Name: Piezo-hohe Genauigkeit chirurgische Osteal Entfernung (PHASOR): Eine Technik für verbesserte kranialen Fenster Chirurgie bei Mäusen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-02T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 9 s
Description: Lernen Sie die PHASOR-Technik zur präzisen Schädeldünning bei Mäusen für verbesserte kraniale Fensterchirurgie. Diese piezoelektrische Methode reduziert Operationszeit und Komplikationsraten erheblich.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Tamara Zeric für die Hilfe, das multiphoton Bild in diesem Papier zu erhalten. Durch das Gehirn & Verhalten, Parkinson und JPB Stiftungen, R01 MH108186 und R01 DA07418 unterstützt. F31-Stipendium 1F31MH109293-01A1 S c.

Alle Verfahren, die mit Tieren nach den Standards durchgeführt wurden festgelegt durch die Columbia University Medical Center institutionelle Animal Care und Nutzung Committee (IACUC). Euthanasie erfolgte durch zervikale Dislokation in Narkose mit Ketamin 100 mg/kg und Xylazin 10 mg/kg intraperitoneal injiziert. Alle chirurgischen Eingriffe wurden in einer sterilen Weise durchgeführt (Chirurg trug Kopf Kappe, Gesichtsmaske, sterile Handschuhe und sauber Einweg Kittel) und chirurgische Instrumente wurden zwischen jedem Gebrauch autoklaviert.
(1) präoperativen Schritte
<ol><li>Autoklav alle chirurgischen Instrumente, um Sterilität zu gewährleisten.</li>
	<li>C57bl6 Mäuse mit Isofluran (4 % für die Induktion und 1,5-2 % für die Chirurgie) zu betäuben. Kneifen Sie die Hinterbeine Zehe alle 10 Minuten, um richtige Tiefe der Narkose zu gewährleisten. Anästhesie zu erhöhen, wenn Vokalisation oder hinteren Gliedmaßen einfahren gesehen wird.</li>
	<li>Wenden Sie tierärztliche Auge Schmiermittel für die Augen austrocknen zu verhindern.</li>
	<li>Entfernen Sie die Haare über der Kopfhaut mit einer Anwendung von 3 min Entfernung Haargel oder durch Rasur mit einem Elektrorasierer.</li>
	<li>Platzieren Sie den Mauszeiger in der stereotaktischen Rahmen auf ein Heizkissen oder eine kalibrierte Wasser rezirkulierenden Decke legen Sie auf 38° C.</li>
	<li>Verwalten von Buprenorphin (0,1 mg/kg) subkutan zur präoperativen Analgesie zur Verfügung zu stellen.</li>
	<li>Desinfizieren Sie die Kopfhaut mit drei wechselnden Anwendungen von Chlorhexidin oder Betadine und 70 % Ethanol mit einem Baumwolle Applikator gekippt.</li>
	<li>100 mL Bupivacain verdünnt 50 % Kochsalzlösung unter der Kopfhaut zu örtlicher Betäubung zu injizieren.</li>
</ol>(2) piezoelektrischen kranialen Fenster Chirurgie
<ol><li>Mit autoklaviert sterilen chirurgischen Instrumenten, entfernen Sie einen 1 cm Kreis der Kopfhaut über den Schädel durch Schneiden mit einer chirurgischen Schere in einem kreisförmigen Muster. Heben Sie die Kopfhaut aus der Schädel auszusetzen das Periost Gewebe über den Knochen.</li>
	<li>Verwenden Sie die Spitze der Zange um die freiliegenden Knochen frei von jeder verbleibende Periost Gewebe reiben. Dies ist wichtig, um sicherzustellen, dass der dental Zement nicht später fallen wird.</li>
	<li>Stellen Sie die piezoelektrischen Chirurgie-Einheit auf der niedrigsten Stufe zu vibrieren. Beachten Sie, dass höhere Einstellungen Blutgefäße durch intensive Vibrationen brechen können.</li>
	<li>Die sterile Runde Spitze auf das Handstück zu beheben. Hinweis: Die 4 mm Runde Spitze eignet sich gut für Operationen. Die große Spitzengröße trägt zur Geschwindigkeit der Operation wie das gesamte Fenster gleichzeitig verdünnt werden kann.</li>
	<li>Füllen Sie eine 10 mL Spritze mit Eis kalt künstliche Liquor cerebrospinalis (ACFS) und halten Sie ihn in die Hand, die nicht das piezoelektrische Handstück.</li>
	<li>Den Schädel von tropft der ACFS aus der Spritze auf den Schädel mit einer Rate von 1 mL/min. Alternativ zu bewässern, verwenden einer peristaltischen Pumpe positioniert über den Schädel, um die Verwendung der anderen Hand zu befreien. Hinweis: Bewässerung mit kalten ACFS ist wichtig, eine Überhitzung aufgrund der Reibung von der hochfrequente Schwingungen zu vermeiden.</li>
	<li>Tragen Sie sanft vibrierenden chirurgische Tipp an den Schädel mit leichten kreisenden Bewegungen (3 Kreise pro 1 s) und dünnen Knochen auf die gewünschte Tiefe eine dünne Schädel-Vorbereitung (5-10 min) durchführen. Hinweis: Hier wurden 4 mm Fenster gefertigt, die bis 20 µm ausgedünnt wurden. Allerdings variiert die Größe des Fensters mit der Größe der chirurgischen Spitze. Die Stärke des Knochens kann auf die gewünschte Tiefe basierend auf der Länge der Zeitaufwand bei der Anwendung der Tipp mit dem Schädel angepasst werden.</li>
	<li>Sanft einstellen Sie den Winkel des Handstücks und ändern Sie den Winkel der Spitze beim Druck auf den Schädel, den Schädel gleichmäßig dünn.</li>
	<li>Um eine komplette Knochenentfernung durchzuführen ohne jede dünne Knochen hinter, dünne Knochen bis Risse um die Fensterfläche sichtbar sind. Entfernen Sie die restlichen Flocken von dünnen Knochen ohne Beschädigung der zugrunde liegenden Dura mit Zange.</li>
	<li>Ein 1 mm Stück Schaumstoff blutstillende Kollagen in kalten ACFS einweichen. Halten Sie den nassen Schaum mit Zange und legen Sie es auf die dünne Schädel. Lassen Sie ihn sitzen auf dem dünnen Schädel für ca. 30 s, jede Mikro zu stoppen blutet aus den Entwicklungsländern.</li>
	<li>Verwenden Sie Zange, ein 4 mm Glas Deckglas seitlich über dem Fenster platzieren, der in den Knochen ausgedünnt wurde.</li>
	<li>Verwenden Sie die Rückseite ein kleiner aus Holz oder Plastik Baumwolle Applikator gekippt ca. 100 µL zahnärztliche Acryl auf den Schädel um das Fenster zu fixieren anwenden.</li>
</ol>3. post OP Pflege
<ol><li>Entfernen Sie die Maus aus dem chirurgischen Gerät und legen Sie sie in einem beheizten Käfig für die Wiederherstellung. Überwachen sie kontinuierlich, bis es volle Bewusstsein (durch normale Beweglichkeit, Gang und Verhalten bewertet) wiedererlangt hat.</li>
	<li>Beurteilen Sie die Tiere zweimal täglich für drei Tage für Manifestationen der Schmerzen nach der Operation einschließlich verminderte Aktivität, Pflege, Ernährung und Wasserverbrauch, bewachen Verhalten (z. B. hinken oder ein Buckliger Haltung) oder erhöhte Aggression. Das Tier nicht in die Gesellschaft anderer Tiere zurück, bis es vollständig erholt hat.</li>
	<li>Verwalten von Buprenorphin (0,05 – 0,1 mg/kg) subkutan als eine analgetische 8 – 12 h nach der Operation für 3 Tage. Überwachen Sie den Bereich des Fensters eng nach der Operation für Dehiszenz, Entzündungen und Anzeichen einer Infektion. Wenn das Tier nicht zu Baseline Fütterung und Pflege Verhaltensweisen zurück, konsultieren Sie einen Tierarzt bezüglich etwaiger Interventionen oder Euthanasie.</li>
</ol>

