An Implantable System For Chronic In Vivo Electromyography

David Zealear; Yike Li; Shan Huang

doi:10.3791/60345

JoVE Journal > Neuroscience

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Neuroscience

نظام قابل للزرع للمزمن في التصوير الكهربائي فيفو

Published: April 21, 2020

doi:

10.3791/60345

David Zealear¹, Yike Li¹, Shan Huang¹

¹Department of Otolaryngology,Vanderbilt University Medical Center

Summary

عرض هنا هو بروتوكول لتصنيع نظام قابل للزرع في تسجيل زمني في الجسم الحي من إمكانات تخطيطي مستحضرة وعفوية. يتم تطبيق النظام على التحقيق في reinnervation من عضلات الحنجرة بعد إصابة الأعصاب.

Abstract

يقيس التصوير الكهربائي (EMG) استجابة العضلات للتحفيز الكهربائي أو النشاط التلقائي للوحدات الحركية ويلعب دورًا مهمًا في تقييم الوظيفة العصبية العضلية. التسجيل المزمن لنشاط EMG يعكس حالة إعادة التشنج في العضلات بعد إصابة الأعصاب كان محدودا، وذلك بسبب الطبيعة الغازية لتقنيات تسجيل EMG التقليدية. في هذا الصدد، تم تصميم نظام قابل للزرع على المدى الطويل، في تسجيل EMG على الجسم الحي وتحفيز الأعصاب. وقد تم تطبيقه واختباره في دراسة على reinnervation من عضلات الحنجرة. يتكون هذا النظام من 1) اثنين من الأصفاد العصبية القطب القطب القطبي ويؤدي لتحفيز كل من اثنين من الأعصاب: العصب الحنجرة المتكررة (RLN) والفرع الداخلي للعصب الحنجرة متفوقة (SLN); 2) اثنين من أقطاب تسجيل EMG ويؤدي لكل من عضلات الحنجرة اثنين: الكريكاريتينويد الخلفي (PCA) العضلات وthyroarytenoid-lateral cricoarytenoid (TA-LCA) مركب العضلات; و 3) وعاء الجلد تتشابك جميع محطات الرصاص المزروعة إلى preamplifier تسجيل خارجي ومحفز باستخدام كابل اتصال. خيوط السلك هي تفلون المغلفة، خيوط متعددة، نوع 316 الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم لفها ويمكن أن تمتد أثناء حركة الجسم من الحيوان مستيقظا لمنع كسر الرصاص وهجرة القطب. يتم زرع هذا النظام أثناء جراحة التعقيم. بعد ذلك، يتم تنفيذ تسجيلات EMG الأساسية قبل أن يتم تحويل RLN في الجراحة الثانية لدراسة إعادة التشنج العضلي. طوال الدراسة ، يتم إجراء جلسات فسيولوجية متعددة في الحيوان المُحَسَس للحصول على نشاط EMG مستحضر وعفوي يعكس حالة إعادة التأكسد لعضلات الحنجرة. النظام هو المدمجة، خالية من العدوى على مدار الدراسة، ودائم للغاية. يمكن أن يوفر هذا النظام القابل للزرع منصة موثوقة للأبحاث التي يلزم فيها التسجيل على المدى الطويل أو تحفيز الأعصاب في الحيوان المُحسَس أو المتحرك بحرية.

Introduction

تسجيل EMG هو تقنية مفيدة لقياس النشاط الكهربائي الذي تنتجه عضلة الهيكل العظمي عند تفعيلها عن طريق التحفيز الكهربائي لأعصابها أو إطلاق تلقائي لوحداتها الحركية. يمكن استخدام مراقبة إشارات EMG لتقييم انتقال العضلات العصبية والميكانيكا الحيوية العضلية¹. تسجيل EMG يلعب أيضا دورا هاما في توصيف نوعية وحجم reinnervation العضلات بعد إصابة الأعصاب²^,³^,⁴^,⁵. ومع ذلك، لا يمكن تحقيق العديد من تسجيلات EMG خلال فترة إعادة التداخلية بأكملها من خلال نهج الغازية. لذلك ، تم تصميم وتطوير الأجهزة القابلة للزرع للتحفيز والتسجيل المزمن المتكرر في الأنظمة العصبية العضلية⁶^،⁷^،⁸^،⁹^،¹⁰^،¹¹^،¹²^،^13. الهدف من هذه الورقة هو وصف بروتوكول لتصنيع وزرع نظام مستقر للحصول على بيانات EMG الزمنية الموثوقة من الحنجرة.

يتم تطبيق هذا النظام هنا لدراسة reinnervation العضلات الحنجرة. يتم توفير لمحة موجزة عن الحنجرة للتوجيه(الشكل 1). التنسيق الدقيق بين المكونات الحسية والحركية ضروري للحركة العضلية المناسبة أثناء التنفس والتعبير وحماية مجرى الهواء. عضلة PCA ، الموجودة في الحنجرة الخلفية ، هي الخاطف الوحيد للطيالصوتي. يتم تنشيط هذه العضلات تلقائيا أثناء الإلهام لزيادة منطقة glottal للاستنشاق. مجمع TA-LCA هو الاختزال الرئيسي للطية الصوتية. تفعيل هذا المجمع العضلي جنبا إلى جنب مع adductor آخر (أي العضلات interarytenoid) medialize أضعاف للاهتزاز وإنتاج الصوت وإغلاق أضعاف لحماية مجرى الهواء أثناء البلع.

بالإضافة إلى ذلك, ألياف الخلايا العصبية الحركية الداخلية كل من الخاطف وعضلات adductor في RLN. يمكن تمييز الخاطفين وعضلات الاختزال استنادًا إلى تكوين وحدة المحرك¹⁴^،^15. زيادة المعروضات العضلات PCA اطلاق النار خلال ظروف hypercapnic و / أو نقص الأكسكة¹⁶ بسبب وجود وحدات السيارات الملهمة. في المقابل ، فإن وحدات المحركات المنعكسة للإغلاق الجلوتي (RGC) ، والتي تغلق glottis بشكل انعكاسي من خلال تنشيط المستقبلات الحسية داخل الغشاء المخاطي للحنجرة ، موجودة في مجمع العضلات TA-LCA. الفرع الداخلي للعصب الحنجرة متفوقة (SLN) يحمل الألياف afferent من المستقبلات الحسية في الحنجرة¹⁷. على الرغم من أن التعبير هو في المقام الأول وظيفة adductor ، وتشارك كل من الخاطفين ووحدات المحرك adductor في هذا السلوك الحنجرة المتطورة للغاية.

