Name: surgical training for the implantation of neocortical microelectrode arrays using a formaldehyde-fixed human cadaver model
Uploaded: 2017-11-19T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Surgical Training for the Implantation of Neocortical Microelectrode Arrays Using a Formaldehyde-fixed Human Cadaver Model at JoVE.com

الكتاب ممتنون للدكتور روب فرانكلين (بلاك روك Microsystems)، الأستاذ مارجيتا سيك (شعبة طب الأعصاب، مستشفى جامعة جنيف، جنيف، سويسرا)، الدكتور أندريا بارتولي والأستاذ كارل شالر (شعبة جراحة الأعصاب، جامعة جنيف المستشفيات، جنيف، سويسرا)، والسيد فلوران بوردين والبروفسور جون دونوهيو ص (ويس مركز بيو ونيورونجينيرينج، جنيف، سويسرا) لدعمها في إعداد هذا العمل.

وقدم الجثث البشرية المستخدمة في هذا العمل إطار هيئة هبات للتعليم الطبي. تم الحصول على الموافقة المستنيرة للتبرع بالجسم في الكتابة أثناء حياة المتبرع. وفقا للقوانين الاتحادية والمقاطعات، من الضروري أي مراجعة لجنة أخلاقيات.
ملاحظة: هذا البروتوكول يفترض أن الأشخاص الذين يقو?...

نموذج ثابت فورمالدهايد الجثث البشرية والبروتوكول الجراحية الموصوفة هنا تكرار العملية الجراحية لزرع صفائف ميكروليكترودي إلى البشرية اللحاء الدماغي الجديد. كل خطوة من الإجراءات، بما في ذلك الموضع من الصفيف ميكروليكترودي وفي الإدراج مع الواضع هوائي، المضي قدما تقريبا بنفس الطريقة كما هو ...

