Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Neuroscience
Click here for the English version

Neuroscience

Periferik Sinir Arayüzü için Kablosuz, Pilsiz Sistemlerin İmplantasyonu ve Kontrolü

Published: October 20, 2021 doi: 10.3791/63085
Automatic Translation
1,2, 1, 3,4, 1, 3,4, 3, 3,4, 3,4,5,6, 7, 8, 3,4,6,9,10,11,12, 1,3,13
1Laboratory of Regenerative Rehabilitation, Shirley Ryan AbilityLab, Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Northwestern University Feinberg School of Medicine, 2Northwestern University Interdepartmental Neuroscience Program, 3Center for Bio-integrated Electronics, Querrey Simpson Institute for Bioelectronics, Northwestern University, 4Department of Materials Science and Engineering, Northwestern University, 5Department of Civil and Environmental Engineering, Northwestern University, 6Department of Mechanical Engineering, Northwestern University, 7Arms and Hands Lab, Shirley Ryan AbilityLab, Department of Physical Medicine and Rehabilitation, Northwestern University Feinberg School of Medicine, 8Division of Plastic and Reconstructive Surgery, Biologics, Shirley Ryan AbilityLab, Northwestern University, 9Department of Biomedical Engineering, Northwestern University, 10Department of Neurological Surgery, Northwestern University, 11Department of Chemistry, Northwestern University, 12Department of Electrical and Computer Engineering, Northwestern University, 13The Ken and Ruth Davee Department of Neurology, Northwestern University Feinberg School of Medicine

Summary

Bu, periferik sinirler için kablosuz olarak çalışan bir arayüzün cerrahi implantasyonu ve çalışması için bir protokoldür. Bu yaklaşımın faydasını, sıçan siyatik veya frenik sinire yerleştirilen sinir stimülatörlerinden örneklerle gösteriyoruz.

Abstract

Periferik sinir arayüzleri, deneysel sinirbilim ve rejeneratif tıpta çok çeşitli uygulamalar için sıklıkla kullanılmaktadır. Bu tür arayüzler sensörler, aktüatörler veya her ikisi de olabilir. Geleneksel periferik sinir arayüzü yöntemleri ya harici bir sisteme bağlanmalı ya da çalışma için zaman çerçevesini sınırlayan pil gücüne dayanmalıdır. Kablosuz, pilsiz ve tamamen implante edilebilir periferik sinir arayüzlerindeki son gelişmelerle birlikte, yeni bir cihaz sınıfı, kablolu veya pille çalışan öncülleriyle eşleşen veya onları aşan yetenekler sunabilir. Bu yazıda, yetişkin sıçanlarda (i) cerrahi olarak implant ve (ii) bu sisteme kablosuz olarak güç sağlama ve kontrol etme yöntemleri açıklanmaktadır. Bu yaklaşımın çok yönlülüğünü vurgulamak için siyatik ve frenik sinir modelleri örnek olarak seçilmiştir. Makale, periferik sinir arayüzünün bileşik kas aksiyon potansiyellerini (CMAP'ler) nasıl uyandırabileceğini, terapötik bir elektriksel stimülasyon protokolü sunabileceğini ve periferik sinir hasarının onarımı için bir kanal içerebileceğini göstermektedir. Bu tür cihazlar, tek doz veya tekrarlanan doz terapötik stimülasyon için genişletilmiş tedavi seçenekleri sunar ve çeşitli sinir konumlarına uyarlanabilir.

Introduction

Travmatik periferik sinir yaralanmaları (PNI'ler) ABD'de yıllık yaklaşık 200.000 insidansı ile ortaya çıkar1. PNI'lardan muzdarip hastaların çoğu kalıcı fonksiyonel bozukluklarla kalır. En kötüsü, bu kas felci ile sonuçlanabilir ve tedaviye dirençli nöropatik ağrıyı tetikleyebilir ve hastalar tedavi olarak uzuv amputasyonuna girmeye istekli olacak kadar şiddetli olabilir2. PNI sonuçlarını iyileştirmenin önündeki en büyük engel, akson rejenerasyonunun, yeniden büyümeleri gereken mesafelere göre çok yavaş olmasıdır. Örneğin, yetişkin bir insan aksonu günde 1 mm büyür, ancak proksimal bir uzuvda bir lezyon olması durumunda >1000 mm'lik mesafelerde yenilenmesi gerekebilir.

Mevcut klinik uygulamada, PNI'lerin ~%50'si cerrahi onarım gerektirir3. Başarılı bir sinir rejenerasyonu için, aksonlar (i) lezyon bölgesi boyunca büyümeli (yani, boşluk geçişi) ve daha sonra (ii) bir son organ hedefine ulaşmak için sinir yolunda rejenere olmalıdır (yani, distal yeniden büyüme) (Şekil 1). Sinir yenilenmesini hızlandırdığı kanıtlanmış FDA onaylı bir ilaç yoktur. PNI klinik yönetiminin statükosu yalnızca son birkaç on yılda kademeli olarak değişmiştir ve rejenere aksonların seyahat etmesi gereken mesafeyi azaltmak için distal motor sinir transferleri gibi cerrahi yöntemlere yönelik teknik iyileştirmelerlesınırlıdır 4 veya proksimal sinirin geri çekildiği ve doğrudan tekrar dikilemediği durumlar için "kullanıma hazır" sentetik sinir kanalları5. Bununla birlikte, Alberta Üniversitesi'nden Dr. K. Ming Chan tarafından yönetilen ve kas 6,7,8 veya cildinreinnervasyonunu önemli ölçüde iyileştirdiğini gösteren tek merkezli çalışmalar olan, ameliyat sonrası sinirlere uygulanan terapötik elektrik stimülasyonu üzerine dört randomize klinik çalışma yapılmıştır 9. Bu elektriksel stimülasyon protokolünün temel çalışması kemirgenlerde10,11 gerçekleştirildi, burada elektriksel stimülasyonun özellikle boşluk geçişini artırarak (Şekil 1) çalıştığı, ancak distal yeniden büyümeyi(12,13,14,15) artırmadığı gösterilmiştir.

