MRI-compatible电极能使大脑刺激更安全
这是一个并排看铂(左)和玻璃碳薄膜电极对脑深部电刺激(右)。信贷:瑞安·舒勒/圣地亚哥大学)
阅读时间:
想象一个电极嵌入在你的大脑在一个外科手术,包括在你的头骨植入钻孔。现在想象一下,通过核磁共振扫描医疗评估,当金属电极可以反应磁场和振动,产生热量,甚至可能损害大脑。
这是一个现实,病人需要脑深部刺激可能面临。
现在,发表的一项研究11月18日在自然微系统和纳米工程描述了一个有前途的改进过程由圣迭戈州立大学开发的工程师,与卡尔斯鲁厄理工学院的研究人员合作(工具包)在德国。圣地亚哥大学的研究小组创建了一个玻璃碳电极替代金属版本,和新发现表明它不应对核磁共振扫描,使它更安全。
2017年首次开发的研究员山姆Kassegne的MEMS圣地亚哥大学的实验室,碳版本是为了延长大脑不腐蚀或恶化,并发出和接收更强的信号。在2018年,研究人员发现1亿年之后,尽管金属电极降解周期应用电脉冲、玻璃碳材料幸存35亿周期。
脑深部电刺激,在大脑中植入电极产生电脉冲控制异常运动,越来越多的被用于那些不响应的运动障碍药物治疗,如帕金森氏症患者,震动,不受控制的肌肉收缩称为肌张力障碍。
也正在考虑对创伤性脑损伤,上瘾,痴呆、抑郁和其他条件,应用潜力是巨大的。
直到现在,电极制成的薄膜铂和铱氧化物。但这样的金属电极能产生热量,干扰MRI图像通过创造亮点,块视图的实际区域在大脑中被研究,也可以被磁化和移动或振动在对病人进行扫描,引起不适。
碳证明安全
“我们的实验室测试显示,与金属电极、玻璃碳电极不被MRI磁化,所以它不会刺激病人的大脑,”说Surabhi Nimbalkar第一作者,博士候选人。
此外,它可以同时读化学和大脑的电信号,而金属电极只能读电信号,所以碳材料是综合以及核磁共振兼容的。
“这应该是嵌入式一辈子,但问题是,金属电极降解,所以我们一直在研究如何让它持续一生,“Kassegne说,资深作者和圣地亚哥大学机械工程教授。“本质上,碳薄膜材料是同质的,或一个连续的材料,所以很少有缺陷的表面。铂颗粒的金属成为弱点容易受到腐蚀。”
合作者在工具包开发了一个新颖的工具这使得在MRI精确测量的振动。与圣地亚哥大学的团队合作,他们可以测试新型碳电极直接在核磁共振成像扫描仪,并确认这是一个更安全、更好的选择。这种合作使广泛的电极测试不同的第一次的交互。
跨学科合作
Kassegne拥有专利电极制造的过程中,一直致力于碳薄膜在他的实验室里十多年了,但成为神经参与定制应用程序当合作者华盛顿大学和麻省理工学院的伸出他的专长在微米和纳米制造技术。
在一起,这三个机构的一部分,美国国家科学基金会资助的脑科学中心,看工程的新方法来帮助大脑和脊髓的愈合和从伤病中恢复过来。
装备,micro-MRI小组领导Jan Korvink,核磁共振技术对大脑工作,特别是MRI显微镜,分析这些小的行为的一个重要前提电极与高分辨率的细节。Kassegne和Korvink举行了一次会议,决定一起工作在这个项目。
“发明方法让大脑MRI机器看到更多的细节是我们的关键任务”,联合论文的资深作者Korvink说。
的博士生Nimbalkar Kassegne的实验室有两个未决的专利,致力于设计和制造的电极与核磁共振兼容的过程。她曾与马蒂塞利诺主任圣地亚哥大学的核磁共振成像中心测试碳材料。
“我们使用不同的成像序列扫描电极技术,发现玻璃碳引起图像的失真较少,”塞里诺说。“金属扰乱磁场导致失真,但碳纤维少感应电流在磁场中,所以它不会施加任何力电极本身,这是一个优势,因为它是嵌入在软组织的大脑。”
实验室测试完成,Kassegne的合作者在临床方面现在将测试碳电极的病人,而Nimbalkar和Kassegne工作测试不同形式的碳用于未来的电极。
参考:Nimbalkar,年代。元首,E。,席尔瓦,p . et al .玻璃碳微电极减少感应电压,机械振动和工件在磁共振成像。Microsyst Nanoeng 5, 61 (2019) doi: 10.1038 / s41378 - 019 - 0106 x
本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。
参考:Nimbalkar,年代。元首,E。,席尔瓦,p . et al .玻璃碳微电极减少感应电压,机械振动和工件在磁共振成像。Microsyst Nanoeng 5, 61 (2019) doi: 10.1038 / s41378 - 019 - 0106 x
本文从以下转载材料。注:材料可能是长度和内容的编辑。为进一步的信息,请联系引用源。
广告
