Summary
우리는 포름알데히드 고정 인간의 시체 신경외과 인간의 뇌의 피 질에 microelectrode 배열에의 이식에 대 한 교육을 지원 하기 위해 사용 되는 절차를 설계.
Abstract
이 프로토콜에서는 인간의 뇌의 피 질에 microelectrode 배열에의 이식에 대 한 훈련에 외과 지원 하기 위해 절차를 설명 합니다. 최근 기술적 진보에는 인간의 뇌의 피 질에 여러 개별 뉴런의 활동을 기록 수 있는 microelectrode 배열의 제조 수 있게 되었습니다. 이 배열에 건강과 질병에 있는 대뇌 기능의 신경 상호 독특한 통찰력을가지고 가능성이 있다. 또한, 식별 지 신경 활동의 디코딩 뇌-컴퓨터 인터페이스를 구축 하는 가능성을 엽니다 및 따라서 손실된 신경 기능을 복원 도움이 될 수도. Neocortical microelectrode 배열의 주입은 위에 centimetric craniotomy 및 대뇌 피 질의 표면;의 노출 침략 절차 따라서, 절차는 적절 하 게 훈련 된 신경 외과의 의해 수행 되어야 합니다. 외과 훈련을 위한 기회를 제공 하기 위해 우리가 인간의 시체 모델에 따라 절차 설계 되었습니다. 포름알데히드-고정 인간의 시체를 사용 하 여 머리, 해골, meninges의 거시적인 구조를 유지 하면서 동물 (특히 비 인간 영장류) 외과 연습의 실용적인, 윤리 및 재정 어려움을 무시 하 고 대뇌 표면 그리고 현실, 수술 실 같은 위치와 계측. 또한, 인간의 시체를 사용 하 여 비 인간 모델 보다 임상 매일 연습에 가까운 이다. 싱가포르로 시뮬레이션의 주요 결점은 대뇌 맥의 및 혈액 및 중추 순환의 부재. 인간의 시체 포름알데히드 고정 모델은 microelectrode 배열을 살아있는 인간의 피 질에 이식 하기 전에 적절 한 수술 훈련 되도록 적절 한 실용적이 고 비용 효율적인 접근 하는 것이 좋습니다.
Introduction
최근 몇 년 동안 생활에 여러 개의 개별 뉴런의 활동을 기록의 도전 기술 솔루션의 개발 본 뇌1,2,3. 실리콘 기반 microelectrode 배열 신호 속성 측면에서 기존의 와이어 microelectrodes을 비슷하게 수행 하 고 수십에서 수백 개의 뉴런 대뇌 조직4,5, 의 작은 패치를 기록할 수 있습니다. 6 , 7. microelectrode 배열 팔 움직임8차례로 뇌-컴퓨터의 개발에 후원을 제공 했다와 원숭이의 기본 모터 피 질에서 신경 활동 간의 관계를 설정 하는 과학자 허용 인터페이스 (BCIs)9.
Microelectrode 배열 두 가지 상황에서 인간이 사용 되었습니다: 제어 BCIs에 만성 이식 하 고 세미 만성 이식 환자의 간 질 고통에서 개별 뉴런의 활동을 공부 하. 기본 모터 피 질에 손의 기능적 표현 대상으로 만성 이식 환자 또는 컴퓨터 커서10,11,12의 로봇 팔의 모션 제어를 사지에서 고통 허용 ,13. 세미 만성 이식, 간 질 수술14, 후보 약물 내성 간 질 환자에서 경 electrocorticography (ECOG) 전극 함께 삽입 하기 전에, 동안과 발작, 후 단일 단위 기록 허용 그리고 중 고 간 질 발작15,,1617,,1819사이 단일 뉴런의 활동에 빛을 발산 하기 시작 했습니다. Microelectrode 배열에는 크게 뇌 뉴런, 한편으로의 활동 및 인식, 움직임 및 인간, 및 건강에 모두의 생각 사이의 링크를 설정 하 여 작동 하는 방법에 대 한 우리의 이해를 향상 시킬 잠재력 질병, 다른20,21에.
