يصف هذا البروتوكول إجراء استئصال الجمجمة باستخدام مثقاب هوائي عالي السرعة على خنزير Landrace الدنماركي البالغ من العمر 3 أشهر. يتم الوصول من خلال العظم الجبهي ويكشف عن الأم الجافية البطنية ونصفي الكرة المخية الأساسيين. يسمح هذا الإجراء بالوصول إلى جزء كبير من دماغ الخنزير.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
الوصول إلى دماغ الخنزير عن طريق استئصال القحف عالي السرعة بالهواء المضغوط
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
يعد استخدام الخنازير كنموذج حيواني تجريبي ذا أهمية خاصة في أبحاث علم الأعصاب ، حيث يشترك الخنازير والجهاز العصبي المركزي البشري (CNS) في العديد من الخصائص الوظيفية والمعمارية المهمة. وبالتالي ، من المتوقع أن يكون للخنازير دور متزايد الأهمية في الأبحاث المستقبلية حول الأمراض العصبية المختلفة. هنا ، يتم وصف طريقة لإجراء استئصال القحف الأمامي من خلال العظم الجبهي الخنازير. بعد شق خط الوسط والتعرض اللاحق للعظم الجبهي للخنزير ، يتم استخدام المعالم التشريحية لضمان الموقع الأمثل لاستئصال القحف. من خلال التخفيف الدقيق والتدريجي للعظم الجبهي باستخدام مثقاب مستدير ، يتم تحقيق فتحة مستطيلة للأم الجافية ونصفي الكرة المخية الأساسيين. تتطلب الطريقة المقدمة مواد جراحية معينة ، بما في ذلك مثقاب هوائي عالي السرعة ، ودرجة معينة من الخبرة الجراحية. تشمل المضاعفات المحتملة آفات غير مقصودة في الأم الجافية أو الجيب السهمي الظهري. ومع ذلك ، فإن الطريقة بسيطة وفعالة من حيث الوقت وتوفر درجة عالية من التكرار للباحثين. إذا تم إجراؤها بشكل صحيح ، فإن هذه التقنية تكشف جزءا كبيرا من دماغ الخنزير غير المتأثر لمختلف عمليات المراقبة العصبية أو التحليلات.
المقدمة
بشكل عام ، يتم استخدام النماذج الحيوانية عندما تحظر القيود العملية و / أو الأخلاقية استخدام المرضى من البشر لفحص الأمراض أو اختبار الأساليب الجراحية. يتم إنشاء نماذج حيوانية جديدة بشكل عام لتوفير معرفة جديدة ذات قيمة انتقالية للظروف البشرية. غالبا ما تستخدم القوارض لاعتبارات عملية ومالية ، ولكن لها قيمة متعدية محدودة للبشر ، خاصة بسبب الاختلافات التشريحية الكبيرة1. الخنازير ، ومع ذلك ، تقدم العديد من المزايا مقارنة بالقوارض. لا تشترك الخنازير فقط في العديد من السمات التشريحية والفسيولوجية والأيضية والوراثية الرئيسية مع البشر ، ولكن يمكن مطابقة حجم أنظمة أعضاء الخنازير لتشبه الأعضاء البشرية 2,3. هذا يعطي الخنازير دورا فريدا بين النماذج الحيوانية الجراحية وفي التدريب الإجرائي4. على الرغم من أن استخدام نماذج الخنازير يتطلب قدرات عملية ومالية معينة مقارنة باستخدام القوارض ، إلا أن الخنازير تقدم خيارا أكثر قبولا من الناحية المالية والأخلاقية مقارنة باستخدام الرئيسيات غير البشرية.
