材料和试剂
用于纤维蛋白胶的逐步横切
1. 防护装备（无菌手术手套、护目镜、实验服、面罩、发帽）
2. 1 mL Sub-Q 注射器（Beckton，Dickinson Company，目录号：309597）和 1 mL U-100 胰岛素注射器（Beckton，Dickinson Company，目录号：329420）
3. 3M TM微孔手术纸胶带（Fisher Scientific，目录号：19-061655）
4. 无菌棉尖涂抹器（Puritan Medical Products，目录号：25-806 2WC）和Curity TM纱布垫（Covidien LLC，目录号：3381）
5. 高压灭菌的悬垂板和高压灭菌的手术器械（列在设备部分，如图 2 所示）
6. 用于伤口闭合的外科缝合钉（3M Precise Disposable Skin Stapler，DS-25；3M Health Care，MN，USA）
7. 用食物和水瓶清洁动物笼子
8. 动物笼加热垫（Right Temp Jr.，目录号：RT-JR-15 Kent Scientific，CT，USA）或加热站（Premiere Slide Warmer，XH-2004 型，可在亚马逊购买）
9. 10 周大的雄性 C57BL/6J 小鼠（Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME, USA），体重 20 – 25 g
10. 氯胺酮 (60 mg/kg) 和甲苯噻嗪 (4 mg/kg) 混合物（由动物护理机构提供）
11. 润滑剂眼药膏（无菌人工泪液， Akorn Animal Health，Lake Forest，IL，USA）
12. 酒精制备（用 70% 乙醇饱和； Webcol TM酒精制备，目录号：5110，Covidien LLC，MA，USA）和 McKesson 10% 聚维酮碘溶液（McKesson Corporation，目录号：854301PA）
13. 纤维蛋白胶，由纤维蛋白原和凝血酶组成（纤维蛋白密封剂 TISSEEL；Baxter Healthcare Corporation，目录号：1504516）
14. 缓释丁丙诺啡注射液（0.05 mg/kg）（由动物护理机构提供）

对于压力传感器
1. Arduino Uno R3 (Arduino)
2. Micro SD TF 卡适配器读卡器模块 6 针 ( HiLetgo )
3. 标准 LCD 16x2 字符显示模块 (ELEDIY)
4. 微型 SD 卡 32 GB（三星）
5. 用于 Arduino Uno R3 (CZH-LABS) 的原型 PCB 屏蔽板
6. 力敏电阻 (FSR) ( Flexiforce , A201, 4N)
7. 单排公PCB针连接器（ Honbay ）
8. 切换开/关开关 (Hillman; 427680)
9. 10 KOhm 电位器 ( ELEDIY )
10. 10 KOhm电阻器 ( Elegoo )
11. 220欧姆电阻（ Elegoo ）
12. 9V 电池夹，带 2.1 mm × 5.5 mm 公头 DC 插头 ( Corpco )
13. 9V电池（ Elegoo ）
14. 20 号实心线 (Lowes)
15. 22 号绞线 (Lowes)
16. 电工胶带（Lowes）

图 1. 压力传感器结构材料。

设备

用于纤维蛋白胶的逐步横切
1. 手术显微镜（Precision Stereo Zoom Binocular Microscope，Model PZMIII，World Precision Instruments，FL，USA）
2. 小动物秤（OHAUS，CS200 型）
3. 鼠标剪（一体式修剪器、飞利浦 Norelco、 Multigroom 3000）
4. 细剪刀（图 2A； Miltex ，目录号：MH18-1476，Integra LifeSciences ，NJ，USA）
5. 手术剪（图 2B； Tekno -Medical，目录号：tK8272-4）
6. 解剖钳（图 2C；Integra LifeSciences ，目录号：MH17-301）
7. 珠宝商的镊子（图 2D；Integra LifeSciences ，目录号：MH17-305）
8. 显微剪刀（图 2E； Miltex ，目录号：MH18-1620，Integra LifeSciences ，NJ，USA）
9. （可选）Small Alm自保持牵开器（图 2F； Tekno -Medical，目录号：tK17330-07）
10. 加热垫（Right Temp Jr.，目录号：RT-JR-15，Kent Scientific，CT，USA）

