מחקר זה מומן על ידי בוסטון סיינטיפיק Neuromodulation.

1. מבוא: גירוי חוט השדרה, או SCS, הוחל קלינית מאז 1967, כאשר ד&quot;ר נורמן Shealy first מושתל אלקטרודות גירוי על עמודות הגב בניסיון לספק הקלה עבור חולים עם כאב כרוני סורר (Shealy et al., 1967). SCS הוא יישום קליני של התיאוריה שער, אשר טוען כי הפעלת גדול עצבים מביא myelinated אשר מתווכים מגע תחושות לחץ, יכול לעכב, או &quot;לסגור את השער&quot; על העברת אותות הכאב למרכזים גבוהים יותר במוח (מלזק &amp; הכותל , 1965). טכנולוגיה עבור SCS השתפר במשך עשרות שנים, עם ציוד גירוי אמין יותר מעוצב טוב יותר כדי לעורר את העמודות הגב התפתח. מפתח שיפורים אלו כבר הבנה מוגברת של neuroanatomy ו נוירופיזיולוגיה של חוט השדרה רלוונטי גירוי חשמלי קליניים. הבנה זו כבר מתקדמת על ידי מודלים חישוביים של SCS. מודלים חישוביים של נוירונים נעשה שימוש כדי להבין את המנגנונים הבסיסיים של גירוי עצבי מאז מודל מתמטי של הקסלי ו הודג&#39;קין תוארה לראשונה (הודג&#39;קין לבין הקסלי, 1952). פעילות עצבית היא מווסתת על ידי שדות חשמליים להחיל כזריקה הנוכחית תאיים ושדות פוטנציאל תאיים. Ranck איכותית דנו כיצד שינויים מתח תאיים באזור האקסון גורם בכמה אזורים של קרום האקסון אל depolarize ואחרים hyperpolarize (Ranck, 1975). מודל חישובי עבור SCS פותחה תחילה על ידי קובורן וסין (קובורן, 1980) והיה משמעותי furthered ידי Holsheimer ועמיתיו, החל Struijk ופיתוח של Holsheimer של מודל תלת ממדי השדה של SCS (Holsheimer ו Struijk, 1988). מודל חישובי שלהם העריכו את ההשפעה של פרמטרים אנטומיים על הסף של סיבי העמודה הגבית (Struijk et al., 1992), ניבא את מיקום הפוטנציאל של עירור בסיבים השורש הגבי (Struijk et al. 1993b), ניתח את ההשפעה של CSF עובי (Struijk et al, 1993a.) עם אישורים רפואיים (הוא et al, 1994;. Holsheimer et al, 1995a,.. Holsheimer et al, 1994). המודל תרומה משמעותית העיצוב של עיצוב להוביל גירוי, מה שמרמז על הפרמטרים האופטימלי עבור גודל המרווח קשר (Holsheimer ו Struijk, 1992; Holsheimer ו Wesselink, 1997), לטובת גירוי מועדף של סיבי טור הגבי מעל סיבי שורש (Holsheimer et al,. 1995b). 2. שיטות: מודל מתמטי Definition מתמטית אלמנטים סופיים (פאם) מודל נוצרה של חוט נמוכה השדרה החזי והסביבה שלה. המודל פאם כללה משנה חוט השדרה לבן ואפור, הנוזל השדרתי, הדורה, רקמה אפידורל בחלל העצם בחוליות, ושני מוביל multicontact גלילי. להוביל כל בת שמונה פלטינה אירידיום הקשר גלילי (דומיינים ניצוח, אורך 3mm ו בקוטר 1.25 מ&quot;מ), מופרדים על ידי אורכי 1mm של בידוד פולימר (שאינם מנהלים תחומים, אורך 1 מ&quot;מ). מוביל הוצבו dorsally, על גבי דורה, סימטרי, 1mm לכל צד של קו האמצע של חוט השדרה. במודל, &quot;עובי&quot; של שכבת הנוזל השדרתי בין אנשי הקשר ואת השטח הגבי של חוט השדרה (dCSF) צוין להיות 3.2mm. הגיאומטריה של המודל מתוארת באיור 1A ו resistivities חשמלי ניתנים לוח, ערכים באים בעיקר מן הספרות (Holsheimer, 2002;. Wesselink et al, 1999). נפח היה מרושת עם למעלה מ 1 מיליון צמתים, רשת עם צפיפות גבוהה באזור קרוב למקום שבו אלקטרודות ממוקמים כפי שמתואר באיור 1B. <img src="/files/ftp_upload/2443/2443fig1.jpg" alt="איור 1" /> באיור 1. תיאור של רשת של פאם על חוט השדרה ולהוביל multicontact. (א) רכיבי המבנה של הדגם. (ב) רשת דגם - רק את החלק צפיפות גבוהה מוצג. רשת היה מקוטע למקטעים של צפיפות הצומת משתנה: ליד הקשר (≤ 300 מיקרומטר), מבודד הדורה וחוט השדרה (≤ 750 מיקרומטר); מרחב אפידורל (≤ 3000 מיקרומטר); ועצם השדרה (≤ 5000 מיקרומטר). <img src="/files/ftp_upload/2443/2443table1.jpg" alt="טבלה 1" /> טבלה 1 ערכי ההתנגדות של תחומים פאם (Holsheimer, 2002;. Wesselink et al, 1999). ושינוי (חלל אפידורלי) כדי להתאים את הנתונים הקליניים. הגיאומטריה חוט השדרה (איור 2) נוצר באמצעות שילוב של תכונות ממקורות הספרות הרלוונטית. חתך של חוט נגזר קאמיאמה ואח&#39;, ואת