دماغ الخنزير له أهمية خاصة في أبحاث علم الأعصاب الانتقالية. أولا ، تشبه بنية دماغ الخنزير بنية الدماغ البشري ، حيث أن كلاهما سائد في المادة البيضاء و gyrencephalic3،5،6. ثانيا ، يسمح حجم الدماغ الأكبر في الخنازير مقارنة بالقوارض باستخدام المعدات الجراحية وطرق التصوير المختلفة المكافئة لتلك المستخدمة في الإعدادات السريرية 7,8. وبالتالي ، تم استخدام نماذج الخنازير المختلفة على نطاق واسع في أبحاث علم الأعصاب على مدى العقود الأخيرة9. ومع ذلك ، تتطلب غالبية نماذج الجهاز العصبي المركزي الخنازير هذه تحليلا مباشرا لأنسجة المخ ، والتي يمكن الحصول عليها بطرق مختلفة (على سبيل المثال ، زرع القسطرة أو الأقطاب الكهربائية ، وخزعات الأنسجة ، وما إلى ذلك) 10. نظرا لأن معظم هذه الطرائق تتطلب درجة معينة من الاستخدام والوصول المباشر إلى الدماغ ، يجب النظر في طرق مختلفة للوصول الجراحي.
تتضمن هذه الطريقة إجراء استئصال القحف الأمامي من خلال العظم الجبهي على أنثى خنزير Landrace الدنماركي المخدر البالغ من العمر 3 أشهر. الغرض العام من هذه المخطوطة هو وصف طريقة لتعريض نسبة كبيرة من دماغ الخنزير البطني من خلال استئصال القحف باستخدام مثقاب هوائي عالي السرعة. الخطوة الأولى هي وضع الموضوع في وضع مناسب برأس مرتفع. نظرا لأن جمجمة الخنازير تختلف تماما عن جمجمة البشر ، فإن الخطوة الثانية تتضمن التخطيط لوضع استئصال الجمجمة باستخدام معالم تشريحية مختلفة. الخطوة الثالثة هي الوصول إلى الأم الجافية الأساسية التي تغطي نصفي الكرة الأرضية دون إتلافها.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
تم إجراء جميع التجارب على الموصوفة في مستشفى جامعة ألبورغ ، الدنمارك ، وفقا للقوانين الحالية وبموافقة مفتشية التجارب الحيوانية الدنماركية (ترخيص رقم 2020-15-0201-00401). تم استخدام الخنازير المحلية ، أنثى ، حوالي 40 كجم وعمر 3 أشهر ، لهذه الدراسة. التفاصيل المتعلقة بالكواشف والمعدات المستخدمة مذكورة في جدول المواد.
1. موضوع السكن
- ضع الموضوعات المنزلية في مجموعات مع دورات الضوء / الظلام لمدة 12 ساعة في أقلام معتمدة لمدة 7 أيام على الأقل قبل الإجراء الجراحي لضمان التأقلم.
2. التخدير والمراقبة
- قم بتخدير بحقن عضلي قدره 2 مل / 10 كجم من خليط يحتوي على تيلتامين 6.25 مجم / مل ، كيتامين 6.25 مجم / مل ، زولازيبام 6.25 مجم / مل ، بوتورفانول 1.25 مجم / مل ، وزيلازين 6.25 مجم / مل.
- ضع في وضع ضعيف على بطانية التدفئة لضمان التنظيم الحراري الأمثل.
- قم بتنبيب الموضوع بحجم 6.5 أنبوب7 وقم بتهويته ميكانيكيا بهواء غير مرطب ، وحجم مد وجزر يبلغ 8 مل / كجم ، ومعدل تنفس 16-20 نفسا / دقيقة وفقالتركيزات CO 2 في نهاية المد والجزر <6.0 كيلو باسكال.
ملاحظة: هذا يضمن أيضا الوضع الصحيح للأنبوب داخل القصبة الهوائية. - الحفاظ على التخدير عن طريق استنشاق 1 ٪ إلى 2 ٪ سيفوفلوران.
- ضع مرهم العيون بعناية على كلتا عيني الموضوع لمنع الجفاف أثناء التخدير.
- تأكد من درجة التخدير عن طريق التحقق من ردود الفعل الهدبية وضبط سيفوفلوران وفقا لذلك.
