Impianto e controllo di sistemi wireless senza batteria per l'interfacciamento dei nervi periferici

La lesione dei nervi periferici è abbastanza comune. La stimolazione elettrica ha mostrato un effetto terapeutico sulla rigenerazione nervosa. Quindi qui abbiamo mostrato un metodo generalizzato sull'impianto dell'interfaccia nervosa e sull'utilizzo del dispositivo.

Questa tecnica evita che gli elettrocateteri passino attraverso la pelle, che possono essere siti di infezione. Lo stimolatore impiantato può essere alimentato in modalità wireless e sintonizzato sulle esigenze di trattamento. Questo dispositivo di stimolazione elettrica ha un elevato potenziale terapeutico per migliorare la rigenerazione dei nervi periferici dopo lesioni o malattie, aiutando a ripristinare la funzione persa che altrimenti potrebbe rimanere compromessa.

Isolare il nervo e ottenere un buon contatto con la cuffia richiede delicatezza. Non afferrare mai il nervo direttamente con gli strumenti, ma manipolare il nervo con strumenti smussati e mantenere un posizionamento privo di tensione. Prima di iniziare la procedura chirurgica, posizionare il ratto in posizione prona su un tavolo di preparazione e confermare la profondità appropriata dell'anestesia controllando il riflesso pinnale.

Per l'intera durata dell'intervento chirurgico, continuare a valutare la frequenza respiratoria, il colore dei tessuti e la profondità dell'anestesia ogni 15 minuti e mantenere i livelli di fluoro iso di conseguenza. Monitora le mucose, che dovrebbero rimanere rosa e umide. Metti il topo sul tavolo di preparazione.

Radere l'area chirurgica, compresa la gamba destra e la metà inferiore della schiena. Una volta terminato, spostare l'animale sul tavolo operatorio e strofinare l'area chirurgica rasata con un tampone Betadine, seguito da un tampone di etanolo al 70% tre volte. Utilizzare le forbici per tessuti per praticare un'incisione nella pelle parallela all'osso del femore destro, seguita da una separazione smussata del tessuto connettivo sottocutaneo sul dorso, direttamente medialmente all'incisione per liberare una tasca sottocutanea per la bobina ricevente.

Quindi praticare una successiva incisione sul muscolo gluteo destro parallelamente all'incisione cutanea. Con l'aiuto di sonde di dissezione metalliche con estremità smussate, isolare il nervo sciatico e quindi impiantare il dispositivo wireless senza batteria sul nervo sciatico isolato avvolgendo la cuffia senza mettere il nervo in tensione o distorcere il suo percorso. Una volta fatto, segna sulla pelle dove è posizionata la bobina ricevente per un'ulteriore stimolazione elettrica.

Suturare l'incisione del muscolo gluteo utilizzando punti di sutura riassorbibili. Racchiudere l'incisione cutanea con clip per ferite facendo combaciare i bordi della pelle. Per un'ora dopo l'intervento, fornire una stimolazione elettrica continua a 20 hertz con un'ampiezza dell'impulso di 200 microsecondi all'animale sotto anestesia.

Dopo essersi completamente ripreso dall'anestesia, riportare l'animale nella gabbia di casa. Dopo aver preparato l'impacco per la procedura chirurgica come descritto in precedenza, radere l'area chirurgica sulla faccia ventrale del collo. Spostare l'animale sul tavolo operatorio e strofinare l'area chirurgica rasata con un tampone Betadine, seguito da un tampone di etanolo al 70% tre volte.

Successivamente, praticare un'incisione di tre centimetri sulla linea mediana attraverso la pelle nella fascia cervicale superficiale del ratto anestetizzato per esporre i muscoli sternoideo e sternocleidomastoideo. Utilizzare una sonda per la dissezione del sangue per sollevare il muscolo sternocleidomastoideo prima di ritrarre lateralmente lo sternocleidomastoideo utilizzando un anello vasale. Quindi, liberare e ritrarre il muscolo omoioideo, quindi liberare e ritrarre medialmente il nervo vago e il fascio carotideo sotto il muscolo omoioideo.

Isolare il nervo frenico. Impiantare il dispositivo wireless senza batteria sul nervo frenico posizionando la bobina ricevente del dispositivo sullo sternoideo, in profondità rispetto ai muscoli sternocleidomastoidei bilaterali, con la cuffia attorno al nervo frenico e gli elettrodi di contatto posizionati perpendicolarmente al nervo. Chiudere la pelle con punti di sutura invertiti riassorbibili nel derma profondo.

Per un'ora dopo l'intervento, fornire una stimolazione elettrica continua a 20 hertz con un'ampiezza dell'impulso di 200 microsecondi all'animale sotto anestesia. Dopo il completo recupero dall'anestesia, riportare l'animale nella gabbia di casa. Per la stimolazione wireless, utilizzare un generatore di funzioni di forma d'onda per fornire energia elettrica a una bobina di trasmissione induttiva esterna.

Abbina la frequenza di risonanza e il posizionamento della bobina del ricevitore impiantato per garantire un buon accoppiamento induttivo. Una volta terminata l'impostazione, erogare impulsi monofasici di 200 microsecondi a 20 hertz per un'ora. Per verificare e quantificare l'erogazione della stimolazione elettrica, registrare i potenziali d'azione muscolari composti, o CMAP, dal muscolo tibiale anteriore mentre si regola la tensione di stimolazione per fornire un'attivazione sovramassimale del nervo sciatico.

La lesione completa della transezione del nervo frenico è stata confermata nello studio evocando una risposta di contrazione. Prima della transezione, la stimolazione elettrica del nervo frenico evocava potenziali d'azione muscolari composti sul diaframma omolaterale, che è stata abolita dalla transezione del nervo frenico. Una risposta CMAP massimale suscitata dopo aver erogato un singolo impulso di stimolo alla sciatica destra da parte di un elettrodo a filo è stata confrontata con un elettrodo wireless.

È stato osservato che la stimolazione nervosa senza fili potrebbe raggiungere in media l'88% della CMAP dalla stimolazione nervosa basata su filo. L'analisi elettromiografica rappresentativa mostra quattro picchi sequenziali all'inizio e i 40 minuti della stimolazione elettrica a 20 hertz di un'ora. A 40 minuti, è stata notata una leggera diminuzione dell'ampiezza del picco.

Il grado di rigenerazione dei nervi periferici è stato valutato utilizzando traccianti retrogradi applicati distalmente al sito della lesione nervosa. Sono stati osservati i sottogruppi rigenerati del nervo tibiale o del nervo peroneale nel corno anteriore del midollo spinale lombare. Ricorda che la bobina di trasmissione deve essere ben allineata alla bobina ricevente per alimentare il dispositivo quando magari devi regolare la distanza, l'orientamento o la posizione per ottenere la massima efficacia.

Il metodo può essere eseguito anche su altre interfacce nervose preferite, come il rilascio di farmaci e l'optogenetica. La tecnica può essere eseguita per studiare vari meccanismi attraverso i quali la stimolazione elettrica porta a diversi effetti su nervi diversi.