مقالة منهجية

الوصول إلى الفضاء تحت الجافية للحبل الشوكي للقوارض لتوصيل العلاج

1K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/68620

⸱

أغسطس 8, 2025

 ,  ,  ,  , 
1School of Pharmacy, University of Auckland, 2Neurosurgical Department, Auckland City Hospital

في هذه المقالة

ملخص

هذا البروتوكول الجراحي هو دليل تفصيلي لإدخال قسطرة داخل القراب في المساحة تحت الجافية للقوارب الشوكية لتقديم العلاج المستهدف.

الملخص

يعد علاج أمراض أو إصابات الحبل الشوكي أمرا صعبا ، ويرجع ذلك جزئيا إلى الصعوبات في تطوير علاجات فعالة يمكن تطبيقها مباشرة على الحبل السري. العلاجات الحالية لإصابة الحبل الشوكي (SCI) ، على سبيل المثال ، هي في المقام الأول فوق الجافية. ومع ذلك ، فإن العلاجات فوق الجافية لا تسمح بالتفاعل المباشر مع الحبل الشوكي ، مما يقلل من تأثير العلاج المحتمل. هنا ، يتم اقتراح طريقة للوصول إلى الفضاء تحت الجافية في نموذج القوارض للحصول على تأثير مباشر أكثر لعلاج معين. باستخدام البروتوكول الموصوف ، تم إجراء زرع ناجح تحت الجافية لجهاز إلكتروني حيوي لتسجيل / تحفيز الحبل الشوكي ، بالإضافة إلى الإدخال الآمن لهيدروجيل محمل ب neurotrophin-3. لم تظهر المعرضة لهذا البروتوكول في كلا التطبيقين أي تغيير في وظيفة الطرف الخلفي أو الأمامي بعد الإجراء ، ولم يتم تطوير أي خلل وظيفي لمدة تصل إلى 12 أسبوعا بعد العملية. في حين أن الأمثلة المعروضة هنا محددة للغاية ، يمكن استخدام البروتوكول المقترح في مجموعة متنوعة من التطبيقات للسماح بعلاج موضعي أكثر فعالية للاضطرابات العصبية في الحبل الشوكي.

المقدمة

يمكن أن يكون لأمراض وإصابات الحبل الشوكي آثار مدمرة على الملايين في جميع أنحاء العالم ، مما يؤدي إلى أعباء اجتماعية واقتصادية ورعاية صحيةكبيرة 1،2. يمكن أن تؤدي إصابات الحبل الشوكي والأمراض التنكسية العصبية إلى اختلالات حركية وحسية ولاإرادية مزمنة تقلل من نوعية الحياة والاستقلالية للأفراد المصابين. تركز العلاجات الحالية ، مثل التدخل الجراحي والعلاج الدوائي ، على التخفيف من الصدمات الأولية وإدارة المضاعفاتالثانوية 3. ومع ذلك ، نادرا ما تحقق هذه الأساليب تجديدا عصبيا كبيرا أو انتعاشا وظيفيا ، مما يترك حاجة ملحة لتدخلات أكثر فعالية تستهدف الآليات الأساسية.

الشاغل الأساسي لاستراتيجيات العلاج الحالية هو موقع العلاج المطلوب وتسليمه. العلاجات مثل التعديل العصبي أو التدخل الصيدلاني لديها القدرة على التأثير على النشاط العصبي ، وتسهيل التعافي الوظيفي ، وربما إعادة إنشاء الروابط في الدوائر الشوكية التالفة4. يمكن أن يؤدي تحفيز الحبل الشوكي إلى تحسينات في التحكم الحركي وتقليل الألم5. ومع ذلك ، فإن هذه الاستراتيجيات تقتصر حاليا على التوصيل غير المباشر للأنسجة المصابة ، مع التركيز على الفضاء فوق الجافية ، دون النظر في حاجز الأم الجافية للحبل الشوكي6،7،8. في حين أن العلاجات فوق الجافية أظهرت فوائد سريرية ، إلا أنها محدودة بسبب الوصول غير المباشر إلى مجموعات الخلايا العصبية المستهدفة ، مما يؤدي إلى تقليل الآثار المحتملة للعوامل العلاجية.

عملت مجموعتنا على التغلب على هذه القيود المرتبطة بالاستراتيجيات التي تركز على التخدير فوق الجافية واستكشاف إمكانية تقديم العلاج المباشر تحت الجافية في نماذج إصابات الحبل الشوكي (SCI). يسمح إدخال القسطرة في الحيز تحت الجافية بتطبيق العلاج مباشرة على الحبل الشوكي ، مما يوفر تفاعلا محسنا مع الأنسجة العصبية المصابة9،10. يقلل الإعطاء تحت الجافية أيضا من التأثيرات الحاجزة لأم الجافية ، مما يحسن فعالية التحفيز الكهربائي وأنظمة توصيل الأدويةالمستهدفة 11،12. يمكن أن تحسن هذه الطريقة دقة وفعالية العلاج ، مما قد يؤدي إلى نتائج أفضل في التعافي الوظيفي.

توضح هذه المقالة بروتوكولا خطوة بخطوة للوصول الآمن إلى الفضاء تحت الجافية للحبل الشوكي للقوارض. يركز هذا الإجراء على المنطقة الصدرية للعمود الفقري (T10-T12) ، ومع ذلك ، يمكن تنفيذه في مواقع مختلفة على الحبل السري حسب الضرورة. يتم تحديد المعالم التشريحية ، مما يسمح بتحديد المنطقة ، ويتم تقديم تعليمات مفصلة حول استئصال الصفيحة الفقرية ، وبضع التجافية ، واختراق الأم الجافية. كما يتم تقديم تطبيقين لهذا البروتوكول ، بما في ذلك زرع جهاز التحفيز الكهربائي بالإضافة إلى توصيل نظام توصيل دواء الهيدروجيل (الشكل 1). يمكن تكرار الخطوات الموضحة بسهولة من قبل الباحثين ذوي الخبرة في جراحة القوارض. تمت كتابة هذا البروتوكول في سياق نموذج كدمة من SCI. ومع ذلك ، يمكن تعديل النموذج المحدد للإصابة اعتمادا على النتائج التجريبية المرجوة. التقنية الموضحة هنا ، لا تبشر فقط بتطوير علاج اصابات النخاع الشوكي ، ولكنها قد توفر أيضا منصة للبحث المستقبلي حول إصلاح الحبل الشوكي وتجديده من خلال تدخلات دقيقة وموضعية.