- أدخل قسطرة المثانة مع مقياس حرارة في مثانة الشخص من خلال مجرى البول لمراقبة درجة الحرارة وجمع البول في كيس قسطرة.
- مراقبة العلامات الحيوية للحيوان طوال العملية.
ملاحظة: تشمل العلامات الحيوية النبض وضغط الدم الشرياني المستمر ودرجة الحرارة وثاني أكسيد الكربون في نهاية المد والجزر2. - أدخل قسطرة وريدية مركزية (6 Fr sheath) في الوريد الوداجي الأيمن عن طريق البزل عن طريق الجلد واستخدمها للتسريب الملحي المستمر (كلوريد الصوديوم ، 0.9٪) ، وتسريب الدواء ، والقتل الرحيم في نهاية الدراسة.
3. تحديد المواقع الحيوانية
- ضع الهدف في وضع الانبطاح مع رفع الرأس وتثبيته بأكياس الرمل حتى يصبح العظم الأمامي أفقيا تقريبا لضمان الوضع الأمثل.
ملاحظة: تأكد من تثبيت الرأس إلى حد ما لمنع الحركة غير المرغوب فيها. - حلق الشعر من موقع الجراحة باستخدام أداة تشذيب أو ماكينة حلاقة.
4. إعداد المعدات الجراحية
- قم بإعداد المعدات الجراحية كما هو موضح في جدول المواد.
5. تعريض العظم الجبهي
- تحديد البروز القفوي والجانب الذيلي لكل قمة مدارية عليا (الشكل 1) لتحديد خط الوسط السهمي المتوقع.
- ابدأ بشق خط الوسط باستخدام المشرط رقم 24 لقطع كل من الجلد و galea aponeurotica على سمحاق العظم الجبهي.
- امسح الدم بالمسحات الجراحية.
- افصل تدريجيا galea aponeurotica عن العظم الجبهي الأساسي حول الشق باستخدام رونجور مسطح 12 مم.
- استخدم ضامنا جراحيا لفصل galea aponeurotica وكشف العظم الجبهي الأساسي (الشكل 2).
6. تحديد المعالم التشريحية للعظم الجبهي المكشوف
- حدد الدرز السهمي كمرجع لخط الوسط التشريحي والخيط الإكليلي (الشكل 2).
- حدد الهياكل العظمية الثلاثة من خلال الجس اليدوي: البروز القفوي والجانب الذيلي لكل من القمم المدارية العليا (الشكل 1 والشكل 3).
ملاحظة: تشكل هذه المعالم مثلثا يتم فيه استئصال القحف (الشكل 1 والشكل 4 أ).
7. الوصول إلى الأم الجافية
- باستخدام مثقاب هوائي عالي السرعة مع نتوء دائري مطلي بالماس (الشكل 3 أ) ، حدد كل ركن من أركان المستطيل داخل حدود المثلث المحدد مسبقا.
- قم بتوصيل كل زاوية بلدغ ماسي دائري 4 مم لضمان الموقع الصحيح للفتحة (الشكل 4 ب).
- قم بترقق العظم الأمامي تدريجيا باستخدام نتوء الماس المستدير مقاس 4 مم حتى تنكشف الأم الجافية.
ملاحظة: تجنب جعل نقطة الاتصال الأولى مع الأم الجافية في خط الوسط ، المقابلة للخياطة السهمية (الشكل 1) ، حيث يوجد الجيب السهمي الظهري الكبير هنا. ثقب في هذه المرحلة يمكن أن يسبب نزيف وريدي كبير. - استخدم نقطة الاتصال الأولى مع الجافية لتقييم سمك العظم الجبهي المتبقي بصريا.
- استمر في ترقق العظم الأمامي بعناية في المستطيل المحدد باستخدام نتوء الماس المستدير مقاس 4 مم.
ملاحظة: احفظ غبار العظام للإرقاء اللاحق للنزيف من الأوردة أو الإسفنج المكشوف للعظم الجبهي. - حرك تشريح 3 مم تحت العظم الرقيق بدرجة كافية حول الصفيحة العظمية وقم بقطعه بضغط يدوي لطيف لتوسيع الفتحة إلى الأم الجافية.
