基于模型的几何优化及迷走神经神经调控空间选择性多电极袖套阵列的体内验证
医学物理
2021-03-01 v4
摘要
背景。通过电刺激人类颈部迷走神经进行的神经调控可能受到由于刺激非目标器官引起的不良副作用的限制。通过外周神经的空间选择性刺激可能克服这一点。初步研究表明，使用圆柱形多电极人体尺寸神经袖套进行迷走神经选择性神经调控是可能的。新方法。提出了用于多电极几何设计的基于模型的优化方法。该方法应用于迷走神经袖套阵列，建议采用两环各 14 个电极、间距 3 mm、电极宽度和间隔 0.4 mm、长度 0.5-3 mm，通过两环上相同径向位置的一对电极进行刺激。电极采用 PDMS 嵌入不锈钢箔和 PEDOT: pTS 涂层制造。结果。在麻醉绵羊的颈部迷走神经中，有可能选择性地将呼吸频率（RBR）降低 85 ± 5% 而不影响心率，或选择性地将心率（HR）降低 20 ± 7% 而不影响呼吸频率。神经横截面周长上的心脏特异性和肺特异性位点以 105 ± 5 度的径向间隔定位（P < 0.01，N = 12 只绵羊中的 24 处）。结论。结果表明颈部迷走神经中神经纤维的器官拓扑或功能特异性组织。优化后的电极阵列展示了无不良副作用的选择性电神经调控。有可能将此转化为通过电自主神经调控改善目前难治性疾病的治疗。
引用
@article{arxiv.1903.12459,
title = {Model-based geometrical optimisation and in vivo validation of a spatially selective multielectrode cuff array for vagus nerve neuromodulation},
author = {Kirill Aristovich and Matteo Donega and Cathrine Fjordbakk and Ilya Tarotin and Christopher Chapman and Jaime Viscasillas and Thaleia-Rengina Stathopoulou and Abbe Crawford and Daniel Chew and Justin Perkins and David Holder},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.12459},
year = {2021}
}