Имплантация и управление беспроводными безбатарейными системами для сопряжения периферических нервов

Повреждение периферических нервов встречается довольно часто. Электростимуляция показала терапевтический эффект на регенерацию нервов. Итак, здесь мы показали обобщенный метод имплантации нервного интерфейса и использования устройства.

Этот метод позволяет избежать попадания проводов через кожу, которые могут быть местами инфекции. Имплантированный стимулятор может питаться по беспроводной сети и настраиваться в соответствии с потребностями лечения. Это устройство для электростимуляции обладает высоким терапевтическим потенциалом для усиления регенерации периферических нервов после травмы или болезни, помогая восстановить утраченные функции, которые в противном случае могли бы остаться нарушенными.

Изоляция нерва и достижение хорошего контакта с манжетой требует деликатности. Никогда не захватывайте нерв непосредственно инструментами, а вместо этого манипулируйте нервом тупыми инструментами и сохраняйте положение без натяжения. Перед началом хирургического вмешательства поместите крысу в положение лежа на подготовительном столе и подтвердите соответствующую глубину анестезии, проверив пиннальный рефлекс.

В течение всей операции каждые 15 минут продолжайте оценивать частоту дыхания, цвет тканей и глубину анестезии и поддерживайте соответствующий уровень изофтора. Следите за слизистыми оболочками, которые должны оставаться розовыми и влажными. Положите крысу на стол для приготовления.

Побрейте операционную область, включая правую ногу и нижнюю половину спины. После этого переместите животное на операционный стол и потрите выбритую операционную область подушечкой с бетадином, а затем трижды проведите тампон с 70%-ным этанолом. Тканевыми ножницами сделайте разрез на коже параллельно правой бедренной кости с последующим тупым отделением подкожной соединительной ткани на спине, непосредственно медиально от разреза, чтобы очистить подкожный карман для приемной катушки.

Затем сделайте последующий разрез на правой ягодичной мышце параллельно разрезу кожи. С помощью металлических зондов для рассечения с тупыми концами изолируйте седалищный нерв, а затем имплантируйте беспроводное безбатарейное устройство на изолированный седалищный нерв, обернув манжету вокруг нее, не натягивая нерв и не искажая его путь. После этого отметьте на коже место размещения приемной катушки для дальнейшей электрической стимуляции.

Зашить разрез ягодичной мышцы рассасывающимися нитями. Закройте разрез кожи зажимами для раны, совместив края кожи. В течение одного часа после операции проводите непрерывную электрическую стимуляцию с частотой 20 герц и шириной импульса 200 микросекунд животному под наркозом.

При полном выздоровлении от наркоза верните животное в домашнюю клетку. После подготовки обертывания к хирургической процедуре, как описано выше, побрейте прооперированную область на вентральной стороне шеи. Переместите животное на операционный стол и потрите выбритую операционную область подушечкой с бетадином, а затем трижды проведите тампон с 70%-ным этанолом.

Затем сделайте трехсантиметровый разрез по средней линии через кожу в поверхностной шейной фасции крысы, находящейся под наркозом, чтобы обнажить грудинную подъязычную и грудино-ключично-сосцевидную мышцы. Используйте зонд для рассечения крови, чтобы поднять грудино-ключично-сосцевидную мышцу, прежде чем втягивать грудино-ключично-сосцевидную мышцу латерально с помощью петли сосуда. Затем освободите и втяните подъязычную мышцу, а затем освободите и медиально втяните блуждающий нерв и сонный пучок под подъязычной мышцей.

Изолируют диафрагмальный нерв. Имплантируйте беспроводное безбатарейное устройство в диафрагмальный нерв, поместив приемную катушку устройства на грудинную подъязычную кость, глубоко относительно двусторонней грудино-ключично-сосцевидной мышцы, с манжетой вокруг диафрагмального нерва и контактными электродами, расположенными перпендикулярно нерву. Закройте кожу перевернутыми рассасывающимися швами в глубоких слоях дермы.

В течение одного часа после операции проводите непрерывную электрическую стимуляцию с частотой 20 герц и шириной импульса 200 микросекунд животному под наркозом. После полного выздоровления от наркоза верните животное в домашнюю клетку. Для беспроводной стимуляции используйте генератор сигналов для подачи электроэнергии на внешнюю индуктивную катушку передачи.

Согласуйте резонансную частоту и положение имплантированной катушки приемника, чтобы обеспечить хорошую индуктивную связь. После настройки подавайте монофазные импульсы с частотой 200 микросекунд с частотой 20 герц в течение одного часа. Чтобы проверить и количественно оценить доставку электрической стимуляции, запишите сложные мышечные потенциалы, или CMAPs, из передней большеберцовой мышцы, регулируя напряжение стимуляции для обеспечения сверхмаксимальной активации седалищного нерва.

Полное повреждение диафрагмального нерва было подтверждено в исследовании, вызвав реакцию подергивания. Перед транссекцией электрическая стимуляция диафрагмального нерва вызывала сложные мышечные потенциалы действия на ипсилатеральной диафрагме, которые упразднялись при рассечении диафрагмального нерва. Максимальный ответ CMAP, возникающий после подачи одного импульса стимула в правый седалищный нерв с помощью проволочного электрода, сравнивали с беспроводным электродом.

Было замечено, что беспроводная стимуляция нервов может достичь в среднем 88% CMAP от проводной стимуляции нервов. Репрезентативный электромиографический анализ показывает четыре последовательных всплеска в начале и 40 минут часовой электростимуляции с частотой 20 герц. На 40-й минуте отмечено незначительное снижение пиковой амплитуды.

Степень регенерации периферических нервов оценивали с помощью ретроградных индикаторов, наложенных дистально на место поражения нерва. Наблюдались регенерированные подгруппы большеберцового нерва или малоберцового нерва в переднем роге поясничного отдела спинного мозга. Помните, что передающая катушка должна быть хорошо выровнена по отношению к приемной катушке, чтобы питать устройство, когда, возможно, нужно отрегулировать расстояние, ориентацию или положение для достижения полной эффективности.

Метод также может быть выполнен на других предпочтительных нервных интерфейсах, таких как высвобождение лекарств и оптогенетика. Методика может быть использована для изучения различных механизмов, с помощью которых электростимуляция приводит к различным эффектам на разные нервы.