Stéphanie Lacour memegang elektroda yang dapat dipasang, yang dikembangkan di EPFL. Kredit: EPFL / Alain Herzog
Spesialisasi Stephanie Lacour adalah pengembangan elektroda fleksibel yang beradaptasi dengan tubuh yang bergerak, memberikan koneksi yang lebih andal dengan sistem saraf. Karyanya secara inheren interdisipliner.
Jadi, ketika seorang ahli bedah saraf meminta Lacour dan timnya untuk membuat elektroda invasif minimal untuk dimasukkan melalui tengkorak manusia, mereka menemukan solusi elegan yang memanfaatkan sepenuhnya keahlian mereka dalam elektroda yang sesuai, dan terinspirasi oleh aktuasi robot lunak. Hasilnya dipublikasikan di Science Robotics.
Tantangan? Untuk memasukkan rangkaian elektroda kortikal besar melalui lubang kecil di tengkorak, menempatkan perangkat di ruang berukuran sekitar 1 mm antara tengkorak dan permukaan otak—tanpa merusak otak.
“Teknologi saraf invasif minimal adalah pendekatan penting untuk menawarkan terapi yang efisien dan disesuaikan dengan pasien,” kata Stéphanie Lacour, profesor di EPFL Neuro X Institute. “Kami perlu merancang susunan elektroda mini yang mampu melipat, melewati lubang kecil di tengkorak dan kemudian dipasang di permukaan datar yang diletakkan di atas korteks. Kami kemudian menggabungkan konsep dari bioelektronika lunak dan robotika lunak.”
Dari bentuk lengannya yang berputar, hingga penyebaran setiap lengan di atas jaringan otak yang sangat sensitif, setiap aspek dari novel ini, elektroda yang dapat dipasang adalah rekayasa yang cerdik.
Prototipe pertama terdiri dari susunan elektroda yang pas melalui lubang berdiameter 2 cm, tetapi ketika dipasang, meluas melintasi permukaan berdiameter 4 cm. Ini memiliki enam lengan berbentuk spiral, untuk memaksimalkan luas permukaan susunan elektroda, dan dengan demikian jumlah elektroda yang bersentuhan dengan korteks. Lengan lurus menghasilkan distribusi elektroda yang tidak rata dan area permukaan yang lebih sedikit yang bersentuhan dengan otak.
Ilmuwan EPFL telah mengembangkan susunan elektroda yang dapat disalurkan melalui lubang kecil di tengkorak dan ditempatkan di atas permukaan yang relatif besar di atas korteks otak. Teknologi ini mungkin sangat berguna untuk memberikan solusi invasif minimal untuk pasien epilepsi. Wawancara dengan Stéphanie Lacour dan Sukho Song. Kredit: EPFL / Hillary Sanctuary, Alain Herzog
Agak seperti kupu-kupu spiral yang terjepit di dalam kepompongnya sebelum bermetamorfosis, rangkaian elektroda, lengkap dengan lengan spiralnya, terlipat rapi di dalam tabung silinder, yaitu, pemuat, siap untuk ditempatkan melalui lubang kecil di tengkorak.
Berkat mekanisme aktuasi everting yang terinspirasi dari robotika lunak, setiap lengan spiral dikerahkan dengan lembut satu per satu di atas jaringan otak yang sensitif. “Keindahan dari mekanisme eversi adalah kita dapat menyebarkan ukuran elektroda yang sewenang-wenang dengan kompresi konstan dan minimal pada otak,” kata Suhko Song, penulis utama studi tersebut. “Komunitas robotika lunak sangat tertarik dengan mekanisme eversi ini karena telah diilhami oleh bio. Mekanisme eversi ini dapat meniru pertumbuhan akar pohon, dan tidak ada batasan dalam hal seberapa banyak akar pohon dapat tumbuh.”
Susunan elektroda sebenarnya terlihat seperti sejenis sarung tangan karet, dengan elektroda fleksibel berpola di satu sisi setiap jari berbentuk spiral. Sarung tangan dibalik, atau diputar ke luar, dan dilipat ke dalam pemuat silinder. Untuk penyebaran, cairan dimasukkan ke setiap jari yang terbalik, satu per satu, memutar jari yang terbalik ke kanan saat membuka di atas otak.
Song juga mengeksplorasi ide menggulung lengan elektroda sebagai strategi penerapan. Tapi semakin panjang lengannya, semakin tebal jadinya saat digulung. Jika elektroda yang digulung menjadi terlalu tebal, maka itu pasti akan memakan terlalu banyak ruang antara tengkorak dan otak, memberikan tekanan yang berbahaya pada jaringan otak.
Pola elektroda dihasilkan oleh penguapan emas fleksibel ke bahan elastomer yang sangat sesuai.
Sejauh ini, rangkaian elektroda yang dapat diterapkan telah berhasil diuji dalam babi mini. Neuroteknologi lunak sekarang akan diskalakan oleh Neurosoft Bioelectronics, spin-off EPFL dari Laboratory for Soft Bioelectronic Interfaces, yang akan memimpin terjemahan klinisnya.
Informasi lebih lanjut: Sukho Song et al, Penerapan sistem elektrokortikografi dengan aktuator robot lunak, Science Robotics (2023). DOI: 10.1126/scirobotics.add1002. www.science.org/doi/10.1126/scirobotics.add1002
Disediakan oleh Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
Kutipan: Elektroda yang dapat dipasang untuk bedah cranios invasif minimal (2023, 10 Mei) diambil 10 Mei 2023 dari https://medicalxpress.com/news/2023-05-deployable-electrodes-minimally-invasive-craniosurgery.html
Dokumen ini tunduk pada hak cipta. Terlepas dari kesepakatan yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.