השורש הגבי (DR) מסלול של Struijk ואח&#39; אומצה (קאמיאמה et al, 1996;... Struijket al. 1993b). הגבי (DC) סיבי טור הונחו על רשת רגיל (200um כיוון mediolateral וכיוון dorsoventral 100um; לראות בתרשים 2A) ו מוקרן לכיוון rostrocaudal. DR בכל עוצבה כמו סיב &#39;אמא&#39; קוטר גדול המחובר סיבי &quot;הבת&quot; מפוצלת בקוטר קטן יותר (איור 2 ב). <img src="/files/ftp_upload/2443/2443fig2.jpg" alt="איור 2" /> איור 2. מבנה המודל חוט השדרה. (א) להציג Transactional של חוט השדרה ואת המיקום של סיבים טור הגב. (ב) שורשי הגב מורכבים סיבים אמא וסיבים בת מפוצלת. מסלולו של סיבים האם היה דיגיטציה של Struijk 1993. (ג) שלוש להציג ממדי של חוט השדרה וסיבים DR. דגם חקירה לאחר מוביל הוצבו בתוך המודל, שני סוגי לגירוי יושמו על ידי הגדרת הזרמים שני קשרים במקביל. עבור מערכת מקור יחיד, היו שלוש שיטות אפשרי לספק הנוכחי: א הקשר השמאלי יש את כל הנוכחי; ב שני אנשי קשר בכל לספק 50% הנוכחי; ג הקשר הימני מספק את כל הנוכחי. נציין כאן כי עכבה של שני קשרים ההנחה היא שווה, אם כי זה לא סביר שיהיה נכון ביישום קליני. עבור מערכת multisource, כל איש קשר הוגדר להיות מקור זרם משלו לשליטה ב 1% שינויים הנוכחית מצטבר בין אנשי הקשר. במילים אחרות, אם הנוכחי הכולל מסירת שני אנשי קשר הוא 10mA, במערכת multisource הנוכחי ליצור קשר עם כל אחד צוין לשבר כל מסך, כל עוד סכום של הזרמים דרך 10mA כל קשר שווה. לדוגמה, הקשר השמאלי עשוי לספק 6.8 mA שם איש הקשר הימני ביותר היה אז לספק 3.2 mA. עבור מערכת multisource, 100 השבר מתפצל הזרם תוכנתו בצורה כזו. כדי לחשב את אזור ההפעלה בתוך העמודות הגבי על ידי כל מערכת, ניתוח פונקציה הפעלת בוצעה. הפונקציה הפעלת הוא קירוב של השינוי בפוטנציאל הטרנסממברני כאשר זרם מגרה תאי מוחל על רקמה עצבית עבור האלקטרודה נתון בגיאומטריה סיבים. האזור של הפעלת הוגדר מוקד של סיבי במודל שבו הפעלת הפונקציה (או ההבדל השני פשוט של מתח לאורך האקסון) עלה סף קבוע מראש (דוגמה 0.1mV/mm2). הנקודה המרכזית של גירוי הוגדר מחושב centroid גיאומטרי של אזור 3 מימדי ההפעלה. כדי לקבוע אמפליטודה גירוי, שני קשרים צוינו להיות cathodes (50% פוטנציאל שלילי של 50% על שני קשרים) בתצורה monopolar (שמקורו הנוכחי נמסר עם צפיפות זרם שווה בין גבולות מודל). משרעת גירוי אז גדל iteratively עד סיבים first מופעל נצפתה (זה תמיד היה סיבים טור הגבי). הפעלה זו הראשון היה להניח, כדי לקשר בין התפיסה הראשונה של paresthesia על ידי המטופל במסגרת הקלינית. במודל, הנוכחי הוגדל ואז 1.4 * (mA להפעיל סיבים הראשון) ואת centroid של האזור כתוצאה של הפעלת חושבה. Centroids של כל הצעדים היגוי (100:0 עד 0:100) חושבו עם משרעת נקבע בשלב הקודם. רזולוציה ממוצע של שינוי centroid היה מגוון המיקום centroid מחולק השלבים הנוכחיים. 3. התוצאה: כאשר הגירוי mediolaterally היגוי בין מוביל כפול, את מודל חישובי צופה כי מכשיר עם מקורות זרם עצמאי עבור כל איש קשר ניתן למקד את הנקודות המרכזיות יותר של גירוי על העמודה הגבית מאשר מערכת מקור יחיד (100 לעומת 3). כתוצאה מכך, הרזולוציה של התאמת הנקודה המרכזית של גירוי הוא 30 אממ עם מערכת multisource, גידול של פי 50 בקירוב בהשוואה ל-מקור יחיד מערכות (ראה איור 3). <img src="/files/ftp_upload/2443/2443fig3.jpg" alt="איור 3" /> איור 3. מודל חישובי הופך את התחזיות הבאות. תצורה א להוביל כפולה: 2.0 מ&quot;מ הפרדה בין מוביל עם גירוי מונופול. מכשירים ב מקור יחיד המספקים מקור יחיד, כוח משותף לכל אנשי הקשר יכול למקד שלוש נקודות מרכזיות של גירוי כאשר הסטה גירוי mediolaterally (גודל הצעד של 1 מ&quot;מ בממוצע עם הפרדה 2 להוביל מ&quot;מ). C: מכשיר בעל מקור כוח ייעודי עבור כל איש קשר ניתן יעד 100 נקודות המרכזי רוחבית בעמודה הגב כאשר fractionalizing הנוכחית במרווחים של 1%, או 10 נקודות, כאשר המרכזי fractionalizing במרווחים של 10% (גודל הצעד של 0.02 מ&quot;מ על 1% צעדים 0.2 מ&quot;מ עבור מדרגות 10% בממוצע).

