2013年2月17日
脑灌注监测已被证明可提高缺血性卒中模型的准确性。技术难题常常限制了这一脑血管研究重要工具的应用。本视频展示了一种优化的系统,可在大鼠大脑中动脉内栓塞过程中实现单部位或多部位的血流动力学监测。
脑灌注监测对于提高实验性脑卒中模型的准确性和降低变异性具有重要意义。激光多普勒技术能够通过小鼠和大鼠完整的颅骨轻松检测脑微血管灌注情况,特别是使用深部穿透探头时。此处的关键问题在于,如何在手术过程中找到一种可靠的系统,将激光多普勒探头固定在颅骨的特定坐标位置。
在本视频中,我们将向您展示我们自主研发的系统,该系统可用于单部位和多部位脑血流动力学监测。本视频所示的脑卒中模型是通过将一根血管内尼龙线插入颈外动脉而建立的。
随后将丝线经颈内动脉推进,以阻塞大脑中动脉的起始部,从而造成短暂性局灶性脑缺血。有关该操作的更多细节,请访问下方链接。单点及多点监测的颅内坐标系是基于明胶墨水灌注的预实验结果确定的,该预实验清晰地描绘了大脑中动脉阻塞期间单点监测时的高灌注区域。
将激光多普勒探头一放置于大脑中动脉供血的中央区域,用于多点监测。将激光多普勒探头二放置于大脑中动脉与大脑前动脉供血区域交界的周边部位。为研究颅内侧支血流,激光多普勒探头的放置位置可根据每位研究人员的具体实验需求进行调整。
所需的材料包括天然橡胶、小型塑料管和金属探针。可根据动物的大小、激光多普勒探头的数量与尺寸,以及需要监测的稳定血管区域,对探针固定装置进行定制。标记探头和制动隆起的位置。
根据大脑中动脉阻塞所需的立体定位坐标,缺血核心的典型坐标位于Bregma后1毫米、中线外侧5毫米处。对于外周缺血边缘带区域,预期坐标可设定在Bregma前2毫米、中线外侧2毫米处。用“X”清晰标记Bregma的位置,此标记将作为将固定架安装至颅骨的定位标志。
将导丝插入一个小的塑料管中。塑料管的尺寸需与探针的尺寸相匹配。在探针需要定位的位置处,将导丝插入天然橡胶中。
将探针推入橡胶塞,直至塑料管也完全插入橡胶塞内。若需插入多个探针,则取出内芯。对其他探针位置重复相同步骤,以确保探针保持稳定。
将胶带快速缠绕在塑料管上,仅使用一根管子即可按照相同步骤制备单个探针固定器。多个探针固定器可进行化学灭菌,以备后续使用。轻轻剃除大鼠头部的毛发,将碘伏涂抹于纱布垫上,并对皮肤进行消毒。
应在 ISO 氯胺酮麻醉下将大鼠置于手术台上的仰卧位,在颅部区域皮下注射 2% 利多卡因,剂量为 5 毫克/千克。在右侧做旁正中皮肤切口以闭塞右颈动脉,解剖皮下组织以暴露颅筋膜。在颅筋膜上做右侧旁正中切口,并进行钝性分离。
为了到达颅骨技能区,需准备一个足够大的颅骨区域,以便安装探针固定装置。请注意,无需进行钻孔或磨薄颅骨,使用碘伏消毒并干燥颅骨表面。可使用设置为冷风的吹风机加速颅骨表面干燥。
此时,颅缝和脑背侧中线区(bgma)清晰可见。使用无菌剪刀修剪探针固定器的边缘以进行定制。将少量经兽医批准的外科用氰基丙烯酸酯胶水小心地涂抹在探针固定器下方的表面,注意避免胶水进入塑料管的下端开口。
请注意,如果探头光学表面与颅骨之间残留大量胶水,可能会导致信号减弱,并可能损坏探头。多次使用时,应小心地将探头支架贴合到颅骨表面,确保BMA与S地雷精确对齐。
在假肢固定器上施加轻柔压力。使用冷风模式的吹风机加速手术胶水的干燥。用手术缝线将假肢固定器与动物头部绑扎固定。
小心将手术线置于下颌骨上方,避免接触下颌下区和颈部。用光学凝胶填充探头架的塑料管,例如常用的超声耦合凝胶。
这将提高激光多普勒信号的质量。将探头放入探头架中,并确认激光多普勒血流仪的实际读数。将探头固定在动物头部周围。
注意将手术缝线置于下颌骨上方,避免接触下颌下区域,多部位CBR灌注监测系统现已安装完毕。将大鼠小心放置于供体位置,避免对探头或探头支架施加牵拉力。在进行大脑中动脉阻塞手术时,当血管内缝合丝到达大脑中动脉起始处,开始灌注监测。在激光多普勒监测过程中可观察到脑部灌注的下降。
若使用多个脑部探针,根据其动脉供血区域的不同,可能会观察到脑血流灌注的差异。这些具有代表性的灌注图显示了如何利用多部位激光多普勒探针研究脑血流动力学。在颈总动脉闭塞和大脑中动脉闭塞期间,探针二通道相较于探针一通道均出现轻度的灌注不足。
这种血流动力学模式提示在缺血条件下存在功能上活跃的颅内侧支循环。梗死体积通过19个连续的冠状切面进行计算,组织经4%多聚甲醛固定,MAGA染色,并用0.1%的氯化紫进行改良染色,校正因脑水肿引起的半球间不对称性,结果以立方毫米表示。可通过免疫组织化学染色研究神经元丢失和缺血半暗带的分子标志物,如微管相关蛋白2(microtubule-associated protein 2)和热休克蛋白70(heat shock protein 70),并将其与颅内循环的多部位血流动力学监测结果进行关联分析。
本视频展示的用于可销售灌注监测的优化系统,可为研究实验性卒中领域的可销售血流动力学变化提供一种简便而有效的方法,从而推动新一代脑侧支循环治疗药物的开发。感谢您的关注,祝您的实验顺利成功。
本视频展示了一种用于大鼠缺血性卒中模型期间脑灌注监测的优化系统。重点强调了准确进行血流动力学监测的重要性,并解决了固定激光多普勒探头相关的技术难题。
在临床前卒中模型中,准确的脑灌注监测对于验证缺血性损伤和理解侧支循环至关重要,直接影响转化预测的可靠性。优化的深部穿透激光多普勒探头固定系统可实现可靠、多部位的血流动力学数据采集,减少实验变异性,支持稳健的靶点验证。该能力增强了对早期脑血管治疗药物发现的信心,并为基于风险调整的研发管线决策提供依据。
该监测系统可整合到临床前研究的整个流程中,从早期的机制研究到中风研究中的先导化合物筛选及转化验证。