توضح هذه الورقة العمليات الآلية لتخطيط جراحة الأعصاب غير البشرية للرئيسيات بناء على التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). تستخدم هذه التقنيات خطوات إجرائية في منصات البرمجة والتصميم لدعم تصميم الزرع المخصص ل NHPs. يمكن بعد ذلك تأكيد صحة كل مكون باستخدام نماذج تشريحية ثلاثية الأبعاد (3D) مطبوعة بالحجم الطبيعي.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
صندوق أدوات تصميم الغرسة العصبية للرئيسيات غير البشرية
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
تصف هذه الورقة طريقة داخلية لنمذجة الدماغ والجمجمة 3D من التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) المصممة خصيصا لتخطيط جراحة الأعصاب غير البشرية (NHP). توفر هذه التقنية الآلية القائمة على البرامج الحسابية طريقة فعالة لاستخراج ميزات الدماغ والجمجمة من ملفات التصوير بالرنين المغناطيسي بدلا من تقنيات الاستخراج اليدوي التقليدية باستخدام برامج التصوير. علاوة على ذلك ، يوفر الإجراء طريقة لتصور الدماغ والجمجمة القحفية معا من أجل التخطيط الجراحي الافتراضي البديهي. وهذا يولد انخفاضا كبيرا في الوقت والموارد من تلك التي يتطلبها العمل السابق ، والتي اعتمدت على الطباعة 3D التكرارية. تخلق عملية نمذجة الجمجمة بصمة يتم تصديرها إلى برنامج النمذجة لتصميم غرف الجمجمة وأغطية الرأس المناسبة للزرع الجراحي. تعمل الغرسات الجراحية المخصصة على تقليل الفجوات بين الغرسة والجمجمة التي يمكن أن تسبب مضاعفات ، بما في ذلك العدوى أو انخفاض الاستقرار. من خلال تنفيذ هذه الخطوات قبل الجراحة ، يتم تقليل المضاعفات الجراحية والتجريبية. يمكن تكييف هذه التقنيات للعمليات الجراحية الأخرى ، مما يسهل التخطيط التجريبي الأكثر كفاءة وفعالية للباحثين ، وربما جراحي الأعصاب.
المقدمة
الرئيسيات غير البشرية (NHPs) هي نماذج لا تقدر بثمن للبحث الطبي الانتقالي لأنها تشبه البشر تطوريا وسلوكيا. اكتسبت NHPs أهمية خاصة في الدراسات قبل السريرية للهندسة العصبية لأن أدمغتهم هي نماذج ذات صلة كبيرة بالوظيفة العصبية والخلل الوظيفي1,2,3,4,5,6,7,8. من الأفضل تقديم بعض تقنيات تحفيز الدماغ وتسجيله القوية ، مثل علم البصريات الوراثي وتصوير الكالسيوم وغيرها ، من خلال الوصول المباشر إلى الدماغ من خلال نواف....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
تمت الموافقة على جميع الإجراءات المتعلقة بالحيوانات من قبل معهد رعاية ولجنة استخدامه في جامعة واشنطن. تم استخدام ما مجموعه أربعة ذكور من المكاك الريسوس البالغة (Macaca mulatta) في هذه الدراسة. في وقت الحصول على التصوير بالرنين المغناطيسي ، كان H يبلغ من العمر 7 سنوات ، وكان L يبلغ من العمر 6 سنوات ، C يبلغ من العمر 8.5 عاما ، وكان B يبلغ من العمر 5.5 عاما. تم زرع H و L بغرف مزمنة مخصصة في عمر 9 سنوات.