ملاحظة: قم بالتبديل بين حفر العظم وتقطيعه حتى تنكشف نقاط متعددة من الأم الجافية حول الصفيحة العظمية. - ضع محلول ملحي معقم مع حقنة لمسح الرؤية.
8. إزالة الصفيحة العظمية
- أدخل تشريح 3 مم تحت الصفيحة العظمية وقم بالضغط التدريجي لأسفل على مقبضها لكسر الصفيحة العظمية.
ملاحظة: يجب الآن كشف الأم الجافية الأساسية ، والكشف عن ملامح نصفي الكرة المخية (الشكل 5 والشكل 6). - تقييم سلامة الأم الجافية عن طريق الفحص البصري لتسرب السائل الدماغي الشوكي (CSF).
ملاحظة: سيرتفع نصفي الكرة الأرضية في نبض متزامن إذا لم تكن هناك عيوب كبيرة في الأم الجافية. - أوقف النزيف الوريدي الطفيف باستخدام غبار العظام المحفوظ أو عن طريق تطبيق التخثر أحادي القطب أو ثنائي القطب بعناية مع الكي عند الجهد المنخفض.
ملاحظة: من المتوقع حدوث نزيف وريدي بسيط من الأوردة المبعوثة أو ثنائية الصبغية.
9. حماية الأم الجافية المكشوفة
- قم بتغطية الأم الجافية المكشوفة بمسحة جراحية معقمة مبللة بمحلول ملحي معقم لمنع جفاف الأنسجة الكامنة.
10. إدخال قسطرة غسيل الكلى (MDC)
- استخدم الجيب السهمي الظهري كمرجع لخط الوسط. ضع قسطرة غسيل الكلى الدقيقة (MDC) داخل تجويف إبرة 18 G التي تستخدم لمرة واحدة. اخترق الأم الجافية 10 مم أفقيا من الجيب السهمي الظهري بالإبرة بزاوية 10 درجات -15 درجة في اتجاه الجمجمة المنضدية حتى 20 مم من الإبرة داخل الأنسجة.
- اسحب الإبرة ببطء مع التأكد من بقاء MDC في نفس الموقع داخل القشرة الدماغية السطحية.
- اربط القسطرة بإحكام بالجلد القريب لمنع خلع MDC.
ملاحظة: تأكد من عدم ملامسة طرف MDC للطرف الحاد للإبرة لتجنب التلف. - كرر الإجراء باستخدام الجيب السهمي الظهري كمرجع لخط الوسط. ضع MDC داخل إبرة كما هو موضح أعلاه واخترق الأم الجافية على نصف الكرة المقابل 15 مم من خط الوسط مع الإبرة عموديا (زاوية 90 درجة).
- أدخل الإبرة 20 مم قبل سحبها ببطء كما هو موصوف ، تاركا MDC داخل الأنسجة الدماغية تحت القشرية. تأمين MDC كما هو موضح أعلاه.
- تحضير حقنة بلاستيكية 2 مل يمكن التخلص منها بإبرة 18 جرام يمكن التخلص منها. املأ المحقنة ب 0.5 مل من محلول ملحي معقم.
- اخترق الأم الجافية 20 مم بشكل جانبي من خط الوسط مع إبقاء الإبرة بزاوية 45 درجة موجهة نحو خط الوسط. أدخل الإبرة ببطء 1 مم في المرة الواحدة مع الشفط برفق مع كل خطوة من خطوات الإدخال.
- راقب المحقنة أثناء كل شفط حتى يتم الحصول على السائل النخاعي (CSF).
- افصل الإبرة عن المحقنة مع إبقاء الإبرة في نفس الموقع التشريحي. أدخل نتواجي متعدد التخصصات من خلال الإبرة في البطين الجانبي حتى تشعر بالمقاومة.
- اربط MDC بإحكام بشريط جراحي كما هو موضح أعلاه.