الشكل 1: تشريح الحنجرة. كما يتم عرض مكونات هذا النظام القابل للزرع. SLN = العصب الحنجرة متفوقة; RLN = العصب اللارينجال المتكرر; PCA = العضلات الكريكاريتينويد الخلفي; TA-LCA = thyroarytenoid-الجانبي مجمع العضلات الكريكاريتينويد; DBS = التحفيز العميق للدماغ. وقد تم استنساخ هذا الرقم بإذن من وايلي²⁷. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

إصابة RLN يمكن أن يؤدي إلى شلل أضعاف الصوتية (VFP), الذي يعرض للخطر كل من خطف ووظائف adducting بسبب الرينج العضلي denervation¹⁴^,¹⁸^,¹⁹. في وقت لاحق، تجديد الألياف العصبية RLN وreinnervation من العضلات يحدث عادة. ومع ذلك، reinnervation هو عملية عشوائية ويؤدي إلى سوء توجيه، إعادة اتصال العضلات غير مناسب في معظم الحالات. ويشار إلى هذا باسم synkinesis، الذي التنشيط التلقائي للخاطفين ومضادات adductor هو خلل وتنتج حركة غير فعالة أو حتى متناقضة من طيات الصوتية¹⁴^،¹⁹^،²⁰^،^21. مع synkinesis ، وظيفة حاسمة التي فقدت هو اختطاف أضعاف الصوتية ، مما أدى إلى عدم كفاية التهوية. على الرغم من أن هناك محاولات مستمرة لعلاج synkinesis الحنجرة إما 1) منع إغلاق الجلوتية مع البوتوك²²^،²³ أو 2) تحفيز كهربائيا افتتاح الجلوتامع مع جهاز تنظيم ضربات القلب القابلة للزرع²⁴^،²⁵، لا يوجد أي تدخل سريري أن يمنع بشكل موثوق synkinesis²⁶. ومع ذلك، هناك أدلة على أن التكييف الكهربائي لعضلة PCA أثناء إعادة الارتحال عند تردد منخفض يعزز إعادة الاتصال العصبي ة والعضلية المناسبة ويقلل من حدوث synkinesis. وتجري حاليا دراسات لتوضيح الآليات الأساسية².

تركز هذه الورقة على وصف نظام بسيط وغير مكلف للزرع لتحفيز العصب المزمن وتسجيل EMG. ويمكن استخدام هذا النظام للتحقيق في آثار التكييف الكهربائي التردد المنخفض للعضلة PCA على خصوصية reinnervation لاحقة. إشارات EMG التي حصل عليها هذا النظام يمكن أن تعكس نوعية وكمية من reinnervation العضلات الحنجرة مع مرور الوقت.