البروتوكول

تم تنفيذ جميع الإجراءات وفقا للمبادئ التوجيهية الأخلاقية في جامعة أوكلاند وتمت الموافقة عليها من قبل لجنة أخلاقيات (AEC) التابعة للمؤسسة ومسؤولي رعاية بالجامعة (AWO). تم استخدام إناث فئران Sprague-Dawley التي تزن 240-260 جم وإيواؤها الجماعي (21 درجة مئوية ؛ 12 ساعة: 12 ساعة ، الضوء : الدورة المظلمة) وتم منحها إمكانية الوصول إلى النظام الغذائي القياسي للقوارض قبل الجراحة وبعدها. يوصى بتجربة هذا البروتوكول أولا في حالة عدم وجود نموذج إصابة ، حيث أن الهدف هو توفير وصول آمن إلى الفضاء تحت الجافية للحبل الشوكي للقوارض. هذه خطوة أولى مهمة لإثبات أنه يمكن تطبيق البروتوكول دون التسبب في إصابة ، مما يسمح بفحص أكثر دقة لنموذج الإصابة المطلوب. البروتوكول مناسب للدمج مع العديد من نماذج الإصابات المختلفة التي تستخدمها مجموعات البحث. لذلك ، لا يصف البروتوكول خطوات تسليم الإصابة المحددة لأنها ستختلف بناء على التطبيق. الكواشف والمعدات المستخدمة مدرجة في جدول المواد.

1. التحضير قبل الجراحة

  1. تعقيم جميع الأدوات (الشكل التكميلي 1) والمواد الاستهلاكية ذات الصلة.
  2. قم بوزن الفئران (الفئران) التي ستخضع لعملية جراحية في اليوم التالي.
  3. حساب الجرعات المناسبة من الأدوية المراد إعطاؤها ؛ بوبيفاكائين (مسكن) @ 2 مجم / كجم ، الجرعة - 0.08 مل / 100 جم ؛ ميلوكسيكام (مسكن) @ 2 مجم / كجم ، الجرعة - 0.04 مل / 100 جم ؛ بوبرينورفين (مسكن) @ 0.03 مجم / كجم ، الجرعة - 0.1 مل / 100 جم ؛ إنروفلوكساسين (مضاد حيوي) @ 10 مجم / كجم ، الجرعة - 0.08 مل / 100 جم12،13.
    ملاحظة: تم إعطاء بوبيفاكائين تحت الجلد في 3-4 مواقع على طول موقع الجراحة قبل الشق الأولي.

2. التحضير الجراحي

  1. تأكد من إعداد نظام التخدير بشكل صحيح (تحقق مما إذا كانت جميع الأنابيب المرتبطة بنظام الأكسجين والتخدير قد تم إعدادها بشكل صحيح).
  2. تحضير الحقن المطلوبة بناء على وزن الفئران بالإضافة إلى حقن 3 مل من المحلول الملحي ليتم إعطاؤه قبل البدء.
  3. تأكد من أن الوسادة الحرارية (درجة حرارة الصيانة 37 درجة مئوية) والمصباح والمجهر وماكينة الحلاقة كلها جاهزة وعملية.
    ملاحظة: لا يلزم تكبير محدد لمجهر التشريح ، حيث سيختلف التكبير حسب تفضيلات المستخدم ورؤيته أثناء الإجراء.
    تنبيه: تأكد من أن درجة حرارة لا تقل عن 35 درجة مئوية أو تتجاوز 40 درجة مئوية أثناء الإجراء

3. تحضير

  1. تأكد من توصيل جميع الأنابيب المرتبطة بنظام التخدير وخزان الأكسجين. في حالة استخدام نظام التخدير المستخدم في هذه الدراسة (انظر جدول المواد) ، اضبط تحريض الأيزوفلوران على 3٪ وأدخل وزن في نظام التخدير لضبط معدل تدفق الأكسجين للتخدير المداومة (الشكل التكميلي 1 أ).
    ملاحظة: حافظ على التخدير عند مستوى صيانة مناسب لكل على حدة. يمكن أن يتراوح هذا بين 1.3٪ -2٪ حسب.
  2. ضع الجرذ في غرفة الحث حتى لا يتمكن من تصحيح نفسه ، وانتقل إلى مستوى صيانة الأيزوفلوران المطلوب ، وانقل الجرذ إلى مخروط الأنف.
  3. يجب تطبيق 3 مل من المحلول الملحي والحقن الدوائية المطلوبة، تحت الجلد، قبل الحلاقة.
    ملاحظة: بعد الحقن بالمحلول الملحي والحلاقة ، قم بحقن البوبيفاكائين في عدة نقاط على طول موقع الشق المقصود
  4. أثناء مراقبة مستوى التخدير لدى ، قم بإعداد جميع الأدوات (المجهر ، الأدوات ، الستائر المعقمة) في منطقة الجراحة. ضع ستارة معقمة للأدوات في المنطقة المرغوبة ، وقم بتنظيم الأدوات على الستارة ، مع الحفاظ على المجال المعقم.
  5. احلق الفراء على طول الجزء الخلفي من ، من قاعدة الرقبة إلى أعلى الوركين.
  6. تطهير المنطقة بمقشر الكلورهيكس ، متبوعا بصبغة الكلورهيكس ، باستخدام حركة دائرية تتحرك من وسط المنطقة المحلوقة (3x) ، وقم بتطبيق مادة التشحيم على العينين لمنع الجفاف.
  7. انقل الجرذ إلى وسادة التدفئة تحت المجهر ، ضع ثنى مكبس وختم فوق المنطقة المحلوقة ، واقطع ثقبا كبيرا بما يكفي لكشف المجال الجراحي ولكن ليس كبيرا لفضح أي فرو غير محلوق.
  8. ضع مسبارا لدرجة حرارة المستقيم لمراقبة درجة حرارة والحفاظ على ~ 37 درجة مئوية باستخدام وسادة التدفئة. قم بإدارة فحوصات رعاية كل 5-10 دقائق.
  9. قم بإعطاء منعكس الدواسة لتأكيد المستوى الجراحي للتخدير وبدء الإجراء.