Dört elektriksel stimülasyon randomize klinik çalışmanın hepsinde kullanılan transkutanöz tel elektrotların cerrahi olarak yerleştirilmesi gerekliydi, çünkü etkileri, nöron hücre gövdesini 1 saat11 boyunca sürekli olarak 20 Hz'de depolarize etmek için yeterli akımın verilmesine bağlıydı. Klinik uygulamada, bu elektriksel stimülasyon protokolü, ağrı nedeniyle cilt üzerinde yüzey uyarıcı elektrotlar aracılığıyla gereken yoğunluklarda çoğu hasta için tolere edilemez. Ameliyat sonrası transkutanöz elektrotların çalıştırılmasıyla ilişkili, derin yara enfeksiyonu veya ameliyathaneden (OR) hasta nakli sırasında tellerin yanlışlıkla sinirlerden yer değiştirmesi gibi önemsiz olmayan riskler vardır. Ek olarak, ameliyathane zamanının yüksek maliyeti, akut postoperatif iyileşme sırasında değil, bu ortamda denemeye karşı caydırıcıdır. Mevcut periferik sinir arayüzlerinin bu eksikliğini gidermek için yeni bir kablosuz, pilsiz ve tamamen implante edilebilir periferik sinir arayüzleri sınıfı ortaya çıkıyor.

Bu yeni kablosuz implante edilebilir elektronik sistemler sınıfı, elektriksel stimülasyon dozlama için kolaylık ve esnekliği artırmaya ve daha geniş klinik uygulamasını engelleyen engelleri yıkmaya hazırdır. Bu yazıda, erişkin sıçan siyatik ve frenik sinir modellerinde (i) cerrahi olarak implant ve (ii) bu sisteme kablosuz olarak güç sağlama ve kontrol etme yöntemleri açıklanmaktadır. Periferik sinir arayüzünün CMAP'leri nasıl uyandırabileceğini, terapötik bir elektriksel stimülasyon protokolü sunabileceğini ve hatta periferik sinirlerin onarımı için bir kanal görevi görebileceğini gösterir. Buradaki protokoller, optogenetik aracılı nöromodülasyon 16, kontrollü ilaç salınımı17 veya zaman içinde tekrarlanan elektriksel stimülasyon nöbetleri18,19 için ışık darbeleri verebilen bu teknolojinin diğer varyantları için uyarlanabilir.

Protocol

Bu protokolde açıklanan tüm prosedürler, NIH Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'na uygun olarak yürütülür ve Northwestern Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi (IACUC) tarafından onaylanmıştır. Bu protokol, Northwestern Üniversitesi Karşılaştırmalı Tıp Merkezi ve IACUC'un hayvan bakımı yönergelerini takip eder. Protokolleri uyarlarken IACUC'a danışmak gerekir.

1. Kablosuz elektronik stimülatör imalatı (Şekil 2)

  1. Radyo frekansı güç hasat bobini (yani kablosuz alıcı anteni) için bir alt tabaka olarak bakır/poliimid/bakır (18 μm kalınlığında üst ve alt bakır, 75 μm kalınlığında poliimid) kullanın.
  2. Üst ve alt bakır katmanlardaki elektrotlar için delikler açmak ve cihazı şekillendirmek için doğrudan lazer ablasyon kullanın. Deliklerden gümüş macun kullanarak üst ve alt katmanları elektriksel olarak bağlayın.
  3. Elektronik bileşenleri diyot ve kapasitör gibi ticari ambalajlarla lehimleme yoluyla takın.
  4. Gerilebilir uzatma elektrotları olarak biyolojik olarak emilebilir dinamik kovalent poliüretan (b-DCPU; 200 μm kalınlığında) kapsüllenmiş molibden (Mo; 15 μm kalınlığında; serpantin yapısı) kullanın19.
  5. Poli (laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) film (300 μm kalınlığında) kullanarak cihaz ve sinir arasındaki arayüz için manşet elektrodunu oluşturun.
  6. Kablosuz alıcı antenini ve gerilebilir uzatma elektrodunu bağladıktan sonra, kablosuz alıcı antenini ve bağlantıyı ticarileştirilmiş su geçirmez epoksi veya polidimetililoksan (PDMS) ile kapsülleyin. Tamamen monte edilmiş cihaz için Şekil 2'ye (sağda) bakın.
  7. Birincil bobin (yani iletim bobini) aracılığıyla monofazik elektriksel darbeler üretmek için bir dalga biçimi üreteci kullanarak cihazın kablosuz çalışmasını onaylayın.
    NOT: Monofazik ve bifazik uyaranlarla periferik aksonların alımını ve aksonal rejenerasyonun indüksiyonunu inceleyen önceki çalışmalar, dalga formu karakteristiğindeki20 farklılıklar nedeniyle ihmal edilebilir bir etki bildirmiştir ve bu grup, farelerde21 ve sıçanlarda18 aynı monofazik akım parametreleriyle terapötik elektriksel stimülasyon artışı elde edebilmiştir. Ayrıca, önceki çalışmalar biyouyumluluğu in vivo ve in vitro olarak incelemiş ve ısıtma etkilerinden veya malzemelerin kendisinden kaynaklanan doku hasarına dair herhangi bir kanıt bulamamıştır. Bu bulgular ve bu çalışmada terapötik elektriksel stimülasyon süresinin sınırlı olması nedeniyle, bu protokolde bifazik uyaranlardan ziyade monofazik uyaranlar kullanılmıştır.
  8. Elde edilen doğru akım çıkış voltajını manşet elektroduna bağlı bir osiloskopla ölçün.

2. İmplantasyon için cihaz hazırlığı

  1. İmplant cihazlarını steril bir Petri kabına yerleştirin ve parafilm ile kapatın.
  2. Cihazları her iki tarafta 30 dakika boyunca UV ışığı ile ışınlayın.

3. Elektriksel stimülasyon için kablosuz, pilsiz periferik sinir arayüzünün sıçan sağ siyatik sinir implantasyonunun cerrahi prosedürü (Şekil 3)

NOT: Steril koşulları koruyun. Bir hayvan prosedür odasının belirlenmiş cerrahi alanı içinde ameliyatlar gerçekleştirin. Cerrah ameliyat sırasında yüz maskesi, palto, şapka ve steril eldiven takacaktır. Birden fazla ameliyat yapılırsa, hayvanlar arasında steril eldivenleri değiştirin ve her ameliyat için temiz, steril cerrahi aletler kullanın. Ameliyatlar arasında aletleri ısı sterilizasyonu (otoklav veya cam boncuk sterilizatörü) ile sterilize edin. 200-250 g ağırlığındaki yetişkin Sprague-Dawley sıçanlarını kullanın.