1. عزل الجمجمة والدماغ (الشكل 1)
- الحصول على ملف T1 Quick Magnetization Prepared Gradient Echo (MPRAGE) للجمجمة والدماغ باستخدام جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي 3T. استخدم المعلم....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
تم التحقق من صحة هذه المكونات مسبقا باستخدام مزيج من تصورات التصوير بالرنين المغناطيسي والنماذج التشريحية المطبوعة 3D. من خلال مقارنة تصور حج القحف الآلي بحج القحف المطبوع 3D والتصوير بالرنين المغناطيسي في موقع حج القحف ، من الواضح أن تمثيل حج القحف الافتراضي يعكس بدقة منطقة الدماغ التي يمكن الوصول إليها باستخدام موقع حج القحف المحدد (الشكل 2A-F). بالإضافة إلى ذلك ، تم تقييم دقة تصور حج القحف الآلي بشكل أكبر من خلال مقارنة ال.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
تحدد هذه الورقة طريقة مباشرة ودقيقة لتخطيط جراحة الأعصاب التي لا تفيد فقط لتطوير المكونات المستخدمة في زرع نافذة الجمجمة NHP ولكن أيضا قابلة للتحويل إلى مجالات أخرى من أبحاث علم الأعصاب NHP13،15،25. بالمقارنة مع الطرق الحالية الأخرى لتخطيط وتصميم زرع NHP25،29،30 ، فإن هذا الإجراء لديه القدرة على اعتماده من قبل المزيد من مختبرات علم الأع.......
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
لا شيء للكشف عنه.
شكر وتقدير
نود أن نشكر توني هون وكيث فوغل وشون فيشر على مساعدتهم الفنية ودعمهم. تم دعم هذا العمل من قبل مؤسسة ماري جيتس بجامعة واشنطن (RI) ، والمعهد الوطني للصحة NIH 5R01NS116464 (T.B. ، A.Y.) ، NIH R01 NS119395 (D.J.G. ، A.Y) ، مركز واشنطن الوطني لأبحاث الرئيسيات (WaNPRC ، NIH P51 OD010425 ، U42 OD011123) ، مركز التكنولوجيا العصبية (EEC-1028725 ، Z.A. ، D.J.G.) و Weill Neurohub (Z. I.).
....الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| برنامج الطباعة ثلاثي الأبعاد (تبسيط 3D) (مدفوع) | Simplify3D | الإصدار 4.1 | يستخدم للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام طابعة MakerGear |
| C-Clamp | Bessey | CM22 | تستخدم لتصنيع الجافية الاصطناعية ، سعة 2-1 / 2 بوصة ، 1-3 / 8 بوصة |
| Throat Formlabs Form 3+ طابعة ثلاثية الأبعاد | 3 + | تستخدم للطباعة ثلاثية الأبعاد | |
| الدقيقة MakerGear M2 | Printer MakerGear | M2 revG | تستخدم في نماذج الطباعة ثلاثية الأبعاد |
| MATLAB (مدفوعة) | MathWorks | R2021b | تستخدم لعزل الدماغ والجمجمة ، وتصور بضع القحف الافتراضي وتقليل الجمجمة STL |
| نظام التصوير بالرنين المغناطيسي فيليبس أتشيفا | فيليبس | 4522 991 19391 | يستخدم لتصوير الرئيسيات غير البشرية |
| راتنج البوليمر الضوئي | Formlabs | FLGPGR04 | 1 لتر ، رمادي ، يستخدم للمطبوعات ثلاثية الأبعاد دقيقة مع طابعة Formlabs ؛ |
| برنامج تحضير الطباعة | PreForm Formlabs | الإصدار 2.17.0 | يستخدم للطباعة ثلاثية الأبعاد باستخدام طابعة Formlabs ؛ |
| خيوط الطباعة (PLA) | MatterHackers | 88331 | PLA 1.75 مم أبيض. تستخدم للطباعة ثلاثية الأبعاد مع طابعة MakerGear |
| سيليكون CAT-1300 | Shin-Etsu | تستخدم لتصنيع الجافية | |
| الاصطناعية سيليكون KE1300-T | Shin-Etsu | تستخدم لتصنيع الجافية الاصطناعية | |
| SolidWorks (مدفوعة) | أنظمة Dassault | 2020 | تستخدم لتصميم الغرفة وعمود الرأس |
| Syn.Flex-S Multicoil | Philips | 45221318123 | المستخدمة لغير البشر تصوير الرئيسيات |
المراجع
- Mitchell, A. S., et al. Continued need for nonhuman primate neuroscience research. Current Biology. 28 (20), R1186-R1187 (2018).
- Stanis, N., Khateeb, K., Zhou, J., Wang, R. K., Yazdan-Shahmorad, A. Protocol to study ischemic stroke by photothromboti....
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