<ol>
	<li>Barolat, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Current+Status+of+Epidural+Spinal+Cord+Stimulation.">Current Status of Epidural Spinal Cord Stimulation.</a> Neurosurgery Quarterly. 5, 98-124 (1995).</li><li>Coburn, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+stimulation+of+the+spinal+cord:+two-dimensional+finite+element+analysis+with+particular+reference+to+epidural+electrodes.">Electrical stimulation of the spinal cord: two-dimensional finite element analysis with particular reference to epidural electrodes.</a> Med Biol Eng Comput. 18, 573-584 (1980).</li><li>Feirabend, H. K., Choufoer, H., Ploeger, S., Holsheimer, J., van Gool, J. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphometry+of+human+superficial+dorsal+and+dorsolateral+column+fibres:+significance+to+spinal+cord+stimulation.">Morphometry of human superficial dorsal and dorsolateral column fibres: significance to spinal cord stimulation.</a> Brain. 25, 1137-1149 (2002).</li><li>He, J., Barolat, G., Holsheimer, J., Struijk, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perception+threshold+and+electrode+position+for+spinal+cord+stimulation.">Perception threshold and electrode position for spinal cord stimulation.</a> Pain. 59, 55-63 (1994).</li><li>Hodgkin, A. L., Huxley, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+quantitative+description+of+membrane+current+and+its+application+to+conduction+and+excitation+in+nerve.">A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve.</a> J Physiol. 117, 500-544 (1952).</li><li>Holsheimer, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Which+Neuronal+Elements+are+Activated+Directly+by+Spinal+Cord+Stimulation.">Which Neuronal Elements are Activated Directly by Spinal Cord Stimulation.</a> Neuromodulation. 5, 25-31 (2002).</li><li>Holsheimer, J., Barolat, G., Struijk, J. J., He, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Significance+of+the+spinal+cord+position+in+spinal+cord+stimulation.">Significance of the spinal cord position in spinal cord stimulation.</a> Acta Neurochir Suppl. 64, 119-1124 (1995).</li><li>Holsheimer, J., den Boer, J. A., Struijk, J. J., Rozeboom, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MR+assessment+of+the+normal+position+of+the+spinal+cord+in+the+spinal+canal.">MR assessment of the normal position of the spinal cord in the spinal canal.</a> AJNR Am J Neuroradiol. 15, 951-959 (1994).</li><li>Holsheimer, J., Struijk, J. J., Wallinga, W., Boom, W., De Vries, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+spinal+cord+stimulation.">Analysis of spinal cord stimulation.</a> Electrophysiological Kinesiology. , 95-98 (1988).</li><li>Holsheimer, J., Struijk, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrode+Geometry+and+Preferential+Stimulation+of+Spinal+Nerve+Figers+Having+Different+Orientations.">Electrode Geometry and Preferential Stimulation of Spinal Nerve Figers Having Different Orientations.</a> , 256 (1992).</li><li>Holsheimer, J., Struijk, J. J., Tas, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+electrode+geometry+and+combination+on+nerve+fibre+selectivity+in+spinal+cord+stimulation.">Effects of electrode geometry and combination on nerve fibre selectivity in spinal cord stimulation.</a> Med Biol Eng Comput. 33, 676-682 (1995).</li><li>Holsheimer, J., Wesselink, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimum+electrode+geometry+for+spinal+cord+stimulation:+the+narrow+bipole+and+tripole.">Optimum electrode geometry for spinal cord stimulation: the narrow bipole and tripole.</a> Med Biol Eng Comput. 35, 493-497 (1997).</li><li>Kameyama, T., Hashizume, Y., Sobue, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphologic+features+of+the+normal+human+cadaveric+spinal+cord.">Morphologic features of the normal human cadaveric spinal cord.