  1. Oksijende (2 L / dak) izofluran gaz anestezisi (% 3 indüksiyon,% 1-3 idame) kullanarak, deri altı meloksikam (1-2 mg / kg) uygulaması ile anesteziyi indükleyin. Kurumayı önlemek için sıçanların gözlerini belirlenmiş oftalmik merhem ile örtün.
  2. Sonraki prosedürler için fareleri dezenfekte edilmiş cerrahi masalara yüzüstü pozisyonda yerleştirin. Kalan cerrahi süre boyunca, solunum hızını (~ 2 / s olmalıdır), doku rengini ve anestezi derinliğini her 15 dakikada bir en az olacak şekilde değerlendirin ve buna göre izofluran seviyelerini koruyun. Pedal refleksini kontrol ederek uygun anestezi derinliğini onaylayın (sert bir ayak parmağı sıkışmasına yanıt eksikliği). Pembe ve nemli kalması gereken mukoza zarlarını izleyin.
  3. Sağ bacak ve sırtın alt yarısı da dahil olmak üzere ameliyat bölgesini tıraş edin. Tıraşlı cerrahi bölgeyi bir betadin pedi ve ardından %70 tıbbi etanol çubuğu ile ovalayın ve cilt dezenfeksiyonu için bu fırçalama işlemini üç kez tekrarlayın.
  4. Doku makası kullanarak sağ femur kemiğine paralel ciltte 1,5 – 2 cm'lik bir kesi yapın, ardından alıcı bobin için bir deri altı cebi temizlemek için arkadaki deri altı bağ dokusunun (doğrudan insizyonun medialin) künt olarak ayrılması (Şekil 4A). Cilt kesisine paralel olarak sağ gluteal kas üzerinde daha sonra bir kesi (1.2-1.5 cm) yapın.
  5. Siyatik siniri künt uçlu metal diseksiyon probları ile nazikçe izole edin (Şekil 4B).
    NOT: Siyatik sinir, biseps femoris'in derinliklerinde bulunur ve femura paralel uzanır. Bir diseksiyon kapsamı önerilmektedir.
  6. Siniri gerdirmeden veya yolunu bozmadan manşeti izole sağ siyatik sinirin etrafına sararak kablosuz, pilsiz cihazı siyatik sinire implante edin (Şekil 4C) 18,19,20. Daha fazla elektriksel stimülasyon için alıcı bobinin yerleştirildiği cilt üzerinde işaretleyin.
  7. Emilebilir sütürler kullanarak gluteal kas insizyonunu dikin (Şekil 4D).
    NOT: Alıcı bobinin üst yarısı, gluteal kasın ve altındaki manşet arayüzünün üzerine oturur.
  8. Cilt insizyonunu yara klipsleri (veya gömülü dikiş; Şekil 4E). Cilt kenarlarını eşleştirin.
  9. Anestezi altında 200 μs darbe genişliği ile 1 saat sürekli ameliyat sonrası 20 Hz elektrik stimülasyonu sağlayın (Şekil 4F). Anesteziden tamamen kurtulduktan sonra hayvanları ev kafeslerine geri getirin.
    NOT: Ayrıntılı protokol aşağıda açıklanmıştır. Alıcı bobin, Şekil 4F'de derinin üzerinde gösterilmiştir.
  10. Ameliyat sonrası tedavi
    1. Fareyi, kafesin yarısı uygun bir sıcaklık ayarlı ısı kaynağına (onaylı ısıtma yastığı) yerleştirilmiş, kağıt havlularla kaplı, yataksız bir kurtarma kafesine yerleştirin.
    2. Sıçanı ambulatuvar olana kadar dikkatlice izleyin. Ambulatuvar ve stabil olduğu değerlendirildikten sonra, fareyi ev kafesine geri koyun ve sosyal yeniden bütünleşmeyi izleyin.
    3. Akut iyileşmeden sonra, sıçanları insizyon bölgesi enfeksiyonu ve koruma, kıvranma, kaşıma ve kendini yaralama dahil ancak bunlarla sınırlı olmamak üzere nörojenik ağrı semptomları açısından izleyin. Cerrahi sonrası 5 günlük iyileşme süresi boyunca sıçanları günlük olarak izleyin ve sıçanlar 5. günde feda edilmezse bundan sonra en az üç günde bir izleyin.
    4. Meloksikam (1-2 mg / kg), hayvanın görüntülenen ağrı / rahatsızlık seviyesine bağlı olarak, ameliyattan sonra iki ila üç gün boyunca günde bir kez deri altından uygulayın. Kalıcı ağrıdan şüpheleniliyorsa, ameliyat sonrası bu sürenin ötesinde meloksikam devam edin ve refrakter olduğu kanıtlanırsa, veteriner ekibine danışarak fareyi erkenden ötenazi yapın.
    5. Ameliyattan 10-12 gün sonra cilt dikişlerini veya yara klipslerini çıkarın.

4. Kablosuz stimülatörlerin sıçan sol frenik sinir implantasyonunun cerrahi prosedürü (Şekil 5A)

NOT: Bölüm 3'teki gibi steril koşulları koruyun. 200-250 g ağırlığındaki yetişkin Sprague-Dawley sıçanlarını kullanın. Kullanmadan önce tüm cerrahi aletleri sterilize edin.

