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

저자는 박사 안드레아 바르톨리와 교수 칼 Schaller (사단의 신경외과, 제네바 대학 박사 롭 프랭클린 (떠도는 마이크로시스템즈), 교수 마르기 Seeck (신경과 부문, 제네바 대학 병원, 제네바, 스위스), 감사 병원, 제네바, 스위스), 씨 플로랑 Burdin 및 현재 작업 준비에 그들의 지원에 대 한 교수 존 P. Donoghue (Wyss 센터 바이오 Neuroengineering, 제네바, 스위스).

이 작품에 사용 되는 인간의 시체는 의학 교육에 대 한 몸 기부금의 프레임 워크에서 제공 되었다. 바디 기부에 대 한 동의 기증자의 수명 기간 동안 서 면으로 얻은 것입니다. 연방 및 cantonal 법률에 따라 윤리 위원회에 의해 검토 필요 했다.
참고:이 프로토콜 가정 연습 수술을 수행 하는 사람은 교육 및 표준 신경외과 절차에 전문 신경외과 환자 포지셔닝 및 머리 고정 craniotom...

인간의 시체 포름알데히드 고정 모델 및 여기에 설명 된 수술 프로토콜 복제 인간의 대뇌 피 질에 microelectrode 배열 이식의 수술. Microelectrode 배열 및 공 압 삽입기와 그것의 삽입의 위치를 포함 하 여 절차의 각 단계는 대뇌 맥 예외와 함께 실제 환자에서 거의 동일한 방식에서 진행 되며 순환 결 석. 프로토콜에 중요 한 단계는 neocortical 표면 및 공 압 삽입기를 사용 하 여 피 질으로의 impaction microelec...

최근 몇 년 동안 생활에 여러 개의 개별 뉴런의 활동을 기록의 도전 기술 솔루션의 개발 본 뇌1,2,3. 실리콘 기반 microelectrode 배열 신호 속성 측면에서 기존의 와이어 microelectrodes을 비슷하게 수행 하 고 수십에서 수백 개의 뉴런 대뇌 조직4,5, 의 작은 패치를 기록할 수 있습니다. 6 , 7. microelectrode 배열 팔 움직임8차례로 뇌-컴퓨터의 개발에 후원을 제공 했다와 원숭이의 기본 모터 피 질에서 신경 활동 간의 관계를 설정 하는 과학자 허용 인터페이스 (BCIs)9.
Microelectrode 배열 두 가지 상황에서 인간이 사용 되었습니다: 제어 BCIs에 만성 이식 하 고 세미 만성 이식 환자의 간 질 고통에서 개별 뉴런의 활동을 공부 하. 기본 모터 피 질에 손의 기능적 표현 대상으로 만성 이식 환자 또는 컴퓨터 커서10,11,12의 로봇 팔의 모션 제어를 사지에서 고통 허용 ,13. 세미 만성 이식, 간 질 수술14, 후보 약물 내성 간 질 환자에서 경 electrocorticography (ECOG) 전극 함께 삽입 하기 전에, 동안과 발작, 후 단일 단위 기록 허용 그리고 중 고 간 질 발작15,,1617,,1819사이 단일 뉴런의 활동에 빛을 발산 하기 시작 했습니다. Microelectrode 배열에는 크게 뇌 뉴런, 한편으로의 활동 및 인식, 움직임 및 인간, 및 건강에 모두의 생각 사이의 링크를 설정 하 여 작동 하는 방법에 대 한 우리의 이해를 향상 시킬 잠재력 질병, 다른20,21에.
Microelectrode 실리콘 기반 배열을 사용할 수 있습니다 상업적으로 그리고 인 간에 있는 그들의 사용 반 만성 간 질 표시에 있는 미국에서 규제 당국에 의해 승인 되었습니다. 그러나,이 장치는 침략 적 이며 두뇌에 삽입 해야 합니다. 기록 신경 활동, 장치의 실패 넘어 잘못 삽입 기술의 부정적인 결과 뇌 출혈 및 감염, 오랫동안 또는 영구적인 신경 장애에 대 한 가능성을 포함합니다. Microelectrode 배열 이식의 합병증 비율은 현재 알려진, intracranial electroencephalography (뇌 파) macroelectrodes의 주입 하는 동안 잠재적으로 심각한 합병증의 속도 1-522, 23. microelectrode 배열의 적절 한 이식 광범위 한 신경외과 기술 및 절차 관련 훈련을 요구 하는 따라서.
Microelectrode 배열 안전한 환경에 있는 그들의 기술을 연마 하는 외과에 사용할 수 있는 방법이 포함 비 인간 포유동물과 인간의 시신. 이상적인 훈련 모델 크기와 인간의 두개골;의 두께 충실 하 게 재현 것 이다 인 성 및 혈관 분파의 경질; gyrification 패턴, 일관성 및 인간 두뇌;의 맥 동 순환 혈액 및 뇌 척수;의 존재 수술 실 (OR)에서 피사체의 전체 위치-환경 처럼. 따라서, 동물 모델 외과 의사에 의미 있는 경험을 제공 하는 충분 한 크기의 필요 합니다. 큰 비 인간 영장류와 가까운, 하지만 수술 훈련에 대 한 그들의 사용은 지속 가능한 윤리적 관점에서 둘 다 때문에 그들은 비싸다. 설치류; 그들의 작은 크기 때문에 고려를 입력 하지 마십시오 심지어 고양이 또는 토끼를 사용 하 여 또는 같은 환경에서 크게 분기 의미 합니다.
인간의 시신 매력적인 대안을 나타냅니다. 그들의 장점은 같은 크기 및 형태는 머리와 뇌의 설정 또는 비슷한 환경에서 수술 훈련의 가능성을 포함 합니다. 현실적인 상황에서 가장 확실 한 출발은 대뇌 맥 동 하 고 출혈과 측면에 시신 보존24에 대 한 고용 기술에 관련 된 신체 조직의 견실성 수정의 부재. 신선한 냉동 시신 보존 일관성과 유연성을 어느 정도까지, 많은 조직과 장기의 하지만 그들은 몇 가지 단점이 있다: 그들은 최대한 빨리 녹고 타락 시작 시작, 두뇌는 microelectrode의 삽입에 대 한 너무 저하 되는 현실적으로, 수행할 수 배열 그리고 그들은 상대적으로 희귀 하 고 비싼 자원 이다입니다. 포름알데히드-고정 시신, 다른 한편으로, 더 저렴 하 고 사용할 수 경화 조직의 일관성을 희생 해 서 훨씬 더 내구성이 있습니다.
여기, 우리가 neocortical microelectrode 배열에의 이식에 대 한 신경외과 훈련을 제공 하는 인간의 시체 포름알데히드 고정 모델을 사용 하 여 프로시저를 설정 합니다. 우리의 접근 방식은 수 현실, 또는 같은 위치 및 계측; craniotomy 및 durotomy을 수행 하 고 노출 neocortical 표면; 두개골 뼈 craniotomy; 이웃에 전극 받침대 연결 그리고 공기 충돌25피 질 microelectrode 배열 삽입. 비판적, 외과 microelectrode 배열 (개별적으로 절연 골드 와이어 번들에 의해 전극 받침대에 연결)의 정확한 정렬을 연습 수 있습니다26neocortical 표면 평행 하 게. 우리의 프로토콜 충실히 ECOG 이식 환자는 간 질 수술에 대 한 후보에 함께 microelectrode 배열 주입의 표시를 복제 합니다. 이식 수술의 각론 microelectrode 배열;의 정확한 형식에 의해 크게 영향을 여기, 우리 최근 미국에서 인간에서 사용에 대 한 규제 당국의 승인을 받은 배열에 대 한 절차를 설명 합니다. 소위 유타 배열 구성 4 x 4 mm, 100 microelectrode 격자; 경 피 성 받침대 두개골;의 외부 테이블에 연결 된 그리고 두 가지를 연결 하는 와이어 번들.

