003).</li>
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<li>Uhlir, J. P., Triolo, R. J., Davis, J. A., Bieri, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+of+epimysial+stimulating+electrodes+in+the+lower+extremities+of+individuals+with+spinal+cord+injury%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans.+Neural+Syst.+Rehabil.+Eng%22%5BJournal%5D)">Performance of epimysial stimulating electrodes in the lower extremities of individuals with spinal cord injury.</a> IEEE Trans. Neural Syst. Rehabil. Eng. 12 (2), 279-287 (2004).</li>
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</ol>

<table><tbody><tr><td>Materiais do Eletrodo</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td><forte> quantidade e preço por eletrodo< / forte></td></tr><tr><td>Superfície de contato</td><td>Prince and Izant PT90/IR10 1.25 mm x 5 mm foil</td><td>Catálogo #1040055&nbsp;</td><td>2 por eletrodo US$ 7,50 por folha US$ 15,00 por eletrodo</td></tr><tr><td>Eletrodo de aço inoxidável revestido com PFA&nbsp;</td><td>Fio de Aço Inoxidável Revestido com PFA Multi-Trançado da A-M Systems 50.8 &micro; Diâmetro do fio M&nbsp;</td><td>Catálogo #793500</td><td>Depende do comprimento de chumbo desejado (por exemplo, fios de chumbo de 9 polegadas x2) $128 por carretel de 25 pés $5.12 por pé $0.42 por polegada (x18) $7.68 por eletrodo</td></tr><tr><td>Jig&nbsp;</td><td>Impresso em 3D (ver arquivo .gcode)</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>NA Selante para corpo de eletrodo</td><td>Nusil Med-1137 silicone líquido Catálogo</td><td>#MED-1137</td><td>1 grama $344.66 por 2 oz. (59.15 mL) $5.83 por eletrodo Base de</td></tr><tr><td>silicone</td><td>Implantech Alliedsil Silicone Sheeting-Reinforcementd, Long Term Implantable (8" x 6") .007 thick</td><td>Catálogo #701-07&nbsp;</td><td>Folha de 10 mm x 5 mm US$ 225,00 por 8 x 6 polegadas US$ 0,36 por eletrodo (10 mm x 5 mm)</td></tr><tr><td>&nbsp; Diluente para mistura de selante</td><td>Tolueno 99,5% Reagente ACS 500mL ou Xileno ACS 99,5%</td><td>Catálogo #179418-500 ML</td><td>0,75 mL $25,53 por 500 mL $0,38 por eletrodo</td></tr><tr><td>Modelo para perfurar base de silicone</td><td>Gabarito de corte - Impresso em 3D (ver arquivo CAD)</td><td>NA</td><td>NA</td></tr><tr><td>Eletrodo fabricado sob medida: <forte>$29,25</forte></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Eletrodo padrão da indústria (EP105 EMG Patch Electrode, 2 contatos, face única, 7mm x 4mm, MicroProbe para Ciências da Vida): $305.00</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Materiais de Fabricação Adicionais&nbsp; </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td><forte> quantidade e preço por eletrodo< / forte></td></tr><tr><td>Software de impressão 3D&nbsp;</td><td>Solidworks (Solidworks, 2022)</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Soldador Micro-Tig&nbsp;</td><td>Soldador Micro-Tig (CD1000SPM, Soldador de Resistência à Pesquisa e Produção de Luz de Pulso Único, Sunstone)</td><td>SKU&nbsp; 301010</td><td>$3,500</td></tr><tr><td>Banho ultrassônico</td><td>Banho ultrassônico (Banho ultrassônico da série CPX, Fisherbrand).&nbsp;</td><td>15-337-403</td><td>NA</td></tr><<tr><td>strong>Ex Vivo Testing Materials&nbsp; </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td><forte> quantidade e preço por eletrodo< / forte></td></tr><tr><td>Plataforma e software de aquisição de dados</td><td>DigitalLynx 4sX Base Cheetah versão 6.0 (Neuralynx Inc.)&nbsp;</td><td>Hardware e software de aquisição</td> <td>de EMG NA</td></tr><tr><td>Placa de interface de eletrodo (EIB)</td><td>EIB, EIB16-QC, Neuralynx Inc.</td><td>31-0603-0007</td><td>Gerador</td>de</tr><tr><td>sinal</td> NA <td>Gerador de função de 5 MHz, B& K Precisão&nbsp;</td><td>&nbsp; 4005DDS220V</td><td>$387.46</td></tr><tr><td>Potenciostato</td><td>PGSTAT1 potenciostato (EcoChemie, Utrecht, Holanda)</td><td>NA</td><td>NA</td></tr><tr><td>Parafuso de aço inoxidável</td><td>Fine Science Tools</td><td>19010-00</td><td>$98</td></tr><tr><td>Ex Vivo Testing Materials&nbsp; </td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td>&nbsp; &nbsp;</td><td><forte> quantidade e preço por eletrodo< / forte></td></tr><tr><td>Esteira para roedores&nbsp;</td><td>Esteira Aberta Exer 3/6, Columbus Instruments</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>NA Dental cement</td><td>Excel Formula&reg; Material Dentário Derramável, St. George Technology Inc.</td><td>#24211</td><td>$125.60</td></tr><tr><td>Microscópio óptico</td><td>Keyence BZ-X800, Keyence Corporation, Osaka, Japão&nbsp;</td><td>NA</td><td>NA</td></tr><tr><td>Sistema de captura de movimento</td><td>Optitrack Color Camera, Optitrack, NaturalPoint Inc.</td><td>NA</td><td>NA</td></tr><tr><td>Algoritmo de detecção de pico</td><td>" SciPy.signal.find_peaks - Manual SciPy v1.8.1", 2022</td><td>NA</td><td>NA</td></tr><tr><td>Python software</td><td>Python Foundation. Referência da linguagem Python, versão 3.9. Disponível em http://www.python.org</td><td>NA</td><td>NA</td></tr><tr><td>Rat</td><td>HsdBlu: LE, Envigo</td><td>140</td><td>NA</td></tr><tr><td>Software estatístico</td><td>GraphPad Prism versão 10.0.0 (GraphPad Software, Boston, Massachusetts EUA)</td> <td>NA</td><td>NA</td></tr></tbody></table>