  1. Oksijende (2 L / dak) izofluran gaz anestezisi (% 3 indüksiyon,% 1-3 idame) kullanarak, deri altı meloksikam (1-2 mg / kg) uygulaması ile anesteziyi indükleyin. Kurumayı önlemek için farenin gözlerini belirlenmiş oftalmik merhem ile örtün.
  2. Sonraki prosedürler için sıçanları dezenfekte edilmiş ameliyat masalarına sırtüstü pozisyonda yerleştirin. Kalan cerrahi süre boyunca, solunum hızını, doku rengini ve anestezi derinliğini her 15 dakikada bir değerlendirin ve buna göre izofluran seviyelerini koruyun. Pedal refleksini kontrol ederek uygun anestezi derinliğini onaylayın (sert bir ayak parmağı sıkışmasına yanıt eksikliği). Pembe ve nemli kalması gereken mukoza zarlarını izleyin.
  3. Boynun ventral tarafındaki cerrahi bölgeyi tıraş edin. Tıraşlı cerrahi bölgeyi bir betadin pedi ve ardından %70 tıbbi etanol çubuğu ile ovalayın ve cilt dezenfeksiyonu için bu fırçalama işlemini üç kez tekrarlayın.
  4. Bupivakain (2 mg / kg, toplam hacim 0.5 mL'yi aşmayan salin içinde seyreltilmiş) boynun orta hattında deri altından uygulayın ve en yüzeysel tabakayı hedefleyin. Sternohyoid ve sternokleidomastoid kasları ortaya çıkarmak için cilt ve yüzeyel servikal fasyadan 3 cm'lik bir orta hat insizyonu yapın (Şekil 5B).
    NOT: Bir diseksiyon kapsamı önerilmektedir.
  5. Bir prob ile hafif künt diseksiyon kullanarak sternokleidomastoidi yükseltin ve bir damar halkası kullanarak lateral olarak geri çekin (Şekil 5C). Omohyoid'i yavaşça serbest bırakın ve geri çekin. Daha sonra, vagus sinirini ve omohyoid kasın altındaki karotis demetini nazikçe serbest bırakın ve medial olarak geri çekin.
    NOT: Buradaki en büyük ayrım vagus siniri ile frenik sinir arasındadır. Alttaki yapıları ortaya çıkarmak gerekirse omohyoid'i kesin.
  6. Frenik siniri izole edin (Şekil 5D).
    NOT: Frenik sinir, anterior skalen kasının yüzeyi boyunca uzanır ve brakiyal pleksusa dik olarak geçen oldukça küçük bir uzunlamasına sinir olarak çalışır. Siyatik sinirin aksine, boyundaki frenik sinirin etrafındaki anatomi daha karmaşıktır. En iyi sonuçlar için implantasyondan önce elektrofizyolojik doğrulama (adım 4.7) yapın.
  7. Kayıt elektrodunu deri altına, sadece kaudal olarak göğüs kafesine, izole frenik sinire ipsilateral olarak yerleştirin (Şekil 5E). Stimülatörleri frenik sinire yerleştirin ve senkron sinyalleme ile onaylayın (Şekil 6).
    NOT: ~3-6 mA uyaran yoğunluğu ve 0.02 ms uyaran süresi ile maksimum yanıt uyandırmak tipiktir.
  8. Transeksiyon bölgesine göre proksimal sinir ucuna bir elektriksel uyaran uygulandığında uyarılmış yanıtın tamamen ortadan kalktığını göstererek frenik sinirin tam transeksiyonunu doğrulayın (Şekil 6).
  9. İmplante edilebilir cihazın alıcı bobinini, manşet frenik sinirin etrafında ve kontakt elektrotlar sinire dik olarak konumlandırılmış şekilde, bilateral sternokleidomastoid kaslara göre derin bir şekilde sternohyoid üzerine yerleştirerek frenik sinir üzerine kablosuz, pilsiz bir cihaz implante edin (Şekil 5F).
  10. Yüzeyel servikal fasyayı basit çalışan emilebilir sütürlerle kapatın (Şekil 5G). Derin dermiste kesintili ters emilebilir dikişlerle cildi kapatın. Hayvanları ancak anesteziden tamamen kurtulduktan sonra ev kafeslerine geri koyun.
  11. Ameliyat sonrası tedavi için adım 3.10'u izleyin.

5. Terapötik elektriksel stimülasyonun kablosuz iletimi

  1. Genel anestezi altındaki sıçanlara 1 saat boyunca elektrik stimülasyonu uygulayın. Kablosuz stimülasyon için, harici bir endüktif bobine (yani iletim bobini) elektrik gücü sağlamak için hayvanın üzerine bir dalga formu/fonksiyon üreteci (voltaj: 1-15 Vpp) ve isteğe bağlı amplifikatör yerleştirin (5 turlu iki boyutlu spiral bobin; çap: 2 cm) implante edilmiş alıcı bobin ile iyi bir endüktif bağlantı sağlamak için. 1 saat süre boyunca 20 Hz'de monofazik, 200 μs darbeler verin.
  2. Elektriksel stimülasyon iletimini doğrulamak ve ölçmek için, siyatik sinirin supramaksimal aktivasyonunu sağlamak için stimülasyon voltajını ayarlayarak tibial anterior kastan CMAP'leri kaydedin. Tüm kayıtlar için eşmerkezli iğne elektrotları kullanın.
    NOT: İşlev tarafından oluşturulan maksimum voltaj maksimum yanıtı uyandırmak için yetersizse, bir amplifikatör kullanın.

6. Ötenazi

  1. Birincil yöntem
    1. Kafesi, 8-12 LPM hızına (veya hazne boyutuna göre uygun akış hızına) ayarlanmış bir CO2 dağıtım haznesinin altına yerleştirin. Sıçanları bilinç kaybı açısından izleyin ve ardından en az 1 dakika solunumun kesilmesini sağlayın.
  2. İkincil yöntem
    1. Servikal çıkık veya bilateral torakotomi yapın.

Representative Results

Siyatik sinir yaralanması modelinde, tibial sinir dalının uçtan uca onarımından önce implant sağ siyatik sinirin etrafına yerleştirilir (Şekil 3, Şekil 4A ve Şekil 7A). Maksimal yoğunlukta elektriksel stimülasyon için gerekli uyarı parametrelerini tanımlamak için sağ tibialis anterior kasına 30 G konsantrik iğne elektrodu yerleştirilir. Bu deneyler, stimülasyon yoğunluğunun, tepki büyüklüğü maksimumda platolara kadar yükseltilmesini içerir. Tibialis anterior, siyatik sinirin fibula dalı tarafından innerve edildiğinden, tibial sinir transeksiyon yaralanmasında korunur. Bu nedenle, tibialis anteriorundan kayıt, elektriksel stimülasyon tedavisinin sürekli izlenmesini sağlar.

Bir tel elektrot tarafından sağ siyatik sinire (5 mA, 0.02 ms) iletilen tek bir uyaran darbesi için, ipsilateral tibialis anteriorunda kaydedilen 5.4 mV negatif pik genliği ile maksimum bir CMAP yanıtı ortaya çıkar (Şekil 7B; siyah iz). Kablosuz, pilsiz implant tarafından sağlanan karşılaştırılabilir bir uyaran darbesi için, 4.6 mV negatif tepe genliği ile karşılaştırılabilir bir CMAP yanıtı ortaya çıkar (Şekil 7B; turuncu iz). Bu, kablosuz sinir stimülasyonunun, tel bazlı sinir stimülasyonundan21 CMAP'nin ortalama %88'ine ulaştığına dair yakın tarihli bir raporla tutarlıdır, bu da klinik çalışmalarda terapötik etkiler için gereken eşiğin çok üzerindedir 6,7,8,9. Gösterilen örnekte, kablosuz stimülatörün kablolu stimülatöre göre daha uzun gecikmesi, kaydedilen kastan daha uzak olmasından kaynaklanıyordu.