<ol><li>Holtmaat, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term%2C+high-resolution+imaging+in+the+mouse+neocortex+through+a+chronic+cranial+window%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Long-term, high-resolution imaging in the mouse neocortex through a chronic cranial window.</a> Nat Protoc. 4, 1128-1144 (2009).</li>
<li>Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thinned-skull+cranial+window+technique+for+long+term+imaging+of+the+cortex+in+live+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+protoc%22%5BJournal%5D)">Thinned-skull cranial window technique for long term imaging of the cortex in live mice.</a> Nat protoc. 12, 213-220 (2010).</li>
<li>Dorand, D. R., Barkauskas, D. S., Evans, T. A., Petrosiute, A., Huang, A. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+intravital+thinned+skull+and+cranial+window+approaches+to+study+CNS+immunobiology+in+the+mouse+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Intravital%22%5BJournal%5D)">Comparison of intravital thinned skull and cranial window approaches to study CNS immunobiology in the mouse cortex.</a> Intravital. 3, e29728-1-e29728-8 (2014).</li>
<li>Drew, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+optical+access+through+a+polished+and+reinforced+thinned+skull%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Chronic optical access through a polished and reinforced thinned skull.</a> Nat Methods. 7, 981-984 (2010).</li>
<li>Wang, J., Zhang, Y., Xu, T. H., Luo, Q. M., Zhu, D. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.7452/lapl.201210017/meta">An innovative transparent cranial window based on skull optical clearing.</a> Laser Physics Letters. 9, (2012).</li>
<li>Yang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skull+Optical+Clearing+Solution+for+Enhancing+Ultrasonic+and+Photoacoustic+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Med+Imaging%22%5BJournal%5D)">Skull Optical Clearing Solution for Enhancing Ultrasonic and Photoacoustic Imaging.</a> IEEE Trans Med Imaging. 35, (2016).</li>
<li>Vercellotti, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoelectric+surgery+in+implantology%3A+a+case+report--a+new+piezoelectric+ridge+expansion+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Periodontics+Restorative+Dent%22%5BJournal%5D)">Piezoelectric surgery in implantology: a case report--a new piezoelectric ridge expansion technique.</a> Int J Periodontics Restorative Dent. 4, 358-365 (2000).</li>
<li>Vercellotti, T., De Paoli, S., Nevins, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+piezoelectric+bony+window+osteotomy+and+sinus+membrane+elevation%3A+introduction+of+a+new+technique+for+simplification+of+the+sinus+augmentation+procedure%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Periodontics+Restorative+Dent%22%5BJournal%5D)">The piezoelectric bony window osteotomy and sinus membrane elevation: introduction of a new technique for simplification of the sinus augmentation procedure.</a> Int J Periodontics Restorative Dent. 6, 561-567 (2001).</li>
<li>Vercellotti, T., Podesta, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orthodontic+microsurgery%3A+a+new+surgically+guided+technique+for+dental+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Periodontics+Restorative+Dent%22%5BJournal%5D)">Orthodontic microsurgery: a new surgically guided technique for dental movement.</a> Int J Periodontics Restorative Dent. 4, 325-331 (2007).</li>
<li>Stubinger, S., Stricker, A., Berg, B. I. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4646478/">Piezoelectric surgery in implant dentistry.</a> Clin Cosmet Investig Dent. 7, 115-124 (2015).</li>
<li>Basheer, S. A., Govind, R. J., Daniel, A., Sam, G., Adarsh, V. J., Rao, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+Study+of+Piezoelectric+and+Rotary+Osteotomy+Technique+for+Third+Molar+Impaction%5BTitle%5D)+AND+%22J+Contemp+Dent+Pract%22%5BJournal%5D)">Comparative Study of Piezoelectric and Rotary Osteotomy Technique for Third Molar Impaction.</a> J Contemp Dent Pract. 18, 60-64 (2017).</li>
<li>Pavlikova, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0901502711002232">Piezoelectric surgery prevents brain tissue damage: an experimental study on a new rat model.</a> Int J Oral Maxillofac Surg. 40, 840-844 (2011).</li>
</ol>

Gibt es keine Angaben.

