Computational modeling of endovascular peripheral nerve stimulation using a stent-mounted electrode array

神经调节 电极 神经血管束 生物医学工程 电极阵列 材料科学 刺激 外围设备 轴突 医学 解剖 化学 物理化学 内科学
作者
JingYang Liu,David B. Grayden,Janet R. Keast,Sam E. John
出处
期刊:Journal of Neural Engineering [IOP Publishing]
卷期号:20 (3): 036013-036013 被引量:4
标识
DOI:10.1088/1741-2552/aca69e
摘要

Objective.Endovascular neuromodulation has attracted substantial interest in recent years as a minimally invasive approach to treat neurological disorders. In this study, we investigated with a computational model the feasibility of stimulating peripheral nerves with an endovascular stent-mounted electrode array.Approach.Anatomically realistic FEM models were constructed for the pudendal and vagal neurovascular bundles. The electromagnetic fields generated from electrical stimuli were computed using Sim4Life NEURON models to predict dynamic axonal responses.Main results.The models predict that the stimulation thresholds of the endovascular stent-electrode array configurations tested are comparable to that of ring electrodes and are dependent on the inter-electrode distance and orientation of the device. Arranging multiple electrodes along the longitudinal axis of the nerve lowers surface charge density without sacrificing axon recruitment, whereas arranging electrodes along the circumference of the blood vessel reduces the risk of misalignment but lowers axon recruitment.Significance.Overall, this study predicts that the endovascular stent-electrode array is a feasible stimulation option for peripheral nerves, and the electrode array can be flexibly optimized to achieve the lowest stimulation threshold.

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