desenvolvimento de um eletrodo de eletromiografia epimísia de baixo custo: um fluxo de trabalho simplificado para fabricação e teste

Development of a Low-cost Epimysial Electromyography Electrode: A Simplified Workflow for Fabrication and Testing

Desempenho ex vivo Os ICCs revelaram altos níveis de concordância entre os eletrodos fabricados sob medida e os padrões da indústria em todas as formas de onda (seno [ICC = 0,993], quadrado [ICC = 0,995], triângulo [ICC = 0,958]; p &lt; 0,001). Os gráficos de Bland-Altman também revelaram um alto grau de concordância de sinal entre os eletrodos. Os gráficos de Bland Altman e as correlações de Pearson estão resumidos na Figura 3 com fortes correlações positivas entre os eletrodos fabricados sob medida e os padrões da indústria. As correlações de Pearson revelaram altos níveis de sincronia temporal entre o eletrodo fabricado sob medida e o padrão da indústria em todas as formas de onda (seno [r = 0,987], quadrado [r = 0,990], triângulo [r = 0,931]).
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66744/66744fig03.jpg"> Figura 3: Resultados do teste ex vivo . Dados brutos de eletrodos personalizados e padrão da indústria para uma onda senoidal repetida (A), (D) onda quadrada e (G) onda triangular a 0,1 V e 5 Hz. (B,E,H) Correlação entre medições de tensão para os eletrodos personalizados e MicroProbe para 8.000 amostras das respectivas formas de onda. (C, F, I) Gráfico de Bland Altman avaliando a diferença percentual entre o eletrodo personalizado e o MicroProbe nos valores médios das respectivas formas de onda. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/66744fig03large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Um espectro de impedância representativo para um eletrodo epimísio fabricado sob medida é mostrado na Figura 4. Embora as medidas de impedância tenham sido coletadas de 10 Hz a 31 kHz, os resultados são relatados em 1 kHz, que é uma frequência relevante para a aquisição EMG. O padrão da indústria (eletrodo de referência) tinha uma impedância de 2 kΩ. Para comparação, a impedância média de 10 eletrodos epimísios fabricados sob medida foi de 3,61 ± 7,95 kΩ e 1,63 ± 1,59 kΩ a 1 kHz para as superfícies de contato 1 e 2, respectivamente.
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66744/66744fig04.jpg"> Figura 4: Impedância. Gráfico de magnitude de Bode representando o valor da impedância em Ohms (Ω) a ~ 1 kHz para um eletrodo epimísio fabricado sob medida representativo. Os canais 1 e 2 pertencem às superfícies de contato 1 e 2, respectivamente. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/66744fig04large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Desempenho in vivo (Vídeo Suplementar S1) O eletrodo fabricado sob medida capturou efetivamente as flutuações fisiológicas na atividade de EMG da VL induzidas durante várias condições de caminhada em esteira. Notavelmente, o pico médio de atividade EMG foi significativamente menor durante a descida (0,008 ± 0,005 mV) do que em subidas (0,031 ± 0,180 mV, p = 0,005), em concordância com achados anteriores10. Além disso, um teste t pareado revelou que os valores de amplitude EMG de pico em 14 dias (0,01 ± 0,007 mV) não exibiram uma diferença significativa em relação aos 56 dias (0,012 ± 0,007 mV, p &gt; 0,05), apoiando a confiabilidade a longo prazo do dispositivo (Figura 5). Valores de magnitude EMG significativamente diferentes nas mesmas condições de registro podem ser indicativos de danos ou falhas no eletrodo.