4. تشريح أنسجة العمود الفقري

  1. باستخدام شفرة مشرط ، قم بعمل شق خطي (~ 6-8 سم) في اتجاه منقاري إلى ذيلي (الشكل 2 أ) ، بدءا من قاعدة الرقبة ويمتد فوق السنام الصدري ، مما يؤدي إلى تعريض فقرات T9-T13.
  2. قم بإقران النسيج الضام الخلفي برفق أسفل موقع الشق باستخدام ملقط Graefe أو مقص زنبركي صغير ، لفضح الأنسجة العضلية في العمود الفقري مباشرة.
  3. حدد عملية T13 عن طريق تحديد موقع الأوتار البيضاء على شكل حرف V بالقرب من النصف الذيلي من الشق. العملية الشائكة المنقارية مباشرة إلى V على جانب الذيل من هي T13 (الشكل 2 ب).
  4. بدءا من T13 والانتقال إلى T9 ، قم بعمل شقوق صغيرة في الأنسجة الضامة بين كل عملية لفصلها قبل تطهير العضلات ، للمساعدة في الحفاظ على الموقع مع تقدم الإجراء (الشكل 2C). بعد ذلك ، قم بقطع القنوات في العضلات التي تعمل بالتوازي مع جانبي العمليات الشائكة باستخدام microscripers. افعل ذلك على جانبي العمود الفقري لفضح الصفيحة في كل جزء من العمود الفقري (الشكل 2 د).
  5. قم بإرفاق المشابك serrefine على جانبي جدران العضلات للحفاظ على مجال رؤية مفتوح للعمود الفقري. قم بإرفاق زوج واحد على جانبي T13 ، وآخر عند حدود T11 / T12 ، وآخر عند T11 / T10 (الشكل 2E).
  6. بمجرد تكوين قنوات واضحة ، قم بقطع النسيج الضام بين كل عملية باستخدام مقص دقيق أو rongeurs (الشكل 2F).
  7. قم بتنظيف القنوات حتى يتم تشريح النسيج الضام والعضلات بشكل نظيف من كل صفيحة ، من الجزء المنقاري من T13 إلى الجزء الذيلي من T9 ، مما يؤدي إلى تعريض الأجزاء T10-12 لإجراء استئصال الصفيحة الفقرية. يشار إلى الإنجاز الناجح من خلال الصفيحة المرئية بوضوح على جانبي العمليات.
    ملاحظة: المجهر غير مطلوب للخطوة 4 ، ولكن يوصى به بشدة.

5. استئصال الصفيحة الفقرية

  1. حدد موقع الجزء الذيلي من الصفيحة T12 التي تتداخل مع الجزء المنقاري من T13 ، ضع طرف الرونجور تحتها ، وابدأ برفق في إزالة قطع الصفيحة ، كما هو موصى به في بروتوكولات JoVE القياسية14،15 (الشكل 2G).
    ملاحظة: استخدم الملقط للإمساك بالعملية الشائكة لكل صفيحة للحفاظ على الثبات و "رفع" الألواح برفق أثناء كل قطع باستخدام الرونج (الشكل 2 ز). عند تحريك طرف الرونج أسفل الصفيحة ، حافظ على الضغط الخارجي بعيدا عن الحبل الشوكي لتقليل الضرر المحتمل.
    تنبيه: احرص على عدم دفع الجرعات بعيدا عن الأسفل عند إجراء الجروح ، لأنها قد تلحق الضرر بالأم الجافية و / أو الحبل الشوكي نفسه.
  2. بالانتقال من جانب إلى آخر ، استمر في قطع قطع العظام من الصفيحة T12 حتى يكون هناك مساحة كافية لتمديد القطع إلى خط الوسط للعملية ، وتعريض الحبل الشوكي ، مع وجود ثقب بعرض 5 مم تقريبا (الشكل 2H).
    ملاحظة: يمكن أن تؤدي إزالة العظم من العمود الفقري إلى نزيف يمكن أن يقلل من الرؤية أثناء العملية. استخدم مسحات قطنية أو مناديل ملفوفة خالية من النسالة (الشكل التكميلي 1 ب) لإدارة ذلك أثناء إجراء استئصال الصفيحة الفقرية.
  3. اعمل الرونجور أسفل الصفيحة على كلا الجانبين ثم امسح قناة متساوية إلى جزء الجمجمة من T12 (الشكل 2I).
    ملاحظة: سيصبح الحبل الشوكي مرئيا عند إزالة أجزاء من الصفيحة الصفيحية لكل جزء من العمود الفقري.
  4. كرر الخطوات من 5.1 إلى 5.3 لإزالة كل من T11 و T10.
  5. استمر في استئصال الصفيحة الفقرية ، مع الحفاظ على جروح متساوية على كلا الجانبين ، وتحرك بشكل مستقيم حتى T9 (الشكل 2J).
    ملاحظة: بالنسبة لإجراءات اصابات النخاع الشوكي (انظر قسم النتائج التمثيلية) ، يجب مسح الصفيحة الموجودة فوق جزء / أجزاء الحبل الشوكي المطلوبة على نطاق واسع بما يكفي للسماح باستخدام جهاز إصابة الكدمة (انظر المنطقة الموسعة في منتصف الشكل 2K). بالنسبة لتوصيل الدواء ، يمكن أن يكون استئصال الصفيحة الفقرية واسعا بما يكفي لتصور تطبيق المركب المطلوب.
  6. اغسل الكيس برفق بالمحلول الملحي وقم بإعداد المنطقة المرغوبة لبضع الصفيحة التحمل بمجرد اكتمال استئصال الصفيحة الفقرية ، وإزالة مساحة كافية من T10-T12 (الشكل 2K).
    ملاحظة: هذا الإجراء خاص بالوصول إلى أجزاء العمود الفقري (T10-T12) ، ومع ذلك ، يمكن استخدام هذه الطرق لإجراء استئصال الصفيحة الفقرية في أجزاء مختلفة على طول العمود الفقري.