Microelectrode 실리콘 기반 배열을 사용할 수 있습니다 상업적으로 그리고 인 간에 있는 그들의 사용 반 만성 간 질 표시에 있는 미국에서 규제 당국에 의해 승인 되었습니다. 그러나,이 장치는 침략 적 이며 두뇌에 삽입 해야 합니다. 기록 신경 활동, 장치의 실패 넘어 잘못 삽입 기술의 부정적인 결과 뇌 출혈 및 감염, 오랫동안 또는 영구적인 신경 장애에 대 한 가능성을 포함합니다. Microelectrode 배열 이식의 합병증 비율은 현재 알려진, intracranial electroencephalography (뇌 파) macroelectrodes의 주입 하는 동안 잠재적으로 심각한 합병증의 속도 1-522, 23. microelectrode 배열의 적절 한 이식 광범위 한 신경외과 기술 및 절차 관련 훈련을 요구 하는 따라서.
Microelectrode 배열 안전한 환경에 있는 그들의 기술을 연마 하는 외과에 사용할 수 있는 방법이 포함 비 인간 포유동물과 인간의 시신. 이상적인 훈련 모델 크기와 인간의 두개골;의 두께 충실 하 게 재현 것 이다 인 성 및 혈관 분파의 경질; gyrification 패턴, 일관성 및 인간 두뇌;의 맥 동 순환 혈액 및 뇌 척수;의 존재 수술 실 (OR)에서 피사체의 전체 위치-환경 처럼. 따라서, 동물 모델 외과 의사에 의미 있는 경험을 제공 하는 충분 한 크기의 필요 합니다. 큰 비 인간 영장류와 가까운, 하지만 수술 훈련에 대 한 그들의 사용은 지속 가능한 윤리적 관점에서 둘 다 때문에 그들은 비싸다. 설치류; 그들의 작은 크기 때문에 고려를 입력 하지 마십시오 심지어 고양이 또는 토끼를 사용 하 여 또는 같은 환경에서 크게 분기 의미 합니다.
인간의 시신 매력적인 대안을 나타냅니다. 그들의 장점은 같은 크기 및 형태는 머리와 뇌의 설정 또는 비슷한 환경에서 수술 훈련의 가능성을 포함 합니다. 현실적인 상황에서 가장 확실 한 출발은 대뇌 맥 동 하 고 출혈과 측면에 시신 보존24에 대 한 고용 기술에 관련 된 신체 조직의 견실성 수정의 부재. 신선한 냉동 시신 보존 일관성과 유연성을 어느 정도까지, 많은 조직과 장기의 하지만 그들은 몇 가지 단점이 있다: 그들은 최대한 빨리 녹고 타락 시작 시작, 두뇌는 microelectrode의 삽입에 대 한 너무 저하 되는 현실적으로, 수행할 수 배열 그리고 그들은 상대적으로 희귀 하 고 비싼 자원 이다입니다. 포름알데히드-고정 시신, 다른 한편으로, 더 저렴 하 고 사용할 수 경화 조직의 일관성을 희생 해 서 훨씬 더 내구성이 있습니다.
