Method Article

Sağlam Periferik Sinir Sinyallerinin Amplifikasyonu için Kas Manşeti Rejeneratif Periferik Sinir Arayüzü

DOI:

10.3791/63222

⸱

January 13th, 2022

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Surgery, Section of Plastic Surgery, The University of Michigan Health System, 2Department of Biomedical Engineering, The University of Michigan, Ann Arbor

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu yazıda, Kas Manşeti Rejeneratif Periferik Sinir Arayüzü (MC-RPNI) adı verilen biyolojik periferik sinir arayüzü geliştirmek için yenilikçi bir yöntem sunulmaktadır. Bu cerrahi yapı, motor niyetin doğru tespitini ve dış iskelet cihazlarının potansiyel kontrolünü kolaylaştırmak için ilişkili periferik sinirin motor efferent sinyallerini yükseltebilir.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Robotik dış iskeletler, ekstremite güçsüzlüğü olan bireyler için fonksiyonel restorasyon için umut verici bir yöntem olarak rehabilitasyon alanında son zamanlarda beğeni kazanmıştır. Bununla birlikte, kullanımları büyük ölçüde araştırma kurumlarıyla sınırlı kalmakta ve motor algılama yöntemleri güvenilmez kaldığı için sıklıkla statik ekstremite desteği aracı olarak çalışmaktadır. Periferik sinir arayüzleri bu eksikliğe potansiyel bir çözüm olarak ortaya çıkmıştır; Bununla birlikte, doğası gereği küçük genlikleri nedeniyle, bu sinyallerin arka plan gürültüsünden ayırt edilmesi zor olabilir ve genel motor algılama doğruluklarını düşürür. Mevcut arayüzler abiyotik materyallere dayandığından, zamanla yabancı cisim doku reaksiyonu ile birlikte doğal malzeme parçalanması meydana gelebilir ve bu da doğruluklarını daha da etkileyebilir. Kas Manşeti Rejeneratif Periferik Sinir Arayüzü (MC-RPNI), bu belirtilen komplikasyonların üstesinden gelmek için tasarlanmıştır. Sağlam bir periferik sinire çevresel olarak sabitlenmiş bir serbest kas grefti segmentinden oluşan yapı, zamanla içerdiği sinir tarafından yenilenir ve reinnerve olur. Sıçanlarda, bu yapı, bileşik kas aksiyon potansiyellerinin (CMAP'ler) üretilmesi yoluyla periferik bir sinirin motor efferent aksiyon potansiyellerini normal değerin 100 katına kadar yükseltme yeteneğini göstermiştir. Bu sinyal amplifikasyonu, motor niyetinin yüksek doğrulukta algılanmasını kolaylaştırır ve potansiyel olarak dış iskelet cihazlarının güvenilir bir şekilde kullanılmasını sağlar.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sadece Amerika Birleşik Devletleri'nde, yaklaşık 130 milyon insan nöromüsküler ve kas-iskelet sistemi bozukluklarından etkilenmekte ve yıllık ekonomik etkide 800 milyar doların üzerinde 1,2 ile sonuçlanmaktadır. Bu bozukluk grubu tipik olarak sinir sistemlerindeki, nöromüsküler kavşaktaki veya kasın içindeki patolojiye sekonderolarak 3. Patolojik kökenlerin çeşitliliğine rağmen, çoğunluk bir dereceye kadar ekstremite zayıflığını paylaşır 1,3. Ne yazık ki, bu zayıflık, özellikle şiddetli travma

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tüm hayvan prosedürleri ve deneyleri, Michigan Üniversitesi Kurumsal Bakım ve Hayvan Kullanımı Komitesi'nin (IACUC) onayı ile gerçekleştirilmiştir. 3-6 aylıkken erkek ve dişi Fischer F344 ve Lewis sıçanları (~ 200-300 g) deneylerde en sık kullanılanlardır, ancak herhangi bir suş teorik olarak kullanılabilir. Otolog kas greftleri yerine donör sıçanlar kullanılıyorsa, donör sıçanlar deneysel suşa izojenik olmalıdır. Sıçanların ameliyat öncesi ve sonrası yiyecek ve suya serbestçe erişmelerine izin verilir. Terminal sonlanım noktası değerlendirmelerini takiben, derin anestezi altında intrakardiyak potasyum klorür enjeksiyonu ve ardından ikincil bir bilateral pnömotoraks y....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MC-RPNI cerrahi fabrikasyonu, sıçanların cerrahi anesteziden çıkmadan kurtulamaması veya ameliyattan sonraki bir hafta içinde bir enfeksiyon geliştirmemesi durumunda perioperatif bir başarısızlık olarak kabul edilir. Önceki araştırmalar, 3 aylık bir olgunlaşma periyodunun buyapıdan 42,45,48,49 güvenilir sinyal amplifikasyonu ile sonuçlanacağını göstermiştir. O zaman veya daha sonra, yapıların c.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

