Bir insan Kadavra formaldehit sabit modeli kullanarak Neocortical elektrot dizilerin implantasyonu için cerrahi eğitim

Mikroelektrotlar, canlı beyindeki bireysel nöronların aktivitesini kaydetmeye izin verir. Mühendislikteki son gelişmeler sayesinde, mikroelektrot dizileri insanlarda kullanım için kullanılabilir hale geliyor. İnsan serebral neokorteksindeki yüzden fazla bireysel nörona erişim sağlayabilirler.

Şimdiye kadar, mikroelektrot dizileri insanlarda iki durumda kullanılmıştır. Beyin-bilgisayar arayüzlerini kontrol etmek için kronik implantlar olarak ve intrakraniyal EEG ile değerlendirme yapılan hastalarda epilepsinin nöral temellerini araştırmak için geçici implantlar olarak. Mikroelektrot dizileri invaziv cihazlardır ve implantasyonları kafatasının ve meninkslerin açılmasını ve dizinin kortekse yerleştirilmesini gerektirir.

Bu nedenle, insanlarda mikroelektrot dizilerinin implantasyonu bir beyin cerrahı tarafından yapılmalıdır. Standart beyin cerrahisi araçları ve teknikleri ile ilgili uzmanlığa ek olarak, cerrah mikroelektrot dizisi implantasyonunun anestezik prosedürü konusunda eğitilmelidir. Eğitim prosedürünü formaldehitle sabitlenmiş bir insan kadavrası kullanarak tasarladık.

Hedeflerimiz, cerrahlara ameliyathane benzeri bir ortam, gerçekçi anatomi ve prosedürün kritik adımlarını uygulama ve prova etme fırsatı sağlamaktı. Burada gösterilen protokol özellikle Utah dizisi için geçerlidir. Bu cihaz, 4x4 mm'lik 100 silikon bazlı mikroelektrot dizisinden, ayrı ayrı izole edilmiş 100 altın telden oluşan bir demetten ve nöral sinyalleri kaydeden bilgisayara bağlanan bir transkutanöz titanyum kaideden oluşur.

Mevcut eğitim videosu, kurulumdan başlayarak, kortikal yüzeyin açığa çıkarılması, kaidenin sabitlenmesi, mikroelektrot dizisinin kendisinin implante edilmesi, bir elektrokortikografi veya ECOG ızgarasının yerleştirilmesi ve kraniyotominin kapatılması ile başlayan operatif prosedürün adımlarını gözden geçirmektedir. Kafa, kafatası ve beyinde hastalık veya yaralanma öyküsü olmayan bir örnek seçin. Varsa, ölüm sonrası kafa BT taraması, önemli bir intrakraniyal lezyon olmamasını sağlayacaktır.

Kafayı kafatası kelepçesine sabitleyin ve cerrahi örtülerle örtün. Kafa derisini ve temporalis kasını kesin ve yaslayın. Örneğin 5x5 santimetre boyutlarında büyük bir kare kraniotomi yapın.

Kemik flebini çıkarın ve dura materyali ortaya çıkarın. Kemik flebini rezerve edin. Kraniotominin üç tarafındaki dura mater'i açın.

Arkanıza yaslanın ve araknoid membranı ve serebral neokorteksin yüzeyini ortaya çıkarın. Kaideyi sabitlemenin ilk adımı, mikroelektrot dizisinin implante edileceği kortikal bir girus seçmektir. Girusun yüzeyi yaklaşık olarak düz olmalıdır, böylece mikroelektrot dizisi yerleştirildiğinde onunla aynı hizada duracaktır.

Ve mikroelektrot dizisinin yerleştirileceği kortikal yüzeyde görünür bir kan damarı olmamalıdır. Ardından, kaidenin kraniyotominin üst kenarına cilt insizyonuna yakın bir yere sabitlenmesi için bir yer seçin. Mikroelektrot dizisinin hedef girusa ulaşabilmesi için tel demeti için yeterli gevşeklik bırakın.