Die Operation kann durch Ändern der chirurgischen Spitze geändert werden. Es gibt viele verschiedene Größen der Spitze, die das Handstück angewendet werden können. Ändern der Größe oder Form der Spitze wird in verschieden große Fenster führen. Neben den 4 mm-Tipp wir auch versucht eine 3 mm Spitze und fand es auch gut funktioniert. Auch bei Bewässerung mit Eis kalt ACFS konnten wir nicht bekommen gute Ergebnisse mit Tipps, die zu (ca. 0,25 mm) aufgrund der konzentrierten Vibrationen verursacht zu viel Hitze und Brennen des Knochens führt um zu Beschädigung der zugrunde liegenden Dura schmal waren. Wir haben nicht versucht, die Vielzahl der anderen Tipps, die verfügbar sind, und wir erwarten, dass andere Labore können neue Anwendungen für diese verschiedenen Tipps zu finden. Während die Operation relativ einfach ist, fanden wir, dass es gibt mehrere Schritte, die zur Fehlerbehebung benötigen. Die erste ist, dass die vibrierende Spitze viel Turbulenzen in der ACFS die Sichtbarkeit verringert und Schwierigkeiten produziert bei der Ermittlung von Knochen Tiefe während des Knochens dünner Schritt der Operation produziert. Wir empfehlen, wenn es zu schwierig, zu sehen, wie dünn der Knochen ist, machen eine Pause, die Schädel und Fenster trocknen durch die Anwendung einer sterilen Wattetupfer auf die Seite des Knochens. Die Wattestäbchen nicht direkt ans Fenster, anwendbar, da die rauhe Oberfläche dünne Knochen schadet. Nach der Überprüfung der tiefes erneut ACFS und fahren Sie mit der Operation. Wir fanden auch, dass wenn es beschädigt die Dura ist, ist es in der Regel aufgrund der Chirurg zu viel Druck auf die Spitze. Halten das Handstück schonender und weniger Kraftaufwand werden wahrscheinlich dieses Problem zu beheben. Wenn der Chirurg gewaltsam die Spitze auf den Knochen Schaben, wird dazu führen, dass eine Pause in den dünnen Knochen und beschädigen den Schädel. Schließlich erscheint nach Ausdünnung des Knochens, die zugrunde liegenden Dura verletzt, ist es wahrscheinlich durch überschüssige Wärme aus den Schwingungen. Erhöhung der ACFS fließen, um dieses Problem zu beheben.
Die wichtigste Einschränkung der PHASOR ist, dass das Handstück kann den Knochen dünn, aber nicht über die Dura alle Knochen entfernen. Die Diamant beschichteten Spitze hat kleine grobe Unebenheiten. Die Reibung benötigt, um den Schädel zu dünn würde die Dura abzuschleifen und Blutungen, wenn es verwendet wurden, um den Knochen zu entfernen. Somit ist der Einsatz von Zange erforderlich, um die verbleibenden dünnen Schicht zu entfernen. Während es fortwährende Debatte gibt auf ob Bildgebung durch eine dünne Schädel weniger Entzündungen und weniger Verbreitung von Mikroglia und reaktive Astrocyten produziert, in einigen Fällen ist ein Fenster mit keine Knochen verbleibenden bevorzugt, z. B. zu einer größeren Tiefe von imaging-3 .
Wir haben kranialen Fenster Vorbereitung multiphoton Bildgebung bei Mäusen optimiert. PHASOR ist unseres Wissens die erste Anwendung der Piezo-Technik, Nagetier kranialen Fenster Chirurgie für optische Bildgebung. Wir finden, dass die Nutzung der piezoelektrischen Chirurgie bei Mäusen die Vorteile der erhöhten Geschwindigkeit teilt und unerwünschte Ereignisse auch in Menschen7,8,9,10berichtet verringert. Auslastung der piezoelektrische Vorrichtung führte zu schnelleren Operationen (Abbildung 2A) und weniger Nebenwirkungen von Blutungen im Vergleich zu einem High-Speed Rotary bohren (Abb. 2 b). Wir fanden auch in unserem Labor, dass PHASOR einfacher für neue Chirurgen zu erlernen als traditionelle Ansätze zur kranialen Fenster Operation war. Vorteile von Geschwindigkeit und Benutzerfreundlichkeit werden voraussichtlich unter Chirurgen unterscheiden. Dünne Schädel Vorbereitungen erfordern in der Regel 30-45 min, dünne Knochen mit einem Bohrer und Skalpell2, während der PHASOR Ansatz in der Regel weniger als 10 Minuten erfordert.
Wir fanden, dass in Windows vorbereitet mit PHASOR Kalzium Transienten in Schicht 4 pyramidenförmigen Nervenzellen im motorischen Kortex vorstellen könnte, die mit Adeno-associated Virus Codierung des Kalzium-Indikators JRGECO1a transfiziert worden war (AAV9. Syn.NES-jRGECO1a.WPRE.SV40). wir fanden auch, dass im Vergleich zu einem dünnen Schädel kranialen Fenster vorbereitet mit einem rotierenden Bohrer und Skalpell, die bildgebende Region war größer, während eine dünne Schädel mit einem rotierenden Bohrer vorbereitet und Skalpell hat ein imaging-Fenster von 20 µm Durchmesser2 . Mit PHASOR konnten wir schnell eine Fläche von ca. 3-4 mm dünn. Dies ist vergleichbar mit der bildgebenden Fenster mit PoRTS4berichtet. Diese größere Fenster behält den Vorteil der schnellen Bildgebung für dünne Schädel Windows vorbereitet mit einem Zahnbohrer und Skalpell gemeldet. Darüber hinaus kann das Fenster mit PHASOR zubereitet sofort abgebildet, im Gegensatz zu traditionellen Knochenentfernung abgebildet Windows, die Wochen zu heilen, bevor das Fenster optimal sein kann verlangen3.
Diese Technik kann angewendet werden, um Veränderungen des Blutflusses in den Gefäßen unter der Dura zu studieren. Eine wichtige zukünftige Studie soll Immunoreactivity PHASOR mit anderen Methoden der kranialen Fenster zu vergleichen. Dies wäre wichtig, um festzustellen, ob PHASOR weniger Entzündung im Vergleich zu bisherigen Methoden produziert. Wir hoffen, dass die piezoelektrische Operationstechnik, die hier dokumentiert wird mehr Labs kranialen Fenster und Multiphoton in Vivoimaging erfolgreich zu nutzen.
Stellen Sie sicher, dass das Handstück auf die niedrigste Einstellung vibrieren soll und dass der ACFS ist mit einer konstanten Rate bewässert wird. Die eiskalte ACFS ständig angewendet werden muss oder es wird erhitzen und beschädigen die Dura. Wir fanden, dass ACFS muss, mit einer Rate von mindestens 1 mL/min, verwenden Sie entweder eine Spritze in der Hand gehalten angewendet werden, oder verwenden Sie eine peristaltische Pumpe, anstatt die integrierte Bewässerung im Handstück. Das Bewässerungssystem im Handstück wirft ACFS zu kräftig und produziert zu viel Turbulenzen, die Sicht erheblich beeinträchtigen wird.