여기, 우리가 neocortical microelectrode 배열에의 이식에 대 한 신경외과 훈련을 제공 하는 인간의 시체 포름알데히드 고정 모델을 사용 하 여 프로시저를 설정 합니다. 우리의 접근 방식은 수 현실, 또는 같은 위치 및 계측; craniotomy 및 durotomy을 수행 하 고 노출 neocortical 표면; 두개골 뼈 craniotomy; 이웃에 전극 받침대 연결 그리고 공기 충돌25피 질 microelectrode 배열 삽입. 비판적, 외과 microelectrode 배열 (개별적으로 절연 골드 와이어 번들에 의해 전극 받침대에 연결)의 정확한 정렬을 연습 수 있습니다26neocortical 표면 평행 하 게. 우리의 프로토콜 충실히 ECOG 이식 환자는 간 질 수술에 대 한 후보에 함께 microelectrode 배열 주입의 표시를 복제 합니다. 이식 수술의 각론 microelectrode 배열;의 정확한 형식에 의해 크게 영향을 여기, 우리 최근 미국에서 인간에서 사용에 대 한 규제 당국의 승인을 받은 배열에 대 한 절차를 설명 합니다. 소위 유타 배열 구성 4 x 4 mm, 100 microelectrode 격자; 경 피 성 받침대 두개골;의 외부 테이블에 연결 된 그리고 두 가지를 연결 하는 와이어 번들.
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Protocol
이 작품에 사용 되는 인간의 시체는 의학 교육에 대 한 몸 기부금의 프레임 워크에서 제공 되었다. 바디 기부에 대 한 동의 기증자의 수명 기간 동안 서 면으로 얻은 것입니다. 연방 및 cantonal 법률에 따라 윤리 위원회에 의해 검토 필요 했다.
참고:이 프로토콜 가정 연습 수술을 수행 하는 사람은 교육 및 표준 신경외과 절차에 전문 신경외과 환자 포지셔닝 및 머리 고정 craniotomy, durotomy를 포함 하 여 봉합 합니다. 도구 및 장비 microelectrode 배열에 특정 표준 신경외과 도구와 장비 사용 됩니다.
1.의 선택 시신과의 수술 실 설치
- 머리, 두개골과 뇌에 부상 또는 질병의 역사 없이 견본을 선택 합니다.
- 필요에 따라 아무 상당한 intracranial 병 변 (그림 1A), 예를 들면 만성 경 혈 또는 내부 축 광대 한 병 변은 되도록 시체의 머리의 컴퓨터 단층 촬영 (CT) 검사를 수행 합니다. CT 검사를 사용 하 여 식별 (예: "손으로 손잡이" 영역에 해당 하는 기본 모터 피 질27, 훈련의 경우 손의 표현 precentral 뇌의 microelectrode 배열에의 이식에 대 한 대상 피 질 영역 BCI의 주입)에 대 한.
- 운영 테이블에 옆 decubitus에서 위치 수 색. 보다는 해 부 또는 같은 환경의 리얼리즘에 추가 테이블 및 두개골 클램프와 공기 충돌의 고정을 용이 하 게 운영 테이블을 사용 합니다. 누구 목 회전에 포름알데히드 고정 시신에 fronto 일시적인 접근을 허용 하기 위하여 옆 decubitus 위치는 시신 제한 됩니다.
- 두개골 클램프 (그림 1B)에 머리를 수정. 수술 커튼 (그림 1C) 커버.
참고: 우리의 경우, 두개골 클램프의 후부 핀은 일반적으로 위치 하지 ( 그림 1B참조) 머리, 화살 비행기에 우리는 나머지에서 분리 된 시체 머리를 수술 훈련 목적을 위해 수정 했다 두개골 클램프를 사용 하기 때문에 본문입니다.- 운영 테이블에 표준 두개골 클램프를 사용 하 여, 후부 핀 화살 평면에 수직인 머리를 고정 배치 합니다.
2입니다. neocortical 표면 노출
- 두 피는 일시적인 노출 물음표 절 개 및 정면 뼈, 메스를 사용 하 여 incise 절 개의 뒤 가장자리를 따라 temporalis 근육 해 부. 무딘 해 부 (그림 1D)에 의해 두 피와 temporalis 근육 기대 되.
- 예를 들어 큰 사각 fronto 일시적인 craniotomy, 5 x 5 cm (그림 2A)을 수행 합니다. 그 목적을 위해 의도 craniotomy의 모서리에 4 개의 버 구멍을 드릴 합니다. 그런 다음 버 구멍을 연결 하는 craniotome를 사용 합니다. 뼈 플랩 dura mater를 노출 하는 주걱을 사용 하 여 제거 합니다. 염 분 해결책에 뼈 플랩을 저장 합니다.
