ไมโครอิเล็กโทรดอาเรย์ช่วยให้การผ่าตัดไขสันหลังปลอดภัยยิ่งขึ้น

ไมโครอิเล็กโทรดอาเรย์ช่วยให้การผ่าตัดไขสันหลังปลอดภัยยิ่งขึ้น

การผ่าตัดกระดูกสันหลัง โดยเฉพาะการผ่าตัดที่เกี่ยวข้องกับไขสันหลังและเส้นประสาท มีความเสี่ยงโดยกำเนิดต่อการบาดเจ็บของระบบประสาท สำหรับขั้นตอนดังกล่าว ศัลยแพทย์ใช้การตรวจระบบประสาทระหว่างการผ่าตัด (IONM) เพื่อกำหนดการทำงานของไฟฟ้าในไขสันหลังและลดความเสี่ยงของความเสียหายในระหว่างขั้นตอนที่ละเอียดอ่อนนี้ปัจจุบัน IONM ดำเนินการโดยใช้อิเล็กโทรดบนหนังศีรษะและเส้นประสาทแขนขาเพื่อบันทึกการตอบสนองของสิ่งหนึ่งต่อสิ่งกระตุ้นทางไฟฟ้าของอีกสิ่งหนึ่ง เพื่อ

ให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อของเซลล์ประสาทที่สำคัญระหว่างทั้งสอง

ในไขสันหลังยังคงอยู่ในระหว่างการผ่าตัด แต่วิธีการทางอ้อมนี้ต้องการการกระตุ้นด้วยแอมพลิจูดสูง ให้ข้อมูลเชิงพื้นที่จำกัดเพื่อเป็นแนวทางในการผ่าตัด และอาจนำไปสู่ผลบวกและลบที่ผิดพลาดได้ และในขณะที่ IONM สามารถตรวจพบการบาดเจ็บทางระบบประสาทโดยไม่ได้ตั้งใจหลังจากที่เกิดขึ้น การวัดจำนวนมากที่จำเป็นในการสร้างสัญญาณที่มีประโยชน์จะป้องกันการใช้งานสำหรับการตรวจสอบตามเวลาจริง

นักวิจัยในIntegrated Electronics and Biointerfaces LaboratoryของShadi Dayeh พร้อมด้วยเพื่อนร่วมงานด้านศัลยกรรมระบบประสาทที่นำโดยJoseph CiacciจากUC San DiegoและAhmed RaslanจากOregon Health & Science Universityได้ค้นพบวิธีที่จะเอาชนะข้อจำกัดเหล่านี้ พวกเขาเสนอว่าการบันทึกโดยตรงของ somatosensory evoked potential (SSEPs) จากพื้นผิวของไขสันหลังควรเพิ่มคุณภาพและความละเอียดของการบันทึก ลดเวลาในการบันทึกข้อมูล และเปิดใช้งานการทำแผนที่เชิงพื้นที่ชั่วคราวที่มีความละเอียดสูง

เพื่อทดสอบสมมติฐานนี้ นักวิจัยได้พัฒนาไมโครอิเล็กโทรดอาร์เรย์ที่มีช่องหลายร้อยช่องที่สามารถวางไว้บนไขสันหลังที่โล่งในระหว่างการผ่าตัด โดยอธิบายถึงการออกแบบในScience Translational Medicine ทีมสร้างอาร์เรย์ของไมโครอิเล็กโทรดโดยใช้วัสดุสัมผัสที่มีอิมพีแดนซ์ต่ำ โดยอิเล็กโทรดประดิษฐ์ขึ้นบนซับสเตรต Parylene C ขนาด 6.6 µm อาร์เรย์เหล่านี้บางกว่ากริดไขสันหลังทางคลินิกในปัจจุบัน (หนา 1 มม.) มากและสอดคล้องกับพื้นผิวกระดูกสันหลังที่ดีกว่า นอกจากนี้ อาร์เรย์ยังโปร่งใส 

ทำให้ศัลยแพทย์มองเห็นกายวิภาคของกระดูกสันหลังแบบไร้

สิ่งกีดขวางโดยมีตารางอยู่ในตำแหน่งผู้เขียนคนแรกSamantha Russman , Daniel Clearyและเพื่อนร่วมงานได้ทดสอบอาร์เรย์ของพวกเขาในผู้ป่วย 6 รายที่ได้รับการผ่าตัดเนื้องอกหรือการตัดชิ้นเนื้อในไขสันหลัง ในการออกแบบสุดท้ายของอาร์เรย์ไมโครอิเล็กโทรด (ใช้สำหรับผู้ป่วย 4 ถึง 6) อาร์เรย์ประกอบด้วยหน้าสัมผัสแพลทินัมนาโนโร้ด 372 ชิ้นที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 µm จัดเรียงเป็นอาร์เรย์สี่เหลี่ยมผืนผ้าขนาด 12 × 31 เพื่อครอบคลุมพื้นที่ 3.85 x 12 มม. อาร์เรย์ถูกฝังชั่วคราวโดยตรงบนไขสันหลังของผู้เข้าร่วมในระหว่างการผ่าตัด