Kranialen Fensters Chirurgie zur in-Vivo imaging Multiphoton Nagetiere Vorbereitung ist eine wichtige Technik in den Neurowissenschaften geworden. Die Entfernung oder Ausdünnung der Knochen ist muss man die Maus für die optische Bildgebung mit einem multiphoton Mikroskop vorbereiten. Diese Chirurgie wird durch eine Fläche von Knochen, die zugrunde liegenden Dura1aussetzen vollständig zu entfernen oder durch Ausdünnung einer Region des Knochens ohne vollständige Entfernung von Dura2durchgeführt. Der dünne Schädel-Ansatz kann zu weniger Entzündungen und Aktivierung der Mikroglia3 jedoch bietet eine flachere Schärfentiefe-imaging, imaging eine kleinere Fenstergröße (200 µm) und einen begrenzten Zeitraum, während dessen das Fenster wegen Knochen nachwachsen2 abgebildet werden können . Die Zugabe von einem polierten und verstärkte Glasfenster (PoRTS) kann die bildgebenden Größe und bildgebenden Zeitraum verbessern aber ist schwierig,4durchführen.
High-Speed rotierende Bohrer verwenden beide aktuellen Operationen zu dünn oder entfernen die Knochen aus dem Schädel. Die dünne Schädel-Technik nutzt auch ein Skalpell nach den Bohrer weiter Ausdünnen der Knochen-2. Die PoRTS-Technik erfordert den zusätzlichen Schritt der high-Speed-Polieren mit Körnung4. In einer hohen Geschwindigkeit verursacht rotierende Bohrer, angetriebene Luftturbine oder Elektromotor die Bohrkrone mit hoher Geschwindigkeit drehen. Wie rotierende Bohrer Knochen und Weichgewebe Abschnitt, gibt es ein Risiko der Beschädigung der Dura und zugrunde liegenden Blutgefäße. Der Erfolg der Operation hängt von der Geschicklichkeit des Operateurs. Zusätzlich zu diesen Fenstern mit mechanischen chirurgischen Methoden vorbereitet wurde eine chemische Methode optisch den Schädel mit unterschiedlichen Lösungen entwickelten5,6. Da piezoelektrischen Chirurgie eine mechanische Methode der Operation ist, werden unsere Vergleiche hier jedoch auf andere mechanische Methoden beschränkt werden.
Piezoelektrische chirurgische Geräte nutzen Ultraschallschwingungen zum Abbau von mineralisierten Knochen ohne schädliche zugrunde liegende Weichgewebe und bieten somit einen Ansatz um schnell eine große Fläche des Knochens dünn. In einem piezoelektrischen chirurgischen Handstück die Turbine wird durch einen Stapel von Keramikscheiben ersetzt und wenn Strom angewendet wird, die Scheiben vibrieren bei Ultraschall-Frequenzen. Die Schwingungen werden durch das Handstück zu Diamant beschichtete Spitzen Knochen ohne schädliche Weichteile, einen Vorteil gegenüber rotierenden Bohrer durchschneiden, die nicht zwischen Gewebetypen diskriminieren übertragen. Piezoelektrischen Chirurgie wurde ursprünglich für den Einsatz in der Human-von Tomaso Vercellotti entwickelt und führte zu Verbesserungen in Dental und Cranio-Maxilofacial Chirurgie7,8,9,10,11 .
Piezoelektrischen Chirurgie verwendet wurde, um eine Osteotomie in Wistar Ratten zu schaffen und fand durch Magnetresonanz-Bildgebung (MRI) und Histologie, deutlich weniger Schaden als eine traditionelle Zahnbohrer12zu produzieren. Die Autoren folgerten, dass piezoelektrische Chirurgie sicher zum Entfernen des Knochens in der Nähe von weichen Hirngewebe. Mäuse, haben jedoch ein dünner Dura, die leicht beschädigt ist, und diese Studie chronische optische Bildgebung nicht Windows vorbereiten. Chronische Bildgebung erfordert, dass die Blutgefäße nicht beschädigt werden und unter dem Fenster keine Blutgerinnsel bilden. Schädigung der Dura führt zu Entzündungen, die bewirkt, das Fenster dass in die cloud, und aktiviert Mikroglia und die Verbreitung von reaktiven Astrozyten. Hier haben wir piezoelektrischen Chirurgie für Mäuse dünne Schädel und voller Knochen entfernen kranialen Fenster geeignet für chronische Belichtung erstellen optimiert. Wir verglichen diese Operationstechnik zu kranialen Fenster Operationen mit hoher Geschwindigkeit rotierende Bohrer vorbereitet.