图 2. 神经横断手术器械。

对于压力传感器
1. 剪线钳(Lowes)
2. 尖嘴钳(Lowes)
3. 剥线钳(Lowes)
4. 烙铁（ Vastar ）
5. 焊锡丝（锡/铅；60/40）（助焊剂 2.0%）（ Vastar ）
6. 助焊剂焊膏（ Rubyfluid ）

软件

对于压力传感器
PrecisionPinch4.0 ( Grant D Wandling , https://github.com/gwandling/PrecisionPinch )

程序

对于使用纤维蛋白胶的逐步横断（需要一名外科医生和一名助手）：
1. 用 70% 乙醇对手术区域进行消毒，并在托盘中组织高压灭菌手术器械和手术窗帘包。
2. 在动物准备区用腹腔注射氯胺酮/甲苯噻嗪混合物 (0.1 mL/10 g) 麻醉小鼠。
3. 通过至少一项深度疼痛识别指标（踏板反射、耳廓反射等）评估麻醉深度，以确保充分麻醉。
4. 将眼药膏涂抹在双眼上以防止干燥。
5. 去除右后肢或左后肢的毛发，并对手术部位进行三次消毒，交替使用酒精制剂（用 70% 乙醇饱和）和聚维酮碘溶液（10%）。
6. 将鼠标置于手术显微镜下，后肢处于半屈曲姿势，使用手术皮肤胶带（图 3A）。
7. 以无菌方式戴上无菌手术手套。
8. 用无菌窗帘盖住鼠标并暴露手术部位（图 3B）。在另一个无菌悬垂上打开高压灭菌手术器械的包装。
9. 做一个皮肤切口, 用剪刀和镊子分开臀部肌肉, 露出坐骨神经 (图 3C-D)。
10. 不要将坐骨神经从周围的结缔组织中释放出来，因为这有助于防止神经横断后形成间隙。
11. 在手术显微镜下，使用精细的显微剪刀将神经不完全切割至其宽度的 80%，以防止间隙形成（图 3E）。
12. 首先应用 7–10 µL 纤维蛋白原，在横断部位应用 7–10 µL 凝血酶。
13. 在完全凝固所应用的纤维蛋白胶之前，尽快完全切断剩余的神经（图 3F）。
14. 用手术钉闭合伤口，皮下注射丁丙诺啡（0.05 毫克/千克）。
15. 将鼠标放回干净的笼子，并将笼子放在加热垫上，直到鼠标醒来。

图 3. 用纤维蛋白胶逐步切断神经。
A.准备好的鼠标在手术显微镜下的位置。 B.右后肢手术部位在高压灭菌布单窗口内的位置。 C.股二头肌 (BF) 和股四头肌 (QF) 肌肉之间的坐骨神经 (SN) 暴露。 D.横断前暴露的坐骨神经及其位置。 E.切断约 80% 的坐骨神经。 E.完全切断剩余的约 20% 的神经。

用于压力传感器装置结构
A. 装置组装
所有连接都是通过焊接完成的。有关连接概述，请参见引脚分配图（图 4）。

图 4. 引脚图。
PrecisionPinch系统示意图，包含 Arduino UNO ( A )、Micro SD 卡适配器 ( B )、力敏电阻 (FSR) FlexiForce A301 ( C ) 和 16x2 LCD 屏幕 ( D )。

1. 将公针连接器连接到 PCB 屏蔽板（图 5）。

图 5. PCB 屏蔽板和引脚连接器。

2. 使用钳子将 Micro SD TF 卡适配器读卡器模块上的引脚拉直，并将它们连接到板上（图 6）。

图 6. 连接 Micro SD 卡适配器。

3. 使用 20 号实心线将 Micro SD 卡适配器读卡器模块连接到适当的位置：GND 到 GND，MISO 到 D12，MOSI 到 D11，SCK 到 D13，CS 到 D10。实心线更容易焊接。将较长的电线（约 15 厘米长）连接到 VCC。这稍后将连接到 +5V（图 7）。