وقد شهدت السنوات الأخيرة تطوير الحلول التكنولوجية للتحدي من تسجيل نشاط الخلايا العصبية الفردية متعددة في المعيشة الدماغ1،،من23. صفائف المستندة إلى السليكون ميكروليكترودي تؤدي كذلك إلى ميكروليكتروديس الأسلاك التقليدية من حيث خصائص الإشارة، وأنها يمكن أن تسجل من عشرات إلى مئات من الخلايا العصبية في قطعة صغيرة من أنسجة المخ4،5، 6 , 7-يسمح صفائف ميكروليكترودي العلماء إثبات التطابق بين النشاط العصبي في القشرة الحركية الأولية من القرود والذراع حركات8، الذي قدم بدوره دفعة قوية لتنمية الدماغ-الكمبيوتر 9من الواجهات (التطبيق).
تم استخدام صفائف ميكروليكترودي في البشر في حالتين: يزرع المزمن لمراقبة التطبيق ويزرع شبه المزمن لدراسة نشاط الخلايا العصبية الفردية في المرضى الذين يعانون من الصرع. يزرع المزمنة، تستهدف تمثيل الوظيفية من الجهة في القشرة الحركية الأولية، قد يسمح للمرضى الذين يعانون من شلل للتحكم في الحركة الذراع الروبوتية أو الكمبيوتر المؤشرات10،11،12 ،13. يزرع شبه مزمنة، إدراج جنبا إلى جنب مع أقطاب اليكتروكورتيكوجرافي له (ECOG) في المرضى الذين يعانون من الصرع المقاوم الذين هم المرشحين ل جراحة الصرع14، تسمح تسجيلات وحدة واحدة قبل وأثناء وبعد المضبوطات، وقد بدأت لإلقاء الضوء على نشاط واحد من الخلايا العصبية أثناء وبين نوبات الصرع15،،من1617،،من1819. صفائف ميكروليكترودي تنطوي على إمكانات لتحسين فهمنا لكيفية وظائف الدماغ بإنشاء ارتباط بين نشاط الخلايا العصبية، من ناحية، والتصورات، وحركات وأفكار البشر، سواء في الصحة أو في شكل كبير المرض، في ال20،21.
صفائف المستندة إلى السليكون ميكروليكترودي أصبحت الآن متاحة تجارياً، واستعمالها في البشر قد أقرها السلطات التنظيمية في الولايات المتحدة في بيان الصرع شبه مزمنة. ومع ذلك، هذه الأجهزة هي الغازية ويجب إدراجها في الدماغ. وتشمل الآثار السلبية لتقنية الإدراج غير لائق، وبعد فشل الجهاز لتسجيل نشاط الخلايا العصبية، نزيف في المخ، والإصابة، مع احتمال خلل العصبية طويلة الأمد أو دائمة. على الرغم من أن معدل مضاعفات زرع ميكروليكترودي صفيف غير معروف حاليا، أن معدل المضاعفات الخطيرة المحتملة أثناء غرس ماكروليكتروديس داخل الجمجمة المخ (EEG) هو 1-5%22، 23-ولذلك، غرس صفائف ميكروليكترودي السليم يتطلب مهارات الجراحة العصبية واسعة النطاق والتدريب الخاصة بالإجراء.
وتشمل النهج المتاحة للجراحين لشحذ مهاراتهم مع صفائف ميكرويليكترودي في بيئة آمنة الثدييات غير البشرية والجثث البشرية. أن إخلاص استنساخ نموذج التدريب المثالي بحجم وسمك الجمجمة البشرية؛ بالمتانة وتشعبت الأوعية الدموية دوراً؛ نمط جيريفيكيشن، والاتساق ونبض الدماغ البشري؛ وجود تعميم الدم والسائل النخاعي؛ وتحديد المواقع الشاملة لهذا الموضوع في غرفة العمليات (أو)--مثل البيئة. وهكذا، تحتاج نماذج حيوانية تكون بحجم كاف توفير تجربة ذات مغزى للجراحين. الرئيسيات غير البشرية الكبيرة تأتي الأقرب، ولكن استخدامها للتدريب الجراحي لا يمكن تحمله على حد سواء من منظور أخلاقي، ونظرا لأنها مكلفة. لا تقم بإدخال القوارض النظر بسبب صغر حجمها؛ استخدام حتى القطط أو أرانب يعني متباينة إلى حد كبير من بيئة أو شبيهة.
الجثامين البشرية تمثل بديلاً جذاباً. وتشمل مزاياها الحياة مثل حجم وشكل الرأس والدماغ وإمكانية إعداد التدريب الجراحي في بيئة مثل أو. أن الخروج الأكثر وضوحاً من حالة واقعية هي عدم وجود نبضات المخ والنزيف والتعديلات في الجانب ويبينون أنسجة الجسم التي محددة للطريقة المستخدمة ل الحفاظ على الجثث24. الجثامين مجمدة طازجة الحفاظ على الاتساق والمرونة للعديد من الأعضاء والأنسجة إلى حد ما، ولكن لها عدة عيوب: يبدأون اللاإنسانية بمجرد ذوبان الجليد يبدأ، حتى أن الدماغ يصبح المتردية جداً لإدراج ميكروليكترودي الصفيف المراد تنفيذها واقعيا، ومورد نادر نسبيا وباهظة الثمن. الجثامين فورمالدهايد ثابتة، من ناحية أخرى، أكثر بأسعار معقولة ومتاحة وأكثر دواما، على حساب الاتساق تصلب الأنسجة.
هنا، يمكننا إنشاء إجراء باستخدام نموذج ثابت فورمالدهايد الجثث بشرية لتوفير تدريب الجراحة العصبية لغرس مجموعة ميكروليكترودي نيوكورتيكال. نهجنا يسمح واقعية، أو مثل تحديد المواقع وأجهزة القياس؛ أداء اوديما ودوروتومي وتعريض سطح نيوكورتيكال؛ إرفاق قاعدة التمثال القطب بعظم الجمجمة المجاورة اوديما؛ وإدراج مجموعة ميكروليكترودي اللحاء الجديد مع المسبار هوائي25. حاسمة، وهي تمكن الجراحين الممارسة محاذاة دقيقة لمجموعة ميكروليكترودي (وهو متصل بقاعدة التمثال القطب بحزمة من الأسلاك ذهبية فردي معزول) موازيا ل السطح نيوكورتيكال26. لدينا بروتوكول يتطابق إخلاص الإشارة بغرس الصفيف ميكروليكترودي جنبا إلى جنب مع غرس اكوج في المرضى الذين هم المرشحين لجراحة الصرع. تفاصيل جراحة زرع تتأثر إلى حد كبير بالضبط نوع الصفيف ميكرويليكترودي؛ هنا، نحن تصف الإجراء الخاص بأحد الصفائف التي تلقت مؤخرا موافقة الجهات التنظيمية للاستخدام في البشر في الولايات المتحدة الأمريكية. الصفيف يوتا ما يسمى تتألف من 4 x 4 مم، وشبكة ميكرويليكترودي 100؛ قاعدة التمثال transcutaneous المرتبط بالجدول الخارجي للجمجمة؛ وحزمة أسلاك توصيل الاثنين.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="974">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Mayfield skull clamp</td>
			<td style="width:373px;">Integra LifeSciences, Cincinnati, OH</td>
			<td style="width:161px;">A1059</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Midas Rex MR7 system for craniotomy</td>
			<td style="width:373px;">Medtronic, Minneapolis, MN</td>
			<td style="width:161px;">EC300</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Dura scissors</td>
			<td style="width:373px;">Sklar Surgical Instruments, West Chester, PA</td>
			<td style="width:161px;">22-2742</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Self-tapping bone screws</td>
			<td style="width:373px;">OrthoMed Inc., Tigard, OR</td>
			<td style="width:161px;">OM SYN211806</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Microelectrode array and pedestal</td>
			<td style="width:373px;">Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT</td>
			<td style="width:161px;">LB-0612</td>
			<td>Mock-up arrays are available from the manufacturer upon request</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">Pneumatic impacter</td>
			<td style="width:373px;">Blackrock Microsystems, Salt Lake City, UT</td>
			<td style="width:161px;">LB-0088</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:273px;">64-channel electrocorticography grid</td>
			<td style="width:373px;">Ad-Tech Medical Instrument Corporation, Racine, WI</td>
			<td style="width:161px;">FG64C-SP10X-0C6</td>
			<td>Optional</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