Protocol

وقد وافقت على هذه الدراسة لجنة رعاية الحيوانات واستخدامها المؤسسية التابعة لجامعة فاندربيلت، وأجريت وفقا ً لدليل رعاية واستخدام الحيوانات المختبرية (المعاهد الوطنية للصحة، بيتسدا، ميريلاند). ويشمل هذا النظام خمسة مكونات قابلة للزرع وكابل خارجي واحد. 1. اثنين من ثنائي القطب RLN الأصفاد القطب التحفيز، مع كل زوج من أسلاك الرصاص ملفوف ودبابيس المحطة الطرفية استخدام تفلون المغلفة، خيوط متعددة، نوع 316 أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ (مع قطر معزول من 0.0078″ أو 0.198 ملم) لكل سلك الرصاص الكفة. قطع طول 70 سم من الأسلاك ولفائف في ربيع طويل 12 سم باستخدام جهاز لف أو شراء خيوط ملفوفة الجاهزة. إذا لزم الأمر، تمتد الربيع لزيادة طوله لكل موقع زرع. ترك نهايات يؤدي ملفوف مباشرة في أطوال 3 ملم و 10 ملم وإزالة عزوها. لحام دبوس أنثى نحاسية مطلية بالذهب على نهاية 3 مم من الرصاص الملفوف. لإعداد الكفة العصبية، اقطع شريحة من أنبوب السيليكون مقاس 5 مم (OD = 0.156″، أو الهوية = 0.094 بوصة؛ أو OD = 3.96 مم، ID = 2.39 مم) من لفة من الأنابيب. لإدخال الرصاص في الأنبوب، استخدم إبرة تحت الجلد 25 G لاختراق جدار الأنابيب 1.5 مم من النهاية وخارج المركز بالقرب من الجدار الداخلي. ردم نهاية 10 مم من الرصاص في طرف الإبرة. سحب الإبرة لإيداع الجزء المعزول في الأنبوب. ثني العودة نهاية الأسلاك العارية خارج الأنبوب وتطور على الرصاص في نقطة دخولها إلى الأنبوب.ملاحظة: استخدم مجهر التشغيل لتنفيذ هذه الخطوات. يمكن وضع مسبار في الأنبوب لمنحنى السلك ضد الجدار الداخلي. والهدف من ذلك هو وضع الجزء العاري من السلك بحيث يمكن تسليم المحفزات إلى العصب دون المخاطرة بتلف العصب الميكانيكي. أدخل الرصاص الثاني 1.5 مم من الطرف الآخر من الأنبوب باستخدام نفس الإجراء. محاذاة نقطة الدخول إلى نقطة العميل المتوقع الأول. ثقب الجدار مع إبرة بحيث يتم إيداع الجزء العاري من السلك بالقرب من الجدار الداخلي مقابل الرصاص الأول.ملاحظة: وبالنظر إلى أسفل الأنبوب، يجب أن تشكل أقطاب التحفيز اثنين شكل 45 درجة “V”، والتي سوف تمتد العصب مرة واحدة في مكان وضمان التسليم الحالي من خلال العصب من الأنود إلى الكاثود. جعل شق على شكل حرف S في جدار أنبوب مقابل نقاط القطب من الدخول باستخدام زوج من مقص المنحني.ملاحظة: يمكن بعد ذلك فتح الشفاه الحلزونية للكفة لوضع العصب داخل بين الأقطاب الكهربائية أثناء الجراحة. إدراج طول 6-0 monofilament، خياطة غير قابلة للامتصاص في جدار الكفة في كل نهاية باستخدام إبرة الجراحية الدقيقة المنحنية لتأمين في نهاية المطاف من الكفة حول العصب. تطبيق الصف الطبي نوع A هلام السيليكون لإعادة عزل جميع الأسلاك العارية المكشوفة خارج الكفة. 2. اثنين من القطبين SLN الأصفاد القطب التحفيز، مع كل زوج من أسلاك الرصاص ملفوف ودبابيس المحطة الطرفية تجميع كبل ة القطب التحفيزS في نفس الطريقة كما الأصفاد القطب التحفيز RLN. ومع ذلك، استخدم القطر الأصغر (OD = 0.125″، ID = 0.062″؛ أو OD = 3.18 مم، ID = 1.57 مم) الأنبوب، لأن العصب أصغر في القطر. 3. اثنين من PCA العضلات EMG تسجيل الأقطاب الكهربائية، مع كل سلك الرصاص ملفوف ودبوس المحطة الطرفية تجميع الرصاص ملفوف لقطب العضلات PCA كما هو الحال في الخطوة 1.1. لحام دبوس أنثى على الرصاص كما هو الحال في الخطوة 1.2. أدخل نهاية 10 مم لعضلة PCA في غيض من قطب تحفيز الدماغ العميق (DBS) باستخدام نفس الاستراتيجية لإدخال الرصاص بالإبر في الكفة (الخطوة 1.4). ثني نهاية الرصاص لتشكيل هوك ومقطع لتوفير ما مجموعه 5 ملم طول التسجيل.ملاحظة: في هذا التطبيق، تتعرض عضلة PCA وطرفيها العصبي reinnervating إلى تكييف كهربائي. يتم إنشاء المحفزات من قبل مولد نبض قابل للزرع (IPG) ويتم تسليمها إلى عضلة الحنجرة من خلال قطب DBS(الشكل 1، inset). يتم تكييف هذا النظام من التحفيز العلاجي للدماغ (على سبيل المثال، مرض باركنسون). سيتم إدخال القطب DBS في جيب دون العضلات والراسية في مكان. إذا لم تكن هناك حاجة إلى تكنولوجيا التكييف الكهربائي للعضلة ، يمكن إدخال قطب إم بي إم سي إم إم إم بشكل مباشر في العضلات وإرساءه بخطافه. 4. اثنين من TA-LCA العضلات مجمع EMG تسجيل الأقطاب الكهربائية، كل مع سلك الرصاص ملفوف ودبوس المحطة الطرفية تجميع الرصاص ملفوف لقطب العضلات TA-LCA كما هو الحال في الخطوة 1.1. لحام دبوس أنثى على الرصاص كما هو الحال في الخطوة 1.2. استئصال قطعة مستطيلة 5 مم × 10 مم من الكسب غير المشروع البوليستر محبوك. جعل ثقب في وسط شبكة مع إبرة 20 G تحت الجلد. إدخال نهاية 10 ملم من الرصاص في حفرة مع 3 ملم إضافية من لفائف جاحظ وراء الحفرة. ألصق الرصاص على الشبكة باستخدام 6-0 monofilament، خياطة غير قابلة للامتصاص.ملاحظة: سيتم استخدام هذه القطعة من شبكة لترسيخ القطب يؤدي إلى غضروف الغدة الدرقية التي تغلب على مجمع العضلات. ثني نهاية الرصاص لتشكيل هوك ومقطع لتوفير ما مجموعه 5 ملم طول التسجيل. 5. وعاء الجلد للتواصل بين الأقطاب الكهربائية والمعدات الخارجية الاستفادة من صف واحد أنثى دبوس موصل الشريط لجعل وعاء. قطع قطعتين (كل 17.5 ملم في الطول) من الشريط، كل منها يحتوي على ثمانية ثقوب دبوس. أولا، خشونة الأسطح الخارجية لكل قطعة مع الصنفرة، ثم الغراء لهم جنبا إلى جنب مع الفينول في غطاء الدخان لجعل موصل الصف المزدوج. ضع الموصل في الماء 60-80 درجة مئوية في غطاء الدخان لمدة 30 دقيقة للسماح بتصلب الغراء.ملاحظة: سيوفر تنسيق التجميع المزدوج الصف الراحة في تعيين الثقوب للأقطاب الكهربائية اليسرى مقابل اليمين. قطع قطعة طول 25.6 مم من الشريط لجعل لوحة وجه الموصل (الجزء الذي سوف تبرز خارج موقع زرع لإرساء الجلد). اقطع ثقبًا مستطيلًا عيار 5.4 مم × 17.4 مم في منتصف لوحة الوجه بمشرط. ضع موصل الصف المزدوج داخل الثقب المستطيل للوحة الوجه حتى يتم مسحه بسطح لوحة الوجه دون نتوء. إذا كان الموصل لا يتناسب مع الثقب المستطيل للوحة الوجه، يمكن تكبير الثقب قليلاً بملف. نظرًا لأن ثقوب الموصل ليست متناظرة، أدخل حافة الموصل مع ثقوب القطر الأكبر في لوحة الوجه.ملاحظة: ونتيجة لذلك، فإن دبوس أنثى إدراجها في الحافة المقابلة للموصل مع ثقب قطر أصغر المفاجئة وقفل في مكانها. استخدام الفينول للصق الموصل ولوحة الوجه معا. ضع التجميع في الماء 60-80 درجة مئوية في غطاء الدخان لمدة 30 دقيقة للسماح بتصلب الغراء. حفر حفرة 1.3 ملم في كل ركن من أركان لوحة الوجه وعلى كل جانب من لوحة الوجه في منتصف الطريق من نهايات لما مجموعه ستة ثقوب.ملاحظة: سيتم استخدام هذه الثقوب لخياطة وعاء الجلد النهائي في موقع الزرع. قطع أنبوب طول 15 ملم من الكسب غير المشروع البوليستر محبوك لإحاطة الجمعية تحت لوحة الوجه، مما يجعل الجمعية متوافقة بيولوجيا. لإصلاح الأنبوب إلى الجمعية، استخدم إبرة تحت الجلد لخيط أسلاك الفولاذ المقاوم للصدأ من خلال الجدار في ثلاثة مواقف متباعدة بالتساوي (كل 3.8 مم بعيدا) على طولها. ضع الشقوق متباعدة بالتساوي في كل ركن من أركان الموصل لتثبيت الأسلاك على سطح التجميع. تحريف نهايات كل سلك مع زوج من كماشة لcinch أنبوب إلى الجمعية لتشكيل تنورة. جعل علامة دائمة على التصحيح البوليستر في نهاية واحدة من وعاء.ملاحظة: استخدم هذه العلامة للتوجيه لتحديد نهاية الوردية للوعاء أثناء جراحة الزرع. في اتجاه الوردية إلى caudal، يجب أن يكون تعيين القطب السري التالي لكل من الصفين (الجانب الأيسر والجانب الأيمن) على النحو التالي: PCA EMG، TA-LCA EMG، ثقب فارغ، ثقب فارغ، RLN anode، RLN كاثود، SLN anode، وSLN cathode. 