6. بضع التحمل لتطبيق العلاج

  1. قم بإجراء بضع التحمل (شق الأم الجافية) باستخدام نطاق التسلخ للوصول إلى المساحة تحت الجافية للحبل الشوكي (الشكل 3 أ).
    ملاحظة: اضبط تكبير المنظار بناء على تفضيل الجراح لرؤية الأم الجافية.
  2. ثني إبرة 27 جم بزاوية 90 درجة بحيث يكون الشطبة متجها لأعلى (الشكل 3 ب).
    ملاحظة: استخدم زوجا من محركات الإبرة أو مرقئ الدم للإمساك بالإبرة عند الانحناء.
  3. اخترق الأم الجافية برفق بطرف الإبرة عند نقطة الدخول المرغوبة على الحبل الشوكي (الشكل 3 ب).
    تنبيه: احرص على عدم إتلاف الحبل الشوكي الأساسي أو الأوعية الدموية المتوسطة الخاصة به.
  4. بمجرد ثقب الأم الجافية ، ارفع الإبرة برفق ظهريا لتمزيق ثقب دائري في الأم الجافية ، لا يزيد عن 2 مم ، على جانبي الأوعية الدموية في خط الوسط. يشار إلى بضع التحمل الساخن الناجح من خلال كمية صغيرة من تسرب السائل الدماغي النخاعي (CSF) من أي من الفتحات.
    ملاحظة: حافظ على مسافة لا تقل عن بضعة مم من نهاية استئصال الصفيحة الفقرية للسماح بالوصول بسهولة إلى الفضاء تحت الجافية. إذا لزم الأمر ، أعد إدخال طرف الإبرة بعناية في الفتحة الأولية لزيادة حجمها.
  5. تأكد من أن الموضع المحدد لشق بضع التحمل وأن الموضع أمامك مباشرة خال من الأوعية الدموية المتفرعة من الأوعية الدموية في خط الوسط.
    تحذير: لا تتلف الأوعية الدموية في خط الوسط ، لأن ذلك سيسبب نزيفا مفرطا ، مما يمنع إكمال الإجراء.
  6. باستخدام الثقوب المصنوعة في الجافية ، قم بتوصيل العلاج المطلوب أو زرع جهاز في الفضاء تحت الجافية. بالنسبة لهذا البروتوكول ، يتم استخدام القسطرة داخل القراب لتوصيل العلاج إما لتوجيه جهاز التحفيز إلى موضعه أو حقن الهيدروجيل (الشكل 3 ج).
    ملاحظة: حافظ على مجال رؤية واضح عن طريق التنظيف المستمر لأي دم و / أو السائل الدماغي النخاعي بعد استئصال الدواتر.
  7. تأكد من أن أطراف القسطرة مرئية أسفل الجافية قبل التقدم إلى الحبل الشوكي. يشار إلى التطبيق الناجح من خلال القسطرة التي تتحرك بسلاسة عبر الأوعية الدموية الشوكية الصغيرة أثناء وجودها تحت الغشاء الجافية.
  8. بعد تقديم العلاج المطلوب (الشكل 3D ، E) ، ضع قطعة من الرغوة الجراحية المعقمة في الفراغ الذي تم إنشاؤه بواسطة استئصال الصفيحة الفقرية للمساعدة في الإرقاء والتئام الجروح والحفاظ على بنية العمود الفقري.
  9. بعد وضع رغوة الجل ، استخدم خياطة قابلة للامتصاص 4-0 بولي ديوكسانون لإغلاق طبقة العضلات والجلد فوق العمود الفقري.

7. رعاية ما بعد الجراحة

  1. افحص يوميا وأعط أدوية ما بعد العملية المطلوبة (بوبرينورفين لمدة يومين ؛ إنروفلوكساسين وميلوكسيكام لمدة تصل إلى 5 أيام). يجب تطبيق 1-3 مل من المحلول الملحي تحت الجلد حسب الحاجة (في حال استهلاك <10٪ من وزن الجسم من الماء خلال 24 ساعة خلال فترة ما بعد الجراحة).
  2. اعتمادا على الإجراء ، راقب وظيفة المثانة ، والوظيفة الحركية ، ومقياس التجهم ، وأي علامات أخرى لرعاية.
  3. قم بإزالة خيوط الجلد بعد 10-14 يوما تقريبا من الجراحة.

النتائج

تم تطبيق البروتوكول المقترح في وضعين تجريبيين مختلفين. المعطيات المعروضة تمثل المجموعات غير المصابة لأن القصد كان إثبات أن التلاعب تحت الجافية الموصوف في الإجراء (في غياب نموذج الإصابة) لا يضعف الوظيفة. تم زرع جهاز إلكتروني حيوي (الشكل 1 أ) أو تم تسليم هيدروجيل (الشكل 1 ب) في فئران Sprague-Dawley البالغة من العمر 6-8 أسابيع. تمت مقارنة الوظيفة الحركية لهذه بتلك الخاصة بالحيوانات الضابطة التي خضعت لعملية جراحية زائفة دون إجراء تحت الجافية باستخدام مقياس الوظيفة الحركية BBB. يتم تمثيل عدة مجموعات من هنا ، مما يدل على جدوى كل إجراء وسلامته. بعد كل إجراء ، حافظت جميع على وظيفة حركية طبيعية دون اختلاف في درجة BBB بين المجموعات بعد 7 أيام من الإجراء ، مما يشير إلى التنفيذ الآمن للبروتوكول الموصوف. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تمثيل مجموعة من (الشكل 4C) التي توضح ضعف الوظيفة الحركية للأطراف الخلفية للمقارنة مع مجموعات الإجراءات تحت الجافية ، لإثبات أنه لم يتم ملاحظة أي آثار ضارة في المجموعات التجريبية. تلقت هذه المجموعة إجراء SCI كدمة بقوة 175 kdyn جهاز تأثير ، كما هو موضح في الأدبيات السابقة12،13.