</a> Spine. 21, 1285-1290 (1996).</li><li>McIntyre, C. C., Grill, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+stimulation+of+central+neurons:+influence+of+stimulus+waveform+and+frequency+on+neuronal+output.">Extracellular stimulation of central neurons: influence of stimulus waveform and frequency on neuronal output.</a> J Neurophysiol. 88, 1592-1604 (2002).</li><li>McIntyre, C. C., Miocinovic, S., Butson, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Computational+analysis+of+deep+brain+stimulation.">Computational analysis of deep brain stimulation.</a> Expert Rev Med Devices. 4, 615-622 (2007).</li><li>Melzack, R., Wall, P. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pain+mechanisms:+a+new+theory.">Pain mechanisms: a new theory.</a> Science. 150, 971-979 (1965).</li><li>Ranck, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Which+elements+are+excited+in+electrical+stimulation+of+mammalian+central+nervous+system:+a+review.">Which elements are excited in electrical stimulation of mammalian central nervous system: a review.</a> Brain Res. 98, 417-440 (1975).</li><li>Shealy, C. N., Mortimer, J. T., Reswick, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrical+inhibition+of+pain+by+stimulation+of+the+dorsal+columns:+preliminary+clinical+report.">Electrical inhibition of pain by stimulation of the dorsal columns: preliminary clinical report.</a> Anesth Analg. 46, 489-491 (1967).</li><li>Smith, M. C., Deacon, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Topographical+anatomy+of+the+posterior+columns+of+the+spinal+cord+in+man.+The+long+ascending+fibres.">Topographical anatomy of the posterior columns of the spinal cord in man. The long ascending fibres.</a> Brain. 107, 671-698 (1984).</li><li>Struijk, J. J., Holsheimer, J., Barolat, G., He, J., Boom, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Paresthesia+Thresholds+in+Spinal+Cord+Stimulation:+A+Comparison+of+Theoretical+Results+with+Clinical+Data.">Paresthesia Thresholds in Spinal Cord Stimulation: A Comparison of Theoretical Results with Clinical Data.</a> IEEE Trans Rehab Eng. 1, 101-107 (1993).</li><li>Struijk, J. J., Holsheimer, J., Boom, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Excitation+of+dorsal+root+fibers+in+spinal+cord+stimulation:+a+theoretical+study.">Excitation of dorsal root fibers in spinal cord stimulation: a theoretical study.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 40, 632-639 (1993).</li><li>Struijk, J. J., Holsheimer, J., van der Heide, G. G., Boom, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recruitment+of+dorsal+column+fibers+in+spinal+cord+stimulation:+influence+of+collateral+branching.">Recruitment of dorsal column fibers in spinal cord stimulation: influence of collateral branching.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 39, 903-912 (1992).</li><li>Struijk, J. J., Holsheimer, J., van Veen, B. K., Boom, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Epidural+spinal+cord+stimulation:+calculation+of+field+potentials+with+special+reference+to+dorsal+column+nerve+fibers.">Epidural spinal cord stimulation: calculation of field potentials with special reference to dorsal column nerve fibers.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 38, 104-110 (1991).</li><li>Wesselink, W. A., Holsheimer, J., King, G. W., Torgerson, N. A., Boom, H. B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Aspects+of+the+Clinical+Performance+of+Transverse+Tripolar+Spinal+Cord+Stimulation.">Quantitative Aspects of the Clinical Performance of Transverse Tripolar Spinal Cord Stimulation.</a> Neuromodulation. 2, 5-14 (1999).</li></ol>

