Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Наша цель состояла в том, чтобы предоставить обновленное, простое в использовании руководство по изготовлению и тестированию электродов эпимизиальной электромиографии. С этой целью мы предоставляем инструкции по поиску материалов и подробный пошаговый обзор процесса изготовления и тестирования.

Аннотация

Электромиография (ЭМГ) является ценным диагностическим инструментом для выявления нервно-мышечных аномалий. Имплантируемые эпимизиальные электроды обычно используются для измерения сигналов ЭМГ в доклинических моделях. Несмотря на то, что существуют классические источники, описывающие принципы изготовления эпимизионных электродов, существует скудная иллюстративная информация, переводящая теорию электродов на практике. Чтобы исправить эту проблему, мы предоставляем обновленное, простое в использовании руководство по изготовлению и тестированию недорогих эпимизиальных электродов.

Электроды были изготовлены путем складывания и вставки двух платино-иридиевых фольг в предварительно вырезанную силиконовую основу для формирования контактных поверхностей. Затем к каждой контактной поверхности были приварены проволоки из нержавеющей стали с покрытием для формирования выводов электродов. Наконец, для герметизации электрода использовалась силиконовая смесь. Тестирование ex vivo было проведено для сравнения нашего изготовленного по индивидуальному заказу электрода со стандартным электродом в солевой ванне, где были обнаружены высокие уровни согласования сигналов (синусоида [внутриклассовая корреляция - ICC= 0,993], квадрат [ICC = 0,995], треугольник [ICC = 0,958]) и временная синхронность (синус [r = 0,987], квадрат [r = 0,990], треугольник [r = 0,931]) во всех формах сигнала. Низкие уровни импеданса электродов также были количественно определены с помощью спектроскопии электрохимического импеданса.

Также была проведена оценка производительности in vivo , в ходе которой широкая латеральная мышца крысы была хирургически обработана с помощью специально изготовленного электрода, а сигнализация была получена во время ходьбы в гору и вниз по склону. Как и ожидалось, пиковая активность ЭМГ была значительно ниже при ходьбе вниз по склону (0,008 ± 0,005 мВ), чем при подъеме в гору (0,031 ± 0,180 мВ, p = 0,005), что подтверждает валидность устройства. Надежность и биосовместимость устройства также поддерживались последовательной сигнализацией во время ровной ходьбы через 14 и 56 дней после имплантации (0,01 ± 0,007 мВ, 0,012 ± 0,007 мВ соответственно; p > 0,05) и отсутствием гистологического воспаления. В совокупности мы обеспечиваем обновленный рабочий процесс для изготовления и тестирования недорогих эпимизионных электродов.

Введение

Электромиография (ЭМГ) является мощным инструментом для изучения электрической активности мышц. Записи ЭМГ могут быть особенно полезны на доклинических моделях животных для оценки эффективности вмешательств по лечению нервно-мышечной дисфункции. В этих моделях имплантируемые биосовместимые электроды обычно используются для оценки нейрофизиологического интерфейса между моторными нейронами и мышечными волокнами. Эти имплантируемые электроды могут обеспечивать локализованные измерения мышечного возбуждения и могут быть разнообразными с точки зрения конфигурации, формы и материала, при этом оптимальная конструкция в конечном итоге диктует....

протокол

Процедура in vivo была проведена с одобрения Комитета по институциональному уходу за животными и их использованию при Мичиганском университете (#PRO00010765 одобрения IACUC) и в соответствии с рекомендациями Национальных институтов здравоохранения по уходу и использованию лабораторных животных.

1. Поиск и изготовление электродов

ПРИМЕЧАНИЕ: На рисунке 1 представлена общая сводка всех ключевых этапов изготовления с QR-ссылкой, которая содержит дополнительные визуальные инструкции.

  1. Закупайте биосовместимые электродные материа....

Результаты

Производительность ex vivo
ICC выявили высокий уровень согласованности между изготовленными по индивидуальному заказу и стандартными отраслевыми электродами по всем формам волн (синус [ICC = 0,993], квадрат [ICC = 0,995], треугольник [ICC = 0,958]; p < 0,001). Графики Бланда-Ал.......

Обсуждение

Наша цель состояла в том, чтобы оптимизировать процесс изготовления ЭМГ, обеспечив более широкое внедрение и внедрение конструкций эпимизиальных электродов, тем самым способствуя доступности и продвижению нервно-мышечных исследований. С этой целью мы представляем ?.......