<table><tbody><tr><td>Piezochirurgie Touch</td><td>Mectron</td><td>5120062</td><td>Piezochirurgie GP-Modell hat die gleichen Einstellungen</td></tr><tr><td>Kreisförmige 4 mm flache Piezochirurgie-Spitze (# OT11)</td><td>Mectron</td><td>3370019</td><td>Diese Spitze war ideal für unsere Fenster, aber es gibt viele andere Spitzen in verschiedenen Größen.</td></tr><tr><td>Stereotax Rahmen</td><td>Kopf</td><td>963</td><td></td></tr><tr><td>Mausadapter</td><td>Stoelting</td><td>51625</td><td></td></tr><tr><td>Schlauchpumpe für die Spülung.</td><td>Cole-Parmer</td><td>WU-77120-42</td><td>Erleichtert die Bewässerung und gibt die andere Hand frei, um für Stabilität zu sorgen. Die Spülung kann bei Bedarf von Hand mit einer Spritze durchgeführt werden.</td></tr><tr><td>Avitene Ultrafoam</td><td>Bard-Davol</td><td>1050020</td><td>wichtig, um kleinere Blutungen sofort zu stoppen.</td></tr><tr><td>C& B Metabond</td><td>Parkell</td><td>S380</td><td>Viel stärker als normales Dentalacryl.</td></tr><tr><td>Künstliche Zerebro-Rückenmarksflüssigkeit (ACSF)</td><td>Tocris</td><td>3525</td><td></td></tr><tr><td>Puralube Augensalbe</td><td>Dechra</td><td>17033-211-38</td><td></td></tr><tr><td>Mäuse</td><td>JAX</td><td>664</td><td></td></tr><tr><td>Prairie Ultima Multiphotonenmikroskop</td><td>Bruker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>JRGECO1a (AAV9. Syn.NES-jRGECO1a.WPRE.SV40)</td><td>UPENN Vektor Kern</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

piezo-hohe genauigkeit chirurgische osteal entfernung (phasor): eine technik für verbesserte kranialen fenster chirurgie bei mäusen

Piezo High Accuracy Surgical Osteal Removal (PHASOR): A Technique for Improved Cranial Window Surgery in Mice

Multiphoton Mikroskopie ist weithin für Neuronen in Vivoimaging angepasst worden. Wiederholte Bildgebung erfordert Implantation eines kranialen Fensters oder wiederholte Verdünnung des Schädels. Kranialen Fensters Operation erfolgt in der Regel mit einem hohen Geschwindigkeit rotierende Bohrer, und viele Forscher finden es schwierig um zu verhindern, dass den Bohrer Beschädigung der empfindlichen Dura und Blutgefäße. Umfangreiche Ausbildung und Praxis ist erforderlich, um den Knochen ohne Beschädigung der darunter liegende Gewebe zu entfernen und so kranialen Fenster Chirurgie kann schwierig, zeitaufwendig und Gewebeschäden zu produzieren. Piezoelektrischen Chirurgie, die umfassend für Gesichtschirurgie und zahnärztliche Chirurgie verwendet wird, nutzt Ultraschall-Schwingungen um Knochen zu entfernen, ohne weiche Gewebe zu beschädigen. Wir haben eine Methode anwenden von piezoelektrischen Chirurgie zur Verbesserung der kranialen Fenster Chirurgie bei Mäusen in der Vorbereitung für die multiphoton Bildgebung entwickelt. Vergleiche in unserem Labor feststellen, dass die Methode weniger Operationszeit erfordert und eine niedrigere durchschnittliche Rate von Komplikationen hat durch dural Blutungen als kranialen Fenster Chirurgie mit einem rotierenden Bohrer.