MC-RPNI, bir dış iskelet cihazını doğru bir şekilde kontrol etmek için sağlam, periferik bir motor sinirin efferent aksiyon potansiyellerinin amplifikasyonuna izin veren yeni bir yapıdır. Spesifik olarak, MC-RPNI, önemli kas hastalığının ve / veya EMG sinyallerinin kaydedilemediği kas yokluğunun neden olduğu ekstremite zayıflığı olan bireylere özel bir fayda sağlar. Zaten tehlikeye girmiş kas fonksiyonunu azaltmak, bu popülasyonda yıkıcı olacaktır; Bununla birlikte, MC-RPNI, distal olarak innerve edilmiş kas

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların herhangi bir açıklaması yoktur.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar, uzman laboratuvar yönetimi ve teknik yardımı için Jana Moon'a ve görüntüleme uzmanlığı için Charles Hwang'a teşekkür ediyor. Bu makaledeki deneyler kısmen Plastik Cerrahi Vakfı'nın SS'ye (3135146.4) ve SS'ye 1F32HD100286-01 Ödül Numarası altında Ulusal Çocuk Sağlığı ve İnsani Gelişme Enstitüsü'ne ve P30 AR069620 Ödül Numarası altında Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Artrit ve Kas-İskelet ve Deri Hastalıkları Enstitüsü'ne hibe edilmesiyle finanse edilmiştir.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
# 15 NeşterAspen Surgical, IncRef 371115Kaburga Sırtlı Karbon Çelik Cerrahi Bıçaklar (# 15)
2-N-ince film yük hücresi (S100)Gerinim Ölçüm Cihazları, IncSMD100-0002Bağlı kas tarafından üretilen kuvveti ölçer
4-0 Kromik SütürEthiconSKU # 1654GP-3 Ters Kesme İğnesi
5-0 Kromik SütürEthiconSKU # 687GP-3 Ters Kesme İğnesi
8-0 Monofilament SütürAROSurjikT06A08N14-13Dişli konik iğne üzerinde siyah poliamid monofilament sütür
Deneysel SıçanlarEnvigoF344-NH-sdSıçanlar Fischer F344 Strain
Fine Forceps - ayna kaplamaGüzel Bilim Araçları11413-11Sinirler gibi hassas yapıları işlemek için ideal ayna kaplamalı ince uçlu forseps
Fluriso (İzofloran)VetOne13985-528-40İnhalasyon
Anestezik Kuvvet Ölçüm MastarıRed Rockn/aDoğru kas kuvveti kaydına izin vermek için arka ayağın hareketsiz hale getirilmesine izin veren özel tasarlanmış kuvvet ölçüm aparatı
MATLAB yazılımıMathworks, IncPR-MATLAB-MU-MW-707-NNUPasif ve toplam kuvvetten kaydedilen her kuvvet izi için aktif kuvveti hesaplar ölçümler
Nicolet Viasys EMG EP SistemiNicoletMFI-NCL-VIKING-SELECT-2CH-EMGSinir ve/veya kastan eş zamanlı 2 kanal kayıt yapabilen taşınabilir EMG ve sinir sinyali kayıt sistemi
OksijenKriyojenik GazlarUN1072Standart tıbbi sınıf oksijen tüpleri
Potasyum KlorürAPP İlaç63323-965-20Enjekte edilebilir form, 2 mEq/mL
Povidone İyot USPMediChoice65517-0009-1%10 Topikal Çözelti, birden fazla cerrahi hazırlık için bir şişe kullanabilir
Puralube Vet Oftalmik MerhemDechra17033-211-38İşlem sırasında kullanım için kornea koruyucu merhem
Rimadyl (Caprofen)Zoetis, Inc.NADA # 141-199Enjekte edilebilir form, 50 mg / mL
Stereo MikroskopLeicaModel M60Kullanıcı büyütmeyi tercihlerine göre ayarlayabilir
Cerrahi AletlerGüzel Bilim AraçlarıÇeşitliKullanıcı, kişisel tercihine göre veya şu anda laboratuvarlarında mevcut olanlardan aletleri seçebilir
Üçlü Antibiyotik MerhemMediChoice39892-0830-2Merhem steril, tek kullanımlık paketler halinde gelir
Vannas Yaylı Makas - 2mm kesici kenarİnce Bilim Araçları15000-04Epineurial pencereyi gerçekleştirmek için kullanılan kavisli mikro diseksiyon makası
VaporStick 3SurgivetV7015İzofloran ve oksijen bidonu için alana sahip anestezi kulesi
Webcol Alkol HazırlamaCovidenRef 6818Alkol hazırlama mendilleri; Her hazırlık için yeni bir mendil kullanın

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Andersson, G. S. The burden of musculoskeletal diseases in the United States : prevalence, societal, and economic cost. American Academy of Orthopaedic Surgeons. , Rosemont, IL. (1942).
  2. Yelin, E. H., Weinstein, S., King, T.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Muscle Cuff RPNIPeripheral Nerve InterfaceNerve Signal AmplificationCompound Muscle Action PotentialsMotor Intent DetectionExoskeleton ControlMuscle GraftEpineurial WindowElectrophysiologic TestingNeuromuscular Junctions

Related Articles