- 경질이 위 (그림 2B)를 사용 하 여 craniotomy의 3 개의 측에 dura mater를 엽니다. 그것을 기대 하 고 거미 집 모양의 막과 대뇌 피 질 (그림 2C)의 표면 노출.
3입니다. 전극 받침대의 고정
- 대뇌 피 질의 뇌 microelectrode 배열 이식 수를 선택 합니다. 약 플랫 microelectrode 배열 그걸로 넣으면 플러시 거짓말 gyral 서피스를 선택 합니다. 대뇌 피 질의 표면에 보이는 혈관 전기가 없는 microelectrode 배열 삽입 되는 위치를 확인 합니다.
- 피부 절 개 및 microelectrode 배열 대상 뇌에 도달할 수 있도록 와이어 번들에 대 한 충분 한 여유 수 있도록 craniotomy의 우수한 가장자리에 전극 받침대의 고정을 위한 사이트를 선택 합니다. (그림 2D) craniotomy 옆 두개골 뼈의 외부 테이블에 받침대 나사. 6 ~ 8 자체 감청 외피 뼈 나사 (6 m m 길이, 직경 2 mm) 적절 한 고정을 위해 사용 합니다.
- 받침대를 조작 하는 경우 항상는 microelectrode 배열 만지지 않는다 (그것은 손상 될 수 있습니다 또는 neocortical 표면 입힌 수)와 플라스틱 핀셋으로 microelectrode 배열에 가까운 와이어 번들을 개최 하 여 확인 또는 고무 코팅 팁 (그림 2E).
4. 위치와 microelectrode 배열의 삽입
- Microelectrode 배열 대상 뇌의 표면에 병렬 배치 합니다. (그림 3A) 그 목적을 위해 필요에 따라 와이어 번들을 구 부.
참고: 뻣 뻣 한 와이어 번들 외과 의사의 소원에 쉽게 준수 하지 않습니다. 관심과 인 내를 microelectrode 배열 및 대뇌 피 질의 표면 좋은 맞춤 필요 합니다.- 필요한 경우, "개 뼈" 티타늄 띠를 사용 하 여 두개골에 와이어 번들을 확보 하 여 대상 이랑 쪽으로 그것의 과정을 제어. 어떻게 하지 나사 스트랩 너무 밀접 하 게 와이어 번들의 손상을 방지 하려면.
- 대략적인 정렬 microelectrode 배열 (그림 3B)의 뒷면에 공기 충돌을 가져올. 그것의 제어 상자에 공기 충돌의 연결 제어 하 고 컨트롤 상자를 켜십시오.
참고: 공기 충돌은 배열에서 적어도 5mm 컨트롤 박스를 켜기 전에 공기 충돌 처음 켤 때 트리거될 수 있습니다 다는 것을 확인 하십시오. - 공기 충돌 소유자의 millimetric 나사를 사용 하 여 microelectrode 배열 (그림 3B삽입)의 뒤를 가진 충돌의 맞춤을 수정. 충돌을 사용 하 여 microelectrode 배열의 뒤에 여행 거리 및 압력 제어 탭을 적용 하 고 대뇌 피 질의 표면, 거미 집 모양의 세포 막을 통해 밀어 넣습니다.
참고: microelectrode 배열 대뇌 피 질의 표면에 맞추어지도록 인지 확인 합니다.
5. 위치 아 ECOG 격자의
참고:이 단계는 선택 사항입니다.
- 노출 된 대뇌 피 질의 표면 (그림 3D) 경 ECOG 그리드를 배치 합니다. 필요한 경우, ECOG 격자의 전반적인 모양에 맞도록는 craniotomy 그리드를 통해 절단 하 여 전극을 제거 합니다.