图 7. 将 Micro SD 卡适配器连接到板上的适当位置。

4. 将六段 20 号线（约 15 厘米长）连接到 D2 – D7 处的电路板的数字输出连接。将另一端留待稍后连接（图 8）。

图 8. 将电线连接到数字输出。

5. 将公针连接器连接到 LCD 显示器，然后将连接器焊接到板上（图 9）。

图 9. LCD 显示屏中的焊料。

6. 通过将左侧引脚连接到 +5V、中间引脚连接到 LCD V0、右侧引脚连接到 VSS 来添加 10 KOhm电位器（图 10）。请参阅引脚分配图进行说明。

图 10. 将电位计（红色箭头）和电源连接到 LCD 显示器。

7. 将 220 欧姆电阻（红色箭头）连接到 LCD D15 和 +5V（图 11）。请参阅引脚分配图进行说明。

图 11. 连接 220 欧姆电阻。

8. 将 10 KOhm电阻器（红色箭头）连接到电路板（图 12）。

图 12. 连接 10 KOhm电阻。

9. 连接绞合线，为力传感器电阻器留下所需的长度。将 FSR 引脚 1 连接到 +5V。将 FSR 引脚 2 连接到板上的 A0。将 10 KOhm电阻连接到 GND 和 FSR引脚 2（图 13）。

图 13. 连接 FSR 线。

10. 将第 3 步和第 4 步中较长的电线绕到 LCD 上，并按如下方式连接：Micro SD 卡适配器 VCC 到 +5V，板 D2 到 LCD D7，板 D3 到 LCD D6，板 D4 到 LCD D5，板 D5 到 LCD D4 ，板 D6 到 LCD E，板 D7 到 LCD RS（图 14）。

图 14. 将数字输出连接到 LCD 屏幕。

11. 将绞合线连接到 FSR，并用电工胶带加固（图 15）。

图 15. 连接 FSR。

12. 将拨动开关串联到 9V 电池夹上。连接 9V 电池。
13. 将 Micro SD 卡插入 Micro SD 卡适配器。
14. 通过将设备的公引脚安装到 Arduino 上的母连接器中来连接 Arduino Uno。将 9V 电池电源插入 Arduino。
15. 使用计算机辅助设计 (CAD) 为设备制作外壳单元。我们推荐Tinkercad或Slidworks 。带有 3D 打印机的打印单元。我们的外壳设计可在https://github.com/gwandling/PrecisionPinch获得。设备构建完成（图 16）。

图 16. 带有便携式外壳单元的完整压力传感器装置。

B. 压力传感器的编程和校准
1. 下载开源Arduino 软件。
2. 以下位置下载PrecisionPinch软件 https://github.com/gwandling/PrecisionPinch 。
3. 将 Arduino 插入您的计算机并将PrecisionPinch软件上传到设备。
4. 通过使用已知重量绘制测量的电阻与已知压力的关系来校准设备。我们推荐从 2.5 到 25 磅的重量系列。考虑到您的计算，请务必使用力 = 压力/面积。接下来，将电阻转换为电导。使用该图的倒数来制定校准方程。可以在https://github.com/gwandling/PrecisionPinch找到示例校准文件。
5. 更正PrecisionPinch软件中的校准方程。
6. 将修改后的软件上传到设备。
7. 该设备现在可以使用了。

C. 压力传感器的数据检索
通过使用计算机，可以在设备使用后从文件 DATALOG.txt 下的micro SD卡中检索数据。该文件可以上传到 Microsoft Excel 进行进一步分析。图 17 显示了一个示例。

图 17. PrecisionPinch数据示例。
显示由镊子产生并在 Excel 中绘制的挤压伤压力的时间过程的代表性跟踪。 Pa，帕斯卡；毫秒，毫秒。

数据分析

压力传感器用
可以在 Microsoft Excel 中执行数据分析，其中可以创建时间与压力的关系图，以可视化挤压伤期间的压力变化。可以计算平均压力来比较不同的挤压伤模型。