زرع إلكتروني حيوي
بالنسبة لزرع الجهاز ، يتضمن البروتوكول إنشاء موقعين لبضع التحمل - أحدهما لدخول القسطرة والآخر للخروج - لتسهيل حركة القسطرة التوجيهية تحت الجافية والتحكم في وضع الجهاز. يتكون الجهاز الإلكتروني الحيوي من ذراعين متشعبين متصلين بواجهة ثنائي الفينيل متعدد الكلور مغلفة بغلاف متوافق حيويا. يتم توصيل الأذرع مؤقتا بقسطرة صغيرة داخل القراب عبر خياطة حريرية 7-0 للمساعدة في وضع الغرسة. يتم سحب القسطرة ببطء من خلال فتحات بضع التحمل المنقارية ، وتنزلق تحت الجافية ، ومن خلال ثقوب بضع التحمل للخروج الذيلية إلى موقع العلاج. ثم تم سحب أذرع الزرع المرفقة ووضعها على كل قسم نصفي من الحبل الشوكي. يتم خياطة نهاية ذيل الغرسة على العضلات المرتبطة بعملية T13. يتم خياطة السكن على شبه المنحرف / العضلة العريضة المنقارية إلى استئصال الصفيحة الفقرية. ثم يتم إغلاق الجلد حول قاعدة الوحدة السكنية لتوفير الوصول الخارجي.

علاج الهيدروجيل
لتوصيل الهيدروجيل ، لا يلزم سوى نقطة دخول. تم تسليم الهيدروجيل عبر قسطرة داخل القراب مماثلة موضوعة في نفس موقع جهاز التحفيز. تم تحميل القسطرة ب 10 ميكرولتر من هيدروجيل بولوكسامر12 وتم إدخالها في الفضاء تحت الجافية بنفس طريقة خطوات زرع الجهاز. بمجرد وضعها في مكانها ، تم سحب القسطرة ببطء بينما تم إطلاق الهيدروجيل باستمرار أسفل الجافية (الشكل1 ب) على كل حبل نصفي. بعد كل إجراء ، تمت مراقبة لمدة 7 أيام لضمان الشفاء الكافي.

تم استخدام مقياس Basso-Beattie-Bresnahan (BBB) المكون من 21 نقطة لتقييم الوظيفة الحركية16. تم تقييم في كلتا المجموعتين قبل الإجراء (خط الأساس) وفي يوم واحد و 3 أيام و 7 أيام بعد الجراحة. تم تقييم سلوك المجال المفتوح مباشرة وعبر تسجيلات الفيديو العمياء. تمت مقارنة درجات الوظيفة الحركية لكل من الأطراف الخلفية اليمنى واليسرى لكل مجموعة بحيوانات التحكم غير الجراحية ومجموعة منفصلة من اصابات النخاع الشوكي لتحديد مدى أي آثار ضارة للجراحة. لم تظهر في مجموعة الزرع أو الهيدروجيل أي عجز في الوظيفة الحركية بعد أي من الإجراءين ، عند مقارنتها بالضوابط غير الجراحية أو المصابة بسرطان النخاع الشوكي. للملاحظة ، تم بالفعل نشر التحليل النسيجي الذي يؤكد عدم وجود تلف في الحبل الشوكي في عملنا السابق. أظهرت تلك الدراسة أن استخدام هذه الطريقة لزرع جهاز لا ينتج عنه صدمة إضافية في الحبل الشوكي حتى 7 أيام بعد الإجراء11. شوهدت تغييرات طفيفة في كل من الخلايا النجمية (GFAP) ونشاط الخلايا الدبقية الصغيرة / البلاعم (Iba1) بعد زرع الجهاز مقارنة بحيوانات التحكم. كما تم فحص مساحة سطح واستدارة أقسام الحبل الشوكي الإكليلي مباشرة تحت الغرسة ، ولم تظهر أي تغيير في التشكل.

figure-results-1
الشكل 1: استراتيجيات العلاج تحت الجافية. (أ) مثال على جهاز الزرع و (ب) القسطرة / المحقنة المستخدمة لحقن الهيدروجيل. (ج) نماذج تمثيلية لكل من الغرسة وإدخال الهيدروجيل في الحبل الشوكي للفئران. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-2
الشكل 2: صور لاستئصال الصفيحة الفقرية ، تمثل المجال الجراحي. (أ) اتجاه للصور الجراحية في الشكل 2 والشكل 3. (ب) معالم أوتار العضلات لموقع العملية T13 لتوجيه بدء تشريح العضلات. (ج) الجروح العمودية لتحديد كل عملية يجب إزالتها عن طريق استئصال الصفيحة الفقرية. (د) قطع قنوات العضلات بالتوازي مع عمليات العمود الفقري للسماح بالوصول إلى صفائح العظام لإزالتها. (ه) تستخدم مشابك بولدوج serrefine لكبح العضلات / الجلد على جانبي العمود الفقري لتوفير مساحة جراحية كافية. (و) إزالة الأوتار البيضاء التي تربط كل عملية قبل بدء استئصال الصفيحة الفقرية. (ز) المجال الجراحي في بداية استئصال الصفيحة الفقرية حيث تنزلق الأحجار الكريمة أسفل الصفيحة T12 لبدء قطع العظم. (ح) تمت إزالة النصف الأول من عملية T12 لكشف الحبل الشوكي وإتاحة مساحة كافية للجراح للتحرك بشكل منحرف والبدء في إزالة العمليات المتبقية (T11 / T10). (ط) إزالة الجزء الجمجمي من T12 ، مع الإزالة الكاملة للجزء. (ي) استئصال الصفيحة الفقرية في منتصف الطريق عند T11 باستخدام جروح أوسع لتطبيق مثال على كدمة SCI. (ك) استئصال الصفيحة الفقرية الكامل بعد إزالة أجزاء T10-T12 ، مما يؤدي إلى تعريض السطح الظهري للحبل الشوكي بالكامل. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3
الشكل 3: خطوات إجراء بضع التحمل وتطبيق العلاج الموجه. (أ) تخطيطي لموقع الثقوب في الأم الجافية للحبل الشوكي. (ب) المجال الجراحي الذي يظهر إبرة 27 جم تخترق الجافية لإنشاء بضع التفاضل ؛ يتم ذلك على جانبي الوعاء الدموي المركزي كما هو موضح في (A). (ج) الإدخال الأولي لقسطرة تستخدم لتطبيق العلاج. (د) جهاز التحفيز الكهربائي في مكانه على الحبل الشوكي. (ه) القسطرة المحملة بالهيدروجيل للحقن على سطح الحبل الشوكي. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-4
الشكل 4: حالة ما بعد الجراحة والوظيفة الحركية. (أ) صور تمثيلية للحيوانات بعد زرع الجهاز وتوصيل الهيدروجيل. (ب) عشرات BBB التمثيلية للحيوانات المصابة بإصابة كدمة في العمود الفقري مقارنة بالحيوانات التي خضعت إما لإجراء تحت الجافية (الزرع أو الهيدروجيل) أو التي لم يكن لديها تلاعب. كانت أحجام عينات مجموعة التحكم (غير الجراحة) و SCI و Implant Group n = 5 ، وكان حجم عينة مجموعة Hydrogel n = 3. تمثل أشرطة الخطأ خطأ قياسيا. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل التكميلي 1: أدوات الجراحة. صورة فوتوغرافية لأدوات الجراحة المستخدمة. (1) # 10 مشرط شفرة. (2) مقص فاناس الصغير. (3) ملقط Graefe. (4) مقاطع بولدوج Serrefine. (5) Rongeurs. (6) إبرة 27 جم لبضع التحمل. (7) ملقط ناعم. (8) حقنة 1 مل لتطبيق المحلول الملحي حسب الحاجة. (9) مقص التشريح. (10) استمالات دموية للخياطة. (11) مسحات قطنية مدببة. (12) كرات قطنية معقمة. (13) مناديل ملفوفة خالية من النسالة. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الرقم.

