大鼠慢性植入外周神经刺激电极的制备

外周神经刺激正越来越多地被研究用于治疗多种疾病，包括炎症性疾病和神经功能障碍。为小型实验动物构建可长期植入的外周神经袖套电极可能耗时且昂贵。本方案介绍了一种简单、低成本的方法，用于制备适用于大鼠的可长期植入式外周神经刺激电极。

该方法所需的材料和耗材极少且易于获取，与类似技术相比，涉及的危险步骤或技术要求较高的操作也更少，从而降低了设备成本以及人员培训和设备组装所需的时间。该技术旨在支持开展慢性迷走神经刺激在中风恢复或其他类型胃肠功能障碍治疗中有效性的临床前研究。首先准备套管导管。

使用剃须刀片切割一段2.5毫米长的聚合物管。然后将回形针或镊子尖端插入管中，并沿套管一侧管壁纵向切开一条切口。将镊子从管中取出，再将一根大号缝纫针穿过套管的中线位置。

在剩余的组装步骤中，将针插入泡沫板以固定套管位置。为在植入过程中固定套管闭合而缝线时，将一根细小的缝针从一侧顶端切口约0.5毫米处的中线位置穿入套管壁内。然后将2厘米长的6-0缝线穿过针眼，并将针从导管壁中拉出，从而将缝线穿入套管内。

在套管中线位置，距第一个孔约0.5毫米处，于管壁上刺穿第二个孔。将缝线穿过针眼，并将针从管壁中穿出。在从下孔穿出的缝线短端上涂抹少量紫外光固化胶，然后拉动较长的缝线端，直至下端尾部几乎与管壁外表面齐平。

然后使用紫外光棒固化胶水。重复此过程，在套管的对侧放置另一根缝线。接下来放置铂铱合金导线。

使用小型缝纫针在套管壁上制作四个孔。然后再次插入缝纫针，此次从套管外侧穿入第一个导线孔。将一段7.5厘米长的铂铱合金丝约0.5厘米的一端穿过针眼，并将针拉过导管，从而使导线穿过套管壁。

调整导线，使约 4.5 厘米的长度从套管外侧伸出。将针再次穿过第一个导线孔，然后穿过第二个导线孔。将导线较短一端的 0.5 厘米穿过针眼，并将针拉过导管，从而使导线穿过套管壁。

重复该过程，将导线穿过第三和第四引线孔。使用丁烷打火机，小心去除从第二和第四引线孔伸出的导线末端5至6毫米的绝缘层。然后轻轻拉动从第一孔伸出的导线末端，直至导线的裸露部分与孔口齐平。对另一根引线重复此操作，使穿过第三和第四引线孔的导线裸露端对齐。

在套管外侧第一和第三个导联孔处的导线环上涂抹少量紫外光固化胶。然后使用紫外光固化棒固化胶水，以固定导联位置。使用小型移液器吸头将裸露的导线推至套管内壁处。

将导线的1毫米尾端紧贴套管外表面展平，注意避免两者短路。然后在两个尾端上涂抹少量紫外固化胶并进行固化。从泡沫板上取下带有套管组件的大号针头。

将一段三厘米长的6-0缝线穿过针眼，并将针从套管中穿过，使缝线穿过套管底部的中点位置。将细小的缝针从同一中线孔由内向外穿出，避开套管和导线，以防止变形。然后将缝线外侧的尾端穿过针眼，再将针穿过套管壁，从而在套管边缘形成一个缝线环。

通过将缝合线的两端在套管另一端外侧打一个半结，形成第二个环。在将结压平紧贴管壁的同时，在半结上涂抹少量紫外光固化胶并进行固化。小心地将缝合线的线头尽可能贴近结处剪断。

然后，使用丁烷打火机去除铂铱合金导线末端约三毫米处的绝缘层。将金针的杯状端焊接到每根导线的去绝缘末端。在进行植入前，测试组装后器件的阻抗，以确认套管在1 kHz时的阻抗低于2千欧姆。

按照文稿说明组装头帽并植入套管电极后，在大鼠清醒状态下刺激迷走神经。通过植入的头帽将大鼠连接至刺激发生器，并调整刺激参数。为诱导运动皮层图谱的重组，给予单次15个双相脉冲的刺激序列，每个脉冲宽度为100微秒，幅度为800微安，频率为30赫兹。

在整个10次、每次30分钟的训练过程中，每次检测到成功的压杆行为后立即给予一次刺激序列。使用示波器监测电流刺激的准确递送。该方案用于在大鼠中长期植入迷走神经套管电极和头部固定帽。

在植入过程中，通过检测颈静脉刺激（VNS）引起的血氧饱和度下降，对所有套管进行了功能验证。为诱发该反应，通过套管导线施加持续10秒的30赫兹脉冲序列，每个脉冲宽度为100微秒，幅度为800微安。对于所有套管，我们观察到在10秒刺激期间，VNS诱发了呼吸暂停，同时伴随血氧饱和度下降至少5%，从而证实了套管功能正常且植入位置正确。

为了测试设备的长期功能，大鼠在植入后六周被麻醉，并再次施加迷走神经刺激（VNS）。在九个设备中的七个设备上，刺激所诱发的血氧饱和度变化幅度与初次植入时观察到的变化无差异，表明其仍保持优异的性能。对于其余两个设备，将刺激幅度增加至1.6毫安即可可靠地引起至少5%的血氧饱和度下降，表明这些设备仍持续发挥作用。

但阻抗变化、神经损伤或套管方向的改变可能导致性能下降。为了进一步测试长期植入装置的长期功能，对第二组大鼠进行了训练，使其完成一种简化的熟练抓取杠杆按压任务。大鼠需要从训练箱外伸出两厘米，完全压下杠杆，并在两秒内松开杠杆。

与先前研究结果一致，迷走神经刺激可促进与任务相关运动图谱表征的扩展，接受VNS治疗的大鼠其前肢近端表征区域显著大于假手术组大鼠。该方案可轻松调整，适用于在其他实验动物物种中进行的慢性刺激实验，或在其他外周神经部位（包括坐骨神经或骶神经）开展类似研究。例如。