- 동양 ECOG 그리드 되도록 그 전선 dura mater 및 두개골 머리 또는 뒤로 종료 됩니다.
- 대뇌 피 질의 표면에 접촉으로 그것을 배치 하기 전에 식 염 수와 ECOG 그리드를 관개.
- durotomy의 가장자리에서 dura mater에 봉합 하 여 ECOG 그리드를 보안.
6. 위치 및 dura mater, 뼈 플랩 및 피부 플랩의 폐쇄
- Dura mater 노출된 대뇌 피 질의 표면에 다시 반영 하 고는 durotomy의 가장자리에 봉합.
- 나사는 뼈의 외피 뼈 나사를 도청 자기를 사용 하 여 가장자리에 "개 뼈" 티타늄 스트랩. 위치는 craniotomy 내 뼈 플랩을 변경할. 인접 한 "개 뼈" 티타늄 스트랩과 두개골 뼈와 외피 뼈 나사를 도청 자기 뼈 플랩 보안. 알아서 하지 뼈 가장자리의 microelectrode 배열 (선택적 ECOG 그리드의) 와이어 번들 호감.
- 반영 하 고 피부 플랩 봉합. 전극 받침대 (그림 3E)의 목에 피부 절 개를 닫습니다.
- 또는, 두 피 두 피 플랩으로 만든 별도 찌 르 기 절 개를 통해 탈출구를 받침대를 하실 수 있습니다.
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Representative Results
우리의 프로토콜 현실, 또는 같은 환경에서 대뇌 피 질에 microelectrode 배열 이식의 수술 절차를 연습 하는 외과 수 있도록 포름알데히드 집착 하는 인간 수 색 모델을 사용 합니다. 사후 neuroimaging 머리 CT, 등을 수행 하는 옵션이 어떤 중요 한 intracranial 병 변 (그림 1A)의 부재를 확인 및 이식 사이트의 선택과 수 있습니다. 전체 표본 작업 및 운영 테이블에 수술에 대 한 설정 훈련 절차 (그림 1B-1 C)의 현실감을 증가 시킵니다. 포름알데히드 고정 색, 질감 및 신체 조직의 강성에 다소 변경, 비록 neocortical 표면 (피부 절 개, craniotomy 및 durotomy)를 노출 하도록 수술 절차의 각 단계 수행할 수 있습니다 쉽게 표준 신경외과 연습 (그림 1D 및 그림 2A-2 C)
Microelectrode 배열에만 적용 되는 수술의 단계는 vivo에서 상황을 매우 유사 하 게 진행 합니다. 첫 번째 단계는 craniotomy 근처 두개골 뼈에 전극 받침대를 속이 고 이루어져 있다 ( 그림 2D-2E). Neocortical 표면 정렬에 microelectrode 배열을 잡는 절차 (그림 3A)26의 가장 민감한 단계 중 하나입니다. 위치 및 공기 충돌의 운영 또한 현실적인 패션 (그림 3B)에서 수행 됩니다. 우리의 훈련 프로토콜 외과 이러한 중요 한 단계와 실험에 대 한 충분 한 기회를 제공 한다. 생생한 리얼리즘에서 한 출발 시신 모델 (약간의 위쪽과 아래쪽으로 하트 비트와 호흡으로 인 한 노출 neocortical 표면의 움직임)에 대뇌 맥의 부재 이다. 그럼에도 불구 하 고, 훈련 프로토콜의 최종 결과 (그림 3C-3E) 밀접 하 게26실제 상황 재현.
2 외과 의사에 의해 수행, microelectrode 배열 이식에 대 한 평균 수술 시간이 경우 30 분, 또한으로 다른 사람에 의해 보고26.