Frenik sinir modelinde, transeksiyon öncesinde implant sağ frenik sinirin etrafına yerleştirilir (Şekil 5). Maksimum yoğunlukta elektriksel stimülasyon için gerekli uyarı parametrelerini tanımlamak için, sağ hemidiyaframdan kayıt yapmak için sağ (ipsilateral) anterior kostal kenara deri altından 30 G konsantrik iğne elektrodu yerleştirilir. Deneyler, stimülasyon voltajının tepki büyüklüğü platolarına maksimuma kadar yükseltilmesini içerir. Frenik sinirin çevredeki nörovasküler yapılardan izole edilmesi zor olabileceğinden, kimliği bir seğirme tepkisi uyandırılarak doğrulanabilir (Şekil 6; turuncu iz). Stimülasyonun özgüllüğü, sinir elektrot manşetinin distalindeki frenik sinirin transeksiyonu ve ardından seğirme yanıtının ortadan kaldırılmasıyla daha da doğrulanabilir (Şekil 6; siyah iz).

Tekrarlayan, düşük frekanslı elektriksel stimülasyon tedavisi, akson rejenerasyonunu artıran yerleşik bir protokol kullanılarak siyatik sinire 1 saat boyunca verilebilir (6,7,8,9,10,11; Şekil 8). Tedaviyi izlemek için kablosuz implantın manşet arayüzü sağ siyatik sinire, 30 G konsantrik iğne elektrodu ise sağ tibialis anterior kasına yerleştirildi. Şekil 8A, 0 saat 1 Hz elektrik stimülasyonunun başlangıcında (20 dakika) kaydedilen elektromiyografide dört ardışık ani artışı göstermektedir. Şekil 8B, tel bazlı elektriksel stimülasyon tedavisi15,21 ile belirtilen yorulma paterni ile tutarlı olan, tepe genliğinde hafif bir azalma ile 1 saatlik elektriksel stimülasyonun 40 dakikasında kaydedilen diğer dört sivri ucu göstermektedir.

Periferik sinir rejenerasyonunun derecesi, sinir lezyon bölgesine distal olarak uygulanan retrograd izleyiciler kullanılarak değerlendirilebilir. Periferik aksonlar birden fazla kollateral filizi filizlendirdiğinden, omurilikteki motor nöron soma'nın retrograd izleme ve sayımları, sinirin kendi içindeki rejenere aksonları saymaktan daha doğru bir rejenerasyon nöron sayısının daha doğru bir şekilde değerlendirilmesine izin verir31. Bunu göstermek için, siyatik sinir gövdesi bir ezilme yaralanması ile kesildi. 3 haftalık iyileşmeden sonra, siyatik sinirin iki dalına iki farklı floresan retrograd boya uygulandı: sırasıyla fibula sinir (yeşil) ve tibial sinir (kırmızı) (Şekil 9A). Şekil 9B-D, lomber omurilik anterior boynuzunda tibial siniri (Şekil 9B) veya fibular siniri (Şekil 9C) oluşturan alt motonöronların aydınlatılmış alt gruplarını göstermektedir. Bindirme görüntüsü, omuriliğin ön boynuzunda, uzamsal dağılım ve lezyon bölgesinin distalinde bir akson rejenere eden motor nöronların sayısı açısından ölçülebilen iki farklı etiketli nöron sütununu göstermektedir (Şekil 9D).

Figure 1
Şekil 1: Sinir rejenerasyon modeli. (A) Sinir onarımından erken sonra, aksonlar onarımdan sonra proksimal sinir ucundan distal sinir ucuna doğru büyüdüğünde boşluk geçişi meydana gelir. (B) Distal yeniden büyüme süresi, hedef uç organa olan mesafe (ör., deri, kas) ve akson yeniden büyüme hızı. Sinir onarımını iyileştirmeye yönelik çoğu terapi, bu süreçlerden birini veya her ikisini de hedefler. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 2
Şekil 2: Kablosuz elektronik stimülatör imalatının çizimi. Solda, dairesel bir radyo frekansı güç hasat bobini, gerilebilir bir uzatma elektrodu ve ilgilenilen bir sinirin etrafını saran bir sinir manşeti dahil olmak üzere cihazın yapısının ayrıntılı katmanları. Sağda, cihazın üç bölümünü gösteren basitleştirilmiş bir resim. Kısaltmalar: PLGA = poli (laktik-ko-glikolik asit); b-DCPU = biyolojik olarak emilebilir dinamik kovalent poliüretan. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: Sıçan siyatik sinir modelinde kablosuz, pilsiz sinir arayüzünün implantasyonu. (A) Resim, bir sıçanın sağ siyatik sinirine tamamen implante edilebilir bir sistemi göstermektedir. (B) Üst panel, sağ tibial sinirin uçtan uca onarımının hemen proksimalinde siyatik sinir üzerine yerleştirilmiş bir elektrot arayüzünü gösterir. Alt panel, proksimal uç ile distal sinir güdüğü arasında uzatılmış bir sinir manşeti köprü boşluğu onarımına sahip bir elektrot arayüzünü gösterir. Kısaltma: PLGA = poli (laktik-ko-glikolik asit). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 4
Şekil 4: Siyatik sinir implantasyonu prosedürü. (A) Hamstring'i ortaya çıkarmak için deri, deri altı bağ dokusu ve gluteal kas üzerinde kesi. (B) İzole siyatik sinir (siyah ok). (C) Sinir manşeti, teller (beyaz yıldız) ve implant görünür (yıldız) ile implantasyon sonrası cihaz. (D) Bağ dokusunun dikişle kapatılması. (E) Kesiğin yara klipsleri ile kapatılması. (F) Derinin üzerindeki bir bobin tarafından üretilen kablosuz elektrik stimülasyonu. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 5
Şekil 5: Frenik sinir implantasyon prosedürü. (A) Sırtüstü pozisyonda boynun ventral görünümü. (B) Sternohyoid kası ortaya çıkarmak için cilt ve deri altı bağ dokusunda kesi. (C) Omohyoid kas ve sternokleidomastoid kas arasındaki potansiyel boşluktan diseksiyon. (D) Brakiyal pleksustan izole edilmiş frenik sinir (ok). (E) Frenik sinirin diyafragmatik elektromiyografik doğrulaması. Siyah ok, kayıt elektrodu. Kırmızı ok, uyarıcılar. (F) İmplantasyon. (G) Derinin derin dermal dikişlerle kapatılması. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 6
Şekil 6: Diyaframdan uyarılmış bileşik kas aksiyon potansiyelleri ile tam frenik sinir transeksiyon yaralanmasının doğrulanması. Frenik sinir transeksiyonundan (ORANGE) önce, frenik sinirin elektriksel stimülasyonu, frenik sinir transeksiyonu (BLACK) ile ortadan kaldırılan ipsilateral diyafram üzerinde bileşik kas aksiyon potansiyellerini uyardı. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 7
Şekil 7: Kablosuz ve tel tabanlı elektriksel stimülasyonu karşılaştıran temsili sinir iletim çalışmaları. (A) Siyatik sinir üzerindeki kablosuz (SİYAH) ve kablolu (TURUNCU) cihaz yerleşimlerinin gösterimi. Kayıt elektrodu tibialis anterioruna yerleştirildi. (B) Kablolu implant (TURUNCU) ve kablosuz implant (SİYAH) tarafından uyandırılan bileşik kas aksiyon potansiyelleri. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 8
Şekil 8: İmplantlardan 1 saat boyunca 20 Hz tekrarlayan elektrik stimülasyonu ile TA kasından EMG kaydı. (A) E-stim'in min 1'inde EMG izi. (B) E-stim'in 40. dakikasında EMG izi. Kısaltmalar: EMG = elektromiyografi; TA = tibialis anterior; e-STIM = elektriksel stimülasyon; dk = dakika. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 9
Şekil 9: Siyatik sinir rejenerasyonunun temsili görüntüleri. (A) Siyatik sinir hasarı ve floresan retrograd etiketlemenin gösterimi. Siyatik sinir aksonları ezilme yaralanması ile kesildi. 3 haftalık iyileşmeden sonra, distal dalları - fibula siniri (yeşil) ve tibial sinir (kırmızı) - retrograd olarak etiketlendi. (B-D) İpsilesional anterior boynuzda nöronal soma gösteren lomber omurilik görüntüleri. Ölçek çubukları = 30 μm. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Discussion