6. كابل اتصال خارجي لتسجيل ما قبل مكبر للصوت ومحفز ملاحظة: يتم استخدام كابل لإجراء اتصالات بين وعاء الجلد المزروع والمعدات الخارجية أثناء جلسات تسجيل تحفيز العصب-EMG (القسمين 8 و 10). وهو يتألف من 12 أسلاك معزولة إنهاء مع دبابيس الذكور لإدراجها في دبابيس الإناث في وعاء الجلد. يتكون هذا الكابل من جزأين: قابس تسجيل EMG وأسلاك تحفيز الأعصاب. المكونات تسجيل ضروري لعزل إشارات EMG الجهد المنخفض من التحف تحفيز الجهد العالي يشع من دبابيس التحفيز. لنفس السبب، يتم ترك اثنين من الثقوب في كل صف من وعاء الجلد غير مأهولة لفصل دبابيس التسجيل من دبابيس التحفيز. لجعل قابس تسجيل EMG، استخدم موصل شريط ذكر (نفس الطول والعرض، ولكن نصف ارتفاع موصل أنثى). قطع إلى قطعتين، كل منها يحتوي على اثنين فقط من الثقوب. لصق القطعتين باستخدام لاصقالفينول باستخدام نفس النهج لجعل موصل الصف المزدوج في وعاء الجلد (الخطوة 5.1). اتخاذ أربعة أسلاك تسجيل EMG في الكابل وإدراج دبابيس الذكور المحطة الطرفية في كل من الثقوب الأربعة حتى قفل في مكان مع نصائح جاحظ وراء حافة الشريط. استخدم أسمنت العظم لختم الجزء العلوي من القابس لعزل تقاطعات الأسلاك دبوس. استخدام الأسلاك الثمانية المتبقية في كابل إنهاء في دبابيس الذكور لجعل الاتصالات الفردية إلى الأصفاد تحفيز العصب عبر دبابيس الإناث. 7. أول عملية زرع الحصول على 1-2 سنة من العمر، 20-25 كجم الكلاب من أي من الجنسين من مزرعة مرخصة. تكييف الحيوان قبل جراحة زرع العقيم. الأوتوكلاف جميع المعدات قبل الجراحة. احجب الطعام لمدة 10-12 ساعة قبل الجراحة. إعداد الحيوان لعملية جراحية. قم بسلخ رأس الحيوان ورقبته وتنظيف الجلد بالكحول وحل فرك البيتادين. التخدير الحيوان عن طريق الحقن الوريدي من 2-4 ملغ / كجم مزيج tiletamine وzolazepam ، تليها 3 ٪ isoflurane في الأكسجين من خلال التنبيب. ضع الحيوان على طاولة عمليات مع وسادة تدفئة في وضع السبين وثني الحيوان جراحيًا. مراقبة معدل ضربات قلب الحيوان، ومعدل التنفس، ودرجة حرارة الجسم، وتشبع الأكسجين على الأقل كل 15 دقيقة طوال الجراحة لضمان الاستقرار الفسيولوجي في مستوى معتدل من التخدير. جعل شق الرقبة خط الوسط من درجة الغدة الدرقية إلى manubrium. تشريح القصبة الهوائية خالية من المريء وفضح الحد السفلي من غضروف الكلويد. ضع كفة التحفيز على كل من SLNs الثنائية وRLNs. أغلق شفاه كل كفة باستخدام الغرز المغلقة. جعل نافذة الغضروف مع لكمة خزعة (4 ملم في القطر) على السطح الرعنى من غضروف الغدة الدرقية على كل جانب. كشف الجوانب الجانبية لكل من المجمعات العضلات TA-LCA. أدخل أقطاب تسجيل EMG في مجمعات العضلات TA-LCA باستخدام إبرة 23 G عن طريق إدخال البارب في طرف الإبرة. خياطة التصحيح البوليستر القطب على الغضاريف. ضع قطب DBS مع سلكه المصاحب EMG تسجيل القطب تحت عضلة PCA على كل جانب. استخدام المنظار للتأكد من أن التحفيز ينتج اختطاف أضعاف الصوتية لكل قناة. مرساة أقطاب DBS إلى غضروف الكلويد بواسطة 4-0 الغرز غير القابلة للامتصاص. إدراج جميع خيوط السلك من تحفيز العصب-EMG تسجيل الأقطاب الكهربائية في وعاء عن طريق دبابيس الإناث. اضغط على دبابيس في ثقوب مع أداة الإدراج على غرار من hemostat. ختم السطح السفلي من وعاء لعزل تقاطعات الرصاص دبوس باستخدام الاسمنت العظام. بعد تصلب الأسمنت، ضع الوعاء في الطرف الوردي من شق خط الوسط من خلال الجلد ويغرزه إلى الأنسجة تحت الجلد عبر تنورة البوليستر. إرفاق حافة الجلد إلى وعاء عن طريق الغرز التي تمر عبر الثقوب في لوحة الوجه.ملاحظة: الفك الواحد من الهيستات لديه فتحة نهاية تؤدي إلى ثقب بالوعة مضادة. يمكن وضع سلك الرصاص من خلال الشق في الحفرة ومضاد ة وضعت ضد رأس دبوس. يتم وضع الفك الثاني على الجانب الآخر من الوعاء. الضغط على hemostat يضغط دبوس في حفرة وعاء كل منها. إجراء شق على الرقبة اليسرى لفضح العضلات trapezius. إجراء تشريح لجعل جيب دون العضلات لوضع مولد نبض الزرع. نفق كل DBS يؤدي تحت الجلد إلى شق الرقبة لإدراجها في IPG. أغلق جميع الجروح الجراحية بخيوط. مراقبة الحيوان عن كثب حتى الشفاء الكامل من الجراحة. توفير المسكنات بعد الجراحة (على سبيل المثال، البوبرينورفين: 0.01-0.02 ملغم/كغ) بشكل روتيني لمدة تصل إلى 48 ساعة. إعطاء المضادات الحيوية (على سبيل المثال، cefpodoxime: 10 ملغ/كجم) شفويا ً للالحيوان لمدة 3 أيام على الأقل. منزل الحيوان singly بعد ذلك طوال فترة الدراسة، وتقييد ممارسة لمدة 10 أيام للسماح التئام الجروح الطبيعية وتثبيت الجهاز المزروعة.ملاحظة: يجب تنظيف وعاء الجلد يوميًا مع محلول مطهر متوافق مع الأنسجة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب إدخال دبابيس الذكور الوهمية في دبابيس الإناث من وعاء الجلد بشكل روتيني إلا أثناء جلسات تسجيل EMG. هذه المناورة سوف تجنب تراكم الحطام في وعاء، والسماح اتصالات فعالة لجعل مع الكابل الخارجي، ومنع العدوى. 8. تحفيز الأعصاب – EMG جلسات التسجيل في خط الأساس ملاحظة: قم بإجراء هذه الجلسات 2x-3x بعد جراحة الزرع (القسم 7) وقبل جراحة استئصال العصب (القسم 9) للحصول على إشارات EMG الأساسية عندما تكون RLNs الثنائية سليمة. تطبيق البروتوكول التالي أثناء جلسة تسجيل تحفيز العصب القياسي-EMG (القسمين 8 و 10). حجب الطعام قبل إجراء 10-12 ح. التخدير الحيوان مع مزيج التليستامين وزوالزيبام (جرعة التحميل الأولية 2-4 ملغ / كجم عن طريق الحقن الوريدي، ثم الحفاظ على مع 0.4 ملغ / كجم في الساعة عبر خط i.v. ). ضع الحيوان على وسادة تدفئة في وضع ية والحفاظ على الحيوان في مستوى معتدل من التخدير. مراقبة حيوية الحيوان أثناء الإجراء كما هو موضح في الخطوة 7.2. إدراج المنظار جامدة درجة الصفر مع كاميرا فيديو اتفاقية مكافحة التصحر المرفقة من خلال منظار الحنجرة لتصور الحركة أضعاف الصوتية على مستوى glottis. واجهة الكابل الخارجي الذي يربط إلى محفز المختبر وpreamplifiers EMG إلى وعاء الجلد عن طريق المكونات والدبابيس. قم بتوصيل المخرجات من أجهزة التضخيم المسبق بجهاز الحصول على البيانات و/أو منظار التذبذب لعرض إشارات EMG وتسجيلها وقياسها. تقديم المحفزات (نبضات الموجة المربعة الواحدة، مدة 0.1-0.5 مللي ثانية، سعة 0.5-2.0 مللي أمبير) إلى RLNs اليسرى واليمنى، على التوالي، لتسجيل استجابات EMG التي أثارتها من مجمعات TA-LCA الثنائية وعضلات PCA تحت كل حالة. تقديم المحفزات (نبضات الموجة المربعة الواحدة، مدة 0.1-0.5 مللي ثانية، سعة 0.5-2.0 مللي أمبير) إلى SLNs اليسرى واليمنى، على التوالي، لتسجيل استجابات EMG التي أثارتها من مجمعات TA-LCA الثنائية وعضلات PCA تحت كل حالة. تقديم CO2 مختلطة مع هواء الغرفة من خلال فم الحيوان للحث على فرط الكقلبة وزيادة الجهد التنفسي للالحيوان. الحد من التعرض لدقيقة واحدة ، والتي سيتم خلالها الحد الأقصى لتوظيف وحدة السيارات الملهمة. تسجيل أنشطة EMG عفوية من المجمعات TA-LCA وعضلات PCA تحت هذه الحالة الفائقة. مراقبة الحيوان حتى الشفاء التام من التخدير وإعادة الحيوان إلى المرفق. 9. الجراحة الثانية لتشريح الأعصاب والأنف وموسيس إجراء الجراحة الثانية بعد 10-14 يومًا من الجراحة الأولى. حجب الطعام لمدة 10-12 ساعة قبل الجراحة. قم بحقن الحيوان وثنيه ومراقبة المؤشرات الحيوية داخل العملية باستخدام التقنية الموضحة في الخطوة 7.2. إزالة الغرز وإعادة فتح شق خط الوسط عن طريق تشريح حادة كلما كان ذلك ممكنا. تجنب تلف الزرع السابق أثناء التشريح. كشف RLNs الثنائية من خلال تشريح. عزل، transect وأناستوموسكل عصب مع 7-0 monofilament، الغرز غير القابلة للامتصاص للحث على شلل الحنجرة الثنائية. ري شق الرقبة بالمحلول المالح المعقم والمضادات الحيوية للجنتامايسين. أغلق الأنسجة العضلية وتحت الجلد باستخدام الغرز القابلة للامتصاص 3-0. أغلق الجلد بخيوط monofilament غير القابلة للامتصاص 3-0. مراقبة عن كثب الحيوان حتى الشفاء التام من الجراحة. توفير المسكنات (على سبيل المثال، البوبرينورفين: 0.01-0.02 ملغم/كغ) بشكل روتيني لمدة تصل إلى 48 ساعة بعد الجراحة. إعطاء المضادات الحيوية (على سبيل المثال، cefpodoxime: 10 ملغ / كغ) شفويا للالحيوان لمدة 3 أيام على الأقل. تقييد الحيوان من ممارسة لمدة 10 أيام للسماح التئام الجروح العادية. 10. تحفيز الأعصاب- EMG جلسات التسجيل بعد إصابات RLN الثنائية تنفيذ هذه الجلسات 1x في الأسبوع خلال الأشهر الثلاثة الأولى، ثم نصف الأسبوعية بعد ذلك. اتبع البروتوكول الموضح في القسم 8 لهذه الجلسات.

Representative Results

وترد أمثلة المكونات في الشكل 2. من اليسار إلى اليمين في الشكل 2A هي الكفة التحفيز العصبي، TA-LCA تسجيل القطب، PCA تسجيل القطب، ووعاء واجهة الجلد، على التوالي. ويمكن تقدير الحجم النسبي لهذه المكونات. وعاء الجلد(الشكل 2B)لديه صفين من الثقوب التي يتم إدراج دبابيس الإناث في نهاية كل سلك ملفوف(الشكل 2D). يتم إدراجها مقابل لوحة الوجه (السهم) أثناء جراحة الزرع. وعاء لديه تنورة البوليستر(الشكل 2C)تعلق على الجدران الجانبية موصل. تم تصميم هذه التنورة لترسيخ وعاء في الموقف عن طريق تسلل النسيج الضام. كل Teflon المغلفة الفولاذ المقاوم للصدأ EMG الرصاص(الشكل 2E)هو العزل (5 ملم) في تلميح لتشكيل قطب على شكل خطاف لتسجيل العضلات. الكفة التحفيز ية لديها اثنين من أقطاب مترابطة ضد جدار الكفة الداخلية. يتم فصلها عن طريق مسافة 2 ملم(الشكل 2F)وتشكيل شكل “V”(الشكل 2G)لضمان التسليم الحالي عبر العصب. الشكل 2: مكونات نظام الزرع. (أ)من اليسار إلى اليمين هو كفة التحفيز العصبي، TA-LCA تسجيل القطب، PCA تسجيل القطب، ووعاء واجهة الجلد، على التوالي. (ب)وعاء الجلد الذي يظهر صفين من الثقوب. (C)وعاء تظهر تنورة البوليستر تعلق على الجدران الجانبية موصل لها. (D)الأسلاك ملفوف تحتوي على دبابيس الإناث لإدراجها في B.(E)Teflon المغلفة الفولاذ المقاوم للصدأ EMG الرصاص هو العزل (5 ملم) في طرف لتشكيل قطب على شكل خطاف لتسجيل العضلات. (F)الكفة التحفيز ية اثنين من الأقطاب مترابطة ضد جدار الكفة الداخلية، والتي يتم فصلها من قبل 2 ملم. (ز)”V” تشكيل شكل أقطاب كهربائية لضمان التسليم الحالي عبر العصب. تم تعديل هذا الرقم بإذن27. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. ويبين الشكل 3 وعاء الجلد المزروع وكيفية ربط الكابل من المعدات الخارجية بالأوعية. تجدر الإشارة إلى أن دبابيس الذكور الوهمية (غير مبينة) يتم إدراجها في دبابيس الإناث من وعاء لإبقائها خالية من الحطام بين جلسات التسجيل. الشكل 3: وعاء الجلد وكابل واجهة. (أ)يظهر وعاء الجلد المزروع على الرقبة الرعنة دون دبابيس الذكور وهمية. (ب)تصور الصورة كيف يتم ربط دبابيس التحفيز وقابس تسجيل EMG (السهم) للكابل من المعدات الخارجية إلى الوعاء أثناء جلسة تسجيل تحفيز العصب-EMG. تم تعديل هذا الرقم بإذن27. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. يُظهر الشكل 4 تسجيل EMG من إحدى جلسات الأساس مع RLNs سليمة. الشكل 4: تسجيلات EMG من عضلات الحنجرة مع التعصيب الطبيعي. (أ)تسجيل مثال من العضلات PCA حيث تنتج تحفيز RLN قطعة أثرية التحفيز (السهم) تليها إمكانات EMG كبيرة أثار. (ب)تسجيل مثال من مجمع العضلات TA-LCA، الذي التحفيز SLN تنتج قطعة أثرية التحفيز (السهم). ممثلة هنا هو(أ)استجابة قصيرة للعضلات أحادية الاستجابة الكمون و (ب)استجابة أطول الكمون polysynaptic RGC. (C)رشقات نارية (السهام) من نشاط EMG عفوية سجلت من عضلة PCA خلال الإلهام العادي. (D)زيادة نشاط EMG الملهمة على مدار تسليم ثاني أكسيد الكربون2. تم تعديل هذا الرقم بإذن27. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم. في تسجيل من عضلة PCA(الشكل 4A)، ينتج تحفيز RLN قطعة أثرية تحفيزية (سهم) تليها إمكانات EMG كبيرة. توفر الاستجابات القصوى التي أثارتها RLN مؤشرًا جيدًا للحجم الإجمالي للتعصيب الطبيعي بالإضافة إلى مستوى إعادة التبرّح بعد الرّفة العصبية اللاحقة، بغض النظر عن نوع الوحدة الحركية. هذا صحيح لأن RLN يحتوي على ألياف عصبية من كل من الوحدات الحركية المستوحاة والمنعكسة (RGC). تقوم RLN بتحفيز كلا النوعين من الوحدات. يتم تصحيح نشاط وحدة محرك EMG أثار ومتكاملة على مدى فترة زمنية 20 مللي ثانية للحصول على مقياس كمي من التعصيب العضلات. في تسجيل من مجمع العضلات TA-LCA(الشكل 4B)،التحفيز SLN تنتج قطعة أثرية التحفيز (السهم). ويتبع هذه القطعة الأثرية استجابة العضلات أحادية الاتصال قصيرة الكمون (أ) وأطول الكمون polysynaptic استجابة RGC (ب). الإمكانية (أ) هي استجابة مباشرة من عضلة الغدة الدرقية ، لأن هذه العضلة مُعاينة من قبل الفرع الخارجي القريب من SLN. يحدث التنشيط الطائش لهذا الفرع عادة أثناء تحفيز الكفة العصبية للفرع الداخلي لتنشيط استجابة RGC. يتم تسجيل إمكانات الغدة الدرقية من قبل القطب TA-LCA، كما تقع هذه العضلات بالقرب من المجمع. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن إمكانات الغدة الدرقية التي أثارها تحفيز الفروع الداخلية يمكن إلغاؤها بشكل انتقائي عن طريق قسم الفرع الخارجي للجبهة الوطنية لتحرير السودان (زيلير، ملاحظات غير منشورة). تعكس استجابات EMG التي أثارتها SLN حجم التعصيب الطبيعي لمجمع TA-LCA من خلال مساره الحسي الحركي RGC. قبل RLN neurorrhaphy، لا يوجد التطفل RGC من العضلات PCA، لذلك لا ينبغي الكشف عن إمكانات SLN من هذه العضلات. بعد تشريح الأعصاب وإصلاح, SLN تثير الإمكانات تعكس كمية من إعادة RGC الصحيح من TA-LCA معقدة وغير صحيحة RGC reinnervation من العضلات PCA. يتم قياس نشاط RGC عن طريق التصحيح والتكامل على مدى فترة زمنية 20 مللي ثانية لالتقاط النموذج الموجي RGC بأكمله. في(الشكل 4C)،يتم تسجيل رشقات نارية (السهام) من نشاط EMG عفوية من عضلة PCA خلال الإلهام العادي. يزيد نشاط EMG الملهم هذا على مدار تسليم ثاني أكسيد الكربون2 ، كما هو موضح في(الشكل 4D)بسرعة اكتساح أبطأ. يوفر نشاط PCA EMG التلقائي تقديرًا جيدًا لحجم التعصيب الطبيعي لهذه العضلة من خلال الخلايا التورونية الملهمة الأصلية. لا يوجد أي تعصيب ملهمة لمجمع TA-LCA ، لذلك لا ينبغي الكشف عن إمكانات ملهمة من هذه العضلات. وذلك لأن وحدات السيارات الملهمة فقط تشارك في اختطاف الحظيرة الصوتية في أقصى جهد ملهمة في الحيوان مثير للخطر. بعد تشريح الأعصاب وإصلاحها، تعكس إمكانات الملهمة العفوية حجم إعادة التقوير الصحيح لعضلة PCA وحجم إعادة التداخلية غير الصحيحة لمجمع TA-LCA. يتم تضخيم تسجيلات نشاط EMG الملهمة وتصحيحها ودمجها على مدى فترة زمنية 8 s.