הכותבים הם עובדי Neuromodulation בוסטון סיינטיפיק.

היכולת האזורים מרכז הגירוי בעמודה הגב עם רזולוציה גבוהה עשוי לאפשר אופטימיזציה טובה יותר של paresthesia-כאב חפיפה בחולים. כלומר, המטופל נתון, אזור ההפעלה בעמודות הגבית עשויה להיות ממוקד על מנת למקסם את כיסוי של אזורים כואבים תוך מזעור תופעות לוואי (עקב גירוי של סיבים רצוי, אשר עשוי ליצור paresthesia במקומות undesireable או ליצור מנוע או האוטונומית השפעות).

<ul style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> נוירון ( <a href="http://www.neuron.yale.edu">http://www.neuron.yale.edu</a> ) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ANSYS (Canonsburg, הרשות הפלסטינית, <a href="http://www.ansys.com">http://www.ansys.com</a> ) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Matlab (Natick, MA, <a href="http://www.mathworks.com">http://www.mathworks.com</a> ) </li></ul>

dorsal column steerability with dual parallel leads using dedicated power sources:  a computational model

בשנת גירוי חוט השדרה (SCS), ההתאמה של גירוי הנגרם paresthesia על אזורים כואבים בגוף היא תנאי הכרחי עבור יעילות טיפולית. מאז דפוסי כאב המטופל יכול להיות ייחודי, תצורה נפוצה היא גירוי את המיקום של שני מוביל במקביל במרחב אפידורל הגבי. לבנות זה מספק גמישות היגוי גירוי הנוכחית mediolaterally על העמודה הגבית להשיג יותר כאב paresthesia חפיפה. באמצעות מודל מתמטי עם הפצה סיבים בקוטר מדויק, למדנו את היכולת של מקבילים כפול מוביל לנווט בין גירוי קשרים סמוכים על מקבילים כפול מוביל באמצעות (1) מערכת מקור יחיד, ו (2) מערכת מרובת המקור, עם מוקדש מקור הזרם עבור כל איש קשר. המנצח נפח המודל של חוט נמוכה השדרה החזי עם מקבילים כפול epidurally בעמדה (2 ההפרדה מ&quot;מ) מוביל מלעורית נוצר הראשונה, השדה החשמלי חושבה באמצעות ANSYS, כלי מידול אלמנטים סופיים. הפעלת הפונקציה עבור 10 סיבים אממ חושבה כהפרש השני של הפוטנציאל תאיים לאורך הצמתים של Ranvier על סיבי העצב בעמודה הגבי. היקף ההפעלה (VOA) ו הנקודה המרכזית של VOA חושבו בעזרת סף קבוע מראש של הפונקציה הפעלת. המודל בהשוואה ההיגוי בתחום התוצאות עם מקור יחיד לעומת ייעודי המקור מערכות חשמל ב -8 מגע מוביל כפול גירוי. המודל חזה כי מערכת מרובת מקור יכול למקד יותר נקודות המרכזי של גירוי על העמודה הגבית מאשר מערכת מקור יחיד (100 לעומת 3) ואת הצעד ההגה מתכוון היגוי mediolateral הוא 0.02 מ&quot;מ מקור מרובת מערכות נגד 1 מ&quot;מ עבור מערכות מקור יחיד, שיפור של פי 50. היכולת האזורים מרכז הגירוי בעמודה הגב עם רזולוציה גבוהה עשוי לאפשר אופטימיזציה טובה יותר של paresthesia-כאב חפיפה בחולים.

Watch this Scientific Journal Video about Dorsal Column Steerability with Dual Parallel Leads using Dedicated Power Sources:  A Computational Model at JoVE.com

Dorsal Column Steerability with Dual Parallel Leads using Dedicated Power Sources:  A Computational Model

באמצעות מודל מתמטי של גירוי חוט השדרה, מצאנו כי מערכת מרובת מקור עם מקורות כוח עצמאיים עבור כל איש קשר ניתן למקד יותר נקודות המרכזי של גירוי על העמודה הגבית (100 לעומת 3) ויש לו 50 של פי יותר היגוי ברזולוציה שדה ( 0.02mm לעומת 1mm) מאשר מערכת מקור יחיד.

טור Steerability הגב עם מוביל מקביל Dual באמצעות מקורות כוח ייעודי: מודל חישובי

In spinal cord stimulation (SCS), concordance of stimulation-induced paresthesia over painful body regions is a necessary condition for therapeutic ...

dorsal-column-steerability-with-dual-parallel-leads-using-dedicated

Research

JoVE Journal

Medicine

11.8K Views.  Neuromodulation. באמצעות מודל מתמטי של גירוי חוט השדרה, מצאנו כי מערכת מרובת מקור עם מקורות כוח עצמאיים עבור כל איש קשר ניתן למקד יותר נקודות המרכזי של גירוי על העמודה הגבית (100 לעומת 3) ויש לו 50 של פי יותר היגוי ברזולוציה שדה ( 0.02mm לעומת 1mm) מאשר מערכת מקור יחיד.

Video: Dorsal Column Steerability with Dual Parallel Leads using Dedicated Power Sources:  A Computational Model

A Novel Capsulorhexis Technique Using Shearing Forces with Cystotome

Purpose:
To demonstrate a capsulorhexis technique using predominantly shearing forces with a cystotome on a virtual reality simulator and on a human eye.
Method:
Our technique involves creating the initial anterior capsular tear with a cystotome to raise a flap. The flap left unfolded on the lens surface. The cystotome tip is tilted horizontally and is engaged on the flap near the leading edge of the tear. The cystotome is moved in a circular fashion to direct the vector forces. The loose flap is constantly swept towards the centre so that it does not obscure the view on the tearing edge.
Results:
Our technique has the advantage of reducing corneal wound distortion and subsequent anterior chamber collapse. The capsulorhexis flap is moved away from the tear leading edge allowing better visualisation of the direction of tear. This technique offers superior control of the capsulorhexis by allowing the surgeon to change the direction of the tear to achieve the desired capsulorhexis size.
Conclusions:
The EYESI Surgical Simulator is a realistic training platform for surgeons to practice complex capsulorhexis techniques. The shearing forces technique is a suitable alternative and in some cases a far better technique in achieving the desired capsulorhexis.

This video demonstrates a novel capsulorhexis technique in modern cataract surgery. Capsulorhexis is the most difficult and important part of phacoemulsification surgery.

Capsulorhexis רומן טכניקה באמצעות כוחות הגז עם Cystotome

Purpose:
To demonstrate a capsulorhexis technique using predominantly shearing forces with a cystotome on a virtual reality simulator and on a human eye....