Bu makale, sıçan siyatik ve frenik sinir modelinde kablosuz, pilsiz ve tamamen implante edilebilir periferik sinir arayüzlerinin cerrahi implantasyonu ve operasyonundaki adımları açıklamaktadır. Bu yeni biyomedikal implant sınıfının, klinik öncesi ve klinik çalışmalarda akson rejenerasyonunu arttırdığı gösterilen terapötik bir elektriksel stimülasyon paradigması sağlamak için nasıl kullanılabileceğini gösteriyoruz (inceleme için, bkz.22). Bu protokol karmaşık değildir ve fareler21 gibi daha küçük hayvan modellerinin yanı sıra optoelektronik ve mikroakışkan periferik sinir arayüzlerini içeren işlevselliğe sahip diğer kablosuz, pilsiz ve tamamen implante edilebilir cihazlara tahmin edilebilir 18,23,24,25,26,27,28,29,30. Ayrıca, en yaygın deneysel model olan kemirgen siyatik sinirini kullanan yaklaşım da gösterilmiştir31.

Bu yaklaşımın çok yönlülüğü, periferik sinir hasarının bir modeli olarak nadiren kullanılan frenik sinir ile etkileşime uyarlandığındagösterilmiştir 32, belki de çok az tanınan bir klinik sorunolduğu için 33,34,35. Frenik sinir yaralanması tanı ve rehabilitasyonu COVID-19 pandemisi sırasında önemli bir konu haline gelmiştir 36,37,38. Frenik aksonların rejenerasyonunun ve diyafram felcinden iyileşmenin bu kısa, düşük frekanslı elektriksel stimülasyon paradigması ile arttırılıp arttırılamayacağı şu anda bilinmemektedir. Bununla birlikte, diyafram kas pili için frenik sinir elektrik stimülasyonu, yüksek servikal omurilik yaralanmasından kaynaklanan tetraplejili hastalarda solunum yetmezliği için yerleşik bir seçenektir 39,40,41,42,43. Kritik hastalıktan sonra ventilatörün kesilmesi de dahil olmak üzere diğer endikasyonlar araştırılmaktadır44.

İmplante edilen sistemin iyi çalışmasını sağlamak için birkaç kritik adım vurgulanmalıdır. İlk olarak, kurşun yalıtımının bozulmasını, bükülmesini veya kırılmasını önlemek için cihazları tutarken ince elektronik bileşenlerine çok fazla kuvvet uygulamaktan kaçınmak önemlidir. Daha sonra, radyo frekansı güç hasat bobininin üstteki cilt üzerindeki yerini doğru bir şekilde işaretlemek önemlidir. Üçüncüsü, harici radyo frekansı güç kaynağının iletim bobininin, implante edilmiş cihazın güç biçerdöver bobini üzerinde bir deveboynu kelepçesi ile dikkatli bir şekilde hizalanması, kararlı çalışmaya izin verir. Son olarak, kas seğirmesinin görsel gözlemine ek olarak elektriksel stimülasyonu doğrulamak için periyodik nörofizyolojik izleme önerilir. Boyundaki frenik sinirin daha karmaşık anatomisi söz konusu olduğunda, elektrofizyolojik doğrulama doğru sinirin izole edildiğini göstermeye yardımcı olur (Şekil 6).

Bu yazıda18,19,21'de gösterilen kablosuz, pilsiz elektrik stimülatörlerinin yanı sıra, diğer birçok cihaz potansiyel olarak aynı prosedürleri paylaşır. Örneğin, sempatik ve parasempatik sinir sistemlerinden gelen sinyalleri kronik olarak kaydetmek için glossofaringeal ve vagus sinirlerine implante etmek üzere tasarlanmış elektrotlar30,45,46 frenik sinir ile benzer bir cerrahi alanı paylaştığından, bu protokol implantasyonları için uyarlanabilir. ReStore gibi periferik sinirler için kablosuz uzun süreli biyouyumlu stimülatörler, yerinde kalmak ve gerektiğinde sinirleri uyarmak için harika araçlardır 25,47,48,49,50. İlgili çok kanallı kablosuz kayıt implantları da rapor edilmiştir51. Genel olarak, bu cerrahi ve elektriksel stimülasyon protokollerinin, elektriksel stimülasyon veya kayıt ile ilgili tüm kablosuz periferik sinir arayüzleri için bir standart olarak uyarlanabileceğine inanıyoruz.

Disclosures

Yazarların çıkar çatışması yoktur.