Раскрытие информации

Авторы заявляют, что у них нет известных конкурирующих финансовых интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, описанную в этой статье.

Благодарности

Эта работа была поддержана грантом Национального института артрита и скелетно-мышечных и кожных заболеваний R01AR081235 (Л. К. Лепли). Авторы благодарят следующих лиц за их вклад в изготовление и тестирование нашего биосовместимого электрода: Джоэла Пингела, Гранта Геллера, Ахила Рамеша, Джо Летнера, Джеки Тиана и Росса Бранкати.

....

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Electrode Materials
         Quantity & price per electrode
Contact surfacePrince and Izant PT90/IR10 1.25 mm x 5 mm foilCatalog #1040055 2 per electrode
$7.50 per foil
$15.00 per electrode
PFA coated stainless-steel electrode lead wire A-M Systems Multi-Stranded PFA-Coated Stainless Steel Wire 50.8 µm strand diameter Catalog #793500Dependent on desired lead length (e.g., 9 inch lead wires x2)
$128 per 25 ft spool
$5.12 per foot
$0.42 per inch (x18)
$7.68 per electrode
Folding jig 3D printed
(see .gcode file)
NANA
Sealant for electrode bodyNusil Med-1137 liquid siliconeCatalog #MED-11371 gram
$344.66 per 2 oz. (59.15 mL)
$5.83 per electrode
Silicone baseImplantech Alliedsil Silicone Sheeting-Reinforced, Long Term Implantable (8” x 6”) .007 thickCatalog #701-07 10mm x 5mm sheet
$225.00 per 8 x 6 inch
$0.36 per electrode (10 mm x 5 mm)
 Thinner for sealant mixtureToluene 99.5% ACS Reagent 500mL or Xylene ACS 99.5%Catalog #179418-500 ML0.75 mL
$25.53 per 500 mL
$0.38 per electrode
Template for perforating silicone baseCutting jig – 3D printed
(see CAD file)
NANA
Custom-fabricated electrode: $29.25
Industry standard electrode (EP105 EMG Patch Electrode, 2 contacts, single-sided, 7mm x 4mm, MicroProbe for Life Science): $305.00
Additional Fabrication Materials 
            Quantity & price per electrode
3D printing software Solidworks (Solidworks, 2022)
Micro-Tig welder Micro-Tig Welder (CD1000SPM, Single Pulse Research and Light Production Resistance Spot Welder, Sunstone)SKU 301010$3,500
Ultrasonic bathUltrasonic bath (CPX Series Ultrasonic Bath, Fisherbrand). 15-337-403NA
Ex Vivo Testing Materials 
         Quantity & price per electrode
Data acquisition platform and softwareDigitalLynx 4sX Base Cheetah version 6.0 (Neuralynx Inc.) NAEMG acquisition hardware and software
Electrode interface board (EIB)EIB, EIB16-QC, Neuralynx Inc.31-0603-0007NA
Signal generator5 MHz Function Generator, B&K Precision  4005DDS220V$387.46
PotentiostatPGSTAT1 potentiostat (EcoChemie, Utrecht, Netherlands)NANA
Stainless steel screwFine Science Tools19010-00$98
Ex Vivo Testing Materials 
         Quantity & price per electrode
Rodent treadmill Exer 3/6 Open Treadmill, Columbus InstrumentsNANA
Dental cementExcel Formula® Pourable Dental Material, St. George Technology Inc.#24211$125.60
Light microscopeKeyence BZ-X800, Keyence Corporation, Osaka, Japan NANA
Motion capture systemOptitrack Color Camera, Optitrack, NaturalPoint Inc.NANA
Peak detection algorithm“SciPy.signal.find_peaks - SciPy v1.8.1 Manual”, 2022NANA
Python softwarePython Software Foundation. Python Language Reference, version 3.9. Available at http://www.python.orgNANA
RatHsdBlu: LE, Envigo140NA
Statistical sotwareGraphPad Prism version 10.0.0 (GraphPad Software, Boston, Massachusetts USA)NANA

Ссылки

  1. Grandjean, P. A., Mortimer, J. T. Recruitment properties of monopolar and bipolar epimysial electrodes. Ann. Biomed. Eng. 14 (1), 53-66 (1986).
  2. Memberg, W. D., Stage, T. G., Kirsch, R. F. A fully implanted....

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

ex vivoin vivo

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Исследования

Образование

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены