慢性生体内筋電図用埋め込み型システム

この研究は、ヴァンダービルト大学の機関動物ケアおよび使用委員会(IACUC)によって承認され、実験動物のケアと使用のためのガイド(メリーランド州ベセスダ国立衛生研究所)に従って行われました。このシステムは5つの埋め込み可能な部品および1つの外付けケーブルを含んでいる。 1. 2つの双極RLN刺激電極の袖口、コイル状の鉛線およびターミナルピンのペアのそれぞれ 各カフリード線に、テフロンコーティング、マルチフィラメント、タイプ316ステンレス鋼線(絶縁直径0.0078″または0.198 mm)を使用してください。70cmの長さのワイヤーを切断し、コイル装置を使用して12cmの長いスプリングに巻き付けたり、プレハブのコイルリードを調達します。必要に応じて、スプリングを伸ばして、インプラント部位ごとに長さを増やします。コイル状のリードの端を3mmと10mmの長さでまっすぐに残し、それらを絶縁します。 コイル状のリードの3mm端に金メッキ銅の女性ピンをはんだ付けします。 神経カフを準備するには、チューブのロールからシリコーンチューブ(OD = 0.156″、ID = 0.094″、またはOD = 3.96 mm、ID = 2.39 mm)の5mmセグメントを切断します。 チューブに鉛を挿入するには、25 Gの皮下注射針を使用して、内側から1.5mmのチューブウォールを貫通し、内側の壁に近い中心から突き刺します。リードの10mm端を針先にバックフィルします。針を引き出して、絶縁部分をチューブに堆積させる。裸のワイヤー端をチューブの外側に曲げ、チューブへの入り口でリードにねじります。注:手術用顕微鏡を使用して、これらの手順を実行します。プローブをチューブに配置して、内壁に対してワイヤをカーブさせることができます。目標は、神経への機械的損傷を危険にさらすことなく神経に刺激を与えることができるように、ワイヤーの裸の部分を配置することです。 同じ手順で、チューブの反対側の端から2番目のリード1.5mmを挿入します。最初の潜在顧客のポイントに合わせてエントリポイントを配置します。ワイヤーの裸の部分が最初のリードと反対の内壁の近くに堆積するように針で壁を突き刺します。注:チューブを見下ろすと、2つの刺激電極は45°「V」形状を形成する必要があり、神経を一度にまたがり、陽極から陰極までの神経を通る電流送達を保証する。 湾曲したはさみを使用して、入り口の電極ポイントの向かいにあるチューブウォールにS字型のスリットを作ります。注:袖口の螺旋状の唇は外科の間の電極の間の神経を合うために開くことができる。 6-0モノフィラメントの長さを挿入し、非吸収性縫合糸を両端のカフ壁に挿入し、湾曲したマイクロ外科用針を使用して、最終的に神経の周りのカフを固定します。 医療グレードタイプAシリコーンゲルを適用して、露出した裸のワイヤーをすべてカフの外に再絶縁します。 2. 2つの双極SLN刺激電極の袖口、コイル状の鉛線およびターミナルピンのペアのそれぞれ RLN刺激電極カフと同じ方法でSLN刺激電極カフを組み立てます。ただし、神経の直径が小さいため、小径(OD = 0.125″、ID = 0.062″、またはOD = 3.18 mm、ID = 1.57 mm)チューブを使用してください。 3. 2つのPCA筋肉EMG記録電極、それぞれコイルリード線と端子ピン ステップ1.1で行われたようにPCAの筋肉電極用のコイル状のリードを組み立てます。 ステップ 1.2 で行われたようにリードに女性のピンをはんだ付けします。 PCAの筋肉リードの10mm端を、袖口への針リード挿入のための同じ戦略を使用して、深部脳刺激(DBS)電極の先端に挿入します(ステップ1.4)。リードの端を曲げてフックを形成し、それをクリップして合計5mmの録音長を提供します。注:本願では、PCA筋肉とその神経末端を再び、電気的コンディショニングにさらされる。刺激は、埋め込み型パルス発生器(IPG)によって生成され、DBS電極を介して喉頭筋に送達される(図1、インセット)。このシステムは、治療的な脳刺激(例えば、パーキンソン病)から適応される。DBS電極は筋肉質のポケットに挿入され、所定の位置に固定されます。筋肉の電気的なコンディショニングのための技術が必要でない場合、PCA EMG電極は、直接筋肉に挿入し、そのフックによって固定することができます。 4. 2つのTA-LCA筋肉複合体EMG記録電極、それぞれコイル状のリード線と端子ピン ステップ1.1で行われたようにTA-LCAの筋肉電極のためのコイル状の鉛を組み立てます。 ステップ 1.2 で行われたようにリードに女性のピンをはんだ付けします。 5 mm x 10 mm の編み物ポリエステル移植片を物品切り出しします。20G皮下注射針でメッシュの中央に穴を開けます。穴の向こうに3mmのコイルが突き出た場合、リードの10mmの端を穴に入れます。6-0モノフィラメント、非吸収性縫合糸を使用してメッシュにリードを貼付します。注:このメッシュは、電極を筋肉複合体の上にある甲状腺軟骨に固定するために使用されます。 リードの端を曲げてフックを形成し、それをクリップして合計5mmの録音長を提供します。 5. 電極と外部機器の間の接続を接続するためのスキンレセプタクル 単一行のメスピンストライプコネクタを使用して、レセプタクルを作ります。ストリップから2個(それぞれ17.5mm)を切り取り、それぞれに8つのピン穴が含まれます。まず、サンドペーパーで各部分の外部表面を粗くし、ヒュームフードにフェノールと一緒に接着して二列コネクタを作ります。コネクタを60~80°Cの水に30分間ヒュームフードに入れ、接着剤の硬化を可能にします。注:この二列アセンブリ形式は、左側電極と右側電極のピンホールの割り当てに便利です。 ストリップから長さ25.6mmの部分を切って、コネクタのフェイスプレート(皮膚アンカー用のインプラント部位の外に突き出る部分)を作ります。フェースプレートの中央に5.4mm×17.4mmの長方形の穴をメスで切ります。 両面板の長方形の穴の内側に二重行コネクタを配置し、面板サーフェスが突き出さずにフラッシュされるまで配置します。コネクタが面板の長方形の穴に収まらない場合、穴はファイルでわずかに拡大できます。コネクタの穴は対称ではないため、大きな直径の穴を持つコネクタ エッジを面プレートに挿入します。注:その結果、直径の小さい穴を持つコネクタの反対側の端に挿入されたメスのピンがスナップし、所定の位置にロックされます。 フェノールを使用して、コネクタとフェースプレートを接着します。アセンブリを煙のフードに入れて60〜80°Cの水に30分間置き、接着剤の硬化を可能にします。 フェイスプレートの各コーナーと、端から途中のフェイスプレートの両側に1.3mmの穴を開け、合計6つの穴を開けます。注:これらの穴はインプラントの場所の最終的な皮の容器を縫合するために使用される。 編み込みポリエステル移植片の長さ15mmのチューブをカットして、フェースプレートの下のアセンブリを囲み、組み立てに適合性を高めます。チューブをアセンブリに固定するには、皮下注射針を使用して、3 つの等間隔の位置(それぞれ 3.8 mm 離れた位置)の壁を通してステンレス鋼線を長さに沿って通します。 コネクタの各コーナーに等間隔のノッチを配置して、アセンブリ サーフェスに対してワイヤを固定します。各ワイヤの端をペンチでねじって、チューブをアセンブリにシンチしてスカートを形成します。 レセプタクルの一方の端にあるポリエステルパッチに永久的なマークを付けます。注:インプラント手術中にレセプタクルのロストラル端を識別するには、このマークを向きに使用します。ロストラルからコーダル方向では、2つの列(左側と右側)のそれぞれについて、次のピン電極の割り当ては、PCA EMG、TA-LCA EMG、空の穴、空の穴、RLNアノード、RLNカソード、SLNアノード、およびSLN陰極の次の通りでなければなりません。 6. 録音プリアンプと刺激装置への外部接続ケーブル 注:ケーブルは、神経刺激-EMG記録セッション(セクション8および10)の間に埋め込まれた皮膚レセプタクルと外部機器との間の接続を作るのに使用される。