Düşük Maliyetli Bir Epimisyal Elektromiyografi Elektrodunun Geliştirilmesi: Üretim ve Test için Basitleştirilmiş Bir İş Akışı

Özet

Amacımız, epimisyal elektromiyografi elektrotlarının üretimi ve test edilmesi hakkında güncellenmiş, takip etmesi kolay bir kılavuz sağlamaktı. Bu amaçla, malzeme tedariki için talimatlar ve üretim ve test sürecinin ayrıntılı bir incelemesini sağlıyoruz.

Özet

Elektromiyografi (EMG), nöromüsküler anormallikleri tespit etmek için değerli bir tanı aracıdır. İmplante edilebilir epimisyal elektrotlar, klinik öncesi modellerde EMG sinyallerini ölçmek için yaygın olarak kullanılır. Epimisyal elektrot üretiminin ilkelerini tanımlayan klasik kaynaklar mevcut olsa da, elektrot teorisini pratiğe çeviren açıklayıcı bilgi seyrekliği vardır. Bunu düzeltmek için, düşük maliyetli bir epimisyal elektrotun üretilmesi ve test edilmesi hakkında güncellenmiş, takip etmesi kolay bir kılavuz sunuyoruz.

Elektrotlar, temas yüzeylerini oluşturmak için iki platin-iridyum folyonun önceden kesilmiş bir silikon tabana katlanması ve yerleştirilmesiyle yapıldı. Daha sonra, elektrot uçlarını oluşturmak için her bir temas yüzeyine kaplanmış paslanmaz çelik teller kaynaklandı. Son olarak, elektrodu kapatmak için bir silikon karışımı kullanıldı. Ex vivo test, özel olarak üretilmiş elektrodumuzu, tüm dalga formlarında yüksek düzeyde sinyal uyumu (sinüs [sınıf içi korelasyon - ICC= 0.993], kare [ICC = 0.995], üçgen [ICC = 0.958]) ve zamansal senkronizasyon (sinüs [r = 0.987], kare [r = 0.990], üçgen [r = 0.931]) bulunan bir tuzlu su banyosunda endüstri standardı bir elektrotla karşılaştırmak için yapılmıştır. Düşük elektrot empedansı seviyeleri de elektrokimyasal empedans spektroskopisi ile ölçüldü.

Bir sıçanın vastus lateralis kasının özel olarak üretilmiş elektrot ile cerrahi olarak enstrümantize edildiği ve yokuş yukarı ve yokuş aşağı yürüme sırasında sinyalizasyonun elde edildiği bir in vivo performans değerlendirmesi de yapıldı. Beklendiği gibi, tepe EMG aktivitesi yokuş aşağı yürüme sırasında (0.008 ± 0.005 mV) yokuş yukarı (0.031 ± 0.180 mV, p = 0.005) önemli ölçüde daha düşüktü ve bu da cihazın geçerliliğini destekledi. Cihazın güvenilirliği ve biyouyumluluğu, implantasyondan 14 gün ve 56 gün sonra düz yürüme sırasında tutarlı sinyalizasyon (sırasıyla 0.01 ± 0.007 mV, 0.012 ± 0.007 mV; p > 0.05) ve histolojik inflamasyonun olmaması ile desteklendi. Toplu olarak, düşük maliyetli epimisyal elektrotların üretimi ve test edilmesi için güncellenmiş bir iş akışı sağlıyoruz.

Giriş

Elektromiyografi (EMG), kasın elektriksel aktivitesini incelemek için güçlü bir araçtır. EMG kayıtları, nöromüsküler disfonksiyonu tedavi etmek için yapılan müdahalelerin etkinliğini değerlendirmek için klinik öncesi hayvan modellerinde özellikle yararlı olabilir. Bu modellerde, motor nöronlar ve kas lifleri arasındaki nörofizyolojik arayüzü değerlendirmek için implante edilebilir biyouyumlu elektrotlar yaygın olarak kullanılır. Bu implante edilebilir elektrotlar, kas uyarımının lokalize ölçümlerini sağlayabilir ve konfigürasyonları, şekilleri ve malzemeleri açısından çeşitli olabilir, optimal tasarım nihai olarak konum ve kullanım am....