Acknowledgments

Bu çalışma, SHyNE Kaynağından (NSF ECCS-1542205), IIN'den ve Northwestern'in MRSEC programından (NSF DMR-1720139) destek alan Northwestern Üniversitesi'nin NUANCE Merkezi'nin NUFAB tesisini kullandı. Bu çalışma, Northwestern Üniversitesi Malzeme Araştırma Merkezi'ndeki Ulusal Bilim Vakfı'nın (DMR-1720139) MRSEC programı tarafından desteklenen MatCI Tesisinden yararlandı. C.K.F, NIH Eunice Kennedy Shriver Çocuk Sağlığı ve İnsani Gelişme Enstitüsü (hibe no. R03HD101090) ve Amerikan Nöromüsküler Vakfı'nın (Kalkınma Hibesi) desteğini kabul eder. Y.H., NSF'den destek aldığını kabul ediyor (hibe no. CMMI1635443). Bu çalışma, Northwestern Üniversitesi'ndeki Querrey Simpson Biyoelektronik Enstitüsü tarafından desteklenmiştir.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Amplifier Electronics & Innovation 201L
Arbitrary Waveform Generator RIGOL DG1032Z 30 MHz, 2 Channel, 200 MS/s, 14bit Resolution, 8 Mpts
Bupivacaine Pfizer 655317 Marcaine, 0.5%
Copper/polyimide/copper Pyralux AP8535R 18 µm thick top and bottom copper, 75 µm thick polyimide
EMG recording device Natus Nicolet VikingQuest
EPOXY MARINE Loctite
Isoflurane, USP Butler Schein Animal Health 1040603 ISOTHESIA
Meloxicam covetrus 5mg/ml
Needle electrodes Technomed USA Inc. TE/B50600- 001
PDMS (Silicone Elastomer Kit) DOW SYLGARD™ 184
ProtoLaser U4 LPKF U4
Puralube Vet Ointment Sterile Ocular Lubricant Puralube 83592
Waveform generator Agilent Technologies Agilent 33250A