Entfernen Sie bevor Sie mit piezoelektrischen Chirurgie alle verbleibenden Knochenhaut vom Schädel. Sobald der Schädel undurchsichtig und glatt ist (Abbildung 1a), kann der Chirurg piezoelektrischen Chirurgie beginnen. Wenn Sie Knochen mit der vibrierenden Piezo-Spitze zu entfernen, ist es wichtig, den Schädel mit Eis zu bewässern kalt ACFS. Richtige Bewässerung ist erreicht, wenn die unten 1 mm von der Spitze in ACFS (Abbildung 1 b) untergetaucht ist. Ohne richtige Bewässerung wird der Knochen überhitzt und schädigen das Gehirn. Nachdem der Schädel auf die gewünschte Tiefe gewählt durch den Chirurgen ausgedünnt wurde, möglicherweise einige verbleibende Blutungen aus den Blutgefäßen befindet sich im Knochen. Um schnell alle Blutungen aufhören, ein kleiner 1 mm Stück Kollagen Schaum trieft ACFS zum Bereich des Fensters. Lassen Sie das Kollagen sitzen auf den Schädel für ca. 30 s (Abbildung 1 c). Nachdem der Kollagen-Schaum entfernt ist, erscheint das Fenster transparent, sodass klare Visualisierung der Blutgefäße in der Dura. Die Dura werden ohne erhebliche Blutergüsse intakt. (Abbildung 1-d). Erscheint die Dura rot und entzündet, ist es wahrscheinlich aufgrund von defekten Blutgefäße aus zu viel Druck auf die Spitze während der Operation. Zum Schutz des neuen Fensters und chronische Bildgebung vorbereiten, muss ein Glas Deckglas auf der Fläche platziert werden. Eine richtig angewandte Glas Deckglas wird sanft über dem Fenster sitzen und wird auf dem Gebiet keinen Schaden. Die Glas-Deckglas muß das gesamte Fenster abdecken. Wenn Glas Deckglas auf den Schädel richtig angewendet wird, bleibt das Fenster unter dem Glas lichtdurchlässig. Die Blutgefäße in der Dura werden weiterhin sichtbar (Abb. 1e). Zahnärztliche Acryl muss rund um die Glas-Deckglas, permanent an der Oberfläche des Schädels haften angewendet werden. Die Kanten der Glas-Deckglas darf auch in zahnärztliche Acryl (Abb. 1f) abgedeckt werden.
Wir fanden, dass piezoelektrische Chirurgie ist in der Regel viel schneller als eine traditionelle kranialen Fenster unter ca. 10-12 Minuten pro Operation (Abbildung 2A). Wir fanden auch, dass es weniger Komplikationen aufgrund von Dura Blutergüsse und Blutungen von Auge (Abbildung 2 b) beobachtet. Einem entsprechend vorbereiteten Fenster ermöglicht multiphoton Bildgebung von fluoreszierenden Indikatoren in kortikalen Neuronen in Vivo. Wir entschieden uns für das rote Kalzium Kennzeichen JRGECO1a in Zellkörpern der kortikalen Neuronen Layer 4 Bild (Abbildung 3A-3 b). Wir konnten beobachten, Kalzium Transienten in diese Zelle Körper durch das Fenster PHASOR zubereitet.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56172/56172fig1.jpg"> Abbildung 1: piezoelektrischen Chirurgie. (ein) des Schädels, nachdem es richtig für PHASOR vorbereitet wurde. Die periostalen Gewebe wurde entfernt, so dass eine glatte und saubere Oberfläche. (b) ein repräsentatives Bild der PHASOR im Gange. Unten 1 mm von der vibrierenden chirurgische Tipp im Eis versinkt kalt ACFS. Die Flüssigkeit wird auf den Schädel mit einer Rate von 1 mL/min angewendet. Eine leichte Kreisbewegung gilt für den Schädel und Knochen wird per Ultraschall-Schwingungen ausgedünnt. (c) Nachdem der Schädel ausgedünnt worden, ein 1 mm rundes Stück von Kollagen Schaum trieft Kälte ACFS erlaubt ist, auf das Fenster, Mikro blutet aus dem Knochen zu stoppen. (d) eine erfolgreiche Fenster mit einer transluzenten Dura zeigt alle die intakte Blutgefäße. Es gibt keine sichtbaren Schäden oder Blutergüsse an der Oberfläche des Gehirns. (e) ein Glas-Deckglas befindet sich über dem Fenster zum Schutz der Oberfläche des Gehirns. (f) zahnärztliche Acryl wird der Schädel um die Glas-Deckglas über das Fenster dauerhaft zu beheben. Skala 1 mm in allen Bildern.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56172/56172fig2.jpg"> Abbildung 2: Vergleich der Erfolgsquote bei der Ausbildung für PHASOR oder zahnärztliche Bohren Chirurgie. (A) durchschnittliche Zeit pro Operation war für PHASOR Zahnbohrer Operationen niedriger (p < 0,05, zwei tailed t-Test) n = 30 Operationen pro Gruppe und durchschnittlich 10 Operationen pro Operateur. (B) der Prozentsatz der erfolgreichen Operationen (definiert als keine Blutungen oder sichtbare Schäden an der Dura, wie der Chirurg durch die Zielsetzung, 350 X Zoom Auge beobachtet) lag für PHASOR über Zahnbohrer Operationen (n = 30 Operationen für jede Gruppe eine lierten Z-Test). Fehlerbalken zeigen SD
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56172/56172fig3.jpg"> Abbildung 3. Multiphoton Bildgebung in Vivo durch ein kranialen Fenster mit PHASOR verdünnt. (A) Kalzium, die Transienten beobachtet mit dem roten Kalzium Kennzeichen JRGECO1a in Schicht 4 pyramidale Neuronen in murinen motorischen Kortex in Vivoabgebildet waren. Maßstabsleiste = 100 µm. (B) das gleiche Fenster aber anderen Region der Schicht 4 motorische Kortex. Headfixed-Maus mit 3 mm Fenster mit PHASOR vorbereitet. Maßstabsleiste = 30 µm. abgebildeten mit einem multiphoton Mikroskop 40 X Objektiv, 1040 nm Anregung Wellenlänge.

Piezoelektrischen Chirurgie führte zu Verbesserungen in der menschlichen Kiefer- und zahnärztliche Chirurgie. Wir haben ein Protokoll zur Optimierung der piezoelektrischen Chirurgie für kranialen Fenster Chirurgie bei Mäusen entwickelt.

Piezo-hohe Genauigkeit chirurgische Osteal Entfernung (PHASOR): Eine Technik für verbesserte kranialen Fenster Chirurgie bei Mäusen

Multiphoton microscopy has been widely adapted for imaging neurons in vivo. Repeated imaging requires implantation of a cranial window or repeated ...

