Atanmış Güç Kaynakları İkili Paralel Talepler Dorsal Sütun direksiyon hakimiyeti: Hesaplamalı Modeli

Aşağıdaki deneyin genel amacı, omurilik stimülasyonunda çok kaynaklı bir omurilik stimülasyon sisteminin medya lateral alan yönlendirilebilirliğini değerlendirmektir. Ağrılı vücut bölgeleri üzerinde stimülasyona bağlı parestezinin uyumu, terapötik etkinlik için gerekli bir koşuldur. Hasta ağrı paternleri benzersiz olabileceğinden, yaygın bir stimülasyon konfigürasyonu, dorsal epidural boşluğa paralel olarak iki derivasyonun yerleştirilmesidir.

Bu yapı, daha iyi ağrı elde etmek için direksiyon stimülasyonunda, akım ortamının dorsal kolon üzerinde yanal olarak esneklik sağlar. Parestezi örtüşmesi. Stimülasyon yönlendirilebilirliğinin değerlendirilmesi, öncelikle epidural omurilik stimülasyon elektrotları tarafından oluşturulan potansiyel alanları belirlemek için insan omuriliğinin sonlu elemanlar modelinin oluşturulmasıyla sağlanır İkinci adım olarak, dorsal kolon içindeki potansiyeller, iki tip omurilik stimülasyon sisteminden verilen çeşitli katodik akımlar için hesaplanır.

İmplante edilen her kontağın özel bir akım kaynağına ve birden fazla kontağa bağlı yalnızca bir akım kaynağının olduğu tek bir kaynağa sahip olduğu çoklu kaynak. Daha sonra, potansiyeller, her bir sistem tipi için dorsal kolonda tahmin edilen aktivasyon hacmini hesaplamak için kullanılır. Her bir sistemdeki fiber alımının ortam yanal çözünürlüğünü karşılaştırmak için, sonuçlar, çok kaynaklı sistemin dorsal kolonda tek bir kaynak sistemden daha merkezi stimülasyon noktalarını hedefleyebileceğini ve ortam yanal yönlendirmesi için ortalama yönlendirme adımının çok kaynaklı sistemler için 20 mikron olduğunu ve tek kaynaklı sistemler için bir milimetre olduğunu göstermektedir.

50 kat iyileştirme. Dorsal kolondaki stimülasyon bölgelerini yüksek çözünürlükle merkezleme yeteneği, hastalarda parestezi ağrısı örtüşmesinin daha iyi optimizasyonuna izin verebilir. Tek bir kaynak tekniğine göre çok kaynaklı stimülasyon tekniğini kullanmanın temel avantajı, stimülasyon alanının, her bir hastada bu doz sütunundaki hedef nöronu seçici olarak uyarmak için nihayet ayarlanabilmesidir, bu da temel olarak yan etkileri en aza indirirken terapötik olasılığı en üst düzeye çıkarır.

Burada tanımlanan matematiksel model, düşük torasik omurilik ve çevresindeki ortamın sonlu elemanlar modeli veya FEM'idir. FEM modeli, omuriliğin beyaz ve gri cevherini, beyin omurilik sıvısını, dura, epidural boşluk dokusunu, omur kemiğini ve iki silindirik çoklu temas kablosunu içerir. Her bir çoklu temas kablosu, bir milimetre uzunluğunda yalıtkan polimer ile ayrılmış sekiz silindirik platin iridyum kontağından oluşur.

Sekiz temas ucu artık omurilik stimülasyonunda klinik standart olarak kabul edilmektedir. Sekiz kontağın kullanımı, yalnızca iki veya dört kontağı olan önceki cihazlardan gelişti. Çalışmalar, daha fazla sayıda temasın ve dolayısıyla daha geniş bir omurilik kapsama alanının, zaman içinde tedaviyi sürdürmede daha sağlam olduğunu göstermiştir.

Çok yaygın bir sorun olan kurşun göçü karşısında, uçlar 2,6 milimetre ile ayrılarak duranın üzerine dorsal olarak yerleştirilir. Basitlik için. Simülasyonda, uç çiftleri omuriliğin orta hattına göre simetrik olarak konumlandırılır.

Modelde, kontaklar ile omuriliğin sırt yüzeyi arasındaki beyin omurilik sıvısı tabakasının kalınlığı 3,2 milimetre olarak belirtilmiştir. Modelde kullanılan elektrik direnci burada verilmiştir. BOS beyaz cevheri ve dura en düşük dirence sahiptir.

Epidural yağ ve vertebral kemik, burada gösterilen yüksek dirence sahiptir, omurilik ve çoklu temas kablosu için FEM modelinin ağıdır. Hacim, elektrotların bulunduğu bölgeye yakın bölgede yüksek yoğunluklu bir ağa sahip 100 milyondan fazla düğüm ile örülmüştür. Burada sadece ağın yüksek yoğunluklu kısımları gösterilmiştir.

Ağ, değişken düğüm yoğunluğuna sahip bölümlere ayrılmıştır. Kontakların yakınındaki düğümlerin ayrılması 300 mikrona eşit veya daha azdır. İzolatör dura ve omuriliğin düğüm ayrımı 750 mikrona eşit veya daha azdır.

Epidural boşluğun düğüm yoğunluğu 3000 mikrona eşit veya daha azdır ve vertebral kemiğin düğüm ayrımı 5.000 mikrona eşit veya daha azdır. Omurilik geometrisinin 3 boyutlu modeli, ilgili literatür kaynaklarından elde edilen özelliklerin bir kombinasyonu kullanılarak oluşturulur. Dorsal kolon lifleri, ortam yanal yönünde 200 mikron, dorsal ventral yönde 100 mikronluk düzenli bir ızgara üzerine yerleştirilir ve stro coddle yönüne yansıtılır.

Uçlar model içinde konumlandırıldıktan sonra, iki paralel kontak için akımlar tanımlanarak iki tip stimülatör uygulanır. Tek bir kaynak sistemi için, uygulandığında herhangi bir kontak setine bağlanabilen tek bir katot ve anot vardır. Modelde, sadece bir kontağın polaritesi tanımlanır ve herhangi bir kontaktan geçen akım, herhangi bir kutba bağlı kontak sayısına bağlıdır.

Örneğin, katoda tek bir kontak bağlıysa, bu kontak katot akımının tamamını batırır. Bununla birlikte, kaynağın katot kutbuna iki kontak bağlanırsa, akımı her biri% 50 oranında ikiye bölerler. Tabii ki, matematiksel modelde, her temasın empedansı aynıdır, bu da klinik uygulamada tipik olarak doğru değildir.

Bu, tek bir kaynak sistemdeki her bir kontağa yapılan mevcut teslimatın kontrol edilmediği anlamına gelir. Model araştırmalarımız için, ilk yöntemde akımı sağlamak için üç olası yöntem kullandık. En soldaki katot ikincisinde tüm akıma sahiptir, iki katotun her biri akımın %50'sini sağlar ve üçüncüsünde en sağdaki katot tüm akımı sağlar Çok kaynaklı sistem için, her kontak, kontaklar arasındaki %1 artımlı akım değişikliklerinde kontrol edilebilen kendi akım kaynağına sahip olacak şekilde tanımlanır.

Başka bir deyişle, iki kontağa iletilen toplam akım 10 miliamper ise, her bir kontağa giden akım, her bir kontaktan geçen akımların toplamı 10 miliampere eşit olduğu sürece, toplamın herhangi bir kısmı olarak belirtilir. Örneğin, sol kontak 6.8 miliamper veriyorsa, sağ kontak 3.2 miliamper verir. Akımın 100 kesirli bölünmesi bu şekilde programlanır.

Katot, nöral stimülasyonda yer alan birincil temastır. Kathartik kontağın aktivasyonu, temas elektrik akımına doğru akım akışına neden olur, akson boyunca, aynı zamanda aksonun içinden ve akson zarından geçer. Rvi düğümlerinde, bu akımlar aksonun ortasında depolarizasyona ve aksonun lateral kısımlarında hiperpolarizasyona yol açar.