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Scholz, T., et al. Peripheral nerve injuries: an international survey of current treatments and future perspectives. Journal of Reconstructive Microsurgery. 25 (6), 339-344 (2009).
  2. Ayyaswamy, B., et al. Quality of life after amputation in patients with advanced complex regional pain syndrome: a systematic review. EFORT Open Reviews. 4 (9), 533-540 (2019).
  3. Kim, D. H., et al. Management and outcomes in 353 surgically treated sciatic nerve lesions. Journal of Neurosurgery. 101 (1), 8-17 (2004).
  4. Mackinnon, S. E. Donor distal, recipient proximal and other personal perspectives on nerve transfers. Hand Clinics. 32 (2), 141-151 (2016).
  5. Safa, B., Buncke, G. Autograft substitutes: conduits and processed nerve allografts. Hand Clinics. 32 (2), 127-140 (2016).
  6. Barber, B., et al. Intraoperative Brief Electrical Stimulation of the Spinal Accessory Nerve (BEST SPIN) for prevention of shoulder dysfunction after oncologic neck dissection: a double-blinded, randomized controlled trial. Journal of Otolaryngology - Head & Neck Surgery. 47 (1), 7 (2018).
  7. Power, H. A., et al. Postsurgical electrical stimulation enhances recovery following surgery for severe cubital tunnel syndrome: a double-blind randomized controlled trial. Neurosurgery. 86 (6), 769-777 (2020).
  8. Gordon, T., et al. Brief post-surgical electrical stimulation accelerates axon regeneration and muscle reinnervation without affecting the functional measures in carpal tunnel syndrome patients. Experimental Neurology. 223 (1), 192-202 (2010).
  9. Wong, J. N., et al. Electrical stimulation enhances sensory recovery: a randomized controlled trial. Annals of Neurology. 77 (6), 996-1006 (2015).
  10. Nix, W. A., Hopf, H. C. Electrical stimulation of regenerating nerve and its effect on motor recovery. Brain Research. 272 (1), 21-25 (1983).
  11. Al-Majed, A. A., et al. Brief electrical stimulation promotes the speed and accuracy of motor axonal regeneration. Journal of Neuroscience. 20 (7), 2602-2608 (2000).
  12. Witzel, C., et al. Electrical nerve stimulation enhances perilesional branching after nerve grafting but fails to increase regeneration speed in a murine model. Journal of Reconstructive Microsurgery. 32 (6), 491-497 (2016).
  13. Witzel, C., Rohde, C., Brushart, T. M. Pathway sampling by regenerating peripheral axons. Journal of Comparative Neurology. 485 (3), 183-190 (2005).
  14. Brushart, T. M., et al. Electrical stimulation promotes motoneuron regeneration without increasing its speed or conditioning the neuron. Journal of Neuroscience. 22 (15), 6631-6638 (2002).
  15. Franz, C. K., Rutishauser, U., Rafuse, V. F. Intrinsic neuronal properties control selective targeting of regenerating motoneurons. Brain. 131, Pt 6 1492-1505 (2008).
  16. Park, S. I., et al. stretchable, fully implantable miniaturized optoelectronic systems for wireless optogenetics. Nature Biotechnology. 33 (12), 1280-1286 (2015).
  17. Koo, J., et al. Wirelessly controlled, bioresorbable drug delivery device with active valves that exploit electrochemically triggered crevice corrosion. Science Advances. 6 (35), (2020).
  18. Koo, J., et al. Wireless bioresorbable electronic system enables sustained nonpharmacological neuroregenerative therapy. Nature Medicine. 24 (12), 1830-1836 (2018).
  19. Choi, Y. S., et al. Stretchable, dynamic covalent polymers for soft, long-lived bioresorbable electronic stimulators designed to facilitate neuromuscular regeneration. Nature Communications. 11 (1), 5990 (2020).
  20. Hingne, P. M., Sluka, K. A. Differences in waveform characteristics have no effect on the antihyperalgesia produced by transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) in rats with joint inflammation. Journal of Pain. 8, 251-255 (2007).
  21. Guo, H., et al. Advanced materials in wireless, implantable electrical stimulators that offer rapid rates of bioresorption for peripheral axon regeneration. Advanced Functional Materials. 31 (29), 2102724 (2021).
  22. Zuo, K. J., et al. Electrical stimulation to enhance peripheral nerve regeneration: Update in molecular investigations and clinical translation. Experimental Neurology. 332, 113397 (2020).
  23. Zhang, Y., et al. Battery-free, fully implantable optofluidic cuff system for wireless optogenetic and pharmacological neuromodulation of peripheral nerves. Science Advances. 5 (7), (2019).
  24. Montgomery, K. L., et al. Wirelessly powered, fully internal optogenetics for brain, spinal and peripheral circuits in mice. Nature Methods. 12 (10), 969-974 (2015).
  25. Seo, D., et al. Wireless recording in the peripheral nervous system with ultrasonic neural dust. Neuron. 91 (3), 529-539 (2016).
  26. Neely, R. M., et al. Recent advances in neural dust: towards a neural interface platform. Current Opinion in Neurobiology. 50, 64-71 (2018).
  27. Mickle, A. D., et al. A wireless closed-loop system for optogenetic peripheral neuromodulation. Nature. 565 (7739), 361-365 (2019).
  28. Khalifa, A., et al. The microbead: a 0.009 mm(3) implantable wireless neural stimulator. IEEE Transactions on Biomedical Circuits and Systems. 13 (3), 971-985 (2019).
  29. Jeong, J. W., et al. Wireless optofluidic systems for programmable in vivo pharmacology and optogenetics. Cell. 162 (3), 662-674 (2015).
  30. Yao, G., et al. Effective weight control via an implanted self-powered vagus nerve stimulation device. Nature Communications. 9 (1), 5349 (2018).
  31. Repair Brushart, M. Nerve Repair. , Oxford University Press. (2012).
  32. Laskowski, M. B., Sanes, J. R. Topographically selective reinnervation of adult mammalian skeletal muscles. Journal of Neuroscience. 8 (8), 3094-3099 (1988).
  33. Boon, A. J., et al. Sensitivity and specificity of diagnostic ultrasound in the diagnosis of phrenic neuropathy. Neurology. 83 (14), 1264-1270 (2014).
  34. Farr, E., D'Andrea, D., Franz, C. K. Phrenic nerve involvement in neuralgic amyotrophy (Parsonage-Turner syndrome). Sleep Medicine Clinics. 15 (4), 539-543 (2020).
  35. Mandoorah, S., Mead, T. Phrenic Nerve Injury. StatPearls. , StatPearls Publishing. Treasure Island, FL. (2021).
  36. Patel, Z., et al. Diaphragm and phrenic nerve ultrasound in COVID-19 patients and beyond: imaging technique, findings, and clinical applications. Journal of Ultrasound in Medicine. , (2021).
  37. Farr, E., et al. Short of breath for the long haul: diaphragm muscle dysfunction in survivors of severe COVID-19 as determined by neuromuscular ultrasound. medRxiv. , (2020).
  38. Fernandez, C. E., et al. Imaging review of peripheral nerve injuries in patients with COVID-19. Radiology. 298 (3), 117-130 (2021).
  39. Elefteriades, J. A., et al. Long-term follow-up of bilateral pacing of the diaphragm in quadriplegia. New England Journal of Medicine. 326 (21), 1433-1444 (1992).
  40. Elefteriades, J. A., et al. Long-term follow-up of pacing of the conditioned diaphragm in quadriplegia. Pacing and Clinical Electrophysiology: PACE 2002. 25 (6), 897-906 (2002).
  41. Glenn, W. W., et al. Ventilatory support by pacing of the conditioned diaphragm in quadriplegia. New England Journal of Medicine. 310 (18), 1150-1155 (1984).
  42. Garrido-Garcia, H., et al. Treatment of chronic ventilatory failure using a diaphragmatic pacemaker. Spinal Cord. 36 (5), 310-314 (1998).
  43. Romero, F. J., et al. Long-term evaluation of phrenic nerve pacing for respiratory failure due to high cervical spinal cord injury. Spinal Cord. 50 (12), 895-898 (2012).
  44. Vashisht, R., Chowdhury, Y. S. Diaphragmatic Pacing. StatPearls. , StatPearls Publishing. Treasure Island, FL. (2021).
  45. McCallum, G. A., et al. Chronic interfacing with the autonomic nervous system using carbon nanotube (CNT) yarn electrodes. Scientific Reports. 7 (1), 11723 (2017).
  46. Zhang, Y., et al. Climbing-inspired twining electrodes using shape memory for peripheral nerve stimulation and recording. Science Advances. 5 (4), 1066 (2019).
  47. Sivaji, V., et al. ReStore: A wireless peripheral nerve stimulation system. Journal of Neuroscience Methods. 320, 26-36 (2019).
  48. Tanabe, Y., et al. High-performance wireless powering for peripheral nerve neuromodulation systems. PLoS One. 12 (10), 0186698 (2017).
  49. MacEwan, M. R., et al. Therapeutic electrical stimulation of injured peripheral nerve tissue using implantable thin-film wireless nerve stimulators. Journal of Neurosurgery. 130 (2), 486-495 (2019).
  50. Lee, B., et al. An implantable peripheral nerve recording and stimulation system for experiments on freely moving animal subjects. Scientific Reports. 8 (1), 6115 (2018).
  51. Deshmukh, A., et al. Fully implantable neural recording and stimulation interfaces: Peripheral nerve interface applications. Journal of Neuroscience Methods. 333, 108562 (2020).

Tags

İmplantasyon Kontrol Kablosuz Pilsiz Sistemler Periferik Sinir Arayüzü Sensörler Aktüatörler Bağlı Sistemler Pil Gücü Çalışma Zaman Çerçevesi Gelişmeler Tamamen İmplante Edilebilir Cihazlar Kablolu Öncüller Cerrahi İmplantasyon Kablosuz Güç ve Kontrol Yetişkin Sıçanlar Siyatik Sinir Modeli Frenik Sinir Modeli Bileşik Kas Aksiyon Potansiyelleri (CMAP'ler) Terapötik Elektrik Stimülasyon Protokolü Sinir Onarımı İçin Kanal Genişletilmiş Tedavi Seçenekleri
Periferik Sinir Arayüzü için Kablosuz, Pilsiz Sistemlerin İmplantasyonu ve Kontrolü
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Wang, H., D’Andrea, D., Choi,… More

Wang, H., D’Andrea, D., Choi, Y. S., Bouricha, Y., Wickerson, G., Ahn, H. Y., Guo, H., Huang, Y., Sandhu, M. S., Jordan, S. W., Rogers, J. A., Franz, C. K. Implantation and Control of Wireless, Battery-free Systems for Peripheral Nerve Interfacing. J. Vis. Exp. (176), e63085, doi:10.3791/63085 (2021).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter