用于周围神经接口的无线、无电池系统的植入和控制

周围神经损伤很常见。电刺激对神经再生有治疗作用。因此，在这里我们展示了一种关于植入神经接口和设备利用的通用方法。

这种技术避免了导线穿过皮肤，皮肤可能是感染部位。植入式刺激器可以无线供电，并根据治疗需求进行调整。这种电刺激装置具有很高的治疗潜力，可以增强受伤或疾病后的周围神经再生，帮助恢复失去的功能，否则可能会受到损害。

隔离神经并实现与袖带的良好接触需要精细。切勿用器械直接抓住神经，而是用钝器操纵神经并保持无张力的位置。在开始外科手术之前，将大鼠置于准备台上的俯卧位，并通过检查耳廓反射确认适当的麻醉深度。

在整个手术过程中，每 15 分钟评估一次呼吸频率、组织颜色和麻醉深度，并相应地维持异氟水平。监测粘膜，粘膜应保持粉红色和湿润。将大鼠放在准备台上。

剃除手术部位，包括右腿和背部下半部分。完成后，将动物移至手术台上，用Betadine垫擦洗剃光的手术区域，然后用70%乙醇拭子擦洗三次。使用组织剪刀在皮肤上做一个平行于右股骨的切口，然后钝性地分离背部的皮下结缔组织，直接在切口内侧，为接收器线圈清除皮下口袋。

然后在与皮肤切口平行的右臀肌上做一个后续切口。在钝端金属解剖探头的帮助下，隔离坐骨神经，然后通过缠绕袖带将无线无电池设备植入隔离的坐骨神经上，而不会使神经处于紧张状态或扭曲其路径。完成后，在放置接收器线圈的皮肤上做标记，以进行进一步的电刺激。

使用可吸收缝合线缝合臀肌切口。通过匹配皮肤边缘，用伤口夹封闭皮肤切口。手术后一小时，向麻醉下的动物提供连续的 20 赫兹电刺激和 200 微秒的脉冲宽度。

麻醉完全恢复后，将动物放回笼子。如前所述，为外科手术准备包裹后，剃掉颈部腹侧的手术区域。将动物移至手术台上，用Betadine垫擦洗剃光的手术区域，然后用70%乙醇拭子擦洗三次。

接下来，在麻醉大鼠的浅表颈筋膜中的皮肤上做一个三厘米的中线切口，以暴露胸骨舌骨和胸锁乳突肌。使用探头进行血液解剖以抬高胸锁乳突肌，然后使用血管环横向缩回胸锁乳突肌。然后，释放并缩回舌骨肌，然后释放并向内侧缩回迷走神经和舌骨肌下方的颈动脉束。

隔离膈神经。将无线无电池设备植入膈神经上，方法是将设备的接收器线圈放在胸骨舌骨上，相对于双侧胸锁乳突肌深，袖带围绕膈神经，接触电极垂直于神经。在真皮深层用倒置的可吸收缝合线封闭皮肤。

手术后一小时，向麻醉下的动物提供连续的 20 赫兹电刺激和 200 微秒的脉冲宽度。麻醉完全恢复后，将动物放回笼子。对于无线刺激，使用波形函数发生器为外部感应传输线圈提供电力。

匹配植入的接收线圈的谐振频率和位置，以确保良好的电感耦合。设置完成后，以 20 赫兹提供单相 200 微秒脉冲，持续一小时。为了验证和量化电刺激传递，记录来自胫骨前肌的复合肌肉动作电位 （CMAP），同时调整刺激电压以提供坐骨神经的最大激活。

该研究通过诱发抽搐反应证实了完全的膈神经横断损伤。横断前，膈神经的电刺激在同侧膈肌上引起复合肌肉动作电位，膈神经横断消除了这种电位。将线电极向右侧坐骨神经痛传递单个刺激脉冲后引发的最大CMAP反应与无线电电极进行比较。

据观察，无线神经刺激平均可以达到基于有线神经刺激的 CMAP的 88%。代表性肌电图分析显示，在开始和 40 分钟的 1 小时 20 赫兹电刺激中，有四个连续的尖峰。在40 min时，注意到峰值振幅略有下降。

使用应用于神经病变部位远端的逆行示踪剂评估周围神经再生的程度。观察腰椎脊髓前角中胫神经或腓神经的再生亚群。请记住，发射线圈必须与接收线圈很好地对齐，以便在调整距离、方向或位置时为设备供电，以实现全部功效。

该方法还可以在其他优选的神经界面上进行，例如药物释放和光遗传学。该技术可用于研究电刺激对不同神经产生不同影响的各种机制。