Discussion

تصف هذه الورقة الخطوات المطلوبة في تصنيع نظام جديد واقتصادي وقابل للزرع لتحفيز الأعصاب الحنجرة وتسجيل استجابات EMG من عضلات الحنجرة على المدى الطويل. البروتوكول غير معقد ويمكن أن تنتج زرع المدمجة بما يكفي لاستخدامها في الحيوان صغيرة مثل الفئران. وهناك عدة خطوات حاسمة ينبغي التشديد عليها. أولاً، يجب لف أسلاك الرصاص بعناية واتساق لمنع إزالة العزل أو الخلل أو الكسر من الرصاص. إذا لم يكن هناك جهاز لف، يمكن الحصول على العملاء المتوقعين الملفوفين الجاهزة تجاريًا. ثانيا، استراتيجية إدخال أسلاك الرصاص في أنبوب سيليكون لتشكيل “V” التي تمتد العصب أمر بالغ الأهمية لتعزيز التسليم الحالي من خلال العصب داخل الكفة. إذا تم وضع كلا من يؤدي على نفس الجانب من الأنبوب، يمكن أن يحدث صيد التيار بين الأقطاب الكهربائية. من المهم أيضا أن يتم وضع يؤدي ضد الجدار الداخلي أنبوب لتجنب إمكانية إصابة شريحة للعصب.

ثالثاً، أثناء جراحة الزرع، يجب تشريح الأعصاب الحنجرة بعناية لمنع الضرر. في المرحلة اللاحقة من الزرع ، عند إدخال دبابيس في الوعاء ، يجب تطبيق القوة على الدبوس في محاذاة إلى ثقبه لمنع الانحناء المفاجئ لرأس الدبوس. في وقت لاحق ، يجب توزيع الأسمنت العظمي بدقة على قاع الوعاء للعزل الكامل ومنع التحدث المتبادل بين القنوات. وأخيرا، الوقاية من العدوى أمر بالغ الأهمية لضمان سلامة نظام زرع مع مرور الوقت. ويمكن تحقيق ذلك من خلال مزيج من عدة مناورات: إضافة تنورة إلى وعاء، وإدارة المضادات الحيوية، والتنظيف اليومي للجرح ووعاء مع حل مطهر متوافق مع الأنسجة، ووضع دبابيس الذكور وهمية في دبابيس الإناث من وعاء للحفاظ على نظافة الحطام بين الدورات.

وقد ثبت البروتوكول ناجحة في هذا النموذج الكلب الحنجرة. ومع ذلك، يمكن النظر في بعض التعديلات أو الاستراتيجيات البديلة لتطبيقات أخرى. على سبيل المثال، يتم تثبيت نصائح الاستشعار المعزولة من أقطاب PCA و TA-LCA EMG في العضلات عن طريق وسيلة خارجية إما الكسب غير المشروع البوليستر أو القطب DBS. في تطبيق لا تحتاج فيه إلى تثبيت خارجي أو يتم تنفيذه ، يمكن أن يكون بارب القطب وحده بمثابة المرساة. في مثل هذه الحالة، Teflon المغلفة، الفولاذ المقاوم للصدأ، قد يكون من الأفضل سلك monofilament السلك متعدد الخيوط في ضوء قوتها الشد أكبر، وتوفير بارب التي هي أكثر استقرارا في الأنسجة. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن أسلاك متعددة الخيوط قد تكون أقل عرضة للكسر. وتتمثل إحدى الاستراتيجيات البديلة لتصنيع وعاء الجلد وتجميعه في الطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام البوليمرات المتوافقة بيولوجياً (على سبيل المثال، MED610 من قبل ستراتاسيس). وهذا قد يبسط عملية التصنيع.

بعد جراحة الزرع واستعادة الحيوان ، يتم إجراء جلسات فسيولوجية مع RLNs لا تزال سليمة للحصول على بيانات خط الأساس. خلال جلسة, قد يحدث عدم وجود إشارات EMG من عضلة الحنجرة بعد تحفيز RLN. من أجل استكشاف السبب(الجدول 1)، يجب أولاً تحديد ما إذا كانت حركة الطي الصوتية موجودة أم لا. إذا كان موجودا، وهذا يعني أن يتم تنشيط العصب بشكل فعال من قبل الكفة، ولكن هناك مشكلة مع الرصاص EMG. في هذه الحالة، يجب على المستخدمين إلقاء نظرة إضافية على القطعة الأثرية التحفيزEMG. إذا كانت القطعة الأثرية EMG غائبة، فمن المحتمل أن يكون هناك انقطاع في إدخال EMG إلى preamplifier. سوف تكون الضوضاء دورة ستين أيضا موجودة وكبيرة في السعة. إذا كانت القطعة الأثرية كبيرة، قد يكون الصيد من دبوس التحفيز إلى دبوس التسجيل مسؤولاً عن تشبع المضخم اتّصال القناة وطمس استجابة EMG. إذا كانت القطعة الأثرية طبيعية ، فمن المرجح أن يؤدي EMG قد خلع من العضلات ولا يمكنه الكشف عن نشاطها. من ناحية أخرى ، إذا كانت حركة الطي الصوتية غائبة ، فلا يتم تنشيط العصب. إذا كانت القطعة الأثرية غائبة، فقد يكون هناك انقطاع في دائرة التحفيز، مما يمنع تنشيط الأعصاب. إذا بدت القطعة الأثرية طبيعية، فقد يكون العصب قد أصيب أثناء جراحة الزرع أو قد تكون الكفة قد هاجرت من العصب. يمكن تطبيق استراتيجية مماثلة لاستكشاف سبب غياب إشارات EMG أثناء تحفيز SLN.