Depolarizasyonu ve hiperpolarizasyonu modelleyen matematiksel fonksiyona aktive edici fonksiyon denir. Aktive edici fonksiyon, transmembran potansiyellerindeki değişimin bir yaklaşımıdır. Belirli bir elektrot ve lif geometrisindeki nöral dokulara hücre dışı uyarıcı akım uygulandığında, aktive edici fonksiyon daha sonra omuriliğe, dorsal kolon liflerine uygulanır.

Aktivasyon bölgesi, liflerin lokusu olarak tanımlanır. Aktive etme fonksiyonunun önceden belirlenmiş bir eşiği aştığı modelde, aktivasyon fonksiyonu dorsal kolonlardaki aktivasyon bölgelerini tahmin etmek için kullanılır. Stimülasyonun merkezi noktası, üç boyutlu aktivasyon bölgesinin geometrik oidi olarak tanımlanır ve hesaplanır Stimülasyon genliğini belirlemek için, sol kolon ucundan bir kontağın bir katot olduğu belirtilir.

Monopolar bir konfigürasyonda, stimülasyon genliği daha sonra ilk lif aktive edilene kadar yinelemeli olarak arttırılır. Bu her zaman bir sırt sütunudur. Fiber. Bu ilk aktivasyonun, klinik bir ortamda bir hasta tarafından ilk parestezi algısı ile ilişkili olduğu varsayılmaktadır.

Modelde, akım daha sonra ilk fiberi aktive etmek için gereken akımın 1.4 katına çıkarılır ve elde edilen aktivasyon bölgesinin OID'si hesaplanır. 100'den sıfıra kadar olan ve sıfırdan 100'e giden 100 direksiyon adımının tümünün OID'leri, bir önceki adımda olduğu gibi belirlenen genlik ile hesaplanır. OID değişikliğinin ortalama çözünürlüğü, OID konum aralığının geçerli adımlara bölünmesiyle elde edilir.

Sonlu elemanlar modeli, her biri sekiz kontaktan 2,6 milimetre aralıklarla yerleştirilmiş iki paralel uç varsayar. Tüm kontaklar için tek bir paylaşılan güç kaynağı sağlayan tek bir kaynak cihazı, üç merkezi stimülasyon noktasını hedefleyebilir. Stimülasyon ortamını yanal olarak kaydırırken, bu, iki milimetrelik bir kurşun ayrımı ile ortalama olarak bir milimetrelik bir adım boyutuna karşılık gelir, her temas için özel bir güç kaynağına sahip bir cihaz, dorsal kolonda medial olarak 100 merkezi noktayı hedefleyebilir.

Akımı %1'lik artışlarla fraksiyonelleştirirken, bu, stimülasyonu çift uçlar arasında medial olarak yanal olarak yönlendirirken %0.02'lik adımlar için 1 milimetrelik bir adım boyutuna karşılık gelir. Burada sunulan hesaplama modeli, her temas için bağımsız akım kaynaklarına sahip bir cihazın, dorsal kolonda tek bir kaynak sistemden daha merkezi stimülasyon noktalarını hedefleyebileceğini tahmin eder. Bunun bir sonucu olarak, merkezi stimülasyon noktasının ayarlama çözünürlüğü çok kaynaklı sistem ile 20 mikrondur ve tek kaynaklı sistemlere kıyasla çözünürlükte yaklaşık 50 kat artış, Stimülasyon nedenini doer kolonunda yüksek çözünürlüklü yönlendirme yeteneği, prosedür ağrı örtüşmesinin daha iyi optimizasyonuna izin verebilir.

Belirli bir hastada olan bir hastada, renkli olanlardaki aktivasyonun nedeni, yan etkiyi en aza indirirken ağrılı alanın kapsamını en üst düzeye çıkarmaya odaklanabilir. Bu nedenle, bağımsız bir kaynaktan fraksiyonize bir akımın kullanılması, omurilik stimülasyon tedavisi sırasında Dozer kolonundaki hedef sinirler üzerindeki stimülasyonun hassas bir şekilde yönlendirilmesini sağlar.