الشكل التكميلي 2: تحت الجافية مقابل الفضاء فوق الجافية. تمثيل تخطيطي للعمود الفقري والحبل الشوكي ، مما يدل على التخدير فوق الجافية مقابل. الفضاء تحت الجافية. الرجاء النقر هنا لتنزيل هذا الرقم.

المناقشة

توفر المنهجية المعروضة هنا إرشادات خطوة بخطوة للوصول إلى الفضاء تحت الجافية للعمود الفقري وتوضح سلامتها وجدوى من خلال مثالين على توصيل العلاج إلى المنطقة الصدرية من الحبل الشوكي11،12. طورت العديد من المجموعات البحثية مناهج في محاولة لعلاج إصابة الحبل الشوكي (SCI) من خلال التدخلات الكهربائية أو الكيميائية. أظهرت الاستراتيجيات الحالية ، بما في ذلك الأجهزة القابلة للزرع لعلم البصرياتالوراثي 17 أو التحفيز الكهربائي18 ، بالإضافة إلى العلاجات الصيدلانية التي تستخدم الهلاميات المائية19 ، 20 ، درجات متفاوتة من النجاح في تسهيل التعافي وإعادة التأهيل. ومع ذلك ، لا يزال الاستهداف الدقيق يمثل تحديا خطيرا ، حيث يتم تقديم معظم العلاجات الحالية خارج الفضاء تحت الجافية. تقدم التقنية الموضحة هنا نهجا واعدا لتقديم التدخلات مباشرة إلى الحبل الشوكي ، بما في ذلك وسيلة للوصول طويل الأمد إلى الفضاء تحت الجافية (الشكل التكميلي 2) ، ودعم التوصيل المستمر والمستهدف للعوامل العلاجية لسرطان النخاع الشوكي والحالات التنكسية العصبية. هذا له آثار مهمة على تجاوز الحاجز الدموي والحبل الشوكي ، وهو تحد كبير في تطوير علاجات فعالة لاضطرابات الحبل الشوكي.

استئصال الصفيحة الفقرية
في حين أن إجراءات استئصال الصفيحة الفقرية في القوارض تستخدم على نطاق واسع17،21،22 ، إلا أن هناك العديد من الجوانب الحاسمة للبروتوكول التي يجب ملاحظتها. المعالم التشريحية المستخدمة في البروتوكول أعلاه (الخطوة 4.3 ؛ الشكل 2 أ) تسمح بالوصول إلى المنطقة الصدرية السفلية من الحبل الشوكي وهي خاصة بعمل مجموعتنا. إذا كان الإجراء سيتم تطبيقه على منطقة مختلفة من العمود الفقري ، فيمكن للمرء أن يحسب الأجزاء إما المنقارية أو الذيلية للفقرات الأولية لتحديد الموقع. اعتبار حاسم آخر هو مدى إزالة الصفيحة. لتقليل مخاطر الإصابة غير المرغوب فيها للحبل الشوكي أثناء العملية ، يجب إزالة مستويين متجاورين على الأقل. يوفر القيام بذلك مساحة كافية لبضع التحمل ويضمن التصور المناسب. يقلل هذا الإجراء الاحترازي من خطر إصابة الأوعية الدموية الصغيرة أثناء إدخال القسطرة. يجب أيضا تجنب إزالة العظام المفرطة من الجدار الجانبي للعمود الفقري لمنع النزيف غير الضروري أو عدم استقرار العمود الفقري بعد الجراحة. من خلال الحفاظ على التوازن بين الوصول الكافي والحد الأدنى من التعطيل ، يضمن الإجراء تقديم علاج أكثر أمانا ودقة.