surgical training for the implantation of neocortical microelectrode arrays using a formaldehyde-fixed human cadaver model

ويصف هذا البروتوكول إجراء لمساعدة الجراحين في التدريب لغرس ميكروليكترودي صفائف في اللحاء الجديد الدماغ البشري. ومكن التقدم التكنولوجي الأخيرة تلفيق صفائف ميكروليكترودي التي تسمح لتسجيل نشاط الخلايا العصبية الفردية متعددة في اللحاء الجديد الدماغ البشري. هذه المصفوفات لديها القدرة على تحقيق رؤية فريدة من نوعها على يرتبط الخلايا العصبية الدماغية وظيفة في الصحة والمرض. وعلاوة على ذلك، تحديد وفك مداركه نشاط الخلايا العصبية يفتح إمكانية إنشاء واجهات الكمبيوتر الدماغ، ومما قد يساعد على استعادة الوظائف العصبية المفقودة. غرس صفائف ميكروليكترودي نيوكورتيكال إجراء جائر يتطلب اوديما سينتيميتريك أعلاه والتعرض للسطح القشرية؛ وهكذا، يجب تنفيذ الإجراء قبل الأعصاب المدربين تدريبا كافياً. وبغية توفير فرصة للتدريب الجراحي، قمنا بتصميم إجراء يستند إلى نموذج الجثث بشرية. استخدام الجثث البشرية الثابتة فورمالدهايد يتجاوز الصعوبات العملية والأخلاقية والمالية لممارسة العمليات الجراحية على الحيوانات (غير البشرية لا سيما الرئيسات) مع الحفاظ على هيكل العيانية الرأس، الجمجمة، والسحايا والمخ السطح والسماح بواقعية، مثل غرفة العمليات لتحديد المواقع وأجهزة القياس. وعلاوة على ذلك، استخدام الجثث البشرية أقرب إلى الممارسة السريرية اليومية من أي نموذج غير البشرية. العوائق الرئيسية لمحاكاة المأخوذة هي عدم وجود نبض المخ والدورة الدموية والسائل الدماغي النخاعي. ونقترح أن نموذج ثابت فورمالدهايد الجثث بشرية نهج ملائمة وعملية وفعالة من حيث التكلفة لضمان التدريب الجراحي السليم قبل غرس صفائف ميكروليكترودي في اللحاء الجديد المعيشة البشرية.

لدينا بروتوكول يستخدم نموذج الجثث بشرية تركز اهتمامها فورمالدهايد للسماح للجراحين الممارسة العملية الجراحية لغرس مجموعة ميكروليكترودي في اللحاء الجديد الدماغي في بيئة واقعية، مثل أو. خيار أداء neuroimaging الجثة، مثل الرأس CT، سوف تؤكد عدم وجود أي الآفة داخل الجمجمة كبيرة (الشكل 1A</...