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66744/66744fig05.jpg"> Figura 5: Confiabilidade do eletrodo in vivo . Boxplot de Tukey da amplitude EMG de pico (mV) do vasto lateral durante a caminhada nivelada em esteira (16 m/min) aos 14 dias (T14) e 56 dias (T56) após a instrumentação. Abreviaturas: EMG = eletromiografia; ns = não significativo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/66744fig05large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Biocompatibilidade A H&amp;E não revelou evidência de inflamação no músculo controle (Figura 6, painel esquerdo) em relação ao músculo instrumentado (Figura 6, painel direito). Isso não incluiu nenhuma evidência clara de infiltração de células imunes, acúmulo mionuclear interno, fibrogênese e / ou fragmentação do sarcolema entre as seções transversais extraídas do músculo controle ou instrumentado.
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66744/66744fig06.jpg"> Figura 6: Biocompatibilidade. Comparação histológica dos músculos vasto lateral controle (esquerdo) e instrumentado (direito) corados com hematoxilina e eosina (40x). Barras de escala = 100 μm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/66744fig06large.jpg" target="_blank">Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a>
Arquivo suplementar 1: Catch_tray.gcode. Modelo de impressão 3D da bandeja coletora, projetado como parte do gabarito dobrável para capturar as folhas dobradas do gabarito dobrável. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/Supplementary%20File%201.zip" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a>
Arquivo suplementar 2: Cutting_jig.gcode. Modelo de impressão 3D do gabarito de corte, que contém ranhuras uniformemente espaçadas como guia para perfurar consistentemente a base de silicone. O gabarito de corte é configurado para a colocação de vinte folhas para formar dez eletrodos epimísios bipolares. No entanto, atualmente usamos o gabarito de corte para produzir um lote de seis eletrodos bipolares, pois sugerimos deixar um espaço entre os eletrodos. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/Supplementary%20File%202.zip" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a>
Arquivo suplementar 3: Folding_jig.gcode. Modelo de impressão 3D do gabarito dobrável, que permite dobrar mais facilmente as folhas de platina-irídio para formar a forma de U desejada. A dobragem das folhas também pode ser realizada manualmente, se necessário. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/Supplementary%20File%203.zip" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a>
Vídeo Suplementar S1: Teste in vivo . Sinalização EMG da LV durante a caminhada em declínio (-16°) em uma esteira motorizada a 16m/min usando o eletrodo EMG epimísio fabricado sob medida. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66744/Supplemental_Video.zip" target="_blank">Clique aqui para baixar este arquivo.</a>

Desenvolvimento de um eletrodo de eletromiografia epimísia de baixo custo: um fluxo de trabalho simplificado para fabricação e teste

Electromyography (EMG) is a valuable diagnostic tool for detecting neuromuscular abnormalities. Implantable epimysial electrodes are commonly used to ...

development-low-cost-epimysial-electromyography-electrode-simplified

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurociência

Este protocolo descreve como gerar eletrodos de fibra de carbono. Os eletrodos são posteriormente usados ​​para detectar liberação de catecolaminas a partir de vesículas com amperometria fibra de carbono.

