需要JoVE订阅才能观看此内容。 请登录或开始免费试用

方法文章

使用光纤压力传感器在大鼠中进行硬膜外颅内压测量

21.1K 次观看

⸱

DOI:

10.3791/3689

⸱

2012年4月25日

 ,  , 

本文内容

摘要

介绍了一种记录颅内压力的新技术。该微创方法采用光纤压力传感系统,在未造成显著脑组织损伤的情况下,准确测量麻醉大鼠的颅内压(ICP)。该技术可应用于多种实验模型。

摘要

颅内压(ICP)升高是多种缺血性脑损伤(包括卒中、创伤性脑损伤和心脏骤停)中的一个重要问题。这种升高可能导致进一步的神经损伤,表现为小脑幕切迹疝1,2,3,4、中脑受压、神经功能缺损或脑梗死范围扩大2,4。目前的治疗方法在临床实践中常常难以有效控制颅内压升高5,6,7。因此,迫切需要建立准确的动物模型颅内压测量方法,以加深对基本发病机制的理解,并开发针对颅内压升高的新疗法。

在临床和实验环境中,颅内压(ICP)无法通过间接方法进行估算,必须通过直接测量获得。目前存在多种ICP导管置入方法,其中脑室内导管已成为人类颅内压测量的临床“金标准”8。该方法需要部分切除颅骨,并将导管穿过脑组织进行置入。因此,脑室内导管的感染发生率为6-11%9。由于这一原因,在缺血性损伤的动物模型中,硬膜下和硬膜外插管已成为首选方法。

已针对动物模型开发了多种颅内压(ICP)测量技术,其中最常用的是充满液体的遥测导管10和固态导管11,12,13,14,15。液体填充系统容易在管路中产生气泡,导致ICP读数不准确。固态探针可避免这一问题(图1)。另一个问题是将导管置入颅骨下或脑室内时,可能造成脑组织损伤,从而影响实验结果。因此,我们建立了一种方法,将ICP导管放置于硬膜外腔并与之紧密接触,同时避免了将导管插入颅骨与脑组织之间的操作。

采用光学纤维压力导管(420LP,SAMBA Sensors,瑞典)测量硬膜外位置的颅内压(ICP),因为该导管的压力传感器位于导管尖端,可在本模型中产生高保真度的ICP信号。其他制造商也生产类似的光学纤维技术13,可与我们的方法配合使用。而其他类型的固态导管,其压力传感器位于导管尖端侧面,不适合本模型,因为监测螺钉的存在会使信号衰减。

本文介绍了一种相对简单且准确的颅内压(ICP)测量方法。该方法可广泛应用于多种与颅内压相关的动物模型研究中。

方案

1. 颅骨穿透

  1. 使用异氟烷(5%诱导,1.5-2%维持)在70% N2和30% O2混合气体中对大鼠进行麻醉。麻醉诱导后,将大鼠俯卧于加热板上,并将其鼻部置于麻醉鼻罩中。
  2. 在维持麻醉状态下,将头部固定于立体定位仪中,插入耳杆直至头部稳定。确保呼吸未受阻碍。(图2-A)。
  3. 在做1.5 cm头皮正中切口前,皮下注射长效局部麻醉药布比卡因0.3 ml 0.5%(Pfizer,澳大利亚)。(应使用无菌器械和手套。)
  4. 钝性分离软组织及周围肌肉,清晰暴露Lambda和Bregma位点,牵开皮肤及结缔组织。
  5. 通过压迫暴露的颅骨止住出血;若颅骨出血过多,可进行电灼止血。
  6. 使用带1 mm尖端磨头的牙科钻,在右侧顶骨上磨出一个直径2 mm的孔。钻孔位置应位于Bregma外侧2 mm、后方2 mm处,以避开上矢状窦,并确保颅内压传感器置于缺血区域,适用于卒中研究。其他应用可选择其他合适位置。钻孔深度应达到颅骨硬脑膜侧变得半透明为止。(图2-B)。
  7. 更换为0.5 mm尖端磨头,去除孔底部的颅骨组织。
  8. 当颅骨开始出现裂纹时,使用45°角度镊子彻底清除残留颅骨,确保孔底无碎屑残留。(图3)。

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

讨论

本文介绍的方法能够实现对颅内压的高灵敏度和高准确性记录。该微创技术通过将压力传感器置于硬膜外间隙而非脑组织或脑室中,避免了对大脑造成显著损伤。

关键步骤包括:1)钻穿颅骨——必须小心操作,避免刺破硬脑膜或损伤下方的脑组织;2)确保使用密封材料形成严密的封闭——若存在任何泄漏,颅内压(ICP)波形将不可靠。当ICP传感器位置适当时,读数不仅能够准确反映颅内压,还能同时显示呼吸和心率变化。吸气时,胸腔内负压增大,导致下游血管压力降低,从而形成更大的压力梯度,促进脑静脉回流。随后脑血容量减少,引起颅内压下降。相反,呼气时下游静脉压力升高,导致颅内压上升。可在每只实验动物中实施短暂的、持续一秒的腹部压迫,以模拟类似于瓦尔萨尔瓦动作(Valsalva manoeuvre)的刺激。该生理刺激已知会减少脑静脉回流,并引起颅内压短暂升高。若对腹部压迫无反应(颅内压未升高),则提示气密性封闭存在泄漏或中空螺钉发生堵塞。若发现泄漏,可在传感器周围再加涂一层密封材料以实现气密性封闭。需注意,密封材料不会压迫光纤,因此额外添加的层数仅用于确保充分密封。若螺钉堵塞,应移除密封材料和传感器,用无菌生理盐水.......

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

披露

我们没有需要披露的内容。

致谢

本项目由澳大利亚国家卒中基金会、亨特医学研究所(HMRI)和国家健康与医学研究委员会(NH&MRC)资助。特别感谢纽卡斯尔大学健康学院车间工作人员提供的专业技术支持。

....

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
牙科水泥单体Henry ScheinVX- SC500MLL
牙科水泥聚合物Henry ScheinVX- SC1000GCL4
牙科钻头- 12号Gunz DentalEL104S001012/10
牙科钻头- 6号Gunz DentalEL104S001006/10
金属螺钉五金商店2 × 4 mm,六角头(实验室通过在轴上钻一个0.7 mm的孔进行改装)
SAMBA控制单元Harvard Apparatus50433102
SAMBA传感器Harvard Apparatus50461122420 LP,15 cm裸光纤,带射线不透涂层
Silagum AV Mono 嵌缝材料Gunz DentalRG 9152乙烯基聚硅氧烷、氢化聚硅氧烷、填料、颜料、添加剂、铂催化剂
Terg-A-ZymeAlconox, Inc.1304酶活性粉状洗涤剂

参考文献

  1. Ng, L. K., Nimmannitya, J. Massive cerebral infarction with severe brain swelling: a clinicopathological study. Stroke. 1, 158-163 (1970).
  2. Plum, F. Brain swelling and edema in cerebral vascular disease. Res. Publ. Assoc. Res. Nerv. Ment. Dis.

访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。

重印与许可

探索更多文章

硬膜外颅内压监测大鼠动物模型颅骨钻孔立体定位仪牙科水泥固定密闭密封形成颅内压波形验证微创技术