これは、皮膚容器内の女性のピンに挿入する男性のピンで終える12の絶縁されたワイヤーで構成されています。このケーブルは、EMGの記録プラグと神経刺激ワイヤーの2つの部分で構成されています。記録プラグは、刺激ピンから放射される高電圧刺激物から低電圧EMG信号を分離するために必要です。同じ理由で、スキンレセプタクルの各行に2つの穴が空いたまま、記録ピンと刺激ピンを分離します。 EMGの録音プラグを作るためには、オスのストリップコネクタ(同じ長さと幅、メスコネクタの高さの半分)を使用します。2つの穴を含む2つの部分にカットします。同じアプローチでフェノール接着剤を使用して2つの部分を貼り付け、スキンレセプタクル内の二重列コネクタを作ります(ステップ5.1)。ケーブル内の4つのEMG記録ワイヤーを取り、彼らはストリップエッジを越えて突き出た先端で所定の位置にロックするまで、4つの穴のそれぞれに彼らの端末の男性のピンを挿入します。 骨セメントを使用してプラグの上部をシールし、ワイヤピン接合部を絶縁します。 男性のピンで終端ケーブルの残りの8本のワイヤーを使用して、女性のピンを介して神経刺激カフに個別に接続します。 7. 最初のインプラント手術 認可された農場から、1~2歳の20~25kgのイヌを受け取ります。無菌インプラント手術の前に動物を順応する。手術前に全ての機器をオートクレーブ。手術前に10~12時間食べ物を差し控える。 手術のために動物を準備します。 動物の頭と首を剃り、アルコールとベタジンスクラブ溶液で皮膚をきれいにします。2〜4mg/kgのタイルタミンとゾラゼパムの組み合わせの静脈注射によって動物を麻酔し、続いて挿管によって酸素中の3%のイソフルランが続きます。 動物を手術台の上に置き、熱パッドを付けて、上の位置に置き、動物を外科的にドレープします。動物の心拍数、呼吸数、体温、酸素飽和度を手術中に少なくとも15分ごとに監視し、適度な麻酔で生理学的安定性を確保します。 甲状腺ノッチからマニュリウムへの正中頸部切開を行います。食道から気管を解剖し、カリコイド軟骨の下の境界を露出させる。 刺激カフを両側SRNとLRNのそれぞれに配置します。 両側の甲状腺軟骨の前面に生検パンチ(直径4mm)で軟骨窓を作ります。両方の TA-LCA 筋肉複合体の横側面を公開します。.23G針を用いて、EMG記録電極をTA-LCAの筋複合体に挿入し、針の先端にバーブを挿入します。電極ポリエステルパッチを軟骨に縫合します。 DBS電極を、そのコンパニオンフックワイヤーEMG記録電極とともに、PCAの筋肉の下の両側に置きます。内視鏡を使用して、刺激が各チャンネルの声帯外を生じさせるのを確認します。DBS電極を4-0非吸収性縫合糸でコリミド軟骨に固定します。 神経刺激-EMG記録電極のすべてのワイヤーリードを女性のピンを介してレセプタクルに挿入します。止まりから作られた挿入ツールで穴にピンを押します。レセプタクルの下面をシールして、骨セメントを使用してリードピン接合部を絶縁します。 セメントが固まったら、皮膚を通して中線切開部の鼻の端にレセプタクルを置き、ポリエステルスカートを介して皮下組織に縫合します。フェイスプレートの穴を通過する縫合線によって、スキンエッジをレセプタクルに取り付けます。注:止まりの1つの顎はカウンター・シンクの穴に導く端のスリットを有する。リード線は、スリットを通して穴に入れ、カウンターシンクをピンのヘッドに対して配置することができます。2番目の顎はレセプタクルの反対側に置かれます。止止めを絞ると、ピンがそれぞれのレセプタクルホールに押し込まれます。 左首を切開して、トラペジウスの筋肉を露出させる。移植可能なパルス発生器の配置のための筋肉下のポケットを作るために解剖を行います。各 DBS は、IPG に挿入するために首切開部に皮下に導く。 縫合糸ですべての外科的創傷を閉じます。手術から完全に回復するまで、動物を注意深く監視します。 術後鎮痛薬(例えば、ブプレノルフィン:0.01-0.02 mg/kg)を48時間まで日常的に投与し、抗生物質(例えば、セフポドーキシム:10mg/kg)を動物に少なくとも3日間経口投与する。その後、研究全体を通して動物を1人で飼育し、埋め込まれた装置の正常な創傷治癒および安定化を可能にするために10日間の運動を制限する。注:皮膚の容器はティッシュ互換性がある防腐液と毎日きれいにされるべきである。さらに、ダミーのオスピンは、EMG記録セッション中を除いて、皮膚レセプタクルのメスピンに定期的に挿入する必要があります。この操縦は容器の破片の蓄積を避け、外的なケーブルとの有効な接続を可能にし、伝染を防ぐ。 8. ベースラインでの神経刺激-EMG記録セッション 注:これらのセッションは、インプラント手術後(セクション7)および神経切除手術(セクション9)の前に2x-3xを行い、両側性RLNがそのままのときにベースラインEMG信号を得る。標準的な神経刺激-EMG記録セッション(セクション8および10)中に次のプロトコルを適用します。 10-12時間の手順の前に食べ物を差し控え、タイルタミンとゾラゼパムの組み合わせで動物を麻酔します(静脈注射による初期負荷量2〜4mg/kg、i.v.ラインを介して1時間あたり0.4mg/ kgで維持します)。動物を熱パッドの上に置いて、supineの位置に置き、麻酔の適度な平面で動物を維持する。ステップ7.2で説明したように手順の間に動物の生命を監視する。 喉頭鏡を介してCCDビデオカメラを取り付けたゼロ度の硬い内視鏡を挿入して、喉頭の動きを喉ティスのレベルで視覚化します。 ラボ刺激装置とEMGプリアンプに接続する外部ケーブルを、プラグとピンを介してスキンレセプタクルに接続します。プリアンプからの出力をデータ収集デバイスやオシロスコープに接続して、EMG信号を表示、記録、測定します。 刺激(単一の方形波パルス、0.1~0.5 msの持続時間、0.5~2.0 mA振幅)を左右のRRNにそれぞれ提供し、各条件下での両側TA-LCA複合体およびPCA筋肉からのEMG応答を記録します。 刺激(単一の方形波パルス、0.1~0.5 msの持続時間、0.5~2.0 mA振幅)をそれぞれ左右のSRNに提供し、各条件下での両側TA-LCA複合体およびPCA筋肉からのEMG応答を記録します。 動物の口を通して室内空気と混合したCO2を送達し、高カプニアを誘発し、動物の呼吸努力を増加させる。最大刺激モーターユニット募集が発生する1分に限定。このハイパーキャプニック状態下でTA-LCA複合体とPCA筋肉の自発的なEMG活動を記録します。. 麻酔から完全に回復するまで動物を監視し、施設に戻します。 9. 神経切除と吻当の第二の手術 最初の手術の10-14日後に2回目の手術を行います。手術前に10~12時間食べ物を差し控える。 ステップ7.2に記載の技術を用いて、動物を麻酔し、殺菌中にバイタルをドレープし、監視する。 縫合糸を取り除き、可能な限り鈍い解剖によって正中線切開を再開する。解剖中の前の移植への損傷を避けてください。解剖を通じて二国間のRRNを公開する。7-0モノフィラメントを有する各神経を単離、経字および吻合、非吸収性縫合糸で両側喉頭麻痺を誘導する。 生殖不能生理生理とゲンタマイシン抗生物質で首切開を灌漑する。3-0吸収性縫合糸を使用して、筋肉および皮下組織を閉じます。3-0非吸収性モノフィラメント縫合糸で肌を閉じる。 手術から完全に回復するまで、動物を注意深く監視します。 鎮痛薬(例えば、ブプレノルフィン:0.01〜0.02 mg/kg)を、術後48時間まで日常的に提供する。抗生物質(例えば、セフポドキシム:10mg/kg)を動物に少なくとも3日間経口投与する。動物の運動を10日間制限して、正常な創傷治癒を可能にする。 10. 神経刺激-EMGの二国間RLN傷害に続く記録セッション これらのセッションは、最初の3か月間に週1回、その後隔週で行います。これらのセッションについては、セクション 8 で説明されているプロトコルに従ってください。