Watch this Scientific Journal Video about Surgical Training for the Implantation of Neocortical Microelectrode Arrays Using a Formaldehyde-fixed Human Cadaver Model at JoVE.com

Surgical Training for the Implantation of Neocortical Microelectrode Arrays Using a Formaldehyde-fixed Human Cadaver Model

التدريب الجراحي لغرس صفائف ميكروليكترودي نيوكورتيكال باستخدام نموذج ثابت فورمالدهايد الجثث البشرية

لقد قمنا بتصميم إجراء الذي يستخدم الجثث بشرية فورمالدهايد ثابتة لمساعدة الجراحين في التدريب لغرس ميكروليكترودي صفائف في اللحاء الجديد الدماغ البشري.

This protocol describes a procedure to assist surgeons in training for the implantation of microelectrode arrays into the neocortex of the human brain. ...

Research

JoVE Journal

Medicine

A Murine Model of Muscle Training by Neuromuscular Electrical Stimulation

نموذج الفئران من تدريب عضلات بواسطة التنبيه الكهربائي العصبي العضلي

Neuromuscular electrical stimulation (NMES) is a common clinical modality that is widely used to restore1, maintain2 or enhance3-5 muscle functional ...

A Murine Model of Stent Implantation in the Carotid Artery for the Study of Restenosis

نموذج الفئران من زرع دعامات في الشريان السباتي لدراسة عودة التضيق

Despite  the considerable progress made in the stent development in the last decades,  cardiovascular diseases remain the main cause of death in western ...

Renal Capsule Xenografting and Subcutaneous Pellet Implantation for the Evaluation of Prostate Carcinogenesis and Benign Prostatic Hyperplasia

كبسولة الكلوي Xenografting وتحت الجلد بيليه الزرع لتقييم البروستات التسرطن وتضخم البروستاتا الحميد

New therapies for two common prostate diseases,  prostate cancer (PrCa) and benign prostatic hyperplasia (BPH), depend  critically on experiments ...

Implantation of Inferior Vena Cava Interposition Graft in Mouse Model

زرع الوريد الأجوف السفلي مداخلة الكسب غير المشروع في نموذج الفأر

Biodegradable scaffolds seeded with bone marrow mononuclear cells (BMCs) are often used for reconstructive surgery to treat congenital cardiac anomalies. ...

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

باستخدام Saccadometry مع ديب تحفيز الدماغ لدراسة العادية والمرضية وظيفة الدماغ

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

Generation of a Humanized Mouse Liver Using Human Hepatic Stem Cells

جيل من كبد الفأر أنسنة طريق كبد الإنسان خلايا الجذعية

A novel animal model involving chimeric mice with humanized livers established via human hepatocyte transplantation has been developed. These mice, in ...

Induction of Accelerated Atherosclerosis in Mice: The "Wire-Injury" Model

تحريض تصلب الشرايين المتسارع في الفئران: نموذج "الأسلاك- إصابة"

Atherosclerosis is a proliferative fibro-inflammatory disease developing in the arterial wall, inducing a deficient blood flow or a lack of blood flow. ...

Integrated Compensatory Responses in a Human Model of Hemorrhage

الردود التعويضية متكاملة في نموذج الإنسان من نزف

Hemorrhage is the leading cause of trauma-related deaths, partly because early diagnosis of the severity of blood loss is difficult. Assessment of ...

A Rat Model of Orthotopic Liver Transplantation Using a Novel Magnetic Anastomosis Technique for Suprahepatic Vena Cava Reconstruction

نموذج الفئران من أورثوتوبيك زرع الكبد استخدام تقنية رواية ملامسة مغناطيسي للتعمير الوريد الأجوف سوبراهيباتيك

The rat model of orthotopic liver transplantation (OLT) is essential for transplant research. It is a very sophisticated animal model and requires a steep ...

Model Surgical Training: Skills Acquisition in Fetoscopic Laser Photocoagulation of Monochorionic Diamniotic Twin Placenta Using Realistic Simulators

نموذج التدريب الجراحي: اكتساب المهارات في فيتوسكوبيك الليزر الضوئي للمشيمة التوأم ديامنيوتيك مونوتشوريونيك باستخدام أجهزة محاكاة واقعية

Fetoscopic laser coagulation of arterio-venous anastomoses (AVA) in a monochorionic placenta is the standard of care for twin-twin transfusion syndrome ...