Das übergeordnete Ziel dieses chirurgischen Eingriffs besteht darin, den Schädelknochen zu verfeinen, ohne das darunterliegende Gewebe zu beschädigen, und ein bildgebungstaugliches Schädel Fenster zu implantieren. Diese Methode stellt eine Verbesserung der Schädel Fenster-Chirurgie dar und könnte mehr Chirurgen in die Lage versetzen, diese Technik durchzuführen. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie kürzere Operationen bei einer niedrigeren durchschnittlichen Komplikationsrate ermöglicht.Stellen Sie vor Beginn der Operation sicher, dass alle verwendeten Instrumente autoklaviert wurden, um Sterilität zu gewährleisten. Betäuben Sie die Maus mit Isofluran. Tragen Sie einen tierärztlichen Augenschmiermittel auf die Augen auf, um Austrocknung zu verhindern.Dann den Hinterzeh anpinzeln, um die richtige Anästhesietiefe sicherzustellen. Anschließend die Haare über der Kopfhaut durch dreiminütige Anwendung eines Enthaarungsgels entfernen. Danach die anästhesierte Maus in den stereotaktischen Halter auf einer Heizplatte oder einer kalibrierten, wasserführenden Decke, die auf 38 Grad Celsius eingestellt ist, legen.Stellen Sie sicher, dass die Maske zur Verabreichung der Anästhesie korrekt platziert ist. Verabreichen Sie Buprenorphin subkutan, um eine präoperative Analgesie zu gewährleisten. Desinfizieren Sie anschließend die Kopfhaut mit drei abwechselnden Anwendungen von Chlorhexidin oder Betadine und 70 %igem Ethanol unter Verwendung eines mit Watte abgeschlossenen Applikators. Zuletzt 100 Mikroliter Bupivacain, das zu 50 % in Kochsalzlösung verdünnt ist, unter die Kopfhaut injizieren, um eine lokale Anästhesie zu gewährleisten. Eine sterile, vier Millimeter große, runde Spitze an das Handstück des piezoelektrischen Chirurgiegeräts anbringen. Die große Spitzengröße trägt zur Schnelligkeit der Operation bei, da das gesamte Fenster gleichzeitig ausgedünnt werden kann.Stellen Sie das piezoelektrische Chirurgiegerät auf die niedrigste Vibrationsstufe ein, da höhere Stufen aufgrund intensiver Vibrationen Blutgefäße beschädigen können. Füllen Sie eine 10-Milliliter-Spritze mit eiskaltem ACSF und halten Sie sie in der Hand, die nicht das piezoelektrische Handstück führt. Tragen Sie die vibrierende chirurgische Spitze vorsichtig mit leichter kreisförmiger Bewegung auf den Schädel auf und dünner das Knochengewebe auf die gewünschte Tiefe aus, um eine dünne Schädelpräparation durchzuführen.Spülen Sie den Schädel, um eine Überhitzung durch die Hochfrequenzschwingungen zu verhindern, indem Sie das ACSF mit einer Spritze mit einer Rate von einem Milliliter pro Minute auf den Schädel tropfen lassen. Passen Sie den Winkel des Handstücks vorsichtig an und verändern Sie den Winkel der Spitze, während Sie Druck auf den Schädel ausüben, um den Schädel gleichmäßig zu verdünnen. Achten Sie darauf, einen Bereich des Fensters nicht übermäßig zu verdünnen.Stellen Sie sicher, dass Sie den Winkel des Handstücks vorsichtig anpassen, um den Schädel gleichmäßig zu dünneren. Überprüfen Sie den Schädel regelmäßig, um zu vermeiden, dass zu viel Knochen entfernt und das darunterliegende Gewebe beschädigt wird. Legen Sie ein einen Millimeter großes Stück hämostatischer Kollagenschaum, das in kaltem ACSF getränkt ist, auf die freigelegte Dura.Lassen Sie es etwa 30 Sekunden auf der Dura ruhen, um die Entstehung von Mikroblutungen zu verhindern. Nachdem ein vier Millimeter großer Glasdeckglaser seitlich über das dünne Fenster platziert wurde, tragen Sie mit der Rückseite eines kleinen, aus Kunststoff oder Holz bestehenden Wattestäbchens etwa einen Tropfen Cyanacrylat-Klebstoff an einer Ecke des Fensters auf. Verwenden Sie anschließend die Spitzen der Pinzette, um sicherzustellen, dass der Deckglaser eine dichte Verbindung mit dem Schädel bildet.Als letztes 100 µL Zahnacryl auf den Schädel geben, um das Fenster zu fixieren. Solange das Zahnacryl noch weich ist, die Spitze eines abgebrochenen Holzstäbchens verwenden, um jegliches Zahnacryl, das das Bildgebungs-Fenster verdeckt, zurückzuschieben. Anschließend die Maus aus der Operationsvorrichtung nehmen und sie zur Erholung in einen beheizten Käfig stellen.Überwachen Sie kontinuierlich, bis die Maus volles Bewusstsein wiedererlangt hat, wie durch normale Mobilität, Gangbild und Verhalten beurteilt. Beurteilen Sie die Tiere zweimal täglich über einen Zeitraum von drei Tagen auf Anzeichen von postoperativen Schmerzen, einschließlich verminderte Aktivität, Pflegeverhalten, Nahrungs- und Wasseraufnahme, Schonhaltung oder erhöhte Aggressivität. Verabreichen Sie Buprenorphin subkutan als Analgetikum acht bis zwölf Stunden nach der Operation über einen Zeitraum von drei Tagen gemäß unserer genehmigten IACUC-Protokollvorschrift.Überwachen Sie den Bereich des Fensters auf Dehiszenz, Entzündungen und Anzeichen einer Infektion. Kalziumtransienten, die mit dem roten Kalziumindikator jRGECO1a beobachtet wurden, wurden in Neuronen der vierten Schicht der mittleren Areale des Motorcortex bei einem fixierten Mausmodell mit einem drei Millimeter großen Fenster, das mit PHASOR präpariert wurde, abgebildet. Dieses Bild wurde durch dasselbe Fenster aufgenommen, zeigt jedoch einen anderen Bereich der vierten Schicht des Motorcortex.Wie hier zu sehen ist, war die Operationszeit pro Eingriff beim PHASOR geringer als bei Operationen mit dem Zahnbohrer, wobei die statistische Signifikanz mit P < 0,05 durch einen zweiseitigen T-Test angegeben ist. Der Prozentsatz erfolgreicher Operationen, definiert als kein Bluten oder sichtbare Schädigung der Dura, war beim PHASOR höher als bei Operationen mit dem Zahnbohrer, wie durch einen einseitigen Z-Test bewertet. Sobald die Technik beherrscht ist, kann sie bei korrekter Durchführung in weniger als 10 Minuten durchgeführt werden.Mit diesem Verfahren können verschiedene Methoden der In-vivo-Bildgebung, einschließlich der Multiphotonen-Bildgebung, durchgeführt werden, um Neuronen in vivo zu visualisieren. Vielen Dank fürs Zuschauen und viel Erfolg bei Ihren Experimenten.

piezo-high-accuracy-surgical-osteal-removal-phasor-technique-for

Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

Rechtwinklige Mikroprismen in die Maus gesteckt Neokortex ermöglicht tiefe Bildgebung von mehreren kortikalen Schichten mit einer Sicht in der Regel in Scheiben gefunden. Ein-Millimeter-Mikroprismen bieten ein weites Feld-of-view (~ 900 um) und räumliche Auflösungen ausreichen, um dendritischen Dornen zu lösen. Wir zeigen, Schicht V neuronalen Bildgebung und Neokortex Gefäßdarstellung mit Mikroprismen.