Protokol

İn vivo prosedür, Michigan Üniversitesi'ndeki Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi'nin (IACUC onayı #PRO00010765) onayı altında ve laboratuvar hayvanlarının bakımı ve kullanımına ilişkin Ulusal Sağlık Enstitüleri kılavuzlarına uygun olarak gerçekleştirilmiştir.

1. Elektrot tedariki ve imalatı

NOT: Şekil 1 , ek görsel talimatlar sağlayan bir QR bağlantısıyla birlikte tüm önemli üretim adımlarının üst düzey bir özetini sağlar.

1. Biyouyumlu elektrot malzemelerini imalat için doğrudan üreticiden toplu olarak tedarik edin.....

Tartışmalar

Amacımız, EMG üretim sürecini kolaylaştırmak, epimisyal elektrot tasarımlarının daha geniş çapta benimsenmesini ve uygulanmasını sağlamak, böylece erişilebilirliği teşvik etmek ve nöromüsküler araştırmaları ilerletmekti. Bu amaçla, düşük maliyetli epimisyal elektrotları şirket içinde tedarik etmek, üretmek ve test etmek için kullanıcı dostu bir kılavuz sunuyoruz. Diğer araştırma gruplarını destekleme umuduyla, araştırma çabaları için kurum i?.......

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Electrode Materials
			Quantity & price per electrode
Contact surface	Prince and Izant PT90/IR10 1.25 mm x 5 mm foil	Catalog #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 #793500	Dependent 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)	NA	NA
Sealant for electrode body	Nusil Med-1137 liquid silicone	Catalog #MED-1137	1 gram $344.66 per 2 oz. (59.15 mL) $5.83 per electrode
Silicone base	Implantech Alliedsil Silicone Sheeting-Reinforced, Long Term Implantable (8” x 6”) .007 thick	Catalog #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 mixture	Toluene 99.5% ACS Reagent 500mL or Xylene ACS 99.5%	Catalog #179418-500 ML	0.75 mL $25.53 per 500 mL $0.38 per electrode
Template for perforating silicone base	Cutting jig – 3D printed (see CAD file)	NA	NA
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 bath	Ultrasonic bath (CPX Series Ultrasonic Bath, Fisherbrand).	15-337-403	NA
Ex Vivo Testing Materials
			Quantity & price per electrode
Data acquisition platform and software	DigitalLynx 4sX Base Cheetah version 6.0 (Neuralynx Inc.)	NA	EMG acquisition hardware and software
Electrode interface board (EIB)	EIB, EIB16-QC, Neuralynx Inc.	31-0603-0007	NA
Signal generator	5 MHz Function Generator, B&K Precision	4005DDS220V	$387.46
Potentiostat	PGSTAT1 potentiostat (EcoChemie, Utrecht, Netherlands)	NA	NA
Stainless steel screw	Fine Science Tools	19010-00	$98
Ex Vivo Testing Materials
			Quantity & price per electrode
Rodent treadmill	Exer 3/6 Open Treadmill, Columbus Instruments	NA	NA
Dental cement	Excel Formula® Pourable Dental Material, St. George Technology Inc.	#24211	$125.60
Light microscope	Keyence BZ-X800, Keyence Corporation, Osaka, Japan	NA	NA
Motion capture system	Optitrack Color Camera, Optitrack, NaturalPoint Inc.	NA	NA
Peak detection algorithm	“SciPy.signal.find_peaks - SciPy v1.8.1 Manual”, 2022	NA	NA
Python software	Python Software Foundation. Python Language Reference, version 3.9. Available at http://www.python.org	NA	NA
Rat	HsdBlu: LE, Envigo	140	NA
Statistical sotware	GraphPad Prism version 10.0.0 (GraphPad Software, Boston, Massachusetts USA)	NA	NA