นักวิจัยส่งการกระตุ้นด้วยไฟฟ้าไปยังเส้นประสาททั้งบนและล่าง เริ่มแรกพวกเขาใช้กระแสกระตุ้นที่แอมพลิจูดทางคลินิกระหว่าง 30 ถึง 50 มิลลิแอมป์ จากนั้นลดกระแสลงเหลือครึ่งหนึ่ง หนึ่งในสี่ และหนึ่งในแปดของค่าเหล่านี้ โดยมีแอมพลิจูดการกระตุ้นต่ำสุดที่ 4 มิลลิแอมป์ (สำหรับผู้เข้าร่วม 5) ในระหว่างการผ่าตัด ทีมงานจับรูปแบบ SSEP จากพื้นผิวไขสันหลัง ทำการบันทึก epidural และ subdural ก่อนการผ่าตัดและบันทึก subdural หลังจากนั้น

อาร์เรย์ไมโครอิเล็กโทรดบันทึกรูปแบบไดนามิกของ SSEP ด้วยความไวสูง ซึ่งมีประสิทธิภาพดีกว่าระบบ IONM ทางคลินิก และต้องการการบันทึกข้อมูลที่สั้นลง อาร์เรย์สามารถบันทึกการตอบสนองทั้ง epidural และ subdural ที่กระแสกระตุ้นต่ำกว่าที่ใช้ทางคลินิก และสามารถแก้ไขศักยภาพที่ปรากฏขึ้นหลังการผ่าตัดเมื่อ IONM มาตรฐานไม่สามารถทำได้

ภารกิจสำคัญอย่างหนึ่งในระหว่างการผ่าตัดไขสันหลังคือการระบุเส้นกึ่งกลาง ซึ่งเป็นช่องทางที่ปลอดภัยเพียงเส้นเดียวที่นำไปสู่โครงสร้างด้านในของไขสันหลัง น่าเสียดายที่ไม่มีจุดสังเกตทางกายวิภาคที่สอดคล้องกันบนพื้นผิวถึงเส้นกึ่งกลาง ซึ่งมักจะบิดเบี้ยวจากการอักเสบ เนื้องอก หรือรอยแผลเป็น

การใช้อาร์เรย์จำนวนช่องสัญญาณสูงกับไขสันหลังในระหว่างการผ่าตัดทำให้นักวิจัยสามารถสร้างแผนที่ 2 มิติที่มีความละเอียดสูงของกระดูกสันหลังได้ พวกเขาใช้คุณสมบัติเชิงพื้นที่ชั่วคราวของ SSEP ที่บันทึกไว้เหล่านี้เพื่อทำแผนที่เส้นกึ่งกลางทางไฟฟ้าของไขสันหลังด้วยความแม่นยำระดับมิลลิเมตร

การบันทึกย่อยระบุเส้นกึ่งกลางด้วยความแม่นยำที่ดีกว่าการวัด epidural ซึ่งสอดคล้องกับโปรไฟล์การตอบสนองที่มีการแปลเป็นภาษาท้องถิ่นมากขึ้น ซึ่งเห็นได้จากการวางตำแหน่งย่อยของตารางไมโครอิเล็กโทรด การตั้งค่านี้สามารถแยกการตอบสนองแบบ ipsilateral ต่อการกระตุ้นและร่างเส้นกึ่งกลางที่ทอดจากสองถึงห้าช่องสัญญาณ (700 µm ถึง 1.75 มม.) ซึ่งเป็นความละเอียดสูงกว่าที่รายงานไว้ก่อนหน้านี้ นักวิจัยทราบว่าขอบเขตกึ่งกลางนี้ถูกระบุที่กระแสกระตุ้นทางคลินิกและยังคงอยู่แม้ว่าจะไม่สามารถระบุ SSEPs ของหนังศีรษะได้

เพื่อตรวจสอบว่าหน้าสัมผัสขนาดเล็กสามารถบันทึก SSEP คุณภาพสูงได้หรือไม่ ทีมงานได้สร้างหน้าสัมผัสเพิ่มเติมอีก 54 หน้าที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางแปรผันได้ (30 ถึง 480 µm) ที่ส่วนปลายของอาร์เรย์ไมโครอิเล็กโทรด ข้อมูลแสดงให้เห็นว่าหน้าสัมผัสนาโนโร้ดแพลทินัมเส้นผ่านศูนย์กลาง 30 ไมโครเมตรมีประสิทธิภาพในการบันทึกเทียบเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางที่ใหญ่กว่า โดยตรวจสอบการใช้งานสำหรับการทำแผนที่ความละเอียดสูงจากพื้นผิวของไขสันหลัง

นักวิจัยสรุปได้ว่าไมโครอิเล็กโทรดอาร์เรย์ของพวกเขาแสดงให้เห็นถึงคำมั่นสัญญาในการปรับปรุงกระบวนการศัลยกรรมประสาทและจับการทำงานของไขสันหลังที่ยังไม่ได้สำรวจก่อนหน้านี้ เนื่องจากการบันทึกโดยตรงเหล่านี้ไม่ต้องการค่าเฉลี่ยการทดลองจำนวนมาก เมื่อรวมการวิเคราะห์ข้อมูลตามเวลาจริงและการวางแผนเข้าด้วยกัน เทคโนโลยีนี้สามารถให้วิธีการ IONM ที่เกิดขึ้นจริงได้ทันที และในอนาคต ทีมงานคาดการณ์ว่าระบบสามารถนำเสนอการใช้งานเพิ่มเติม เช่น การตรวจสอบ หรือแม้แต่การรักษาอาการบาดเจ็บที่ไขสันหลัง

แนะนำ : รีวิวซีรี่ย์เกาหลี | ลายสัก | รีวิวร้านอาหาร | โทรศัพท์มือถือ ราคาถูก | เรื่องย่อหนัง