Kaideyi, kraniyotominin yanındaki kafatası kemiğinin dış masasına vidalamak için kemik vidalarını kullanın. Prosedür boyunca, mikroelektrot dizisinin hiçbir şeye temas etmediğinden emin olmak her zaman çok önemlidir, çünkü hasar görebilir veya neokortikal yüzeyi yırtabilir. Tel demetini plastik veya kauçuk kaplı uçlara sahip cımbızla mikroelektrot dizisine yakın tutun.

Mikroelektrot dizisini hedef girusun yüzeyine paralel olarak konumlandırın. Bu amaç için tel demetini gerektiği gibi bükün. Bu kritik bir adımdır.

Tel demeti biraz serttir ve cerrahın isteklerine kolayca uymaz. Mikroelektrot dizisinin ve kortikal yüzeyin iyi bir şekilde hizalanmasını sağlamak için özen ve sabır gereklidir. Köpek kemiği titanyum kayışlar, tel demetini kafatası kemiğine sabitlemek ve hedef girusa doğru seyrini kontrol etmek için kullanılabilir.

Şimdi pnömatik çarpma tertibatının tutucusunu mikroelektrot dizisinin arkası ile yaklaşık olarak aynı hizaya getirin. Pnömatik çarpma tutucunun milimetrik vidaları daha sonra daha ince ayarlamalar için kullanılacaktır. Pnömatik çarpma tertibatını tutucusunun içine sabitleyin.

Kontrol kutusuyla bağlantıları kontrol edin ve ardından kontrol kutusunu açın. Şimdi, çarpma tertibatını mikroelektrot dizisinin arkası ile yakın hizaya getirmek için milimetrik vidaları kullanın. Ardından, mikroelektrot dizisinin arkasına bir raptiye uygulamak için çarpma tertibatını kullanın ve kortikal yüzeye itin.

Mikroelektrot dizisinin kortikal yüzeyle aynı hizada olduğunu kontrol edin. İsteğe bağlı olarak, açıkta kalan kortikal yüzey üzerine bir subdural elektrokortikal refragrad yerleştirin. Dura mater'e dikerek sabitleyin.

Mikroelektrot dizisi ECOG sınıfı tarafından kapsanacaktır. Dura mater'i açıkta kalan kortikal yüzey üzerine yeniden konumlandırın ve dikin. Kemik flebini yeniden konumlandırın.

Köpek kemiği titanyum kayışlarla sabitleyin. Mikroelektrot dizisinin tel demetinin yanı sıra ECOG kablolarının kemik kenarları arasında ezilmediğinden emin olun. Deri flebini yeniden konumlandırın ve dikin.

Kaidenin boynundaki deri kesisini kapatın. Alternatif olarak, kaide, deri flebine yapılan ayrı bir bıçak kesisi yoluyla kafa derisinden çıkabilir. Cerrahların insan serebral neokorteksine bir mikroelektrot dizisi yerleştirmenin cerrahi prosedürünü uygulamalarına izin vermek için formaldehitle sabitlenmiş bir insan kadavrası kullandık.

Avantajları arasında ameliyathane benzeri bir ortam ve gerçekçi insan anatomisinin yanı sıra, mikroelektrot dizisinin kendisinin manipülasyonu ve çarpma tertibatının kullanımı da dahil olmak üzere prosedürün temel adımlarını uygulama fırsatı yer alır. Kadavra kullanmanın bariz dezavantajları, kan ve beyin omurilik sıvısı dolaşımının olmaması ve solunum ve kalp atışlarının neden olduğu beyin nabızlarının olmamasıdır. Sonuç olarak, formaldehitle sabitlenmiş bir kadavra üzerine mikroelektrot implantasyonu uygulaması beyin cerrahlarının eğitimi için yeterlidir.

Formaldehitle sabitlenmiş kadavralar kolayca temin edilebilir ve nispeten ucuzdur. Böyle bir prosedür, cerrahları insan olmayan primatlarla eğitmenin etik ve maliyetle ilgili konularını atlar.