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

Our understanding of how and when breast cancer cells transit from established primary tumors to metastatic sites has increased at an exceptional rate since the advent of in vivo bioluminescent imaging technologies 1-3. Indeed, the ability to locate and quantify tumor growth longitudinally in a single cohort of animals to completion of the study as opposed to sacrificing individual groups of animals at specific assay times has revolutionized how researchers investigate breast cancer metastasis. Unfortunately, current methodologies preclude the real-time assessment of critical changes that transpire in cell signaling systems as breast cancer cells (i) evolve within primary tumors, (ii) disseminate throughout the body, and (iii) reinitiate proliferative programs at sites of a metastatic lesion. However, recent advancements in bioluminescent imaging now make it possible to simultaneously quantify specific spatiotemporal changes in gene expression as a function of tumor development and metastatic progression via the use of dual substrate luminescence reactions. To do so, researchers take advantage for two light-producing luciferase enzymes isolated from the firefly (Photinus pyralis) and sea pansy (Renilla reniformis), both of which react to mutually exclusive substrates that previously facilitated their wide-spread use in in vitro cell-based reporter gene assays 4. Here we demonstrate the in vivo utility of these two enzymes such that one luminescence reaction specifically marks the size and location of a developing tumor, while the second luminescent reaction serves as a means to visualize the activation status of specific signaling systems during distinct stages of tumor and metastasis development. Thus, the objectives of this study are two-fold. First, we will describe the steps necessary to construct dual bioluminescent reporter cell lines, as well as those needed to facilitate their use in visualizing the spatiotemporal regulation of gene expression during specific steps of the metastatic cascade. Using the 4T1 model of breast cancer metastasis, we show that the in vivo activity of a synthetic Smad Binding Element (SBE) promoter was decreased dramatically in pulmonary metastasis as compared to that measured in the primary tumor 4-6. Recently, breast cancer metastasis was shown to be regulated by changes within the primary tumor microenvironment and reactive stroma, including those occurring in fibroblasts and infiltrating immune cells 7-9. Thus, our second objective will be to demonstrate the utility of dual bioluminescent techniques in monitoring the growth and localization of two unique cell populations harbored within a single animal during breast cancer growth and metastasis.

In vivo Dual Substrate Bioluminescent Imaging

Herein we describe the methods to construct, visualize, and quantify the bioluminescent reactions of both firefly and renilla luciferase enzymes expressed in metastatic breast cancer cells during their growth and metastasis in vivo.

במצע כפולה vivo bioluminescent ההדמיה

Our understanding of how and when breast cancer cells transit from established primary tumors to metastatic sites has increased at an exceptional rate ...

Deep Neuromuscular Blockade Leads to a Larger Intraabdominal Volume During Laparoscopy

Shoulder pain is a commonly reported symptom following laparoscopic procedures such as myomectomy or hysterectomy, and recent studies have shown that lowering the insufflation pressure during surgery may reduce the risk of post-operative pain. In this pilot study, a method is presented for measuring the intra-abdominal space available to the surgeon during laproscopy, in order to examine whether the relaxation produced by deep neuromuscular blockade can increase the working surgical space sufficiently to permit a reduction in the CO2 insufflation pressure. Using the laproscopic grasper, the distance from the promontory to the skin is measured at two different insufflation pressures: 8 mm Hg and 12 mm Hg. After the initial measurements, a neuromuscular blocking agent (rocuronium) is administered to the patient and the intra-abdominal volume is measured again. Pilot data collected from 15 patients shows that the intra-abdominal space at 8 mm Hg with blockade is comparable to the intra-abdominal space measured at 12 mm Hg without blockade. The impact of neuromuscular blockade was not correlated with patient height, weight, BMI, and age. Thus, using neuromuscular blockade to maintain a steady volume while reducing insufflation pressure may produce improved patient outcomes.

This article presents a method for measuring the working abdominal volume during laproscopic myomectomy using the surgical grasper, and applies this technique to obtain pilot data on whether deep neuromuscular blockade (NMB) can enable the use of lower insufflation pressure. Reduced insufflation pressure during laproscopic surgery has been shown to reduce post-operative pain, and thus the use of NMB during surgery may enable improved patient outcomes.

מצור Neuromuscular עמוק מוביל לנפח גדול יותר במהלך Intraabdominal פרוסקופיה

Shoulder pain is a commonly reported symptom following laparoscopic procedures such as myomectomy or hysterectomy, and recent studies have shown that ...

Ischemic Tissue Injury in the Dorsal Skinfold Chamber of the Mouse: A Skin Flap Model to Investigate Acute Persistent Ischemia

Despite profound expertise and advanced surgical techniques, ischemia-induced complications ranging from wound breakdown to extensive tissue necrosis are still occurring, particularly in reconstructive flap surgery. Multiple experimental flap models have been developed to analyze underlying causes and mechanisms and to investigate treatment strategies to prevent ischemic complications. The limiting factor of most models is the lacking possibility to directly and repetitively visualize microvascular architecture and hemodynamics. The goal of the protocol was to present a well-established mouse model affiliating these before mentioned lacking elements. Harder et al. have developed a model of a musculocutaneous flap with a random perfusion pattern that undergoes acute persistent ischemia and results in ~50% necrosis after 10 days if kept untreated. With the aid of intravital epi-fluorescence microscopy, this chamber model allows repetitive visualization of morphology and hemodynamics in different regions of interest over time. Associated processes such as apoptosis, inflammation, microvascular leakage and angiogenesis can be investigated and correlated to immunohistochemical and molecular protein assays. To date, the model has proven feasibility and reproducibility in several published experimental studies investigating the effect of pre-, peri- and postconditioning of ischemically challenged tissue.