그림 1 . 수술 실 같은 환경 설정. (A) 머리 CT 검사는 어떤 중요 한 intracranial 병 변의 부재를 확인할 수 있습니다. (B) 위치는 머리 두개골 클램프입니다. (C) 드러 워 진 머리입니다. 시료의 코, 왼쪽에 미가 그림의 오른쪽입니다. (D) 절 개 두 피와 temporalis 근육 기대 다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 . 노출 neocortical 표면 및 전극 받침대 연결. (A) 수행 큰 사각형 craniotomy (B) durotomy 수행. (C) dura mater를 반영 하 고 노출 neocortical 표면. (D) 나사 두개골 뼈는 craniotomy의 가장자리 근처에 전극 받침대 (삽입: 뼈 나사와 받침대의 고정에 근접). (E) 개최 핀셋으로 연약한 microelectrode 배열 원치 않는 접촉에서 손상을 방지 하기 위해. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 3 . 위치 및 microelectrode 배열 삽입. (A) 벤드 microelectrode 배열 정렬 대뇌 피 질의 표면에 가져오기 위하여 와이어 번들 (삽입: microelectrode 배열 및 외피의 정렬에 근접). (B) 가져오기 microelectrode 배열의 다시 정렬으로 공기 충돌 (삽입: 충돌 및 microelectrode 배열의 정렬에 근접). (C) 개요 microelectrode 배열의 와이어 번들 및 전극 받침대. (D) 대뇌 피 질의 표면에 위치 ECOG 그리드. (전자) 가까이 피부 전극 받침대의 목. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
인간의 시체 포름알데히드 고정 모델 및 여기에 설명 된 수술 프로토콜 복제 인간의 대뇌 피 질에 microelectrode 배열 이식의 수술. Microelectrode 배열 및 공 압 삽입기와 그것의 삽입의 위치를 포함 하 여 절차의 각 단계는 대뇌 맥 예외와 함께 실제 환자에서 거의 동일한 방식에서 진행 되며 순환 결 석. 프로토콜에 중요 한 단계는 neocortical 표면 및 공 압 삽입기를 사용 하 여 피 질으로의 impaction microelectrode 배열의 정렬 합니다. 주의 해야 가능한 대뇌 피 질의 표면에 평행으로 배열을. 경우에서 배열 공 압 삽입기의 첫 번째 탭 후 neocortical 표면 플러시 거짓말 하지 않는 한 추가 탭 전달할 수 있습니다. 절차를 통해 microelectrode 배열 기계적 손상 으로부터 보호 되어야 한다. 인간에서 이식의 경우 microelectrodes, 번들 또는 커넥터에 어떤 보이는 손상을 경우 임상 조건, 환자의 배열 무시 해야 하 고 또 하나 사용 합니다.
유타 배열은 현재는 neocortical microelectrode 인간에서 사용에 대 한 규제 당국의 승인을 받았다. 그러나, microelectrodes의 동물에서 개발 되어 고 인간 특정 연구 프로젝트28내에서 사용할 수 있습니다. 각 그것의 자신의 장점과 단점, 대부분 설계와 관련 된 전극의 운반 합니다. 예를 들어, 탄도 삽입 기술 필요성25에서 개발 되었다 유타 배열의 배열 대뇌 피 질의 표면; 정확 하 게 정렬 될 필요 이 요구 사항은 반드시 회색 문제에 부드럽게 밀어 수 있습니다 다른 microelectrodes에 적용 되지 않습니다. 어떤 전극 유타 배열 미리 결정된 한 깊이에 뉴런에서 샘플링 하는 반면 모든 대뇌 피 질의 층29의 활동에 대 한 액세스를 허용 합니다. 유타 배열의 주요 장점 중 하나 기록 될 수 있는 동시에, 특히 모터 BCIs11에 대 한 적절 한 만드는 신경 세포의 큰 수입니다.