<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

이 프로토콜에서는 인간의 뇌의 피 질에 microelectrode 배열에의 이식에 대 한 훈련에 외과 지원 하기 위해 절차를 설명 합니다. 최근 기술적 진보에는 인간의 뇌의 피 질에 여러 개별 뉴런의 활동을 기록 수 있는 microelectrode 배열의 제조 수 있게 되었습니다. 이 배열에 건강과 질병에 있는 대뇌 기능의 신경 상호 독특한 통찰력을가지고 가능성이 있다. 또한, 식별 지 신경 활동의 디코딩 뇌-컴퓨터 인터페이스를 구축 하는 가능성을 엽니다 및 따라서 손실된 신경 기능을 복원 도움이 될 수도. Neocortical microelectrode 배열의 주입은 위에 centimetric craniotomy 및 대뇌 피 질의 표면;의 노출 침략 절차 따라서, 절차는 적절 하 게 훈련 된 신경 외과의 의해 수행 되어야 합니다. 외과 훈련을 위한 기회를 제공 하기 위해 우리가 인간의 시체 모델에 따라 절차 설계 되었습니다. 포름알데히드-고정 인간의 시체를 사용 하 여 머리, 해골, meninges의 거시적인 구조를 유지 하면서 동물 (특히 비 인간 영장류) 외과 연습의 실용적인, 윤리 및 재정 어려움을 무시 하 고 대뇌 표면 그리고 현실, 수술 실 같은 위치와 계측. 또한, 인간의 시체를 사용 하 여 비 인간 모델 보다 임상 매일 연습에 가까운 이다. 싱가포르로 시뮬레이션의 주요 결점은 대뇌 맥의 및 혈액 및 중추 순환의 부재. 인간의 시체 포름알데히드 고정 모델은 microelectrode 배열을 살아있는 인간의 피 질에 이식 하기 전에 적절 한 수술 훈련 되도록 적절 한 실용적이 고 비용 효율적인 접근 하는 것이 좋습니다.

우리의 프로토콜 현실, 또는 같은 환경에서 대뇌 피 질에 microelectrode 배열 이식의 수술 절차를 연습 하는 외과 수 있도록 포름알데히드 집착 하는 인간 수 색 모델을 사용 합니다. 사후 neuroimaging 머리 CT, 등을 수행 하는 옵션이 어떤 중요 한 intracranial 병 변 (그림 1A)의 부재를 확인 및 이식 사이트의 선택과 수 있습니다. 전체 표본 작업 및 운영 테이블에 수술에 대 한 설정 훈?...

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

외과 훈련 Neocortical Microelectrode 배열 포름알데히드 고정 인간 수 색 모델을 사용 하 여 이식에 대 한

우리는 포름알데히드 고정 인간의 시체 신경외과 인간의 뇌의 피 질에 microelectrode 배열에의 이식에 대 한 교육을 지원 하기 위해 사용 되는 절차를 설계.

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

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