Fabricação de eletrodos amperométrica

Este artigo detalha a construção de um sensor de microagulhas multiplexados baseado. O dispositivo está a ser desenvolvido para a amostragem in situ ea análise electroquímica de analitos múltiplos de uma maneira rápida e selectiva. Nós encaramos a medicina clínica e pesquisa biomédica usa para esses sensores baseados microagulhas.

Sensor de microagulhas baseado oco para Multiplexed Transdermal Eletroquímica Sensing

Um microdispositivo com elevado potencial de transferência é utilizado para demonstrar tridimensional (3D) dieletroforese (DEP) com novos materiais. Papel nanoplatelet grafeno e fita dupla face foram alternadamente empilhados; um micro-poços 700 um foi perfurado transversal às camadas. DEP comportamento de esferas de poliestireno, foi demonstrada em micro-poços.

Desenvolvimento de um dispositivo 3D Grafeno Eletrodo dieletroforética

Este artigo fornece uma descrição detalhada sobre o processo de fabricação de um eletrodo de nervo de interface plana de alta contato densidade (FINE). Este eletrodo é otimizado para gravação e estimular a atividade neural seletivamente dentro de nervos periféricos.

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Instruções para a construção de baixo custo e implantação cirúrgica de uma montagem eletroencefalográfica transcraniana crônica de alta densidade em camundongos são fornecidas. Técnicas de gravação, extração e processamento de sinais também são descritas.

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Este protocolo descreve uma estratégia de fabricação baseada em solução para eletrodos transparentes flexíveis de alto desempenho com malha metálica totalmente embutida e espessa. Os eletrodos transparentes flexíveis fabricados por este processo demonstram entre os mais altos desempenhos relatados, incluindo resistência à chapa ultra-baixa, alta transmitância óptica, estabilidade mecânica sob flexão, forte aderência ao substrato, suavidade da superfície e estabilidade ambiental.

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Aqui, descrevemos a metodologia de fabricação para matrizes de eletrodos de fibra de carbono personalizáveis para gravação in vivo no nervo e no cérebro.

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Duas tecnologias recentes- tatuagem e têxteis - demonstraram resultados promissores em sensoriamento cutâneo. Aqui, apresentamos os métodos de fabricação e avaliação de tatuagens e eletrodos têxteis para sensoriamento eletrofisiológico cutâneo. Essas interfaces eletrônicas feitas de polímeros condutores superam os padrões existentes em termos de conforto e sensibilidade.

Eletrodos vestíveis conformáveis: da fabricação à avaliação eletrofisiológica

Um protocolo é apresentado para a instalação e preparação de eletrodos intramusculares, juntamente com um dispositivo de medição miniaturizado montável em animais para análise de eletromiografia (EMG) em estudos de locomoção. Este sistema permite a transmissão sem fio de dados EMG em tempo real para investigar a recuperação da locomoção em ratos modelo AVC.

Um sistema de medição de eletromiografia vestível em tempo real para pequenos animais

Aprenda a fabricar eletrodos epimisiais de EMG de baixo custo para pesquisa eletrofisiológica em modelo de roedor. Este método simplificado valida sinais compatíveis com padrões industriais em estudos neuromusculares.

Desenvolvimento de um eletrodo de eletromiografia epimísia de baixo custo: um fluxo de trabalho simplificado para fabricação e teste (Vídeo) | JoVE Journal

Desenvolvimento de um eletrodo de eletromiografia epimísia de baixo custo: um fluxo de trabalho simplificado para fabricação e teste

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