العصب المحفز	العضلات المستهدفة (العضلات)	Ipsilateral حركة أضعاف الصوتية	التحف التحفيز	اسباب
RLN	PCA و /أو TA-LCA	نعم	غائبة (60 دورة الضوضاء الحالية)	الانقطاع في إدخال EMG إلى preamplifier (على سبيل المثال الرصاص والدبوس والكبل)؛
			كبيره	عبر الحديث بين stim ودبابيس التسجيل في وعاء
			العاديه	خلع قطب EMG
		لا	غائبه	انقطاع في دائرة التحفيز
		لا	العاديه	1- إصابة RLN؛ 2. خلع الكفة
SLN	TA-LCA	نعم	غائبة (60 دورة الضوضاء الحالية)	الانقطاع في إدخال EMG إلى preamplifier (على سبيل المثال الرصاص والدبوس والكبل)؛
			كبيره	عبر الحديث بين stim ودبابيس التسجيل في وعاء
			العاديه	خلع قطب EMG
		لا	غائبه	انقطاع في دائرة التحفيز
		لا	العاديه	1 – إصابة جبهة فارابوندو مارتي للتحرير الوطني أو RLN؛ 2. خلع الكفة

الجدول 1: دليل استكشاف الأخطاء وإصلاحها.

وتجدر الإشارة إلى أن هناك قيدين طفيفين في التطبيق الحالي لهذه التكنولوجيا. أولاً، حدث الانحناء المفاجئ للدبوس الأنثوي أثناء الإدخال في الوعاء في عدة حالات. لحسن الحظ ، يمكن تقويم الدبابيس وإدراجها في ثقوبها بنجاح. إذا كان تلف الدبوس لا يمكن إصلاحه، يجب استبدال العميل المتوقع ومكونه بأكمله. لذلك، يجب أن تكون مكونات النسخ الاحتياطي متوفرة بسهولة قبل الجراحة. ثانياً، الوقت اللازم لإكمال الزرع الجراحي طويل (~10 ساعة). تعكس المدة الطويلة جزئيًا العدد الكبير من مكونات التحفيز وإعادة الترميز المطلوبة لهذه الدراسة: أربعة أعصاب، وأربع عضلات، ووعاء، وIPG. إذا كانت هناك حاجة إلى مكونات أقل باستخدام هذه التكنولوجيا ، يجب تقليل وقت الزرع بشكل كبير (على سبيل المثال ، نموذج لسان الفئران^28).

يقدم هذا النهج التكنولوجي العديد من الميزات التي لها ميزة على الأساليب الحالية. لف أسلاك الرصاص هو السمة الأكثر رواية وأهمية من هذا النظام. لا تتوفر الخيوط الملوّفة بشكل شائع للتجارب الحيوانية غير التجارية على الرغم من الفوائد العديدة التي تقدمها. يمكن توسيع الرصاص ملفوف إلى الطول المطلوب أثناء الزرع. علاوة على ذلك ، ستمتد في الحيوان المستيقظ والمتحرك لمنع خلع طرف القطب أو كسر الأسلاك بعد الزرع. تضمن هذه الميزة طول عمر الغرسة وتحفيز الأعصاب المستقر وتسجيل العضلات على المدى الطويل. وعلاوة على ذلك، إضافة تنورة متوافقة مع الأنسجة حول وعاء يمنع التعرض للجرح لهذا الجسم الغريب ويعزز التليف الطبيعي والتئام الجروح في حالة عدم وجود عدوى. الدراسات السابقة دون هذه التنورة أسفرت عن العدوى المبكرة والإنهاء المبكر للتجربة. وأخيرا، هذا النظام زرع هو المدمجة ومتعددة القنوات، مما يسمح باكتساب فعال للبيانات من العديد من الهياكل العصبية والعضلية في النماذج الحيوانية من مختلف الحجم.

وقد تم تكييف هذا النهج التقني وترجمته بنجاح إلى نموذج الفئران. تم تصميم هذه الدراسة للتحقيق في تأثير التكييف الكهربائي في منع ضمور عضلة اللسان والخلل الوظيفي في الفئران الشيخوخة. تم زرع الأعصاب hypoglossal مع أقطاب الكفة لتكييف واللسان زرع مع أقطاب تسجيل EMG^28. ويمكن أيضا استخدام هذه التكنولوجيا في تطبيقات بحثية أخرى. كامتداد للبروتوكول الحالي في الحنجرة الكلاب، ويجري حاليا دراسة آثار التكييف الكهربائي على تعزيز إعادة الانتقائية في عضلات الوجه أرنب. قد توفر هذه الدراسة أساسًا للوقاية من التهاب الوجه في المرضى الذين يعانون من شلل بيل ، وهي حالة طبية شائعة ومنهكة. الاستخدام النهائي المحتمل لهذه التكنولوجيا هو تحفيز وتسجيل من الحيوانات مستيقظا، تتحرك بحرية. في الوقت الحاضر، تم الحصول على هذه البيانات عن طريق كابل خارجي من الفئران مستيقظا، غير مقيد²⁸. في المستقبل، يمكن أيضًا دمج هذا النظام الاقتصادي مع تقنية تحفيز التسجيل عن بعد (مثل القياس عن بعد) لتنشيط أو سبر الأنظمة العصبية العضلية لاسلكيًا.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

يشكر المؤلفون الدكتورة هونغمي وو على مساهمتها في رعاية الحيوانات وجمع البيانات طوال فترة الدراسة. نشكر إيمي نونالي، جيمي ادكوك، ويليامز على مساعدتهم في العمليات الجراحية العقيمة. كانت خبرة وتفاني موظفي مرفق رعاية الحيوانات بجامعة فاندربيلت لا تقدر بثمن. تم دعم هذا البحث من قبل المعاهد القومية للصحة منح U01DC016033.

Materials

20 G x 1" Gauge hypodermic needle	BD	305175
23 G x 1" Gauge hypodermic needle	BD	305145
25 G x 1" Gauge hypodermic needle	BD	305125
3-0 absorbable sutures, COATED VICRYL	Ethicon	J219H
3-0 monofilament, nonabsorbable sutures, Prolene	Ethicon	8684G
4-0 monofilament, nonabsorbable sutures, Prolene	Ethicon	8871H
6-0 monofilament, nonabsorbable taper needle suture, Prolene	Ethicon	8805
7-0 monofilament, nonabsorbable sutures, Prolene	Ethicon	M8735
Adhesive silicone solvent-Hexamethydisiloxane 98%	ACROS	code 194790100	for dilution of modical adhesive silicone
Bone cement	Zimmer	1102-16	20g powder 10ml liquid
Buprenorphine (Buprenex, ampules of 1ml)	Reckitt Benckiser Healthcare (UK) Ltd	12496-0757-1
CCD video camera attached to the endoscope	Sony	MCC500MD
Cefpodoxime (Simplicef 100mg tablets)	Zoetis	5228
Data acquisition device , PowerLab 16/35	ADInstruments, Inc	5761-E
Deep-brain stimulation (DBS) electrodes	Abbott	6172ANS
Digital oscilloscope	Tektronix	DPO71304SX
Implantable pulse generator (IPG), Infinity	Abbott	6660ANS
Knitted polyester graft	Meadox Medical Inc	92220	20mm in diameter
Medical Grade Polyethylene Micro Tubing	Amazon.com	BB31695-PE/13-10	OD 0.156", ID 0.094"
Metal female pin	Allied Electronics & Automation	220-S02-100
Metal male pin	CDM electronics	220-p02-1
Prefabricated coiled leads	Medical innovations Inc.
Silastic Laboratory Tubing	Cole-Parmer	2415569	OD 0.125", ID 0.062"
Silastic Medical Adhesive Silicone	Dow corning	Type A, 2 oz
Stainless steel monofilament wire	The Harris Products Group	type 316	0.008" (coated), 0.005" (bare)
Sterile Disposable Biopsy Punch (4mm)	Sklar Instruments	96-1146
Strip connector	CDM electronics	2.6 x 11.6 x 101.5 mm	single row, round, through hole
Teflon-coated multi-filament stainless steel wire	Medwire	Part 316, ss7/44T
Tiletamine and Zolazepam combination, Telazol – 5mL	Zoetis	004866
Tissue-compatible antiseptic solution, Nolvasan – 1 Gal.	Zoetis	540561
Zero-degree rigid endoscope	Karl Storz	8712AA