신경외과 연구실 교육 과정에 대 한 시체 표본 구체적으로 인체 해부학30,31제시 하는 환경에서 햅 틱 피드백을 허용 모델의 높은 가치로 간주 됩니다. 그러나 있다, 아무 보편적인 수 색 모델 및 방부 기술 각 프로시저의 목표에 적응 해야 합니다: 뼈, dura mater, 피 질, 뇌 실, 또는 혈관32, 또는 오히려 중요성의 부드러운 조직 (두 피) 등은 33,,3435,36? 신선한 또는 신선한 냉동 (cryopreserved) 표본, 자주 다양 한 수술 절차에 대 한 최고의 모델로 간주 하는 동안 전송 전염 성 질병의 위험을 수행. 또한, 그들은 빠른 부패31,37,38,39, 감소 조직의 규정 준수, 심 실 축소 및 pneumocephalus 때문에 매우 제한 된 작업 시간을가지고 35. 우리의 프로토콜의 경우 microelectrode 배열에 따라서 신선한 냉동 표본 사용 제외의 삽입 있도록 요구 했다 다소 확고 대뇌 피 질의 표면 유지. 장기 정착 액 및 제 속성을 제공 하는 방부 솔루션은 또한 널리 허용된30,33,,3540. 부드러운 조직의 일관성 그리고 fascial 또는 internervous 평면36, 개발에 대 한 시신 Thiel 고정에 따라 방부 처리 호평 하지만 뇌의 보존은 리얼리즘41부족 생각. 포 름 알 데히드 기반 고정 조직 스티프닝 원인과 철회 변색35,,3637뿐만 아니라. 그러나, 포름알데히드 고정은 널리 사용 가능 하 고 저렴 한, 그리고 포름알데히드 고정 시신은 매우 내구성이. 이 문서에 소개 된 맥락에서 부드러운 조직의 많은 수술 교육 과정 (정형 외과 접근에 대 한 특히)에 대 한 단점이 되는 동안 포름알데히드 고정으로 인 한 경화 판명 안정, 제시 하는 적절 한 모델 따라서 게시물 부검 뇌에는 대뇌 피 질의 microelectrode 배열의 실제 응용 프로그램에 대 한 허용 하는 두뇌의 너무 딱딱한 표면 하지만. 혈액 및 포름알데히드 고정 시신30,,3139 중추의 순환을 시뮬레이션 하도록 개발 된 기술과 추가 하려면 현재 프로토콜을 보완 수 있습니다. 또는 같은 환경의 현실감을 증가.
3 차원 (3D) 인쇄는 최근 의료 및 외과 교육에 대 한 신체 부위를 복제 하는 접근 가능 하 고 저렴 한 방법이 되었다. 새로운 3D 인쇄와 합성 젤라틴 캐스트를 사용 하 여 성형 촉각 피드백 현실적인 뇌 모델을 제공 합니다. 이 방법은 특정 개인의 대뇌 해부학을 재현 하는 인쇄 될 수 있다 며 따라서 더 해부학 보다 더 일반 모델42정확한 변형 구조 제공의 이점이 있다. 다른 한편으로, 거기 지금도 예약 강성과 합성 소재43의 조직 절단 속성에 관한. 이런이 의미에서 싱가포르로 모델 완전 한 stratigraphy, 뿐만 아니라 뇌 표면 자체를 포함 하 여 광범위 한 해 부 프레임 워크를 제공 합니다.