11. غسيل الكلى (MD)
- قم بتوصيل كل قسطرة غسيل الكلى (MDC) بمضخة غسيل الكلى الدقيقة المنفصلة.
- بدء عملية غسيل الكلى عن طريق ضخ محلول ملحي معقم من خلال MDC وجمعها في عينة مناسبة. تأكد من التدفق عبر كل MDC من خلال مراقبة المياه المالحة في كل عينة.
- ابدأ فترة معايرة الأنسجة لمدة 30 دقيقة من غسيل الكلى المستمر بمعدل تدفق 1 ميكرولتر / دقيقة.
12. القتل الرحيم
- تطبيق بلعة من البنتوباربيتال الوريدي (50 ملغ/كغ) من خلال القسطرة الوريدية المركزية (باتباع البروتوكولات المعتمدة مؤسسيا).
- راقب النبض وضغط الدم ومنحنيات CO2 في نهاية المد والجزر على جهاز التنفس الصناعي للحصول على خط مسطح كتأكيد للسكتة القلبية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
يوفر وضع الانبطاح لرأس الخنزير الوصول الأمثل للجراح أثناء العملية ، كما أن استخدام أكياس الرمل المثبتة يقلل من خطر حدوث تحولات غير مقصودة في موضع رأس الخنزير أثناء الحفر.
خلال هذا العرض التوضيحي ، تم استخدام المعالم التشريحية السطحية لجمجمة الخنزير العلوية (كل من القمم المدارية العليا والقمة القفوية) (الشكل 1 والشكل 3) لتحديد الخط السهمي المركزي بدقة قبل إجراء الشق. بعد شق وإزالة galea aponeurotica ، تم تحديد الخيط السهمي لتحديد خط ال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
يتضمن الإجراء الموضح عدة خطوات حاسمة. أولا ، يعد التخطيط الدقيق لموقع استئصال القحف أمرا بالغ الأهمية بسبب تكوين جمجمة الخنازير. نظرا لأن سمك العظم الجبهي للخنزير يزداد عند الحواف الجانبية ، فإن وضع الفتحة بشكل جانبيللغاية 11 يمكن أن يجعل من الصعب الوصول إلى الأم الجافية أثناء الحفر. بالإضافة إلى ذلك ، يعد تحديد موقع الفتحة بشكل صحيح داخل خط الوسط أمرا مهما لتقليل مخاطر حدوث تلف غير مقصود للجيب السهمي الظهري الأساسي. ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أن الخنازير تظهر اختلافات فردية كبيرة في تكوين الجمجمة ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.
شكر وتقدير
يود المؤلفون أن يعربوا عن امتناننا للدعم والخبرة التقنية التي شاركها الموظفون في مختبر الطب الحيوي ، مستشفى جامعة ألبورغ ، الدنمارك.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 10 مل محاقن بلاستيكية | Becton, Dickinson and Company | 303219 | |
| 107 مضخة غسيل الكلى المجهري | M غسيل الكلى | P000127 | 107 مضخة غسيل الكلى المجهري |
| 2 مل محاقن بلاستيكية | بيكتون وديكنسون وشركاه | 300928 | |
| 25 مم ، 18 جم إبر | بيكتون وديكنسون وشركاه | 304100 | |
| سخان باير هوجر | 3M | B5005241003 | |
| بطانية تسخين Bair Hugger | 3M | B5005241003 | |
| Batery لمضخة غسيل الكلى | M 8001788 | غسيل الكلىبطارية 6 فولت ، 106 و MD مضخة | |
| تشريح | كارل شتورز | 223535 | تشريح 3 مم |
| أنبوب القصبة الهوائية مقاس 6.5 | DVMed | DVM-107860 | أنبوب القصبة الهوائية المسند |
| Euthasol Vet | Dechra المنتجات البيطرية A / S | 380019 | فينتوباربيتال للقتل الرحيم ، 400 مجم / مل |
| فارابوف روجين | مهر روجين جراحي | مسطح الرأس (12 مم) | |
| فولي قسطرة 12 F | Becton و Dickinson and Company | D175812E | Catherter مع غمد داخلي بجهاز استشعار حراري |
| Coris Avanti | Cordis غمد الفخذ Coris Avanti Cordis 6 F | ||
