Eine MRT-basierte Toolbox für neurochirurgische Planung bei nichtmenschlichen Primaten

William  K.S. Ojemann; Devon  J. Griggs; Zachary Ip; Olivya Caballero; Hesamoddin Jahanian; Susana Martinez-Conde; Stephen Macknik; Azadeh Yazdan-Shahmorad

doi:10.3791/61098

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Methodenartikel

Eine MRT-basierte Toolbox für neurochirurgische Planung bei nichtmenschlichen Primaten

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DOI:

10.3791/61098

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17. Juli 2020

William K.S. Ojemann¹^,² , Devon J. Griggs²^,³ , Zachary Ip¹^,² , Olivya Caballero⁴ , Hesamoddin Jahanian⁵ , Susana Martinez-Conde⁴ , Stephen Macknik⁴ , Azadeh Yazdan-Shahmorad¹^,²^,³

¹Bioengineering Department, University of Washington, ²Washington National Primate Research Center, University of Washington, ³Electrical and Computer Engineering Department, University of Washington, ⁴Department of Ophthalmology, SUNY Downstate Health Sciences University, ⁵Radiology Department, University of Washington

In diesem Artikel

Zusammenfassung

Die nachstehende Methode zielt darauf ab, ein umfassendes Protokoll für die Herstellung der nichtmenschlichen Primaten-Neurochirurgie (NHP) mit einer neuartigen Kombination aus dreidimensionalen (3D) Druckverfahren und MRT-Datenextraktion bereitzustellen.

Zusammenfassung

In diesem Beitrag skizzieren wir ein Verfahren zur chirurgischen Präparation, das die praktische Planung einer Vielzahl von Neurooperationen in NHPs ausschließlich anhand von Daten aus der Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht. Dieses Protokoll ermöglicht die Generierung von 3D-gedruckten anatomisch genauen physikalischen Modellen des Gehirns und des Schädels sowie eines Agarose-Gel-Modells des Gehirns, das einige der mechanischen Eigenschaften des Gehirns modelliert. Diese Modelle können aus der MRT mit Gehirnextraktionssoftware für das Modell des Gehirns extrahiert werden, und benutzerdefinierter Code für das Modell des Schädels. Das Vorbereitungsprotokoll nutzt modernste 3D-Drucktechnologie, um Schnittstellen gehirn, schädelund formt für Gel-Gehirnmodelle herzustellen. Die Schädel- und Hirnmodelle können verwendet werden, um Hirngewebe im Schädel mit der Zugabe einer Kraniotomie im benutzerdefinierten Code zu visualisieren, was eine bessere Vorbereitung für Operationen ermöglicht, die direkt das Gehirn betreffen. Die Anwendungen dieser Methoden sind für Operationen im Zusammenhang mit neurologischer Stimulation und Aufzeichnung sowie Injektion konzipiert, aber die Vielseitigkeit des Systems ermöglicht eine zukünftige Erweiterung des Protokolls, Extraktionstechniken und Modelle auf ein breiteres Spektrum von Operationen.

Einleitung

Primatenforschung war ein entscheidender Schritt in der Entwicklung der medizinischen Forschung von Tiermodellen zu Studien am Menschen¹^,². Dies gilt insbesondere für die Erforschung der Neurowissenschaften und der neuronalen Technik, da es eine große physiologische und anatomische Diskrepanz zwischen Nagetierhirnen und denen nichtmenschlicher Primaten (NHP)¹^,²^,³gibt. Mit aufkommenden genetischen Technologien wie Chemogenetik, Optogenetik und Kalzium-Bildgebung, die genetische Modifikation von Neuronen erfordern, hat ....