사람의 시신에 수술 훈련 대신 살아있는 동물에 연습입니다. 대부분의 외과 위치와 유사한 인간에서 사용 되는 계측을 포함 하 여 인간 환자에서 실제 절차의 기능 재현 것 microelectrode 배열 영장류 모델, 예를 들어 마 카 크 원숭이에 이식 한 별로 하는 인간의 대뇌 맥 뿐만 아니라 혈액 및 중추 순환의 존재까지 크기의 gyrencephalic 두뇌. 그러나, 그것은 신경 과학 연구의 목적을 위해 원숭이에 microelectrode 배열 임 플 란 트를 허용, 원숭이 사용 하 여 수술 훈련을 위해서 널리 실망입니다, 그들의 매우 높은 비용 때문에 뿐만 아니라 윤리적인 이유로. 그리고이 센터 (스스로 원숭이의 비용 및 긴 및 많은 신경 과학 연구 훈련 때문에 한 번에 몇 가지 동물을 사용 하기 때문에 몇 가지 신경 과학 센터 microelectrode 배열 연구 목적으로, 원숭이에 이식 하기 때문에 원숭이 함께 일반적으로 수반), 원숭이에 microelectrode 배열 주입은 대부분의 외과 대 한 옵션에 대 한 교육. 설치류와 심지어 고양이 나 토끼 같은 작은 동물을 사용 하 여 것 이다 너무 많이 또는 같은 리얼리즘에서 출발 한다. 동물 모델의 한 잠재적인 장점은 그 동물의 수명 동안 한 번 이상 전체 절차를 반복 수 있습니다 조직 치유. 인간의 시체 모델에서 전체 절차는 반구 당 한 번 반복할 수 있습니다. 즉, craniotomy 선물 하지 않는다 어떤 특정 훈련된 신경 외과 어려움. 그는 craniotomy를 충분히 제공, 받침대 고정 및 microelectrode 위치 및 삽입의 특정 단계 반복할 수 있습니다 원하는 대로 자주 주어진된 세션 동안 하나 이상의 외과 의사에 대 한 적절 한 교육 기회를 제공. 따라서, 우리 생각 한다 만난된 인간의 시신 microelectrode 어레이 이식 하는 외과 훈련을 가장 적절 한 모델.
BCI 개발에 최근 돌파구 microelectrode 배열 수 치료 및 회복 솔루션을 사용할 수 오늘날 심한 모터 환자에 대 한 또는 의사 소통 장애에 임상으로 중요 한 추가 나타내는 것이 좋습니다. 11 , 13 , 44. 가까운 장래에 microelectrode 배열 이식 따라서 신경외과의 훈련의 필수 부분 될 수도 있습니다. microelectrodes, 개선 함께 (무선 연결)을 통해 가능성이 신경 신호를 처리 하는 컴퓨터에 연결 하는 전극에서의 디자인에서 상세 microelectrode 배열의 침입을 감소 시킬 것 이다 고 더는 의사와 환자와 그들의 보호자에 대 한 그들의 유용성을 향상 시킵니다.
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Disclosures
저자는 공개 없다.
Acknowledgments
저자는 박사 안드레아 바르톨리와 교수 칼 Schaller (사단의 신경외과, 제네바 대학 박사 롭 프랭클린 (떠도는 마이크로시스템즈), 교수 마르기 Seeck (신경과 부문, 제네바 대학 병원, 제네바, 스위스), 감사 병원, 제네바, 스위스), 씨 플로랑 Burdin 및 현재 작업 준비에 그들의 지원에 대 한 교수 존 P. Donoghue (Wyss 센터 바이오 Neuroengineering, 제네바, 스위스).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Mayfield skull clamp | Integra LifeSciences, Cincinnati, OH | A1059 | |
| Midas Rex MR7 system for craniotomy | Medtronic, Minneapolis, MN | EC300 | |
| Dura scissors | Sklar Surgical Instruments, West Chester, PA | 22-2742 | |
| Self-tapping bone screws | OrthoMed Inc., Tigard, OR | OM SYN211806 | |
| Microelectrode array and pedestal | Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT | LB-0612 | Mock-up arrays are available from the manufacturer upon request |
| Pneumatic impacter | Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT | LB-0088 | |
| 64-channel electrocorticography grid | Ad-Tech Medical Instrument Corporation, Racine, WI | FG64C-SP10X-0C6 | Optional |
References
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- Jones, K. E., Campbell, P. K., Normann, R. A. A glass/silicon composite intracortical electrode array. Ann. Biomed. Eng. 20 (4), 423-427 (1992).
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