The window of the murine dorsal skinfold chamber presented visualizes a zone of acute persistent ischemia of a musculocutaneous flap. Intravital epi-fluorescence microscopy permits for direct and repetitive assessment of the microvasculature and quantification of hemodynamics. Morphologic and hemodynamic results can further be correlated with histological and molecular analyses.

פגיעה ברקמות איסכמי בהגבו skinfold לשכת העכבר: דגם דש עור לחקור איסכמיה מתמיד חריפה

Despite profound expertise and advanced surgical techniques, ischemia-induced complications ranging from wound breakdown to extensive tissue necrosis are ...

Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including Parkinson's and Huntington's can disrupt it. People with Parkinson's disease, for example, tend to have increased saccadic latencies. Consequently, the quantitative measurement of saccadic eye movements has received considerable attention as a potential biomarker for neurodegenerative conditions. A lot more can be learned about the brain in both health and disease by observing what happens to eye movements when the function of specific brain areas is perturbed. Deep brain stimulation is a surgical intervention used for the management of a range of neurological conditions including Parkinson's disease, in which stimulating electrodes are placed in specific brain areas including several sites in the basal ganglia. Eye movement measurements can then be made with the stimulator systems both off and on and the results compared. With suitable experimental design, this approach can be used to study the pathophysiology of the disease being treated, the mechanism by which DBS exerts it beneficial effects, and even aspects of normal neurophysiology.

This paper describes the use of quantitative measurement of eye movements in conjunction with stimulation of focal areas of the deep brain in order to study physiology, pathophysiology, and the mechanisms of deep brain stimulation.

שימוש Saccadometry עם דיפ גירוי המוח לחקר תפקוד מוח נורמלי ופתולוגיים

The oculomotor system involves a large number of brain areas including parts of the basal ganglia, and various neurodegenerative diseases including ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and drugs. It is widely used in many studies on the physiological functions of vascular smooth muscle, the pathogenesis of vascular diseases such as hypertension, and the development of smooth muscle relaxant drugs. The mouse is a widely used model animal with a large pool of disease models and genetically modified strains. We introduced this method to measure the isometric contraction of mouse mesenteric artery in detail. A 1.4-mm segment of mouse mesenteric resistance artery was isolated and mounted on a myograph chamber by passing two steel wires through its lumen. After equilibration and normalization steps, the vessel segment was potentiated by a high-K+ solution twice prior to the contraction assay. As an example of the application of this method in drug development, we measured the relaxant effect of a novel natural substance, neoliensinine, isolated from a Chinese herb, embryos of the lotus seed (Nelumbo nucifera Gaertn.) on mouse mesenteric arteries. The vessel segments mounted on the myograph chamber were stimulated with a high-K+ solution. When the force tension reached a stable sustained phase, cumulative doses of neoliensinine were added to the chamber. We found that neoliensinine had a dose-dependent relaxant effect on smooth muscle contraction, thus suggesting that it bears potential activity against hypertension. In addition, as the vessel segment can survive at least 4 hours after mounting and maintain contractility induced by the high-K+ solution for many times, we suggest that the wire myograph system may be used for the time-consuming process of drug screening.

The wire myograph technique is used to investigate vascular smooth muscle functions and screen new drugs. We report a detailed protocol for measuring the isometric contractility of the mouse mesenteric artery and for screening new relaxants of vascular smooth muscle.

Contractility איזומטרי מדידה של עורק מצע המעי העליון העכבר באמצעות חוט Myography

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and ...

Murine Model of Central Venous Stenosis using Aortocaval Fistula with an Outflow Stenosis

Central venous stenosis is an important entity contributing to arteriovenous fistula (AVF) failure. A murine AVF model was modified to create a partial ligation of the inferior vena cava (IVC) in the outflow of the fistula, mimicking central venous stenosis. Technical aspects of this model are introduced. The aorta and IVC are exposed, following an abdominal incision. The infra-renal aorta and IVC are dissected for proximal clamping, and the distal aorta is exposed for puncture. The IVC at the midpoint between the left renal vein and the aortic bifurcation is carefully dissected to place an 8-0 suture beneath the IVC. After clamping the aorta and IVC, an AVF is created by puncturing the infra-renal aorta through both walls into the IVC with a 25 G needle, followed by ligating a 22 G intra-venous (IV) catheter and IVC together. The catheter is then removed, creating a reproducible venous stenosis without occlusion. The aorta and IVC are unclamped after confirming primary hemostasis. This novel model of central vein stenosis is easy to perform, reproducible, and will facilitate studies on AVF failure.

An aortocaval fistula was created by puncturing the murine infra-renal aorta through both walls into the inferior vena cava and was followed by creation of a stenosis in its outflow via partial ligation of the inferior vena cava. This reproducible model can be used to study central venous stenosis.

מודל מורנה של היצרות הורידים המרכזית באמצעות Aortocaval פיסטולה עם היצרות זרימה יוצאת

Central venous stenosis is an important entity contributing to arteriovenous fistula (AVF) failure. A murine AVF model was modified to create a partial ...