笔记

用纤维蛋白胶逐步横切
1. 第二次切割后神经完全横断应在手术显微镜下确认。如果神经没有完全横断，这可能是结果解释中的一个混杂因素。
2. 不要将坐骨神经从周围的结缔组织中释放出来。如果将神经与周围的结缔组织分离，则切断后的神经末端可以更多地回缩。
3. 在整个过程中不要拉伸后肢，因为拉伸腿部可能会在纤维蛋白胶凝固之前导致切断的神经末端之间形成间隙。
4. 始终保持对 STG 的适当控制，例如用胶水简单的一键式完全横断坐骨神经，如最近的出版物所述（Lee等人， 2020 年）。

压力传感器用
1. 该设备旨在感应和记录施加在其上的最适度的压力，响应时间 <5 微秒，压力范围为 2.5–25磅，但它不会感应到简单的接触或触摸。
2. 对于耐用性，传感器的额定驱动次数为 300 万次。然而，像所有测量设备一样，它应该每隔几个月重新校准一次，以确保准确的读数。
3. 我们验证了不同的镊子和针头驱动器在按压并保持在固定位置时产生的压力的可重复性。在我们最近的出版物 ( Wandling ) 中详细描述了将神经压在传感器上并捕获压力信号的连续步骤等。 , 2021)。
4. 请注意，压力仅在传感器的黑色圆圈内测量。确认所有需要的联系人都在该维度内。

致谢

新颖的神经横断协议改编自我们文章的原始版本（ Lee等人，2020 年），并且压力传感器结构比我们的原始报告（ Wandling等人，2021 年）更详细地介绍。这项工作得到了 NIH (K08 AR060164-01A)、国防部 (W81XWH-16-1-0725) 和韩国国家研究基金会 (NRF-2015R1C1A1A02036830) 的资助以及宾夕法尼亚州立大学医学中心的机构支持.作者感谢Mosammat Begom ，MS，寻求技术帮助。

利益争夺

John C. Elfar拥有一家公司的股权，该公司根据他的工作获得了他所在机构的专利许可。

伦理

实验设计和动物方案 (PRAMS201747923, 11/17/2020-11/17/2023) 由美国宾夕法尼亚州赫尔希宾夕法尼亚州立大学医学院的机构动物护理和使用委员会批准和更新。