بضع التحمل وإدخال القسطرة
يتطلب إجراء بضع التحمل الدقة لتجنب اختراق الحبل الشوكي. يمكن أن يؤدي الإدخال غير الصحيح إلى كدمات أو تمزقات في الحبل الشوكي أو الأوعية الدموية تحت الجافية. يجب أن تكون الفتحات التي تم إنشاؤها في الجافية كبيرة بما يكفي لاستيعاب استراتيجية العلاج المطلوبة ، في هذه الحالة ، قطر القسطرة داخل القراب ، دون المساس بسلامة الغشاء. عند إجراء بضع التحمل ، قد يتسرب السائل الدماغي النخاعي عند ثقب الأم الجافية ؛ ومع ذلك ، فإن الكمية ضئيلة. في حين أن التمزقات الكبيرة في الجافية يمكن أن تؤدي إلى مضاعفات ، تشير الأدبيات السابقة إلى أن الثقوب الصغيرة مثل تلك المستخدمة في البروتوكول الموصوف (الخطوة 6.4) قادرة على الشفاء الذاتي عن طريق ترسب الكولاجين / الأوعيةالدموية 23 ، مما يؤدي إلى عدم وجود تأثير ضار قابل للقياس بعد الإجراء. عند وضع القسطرة ، يجب إدخالها بالتوازي قدر الإمكان مع الحبل الشوكي لتقليل مخاطر الإصابة من القوة المباشرة. يعد التعامل الدقيق ضروريا لمنع الانحناء أو العقص ، مما يضمن الإدخال السلس وتحديد المواقع المناسبة.

رعاية ما بعد الجراحة
تعتبر رعاية ما بعد الجراحة بعد الإجراء اعتبارا مهما نظرا لأن القوارض عادة ما تكون موجودة بشكل جماعي في ظروف قياسية. قد يؤثر السلوك العدواني أو التفاعلات الاجتماعية بعد هذا الإجراء على النتائج التجريبية ، اعتمادا على نوع العلاج المطبق. ينتج عن هذا البروتوكول خط 6-8 سم من خيوط الجلد على طول الجزء الخلفي من. يوصى بالاحتفاظ بحيوانات المنزل الواحد لمدة 7-10 أيام بعد العملية للسماح بالتئام الجروح ومنع الإزالة المحتملة للخيوط الجراحية بواسطة رفيق القفص. في حالة تطبيق توصيل الدواء ، بمجرد أن يلتئم الشق ، يمكن إعادة إدعائهم في مجموعات سابقة دون سلوك عدواني علني أو مضاعفات تتعلق بالإجراء. في حالة الأجهزة القابلة للزرع ، يجب إيواء فقط في مجموعات من 2. لقد وجدنا أن إسكان في مجموعات من 3 أو أكثر يمكن أن يؤدي إلى مضاعفات مرتبطة بالعدوان مع نتائج العلاج.

تطبيقات العلاج
على الرغم من أن الإجراء الموصوف هنا يركز على الحبل الشوكي الصدري واستراتيجيتين علاجيتين محددتين ، إلا أنه قابل للتكيف مع مناطق أخرى من العمود الفقري والتطبيقات العلاجية الإضافية. تم إجراء إجراءات مماثلة لاستئصال الصفيحة الفقرية بنجاح على مستويات مختلفة من العمود الفقري في نماذج القوارض. ومع ذلك ، فإن المساحة الفرعية الجافية الصغيرة في القوارض تمثل تحديا ، مما يترك مجالا ضئيلا للخطأ أثناء تقديم العلاج. في حين أن خطوات استئصال الصفيحة الفقرية وبضع التحمل يمكن إجراؤها بسهولة من قبل أولئك الذين يتمرسون في جراحات القوارض ، فإن الوضع الدقيق لجهاز أو دواء تحت الجافية دون التسبب في إصابة قد يتطلب وقتا إضافيا للتدريب. بالإضافة إلى التدريب الجراحي ، هناك العديد من العوامل التي يمكن أن تساعد في تطبيق العلاج. يعد الحفاظ على مجال رؤية واضح أثناء تطبيق العلاج أمرا بالغ الأهمية. تأكد ، عند استخدام القسطرة داخل القراب كما هو موضح في هذه الدراسة ، من عدم وجود بقع خشنة أو خشنة على القسطرة قبل إدخالها تحت الجافية. كما ذكرنا أعلاه ، فإن موقع بضع التحمل مهم للغاية. كلما ابتعدت نقطة دخول القسطرة عن الصفيحة المنقارية المتبقية ، كان من الأسهل على القسطرة أن تصطف وتظل موازية للحبل الشوكي أثناء الإدخال. وينبغي أيضا أن يؤخذ في الاعتبار توقيت استراتيجيات العلاج فيما يتعلق بالإصابة. سيشمل العمل المستقبلي إنشاء هذه الإجراءات في في نقاط زمنية مختلفة بعد الإصابة للسماح لاحقا بتقييم العلاجات التي تهدف إلى معالجة الإصابات المزمنة. يمثل هذا البروتوكول تقدما كبيرا في تطبيق العلاج للأمراض العصبية للحبل الشوكي ويوفر نهجا متعدد الاستخدامات ودقيقا لتقديم العلاجات مباشرة إلى أنسجة الحبل الشوكي.