A Porcine Corneal Endothelial Organ Culture Model Using Split Corneal Buttons

Experimental research on corneal endothelial cells is associated with several difficulties. Human donor corneas are scarce and rarely available for experimental investigations as they are normally needed for transplantation. Endothelial cell cultures often do not translate well to in vivo situations. Due to the biostructural characteristics of non-human corneas, stromal swelling during cultivation induces substantial corneal endothelial cell loss, which makes it difficult to perform cultivation for an extended period of time. Deswelling agents such as dextran are used to counteract this response. However, they also cause significant endothelial cell loss. Therefore, an ex vivo organ culture model not requiring deswelling agents was established. Pig eyes from a local slaughterhouse were used to prepare split corneal buttons. After partial corneal trephination, the outer layers of the cornea (epithelium, bowman layer, parts of the stroma) were removed. This significantly reduces corneal endothelial cell loss induced by massive stromal swelling and Descemet&#39;s membrane folding throughout longer cultivation periods and improves general preservation of the endothelial cell layer. Subsequent complete corneal trephination was followed by the removal of the split corneal button from the remaining eye bulb and cultivation. Endothelial cell density was assessed at follow-up times of up to 15 days after preparation (i.e., days 1, 8, 15) using light microscopy. The preparation technique used allows a better preservation of the endothelial cell layer enabled by less stromal tissue swelling, which results in slow and linear decline rates in split corneal buttons comparable to human donor corneas. As this standardized organo-typically cultivated research model for the first time allows a stable cultivation for at least two weeks, it is a valuable alternative to human donor corneas for future investigations of various external factors with regards to their effects on the corneal endothelium.

Here, a step-by-step protocol for the preparation and cultivation of porcine split corneal buttons is presented. As this organo-typically cultivated organ culture model shows cell death rates within 15 days, comparable to human donor corneas, it represents the first model allowing long-term cultivation of non-human corneas without adding toxic dextran.

מודל של הקרנית של הקרניות הפותל באמצעות לחצני הקרנית מפוצלת

Experimental research on corneal endothelial cells is associated with several difficulties. Human donor corneas are scarce and rarely available for ...

In Vivo Quantification of Hip Arthrokinematics during Dynamic Weight-bearing Activities using Dual Fluoroscopy

Several hip pathologies have been attributed to abnormal morphology with an underlying assumption of aberrant biomechanics. However, structure-function relationships at the joint level remain challenging to quantify due to difficulties in accurately measuring dynamic joint motion. The soft tissue artifact errors inherent in optical skin marker motion capture are exacerbated by the depth of the hip joint within the body and the large mass of soft tissue surrounding the joint. Thus, the complex relationship between bone shape and hip joint kinematics is more difficult to study accurately than in other joints. Herein, a protocol incorporating computed tomography (CT) arthrography, three-dimensional (3D) reconstruction of volumetric images, dual fluoroscopy, and optical motion capture to accurately measure the dynamic motion of the hip joint is presented. The technical and clinical studies that have applied dual fluoroscopy to study form-function relationships of the hip using this protocol are summarized, and the specific steps and future considerations for data acquisition, processing, and analysis are described.

In Vivo Quantification of Hip Arthrokinematics during Dynamic Weight-bearing Activities using Dual Fluoroscopy

Dual fluoroscopy accurately captures in vivo dynamic motion of human joints, which can be visualized relative to reconstructed anatomy (e.g., arthrokinematics). Herein, a detailed protocol to quantify hip arthrokinematics during weight-bearing activities of daily living is presented, including the integration of dual fluoroscopy with traditional skin marker motion capture.

ב-Vivo כימות של ארתרוקינמטיקה היפ במהלך פעילויות נושאות משקל דינמיות באמצעות פלואורוסקופיה כפולה

Several hip pathologies have been attributed to abnormal morphology with an underlying assumption of aberrant biomechanics. However, structure-function ...

Modified Posterior Vertebral Column Resection for Patients with Thoracolumbar Kyphotic Deformity

Old compression vertebrae fracture or congenital kyphoscoliosis with abnormal vertebral body development and other diseases that invade the spine may cause severe thoracolumbar kyphotic deformity, often accompanied by intractable low back pain or compression of the spinal cord, leading to severe neurological symptoms or even paralysis. If conservative treatment cannot relieve the symptoms or correct the deformities, surgical treatment is usually needed. For severe kyphotic deformity, reconstruction of the physiological curvature and rigid fixation determine the prognosis of the patients. Osteotomy and orthopedics are the standard procedure for deformities with severe compression of the front and middle column, but the trauma to the patients is high, with a long operation time and massive blood loss. To avoid these disadvantages, we have developed a modified technique to remove the diseased vertebra unilaterally. In this technique, we use a modified trephine to resect the vertebral columns like in the pedicle screw technique by adding a locking instrument that can restrict the trephine to lower the risk of osteotomy and shorten the surgery time and blood loss.

We describe a modified technique for resecting the posterior vertebral column unilaterally based on a modified trephine for patients with thoracolumbar kyphotic deformity.

כריתת עמוד חוליה אחורי שונה עבור חולים עם עיוות קיפוטי Thoracolumbar

Old compression vertebrae fracture or congenital kyphoscoliosis with abnormal vertebral body development and other diseases that invade the spine may ...