In-vivo-Imaging von Deep kortikalen Schichten mit einem MICROPRISMEN

Wir stellen eine Methode, um ein bildgebendes Fenster in der Maus, die Schädel Millimeter überspannt und ist seit Monaten ohne Entzündung des Gehirns stabil zu bilden. Diese Methode wird auch für longitudinale Studien des Blutflusses, Zelluläre Dynamik und Zell / vaskuläre Struktur mit zwei-Photonen-Mikroskopie geeignet.

Eine polierte und verstärkte ausgedünnten Schädel Fenster für Langzeit-Imaging im Gehirn der Maus

In diesem Video beschreiben wir das chirurgische Verfahren, um ein Schädeldachfenster für den Zugang zum Gehirn eines Mausmodells zu schaffen.

Generierung von Schädeldachfenstern im Mausmodell: Ein chirurgischer Eingriff zur Erzeugung eines Fensters im oberen Teil des Mausschädels

Dieses Video zeigt ein chirurgisches Verfahren zur Implantation eines Schädelfensters in einem Mausmodell, um einen stabilen optischen Zugang zu verschiedenen Regionen des Gehirns zu ermöglichen.

Implantation eines kranialen Bildgebungsfensters im Mausmodell: Ein chirurgisches Verfahren zur Implantation eines glasbasierten Deckglases für einen stabilen optischen Zugang zu Regionen des Mausgehirns

Dieses Video zeigt die Aufzeichnung der neuronalen Aktivität des Gehirns durch ein optisches Fenster in transgenen Mäusen. Die Mäuse exprimieren ein fluoreszierendes Protein, das den Nachweis neuronaler Aktivitäten ermöglicht. Ein kleiner Teil des Schädels wird vorsichtig entfernt, um ein optisches Fenster zu installieren, und der Schädel wird dann mit schwarzem Zement bedeckt, um das Licht vor der Bildgebung zu blockieren.

Installation von optischen Fenstern im Gehirn transgener Mäuse zur Abbildung neuronaler Aktivitäten

Wir stellen eine Methode zur Schaffung eines ausgedünnten Schädel kortikale Fenster (TSCW) in einem Mausmodell...

Verdünnt-skull Kortikale Fenster-Technik für<em&gt; In Vivo</em&gt; Optical Coherence Tomography Imaging

Zwei-Photonen-Imaging, Laser Nanodissektions gekoppelt ist, sind nützliche Tools, degenerativen und regenerativen Prozessen im zentralen Nervensystem mit subzellulärer Auflösung zu studieren. Dieses Protokoll zeigt, wie beschriften, Bild-und sezieren einzigen Kletterfasern in der Kleinhirnrinde in vivo.

Laser-Nanochirurgie der Kleinhirn-Axone<em&gt; In Vivo</em

Schädelfenster sind zu einer allgegenwärtig eingesetzten Operationstechnik geworden, um eine intravitale Bildgebung bei transgenen Mäusen zu ermöglichen. Dieses Protokoll beschreibt den Einsatz eines chirurgischen Roboters, der halbautomatische Knochenbohrungen von Schädelfenstern durchführt und dazu beitragen kann, die Variabilität von Chirurg zu Chirurg zu verringern und die Schädigung der thermischen Blut-Hirn-Schranke teilweise zu mildern.

Abschätzung der thermischen Schädigung durch robotergebohrte Kraniotomie bei der kranialen Fensterchirurgie bei Mäusen

Dieses Protokoll stellt eine umfassende und effiziente Methode zur Analyse der Unterkieferknochenreparatur dar. Wir beschreiben eine reproduzierbare Technik für die nicht-stabilisierte Unterkieferfraktur im Mausmodell, die es ermöglicht, den Prozess der endochondralen Knochenreparatur mit minimaler Gewebeschädigung und Knochenverlust zu analysieren.

Weniger invasive Technik für nicht-stabilisierte Unterkieferfraktur in Mausmodellen

Diese Studie stellt eine skalierbare, zuverlässige und reproduzierbare Methode für wiederholte chronische kortikale Aufzeichnungen in einem Schweinemodell vor. Die Methode findet Anwendung in verschiedenen Bereichen der Neurowissenschaften, unter anderem in der Schmerzforschung und in der neurologischen Diagnostik.

Chronische Schädelfenstertechnik für wiederholte kortikale Aufzeichnungen während der Anästhesie bei Schweinen

Dieses Protokoll beschreibt eine zweiphasige chirurgische Methode, um bei Mäusen ein großes, wiederverschließbares, dura-schonendes Schädelfenster zu schaffen. Diese Technik ermöglicht chronische, multimodale elektrophysiologische Aufzeichnungen aus verteilten, tief-gehirnbasierten Netzwerken wie dem Default Mode Network über mehrere Wochen.

Chirurgisches Protokoll für ein großes, wiederverschließbares Schädelfenster, das longitudinale, multimodale elektrophysiologische Aufzeichnungen des Maus-Default-Mode-Netzwerks ermöglicht

Lernen Sie die PHASOR-Technik zur präzisen Schädeldünning bei Mäusen für verbesserte kraniale Fensterchirurgie. Diese piezoelektrische Methode reduziert Operationszeit und Komplikationsraten erheblich.

Piezo-hohe Genauigkeit chirurgische Osteal Entfernung (PHASOR): Eine Technik für verbesserte kranialen Fenster Chirurgie bei Mäusen (Video) | JoVE Journal

Piezo-hohe Genauigkeit chirurgische Osteal Entfernung (PHASOR): Eine Technik für verbesserte kranialen Fenster Chirurgie bei Mäusen

Weitere Videos entdecken