References

Electromyography. Wikipedia, The Free Encyclopedia Available from: https://en.wikipedia.org/wiki/Electromyography (2019)
Zealear, D. L., et al. Stimulation of denervated muscle promotes selective reinnervation, prevents synkinesis, and restores function. The Laryngoscope. 124 (5), 180-187 (2014).
Gaweł, M. Electrodiagnostics: MUNE and MUNIX as methods of estimating the number of motor units – biomarkers in lower motor neurone disease. Neurologia i neurochirurgia polska. 53 (4), 251-257 (2019).
Foerster, G., Mueller, A. H. Laryngeal EMG: Preferential damage of the posterior cricoarytenoid muscle branches especially in iatrogenic recurrent laryngeal nerve lesions. Laryngoscope. 128 (5), 1152-1156 (2018).
Lin, R. J., Smith, L. J., Munin, M. C., Sridharan, S., Rosen, C. A. Innervation status in chronic vocal fold paralysis and implications for laryngeal reinnervation. Laryngoscope. 128 (7), 1628-1633 (2018).
Koh, T. J., Leonard, T. R. An implantable electrical interface for in vivo studies of the neuromuscular system. Journal of Neuroscience Methods. 70 (1), 27-32 (1996).
Grimonprez, A., et al. A Preclinical Study of Laryngeal Motor-Evoked Potentials as a Marker Vagus Nerve Activation. International Journal of Neural Systems. 25 (8), 1550034 (2015).
Haidar, Y. M., et al. Selective recurrent laryngeal nerve stimulation using a penetrating electrode array in the feline model. The Laryngoscope. 128 (7), 1606-1614 (2018).
Kneisz, L., Unger, E., Lanmüller, H., Mayr, W. In Vitro Testing of an Implantable Wireless Telemetry System for Long-Term Electromyography Recordings in Large Animals. Artificial Organs. 39 (10), 897-902 (2015).
Inzelberg, L., Rand, D., Steinberg, S., David-Pur, M., Hanein, Y. A Wearable High-Resolution Facial Electromyography for Long Term Recordings in Freely Behaving Humans. Scientific Reports. 8 (1), (2018).
Horn, K. M., Pong, M., Batni, S. R., Levy, S. M., Gibson, A. R. Functional specialization within the cat red nucleus. Journal of Neurophysiology. 87 (1), 469-477 (2002).
Larson, C. R., Kistler, M. K. The relationship of periaqueductal gray neurons to vocalization and laryngeal EMG in the behaving monkey. Experimental Brain Research. 63 (3), 596-606 (1986).
Zealear, D., Larson, C. A Microelectrode Study of Laryngeal Motoneurons in the Nucleus Ambiguus of the Awake Vocalizing Monkey. Vocal Fold Physiology Volume. 2, 229-238 (1988).
Zealear, D. L., Billante, C. R. Neurophysiology of vocal fold paralysis. Otolaryngologic Clinics of North America. 37 (1), 1-23 (2004).
Zealear, D. L., et al. Electrical Stimulation of a Denervated Muscle Promotes Selective Reinnervation by Native Over Foreign Motoneurons. Journal of Neurophysiology. 87 (4), 2195-2199 (2002).
Insalaco, G., Kuna, S. T., Cibella, F., Villeponteaux, R. D. Thyroarytenoid muscle activity during hypoxia, hypercapnia, and voluntary hyperventilation in humans. Journal of Applied Physiology. 69 (1), 268-273 (1990).
Ludlow, C. L., Van Pelt, F., Koda, J. Characteristics of Late Responses to Superior Laryngeal Nerve Stimulation in Humans. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 101 (2), 127-134 (1992).
Li, Y., et al. Comparison of Ventilation and Voice Outcomes between Unilateral Laryngeal Pacing and Unilateral Cordotomy for the Treatment of Bilateral Vocal Fold Paralysis. ORL. 75 (2), 68-73 (2013).
Mueller, A. H. Laryngeal pacing for bilateral vocal fold immobility. Current Opinion in Otolaryngology & Head and Neck Surgery. 19 (6), 439-443 (2011).
Crumley, R. L. Laryngeal Synkinesis Revisited. Annals of Otology, Rhinology & Laryngology. 109 (4), 365-371 (2000).
Hydman, J., Mattsson, P. Collateral reinnervation by the superior laryngeal nerve after recurrent laryngeal nerve injury. Muscle & Nerve. 38 (4), 1280-1289 (2008).
Marie, J. P., Navarre, I., Lerosey, Y., Magnier, P., Dehesdin, D., Andrieu Guitrancourt, J. Bilateral laryngeal movement disorder and synkinesia: value of botulism toxin. Apropos of a case. Rev Laryngol Otol Rhinol (Bord). 119 (4), 261-264 (1998).
Zealear, D. L., Billante, C. R., Sant’anna, G. D., Courey, M. S., Netterville, J. L. Electrically stimulated glottal opening combined with adductor muscle botox blockade restores both ventilation and voice in a patient with bilateral laryngeal paralysis. Annals of Otology, Rhinology and Laryngology. 111 (6), 500-506 (2002).
Zealear, D. L., et al. Reanimation of the paralyzed human larynx with an implantable electrical stimulation device. Laryngoscope. 113 (7), 1149-1156 (2003).
Mueller, A. H., et al. Laryngeal pacing via an implantable stimulator for the rehabilitation of subjects suffering from bilateral vocal fold paralysis: A prospective first-in-human study. Laryngoscope. 126 (8), 1810-1816 (2016).
Li, Y., Garrett, G., Zealear, D. Current Treatment Options for Bilateral Vocal Fold Paralysis: A State-of-the-Art Review. Clinical and Experimental Otorhinolaryngology. 10 (3), 203-212 (2017).
Li, Y., Huang, S., Zealear, D. An implantable system for In Vivo chronic electromyographic study in the larynx. Muscle & Nerve. 55 (5), 706-714 (2017).
Connor, N. P., et al. Tongue muscle plasticity following hypoglossal nerve stimulation in aged rats. Muscle & Nerve. 47 (2), 230-240 (2013).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

Zealear, D., Li, Y., Huang, S. An Implantable System For Chronic In Vivo Electromyography. J. Vis. Exp. (158), e60345, doi:10.3791/60345 (2020).

Automatically Generated