الإفصاحات

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

يتم تمويل هذا العمل من قبل CatWalk Spinal Cord Injury Trust وزمالة HRC Sir Charles Hercus Research (BH). تم دعم هذا العمل أيضا من قبل مساعد وزير الدفاع للشؤون الصحية ، الذي أقرته وزارة الدفاع ، بمبلغ 534،258 دولارا أمريكيا ، من خلال برنامج أبحاث إصابات الحبل الشوكي بموجب الجائزة رقم. HT9425-23-1-0492. تم إنشاء المخططات في الشكل 2 أ والشكل 3 أ باستخدام Biorender.com.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
حقن 1 مل و3 ملأم تك
1 مل من حقن توبركولينBD302100
2 × ملقط جريفFST11051-10
إبر 25G لإدارة الأدويةنيبروSH811
إبر 27G للشق الجافيةنيبروSH816
6 مشابك بولدوغ من نوع TissueFST18051-28
70٪ إيثانول
بايتريل 5 ملغ/كجمإيلانكوKV04UHU
قفازات اللاتكس من جراحي بيوجيلمولنليكه822775-01
بوبيفيكائين 2 ملغ/كغآسبن نيوزيلندا2023-02
بوبرينورفين 0.05 ملغ/كغسيفا (بيطري)9000320
صبغة الكلورهيكس والإتانولبيريغوK076A
مقشر الكلورهيكسشولكهLBL11258
الرونجر المنحنيFST16021-14
ملقط دومونت #4FST11294-00
إسفنجة جيلاتين معقمة وممتصة من الجيلام، رغوة الجيلام.الجيلفوم09-0342-04-015
حقنة هاميلتونهاميلتون80314
وسادة التدفئة (37 oC)كنت العلميSF-01
هيموستاتFST13004-14
جهاز الصدمات والبرمجيات لأفق إنفينيتالأنظمة والأجهزة الدقيقة (PSI)IH-0400
إيزوفلورانميدسورسغير معروف
ميتاكام 2 ملغ/كغبويرغر إنغلهايمD02818
الغرز غير القابلة للامتصاص (إثيلون 4-0، P-3)إثيكون1603G
دبابة O2
المجهر الجراحي أوماكسجاكوبس ديجيتالW43DPT
اضغط وأغلق البلاستيك للانحناءسعيدلا يوجد
مقبض المشرطأدوات العلوم الدقيقة (FST)10004-13
شفرات المشرط بحجم 10أمتك الطبيةSH070
مجموعة استقراء سومنوفلوكنت ساينتفيكSF-01نظام التخدير منخفض التدفق
وسادات ماصة معقمة وصوف قطنيسويسبيرزلا يوجد
براعم القطن المعقمة (قياسية + مدببة)help@handلا يوجد
محلول ملحي معقم 0.9٪صنعها وتم تعقيمها في المختبرلا يوجد
أقسام معقمة من كيم واييب الملفوفةعلوم كيمتيك34155
مسبار درجة الحرارةكنت العلميSF-01
مقص فاناس الربيعيFST15903-08
مادة تشحيم مائية
ميزان الوزنأيلا يوجد

المراجع

  1. Ahuja, C. S., et al. Traumatic spinal cord injury. Nat Rev Dis Primers. 3, 17018(2017).
  2. Lee, B. B., Cripps, R. A., Fitzharris, M., Wing, P. C. The global map for traumatic spinal cord injury epidemiology: Update 2011, global incidence rate. Spinal Cord. 52 (2), 110-116 (2014).
  3. Alizadeh, A., Dyck, S. M., Karimi-Abdolrezaee, S. Traumatic spinal cord injury: An overview of pathophysiology, models and acute injury mechanisms. Front Neurol. 10, 282(2019).
  4. Chari, A., Hentall, I. D., Papadopoulos, M. C., Pereira, E. A. Surgical neurostimulation for spinal cord injury. Brain Sci. 7 (2), 18(2017).
  5. Krucoff, M. O., et al. Spinal cord stimulation and rehabilitation in an individual with chronic complete L1 paraplegia due to a conus medullaris injury: Motor and functional outcomes at 18 months. Spinal Cord Ser Cases. 6 (1), 96(2020).
  6. Chalif, J. I., et al. Epidural spinal cord stimulation for spinal cord injury in humans: A systematic review. J Clin Med. 13 (4), 1090(2024).
  7. Powell, M. P., et al. Epidural stimulation of the cervical spinal cord for post-stroke upper-limb paresis. Nat Med. 29 (3), 689-699 (2023).
  8. Calvert, J. S., Grahn, P. J., Zhao, K. D., Lee, K. H. Emergence of epidural electrical stimulation to facilitate sensorimotor network functionality after spinal cord injury. Neuromodulation. 22 (3), 244-252 (2019).
  9. Capogrosso, M., et al. Advantages of soft subdural implants for the delivery of electrochemical neuromodulation therapies to the spinal cord. J Neural Eng. 15 (2), 026024(2018).
  10. Kwiecien, J. M., et al. Neuroprotective effect of subdural infusion of serp-1 in spinal cord trauma. Biomedicines. 8 (10), 372(2020).
  11. Harland, B., et al. A subdural bioelectronic implant to record electrical activity from the spinal cord in freely moving rats. Adv Sci (Weinh). 9 (20), e2105913(2022).
  12. Meissner, S., et al. Safe subdural administration and retention of a neurotrophin-3-delivering hydrogel in a rat model of spinal cord injury. Sci Rep. 14 (1), 25424(2024).
  13. Harland, B., et al. Daily electric field treatment improves functional outcomes after thoracic contusion spinal cord injury in rats. bioRxiv. , (2024).
  14. Krishna, V., et al. A contusion model of severe spinal cord injury in rats. J Vis Exp. 78, e50111(2013).
  15. Donsante, A., Rasmussen, S. A., Fridovich-Keil, J. L. Intrathecal vector delivery in juvenile rats via lumbar cistern injection. J Vis Exp. (205), e66463(2024).
  16. Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats. J Neurotrauma. 12 (1), 1-21 (1995).
  17. Shalileh, S., Moallemi, A., Tsuyuki, B., Simard, A. A. P., Shahriari, D. Implantation of optoelectronic devices in the rodent spinal cord. J Vis Exp. (209), e66992(2024).
  18. Hachmann, J. T., et al. Epidural spinal cord stimulation as an intervention for motor recovery after motor complete spinal cord injury. J Neurophysiol. 126 (6), 1843-1859 (2021).
  19. Ye, J., et al. Rationally designed, self-assembling, multifunctional hydrogel depot repairs severe spinal cord injury. Adv Healthc Mater. 10 (13), e2100242(2021).
  20. Wu, W., et al. Supramolecular hydrogel microspheres of platelet-derived growth factor mimetic peptide promote recovery from spinal cord injury. ACS Nano. 17 (4), 3818-3837 (2023).
  21. Pietruczyk, E. A., Stephen, T. K. L., Alford, S., Lutz, S. E. Laminectomy and spinal cord window implantation in the mouse. J Vis Exp. (152), e58330(2019).
  22. Zhou, X. H., et al. Design and evaluation of a novel laminectomy auxiliary device based on rats. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 28 (3), 621-628 (2020).
  23. Ahmadi, S. A., et al. The effect of L-arginine on dural healing after experimentally induced dural defect in a rat model. World Neurosurg. 97, 98-103 (2017).

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

الوصول إلى الفضاء تحت الجافية للحبل الشوكي للقوارض لتوصيل العلاج
اتصل بنا
أوصِ بها للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.