参考

1. Alant, JD, Kemp, SW, Khu , KJ, Kumar, R., Webb, AA 和Midha , R. (2012)。啮齿动物连续性损伤模型中的创伤性神经瘤。神经创伤杂志 29（8）：1691-1703。
2. Bridge, PM, Ball, DJ, Mackinnon, SE, Nakao, Y., Brandt, K., Hunter, DA 和Hertl , C. (1994)。神经挤压伤——轴索断裂模型。 Exp Neurol 127（2）：284-290。
3. Caillaud , M., Richard, L., Vallat , JM, Desmouliere , A. 和 Billet, F. (2019)。外周神经再生和神经内血运重建。神经再生资源14（1）：24-33。
4. 坎贝尔，WW（2008 年）。周围神经损伤的评估和处理。临床神经生理学119（9）：1951-1965。
5. Chen, LE, Seaber , AV, Glisson, RR, Davies, H., Murrell, GA, Anthony, DC 和Urbaniak , JR (1992)。定义的急性挤压伤后周围神经的功能恢复。 J Orthop Res 10（5）：657-664。
6. Faroni , A., Mobasseri , SA, Kingham , PJ 和 Reid, AJ (2015)。周围神经再生：实验策略和未来展望。 Adv Drug Deliv修订版 82-83：160-167 。
7. Foster, CH, Karsy , M., Jensen, MR, Guan, J., Eli, I. 和 Mahan, MA (2019)。使用全国住院患者样本的下肢神经损伤的趋势和成本分析。神经外科85（2）：250-256。
8. Geary, MB, Li, H., Zingman , A., Ketz , J., Zuscik , M., De Mesy Bentley, KL, Noble, M. 和Elfar , JC (2017)。促红细胞生成素可加速中度坐骨神经挤压伤后的功能恢复。肌肉神经56（1）：143-151。
9. Hare, GM, Evans, PJ, Mackinnon, SE, Best, TJ, Bain, JR, Szalai , JP 和 Hunter, DA (1992)。步行轨迹分析：对周围神经恢复的长期评估。塑料重建外科杂志89（2）：251-258。
10. 艾萨克斯，J. (2013)。主要周围神经损伤。手临床29（3）：371-382。
11. Karsy , M.、Watkins, R.、Jensen, MR、Guan, J.、Brock, AA 和 Mahan, MA (2019)。使用全国（全国）住院患者样本进行上肢神经损伤的趋势和成本分析。世界神经外科123：e488-e500。
12. Lee, JI, Gurjar , AA, Talukder , MAH, Rodenhouse , A., Manto , K., O'Brien, M., Govindappa , PK 和Elfar , JC (2020)。一种新的小鼠神经横断和修复方法：功能恢复的神经、血管和肌肉的组织形态学分析。科学代表10（1）：21637。
13. Moore，AM， Borschel ，GH， Santosa ，KB，Flagg，ER，Tong，AY， Kasukurthi ，R.，Newton，P.，Yan，Y.，Hunter，DA，Johnson，PJ等。（2012）。在外周神经中表达绿色荧光蛋白 (GFP) 的转基因大鼠为研究神经损伤和再生提供了一种新的后肢模型。 J神经科学方法204（1）：19-27。
14. Noble, J., Munro, CA, Prasad, VS 和Midha , R. (1998)。多发伤患者人群上、下肢周围神经损伤分析[J]. 创伤杂志45（1）：116-122。
15. 罗宾逊，LR (2000)。外周神经外伤。肌肉神经23（6）：863-873。
16. 罗宾逊，LR (2004)。外周神经外伤。增刊临床神经生理学57：173-186。
17. Savastano , LE, Laurito , SR, Fitt , MR, Rasmussen, JA, Gonzalez Polo, V. 和 Patterson, SI (2014)。坐骨神经损伤：用于研究神经系统损伤和恢复的许多方面的简单而微妙的模型。 J神经科学方法227：166-180。
18. Siemionow, M. 和Brzezicki , G. (2009)。第 8 章：周围神经修复的当前技术和概念。 Int Rev Neurobiol 87：141-172。
19. Tos , P., Battiston , B., Ciclamini , D., Geuna , S. 和Artiaco , S. (2012)。通过肌肉-静脉联合移植物的生物管状化对挤压性神经损伤进行初步修复。显微外科32（5）：358-363。
20. Tseng, KC, Li, H., Clark, A., Sundem , L., Zuscik , M., Noble, M. 和Elfar , J. (2016)。 4-氨基吡啶促进急性周围神经损伤的功能恢复和髓鞘再生。 EMBO 分子医学8（12）：1409-1420。
21. Wandling ，GD，Lee，JI， Talukder ，MAH， Govindappa ，PK 和Elfar ，JC（2021 年）。新型实时数字压力传感器揭示了当前神经挤压损伤模型的广泛变化。 Mil Med 186（增刊 1）：473-478。
22. Yue, L., Talukder , MAH, Gurjar , A., Lee, JI, Noble, M., Dirksen, RT, Chakkalakal , J. 和Elfar , JC (2019)。 4-氨基吡啶减轻小鼠坐骨神经挤压伤后的肌肉萎缩。肌肉神经60（2）：192-201。
23. 佐霍德内，德国之声（2012 年）。周围神经再生的挑战和美丽。 J外围神经系统17（1）：1-18。