| قسطرة الدماغ لغسيل الكلى المجهري | M غسيل الكلى | P000050 طول الغشاء 10 مم -رمح 100 مم 4 / عبوة كجم | |
| حقنة غسيل الكلى | الدقيقة M غسيل الكلى | 8010191 | 106 مضخة حقنة 20 / عبوة من |
| القوارير الدقيقة لأخذ عينات غسيل الكلى | M P000001 | قوارير دقيقة 250 / عبوة | |
| طاولة | |||
| مثقاب هوائي عالي السرعة | Medtronic Medtronic | Medtronic Midas Rex 7 مثقاب | |
| Primus | جهاز التنفس الصناعي Dr & auml ؛ | مع مبخر مدمج للتخدير التكميلي Sevofluran | |
| مثقاب ماسي مستدير | Medtronic | 7BA40D-MN | |
| ضام ذاتي الاحتفاظ | Precission Instruments | 501722 | ضام Weitlander ، احتفاظ ذاتي ، 14 سم |
| محلول ملحي معقم | Fresnius Kabi | 805541 | 1000 مل |
| مقايضات | |||
| مشرط جراحي رقم 24 | سوان مورتون | 5.03396E + 12 | سوان مورتون مشرط معقم يمكن التخلص منه رقم 24 |
| خليط زولتيل فيتري | فيرباك | لتحريض التخدير |
المراجع
- Mariager, T., Bjarkam, C., Nielsen, H., Bodilsen, J. Experimental animal models for brain abscess: a systematic review. Br J Neurosurg. , 1-8 (2022).
- Bassols, A., et al. The pig as an animal model for human pathologies: A proteomics perspective. Proteomics Clin Appl. 8, 715-731 (2014).
- Meurens, F., Summerfield, A., Nauwynck, H., Saif, L., Gerdts, V. The pig: A model for human infectious diseases. Trends Microbiol. 20 (1), 50-57 (2012).
- Swindle, M. M., Makin, A., Herron, A. J., Clubb, F. J., Frazier, K. S. Swine as models in biomedical research and toxicology testing. Vet Pathol. 49 (2), 344-356 (2012).
- Lind, N. M., et al. The use of pigs in neuroscience: Modeling brain disorders. Neurosci Biobehav Rev. 31 (5), 728-751 (2007).
- Hoffe, B., Holahan, M. R. The use of pigs as a translational model for studying neurodegenerative diseases. Front Physiol. 10, 838(2019).
- Ettrup, K. S., et al. Basic surgical techniques in the göttingen minipig: Intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion. J Vis Exp. (52), e2652(2011).
- Bjarkam, C. R., Glud, A. N., Orlowski, D., Sørensen, J. C. H., Palomero-Gallagher, N. The telencephalon of the Göttingen minipig, cytoarchitecture and cortical surface anatomy. Brain Struct Funct. 222 (5), 2093-2114 (2017).
- Hou, N., Du, X., Wu, S. Advances in pig models of human diseases. Animal Model Exp Med. 5 (2), 141-152 (2022).
- Munk, M., Poulsen, F. R., Larsen, L., Nordström, C. H., Nielsen, T. H. Cerebral metabolic changes related to oxidative metabolism in a model of bacterial meningitis induced by lipopolysaccharide. Neurocrit Care. 29 (3), 496-503 (2018).
- Kyllar, M., et al. Radiography, computed tomography and magnetic resonance imaging of craniofacial structures in pig. J Vet Med C: Anat Histol Embryol. 43 (6), 435-452 (2014).
- Mariager, T., et al. Continuous evaluation of single-dose moxifloxacin concentrations in brain extracellular fluid, cerebrospinal fluid, and plasma: A novel porcine model. J Antimicrobial Chemother. , (2024).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
