Name: Magnetresonanzgesteuerte Stereotaxie für Infusionen ins Schweinehirn (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-31T12:45:00.000+00:00
Duration: 8 min 23 s
Description: Erfahren Sie MR-gesteuerte Stereotaxie für präzise Infusionen ins Schweinehirn mit Echtzeitbildgebung. Diese Methode ermöglicht die Überwachung der Infusionsverteilung und unterstützt translationale neurochirurgische Forschung.

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Die Autoren erklären, dass diese Studie philanthropische Mittel vom John S. "Steve" Dunn, Jr. & Dagmar Dunn Pickens Gipe Lehrstuhl für Hirntumorforschung am Houston Methodist erhalten hat. Der Geldgeber war nicht am Studiendesign, der Sammlung, der Analyse, der Interpretation der Daten, dem Schreiben dieses Artikels oder der Entscheidung, ihn zur Veröffentlichung einzureichen, beteiligt.
Diese Arbeit wurde zum Teil durch die Fördernummer RP190587 von der Cancer Prevention and Research Initiative (CPRIT) und der Houston Methodist Foundation finanziert.
Die Autoren danken Vi Phan und Lien My Phan vom Translational Imaging Center des Houston Methodist Research Institute für ihre Unterstützung bei der MRT-Bildgebung.
Die Autoren erklären, dass diese Studie von Paula und Rusty Walter und Walter Oil & Gas Corp Endowment in Houston Methodist philanthropisch finanziert wurde. Der Geldgeber war nicht am Studiendesign, der Sammlung, der Analyse, der Interpretation der Daten, dem Schreiben dieses Artikels oder der Entscheidung, ihn zur Veröffentlichung einzureichen, beteiligt.

Die Studie wurde vom Institutional Animal Care and Use Committee des Houston Methodist Research Institute unter der IACUC-Zulassungsnummer IS00006378 genehmigt. Alle experimentellen Methoden wurden in Übereinstimmung mit den einschlägigen nationalen und institutionellen Richtlinien und Vorschriften durchgeführt.
1. Positionierung der Tiere
<ol><li>Positionieren Sie das Subjekt für einen optimalen Zugang zur Oberseite des Schädels: Legen Sie das Subjekt auf den MRT-Tisch, um sich auf die MRT-Untersuchung vorzubereiten. HINWEIS: Thematische Informationen: Hausschwein, weiblich, 25 kg, 14 Wochen alt.<ol><li>Betäuben Sie den Probanden mit Ketamin (600 mg intramuskulär [IM]) und Midazolam (5 mg IM). Verabreichen Sie die Analgetika Hydromorphon (4 mg IM), Carprofen (100 mg pro os) und Fentanyl (25 μg topisch), das Antibiotikum Ceftriaxon (550 mg intravenös [IV]) und NaCl (0,9% IV).</li>
		<li>Intubieren Sie das Subjekt. Halten Sie die Anästhesie mit 2% -3% Isofluran aufrecht.</li>
	</ol></li>
	<li>Überwachen Sie die Vitalfunktionen des Probanden während des gesamten Eingriffs.<ol><li>Mechanisches Lüften bei 16-19 Atemfrequenzen/min mit einem Beatmungsgerät.</li>
	</ol></li>
	<li>Legen Sie das Subjekt auf den MRT-Tisch, um sich auf die MRT-Scans vorzubereiten.</li>
	<li>Legen Sie das Subjekt in eine Bauchlage, wobei der Kopf der MRT-Bohrung zugewandt ist.</li>
	<li>Setzen Sie eine Standard-MRT-Vierkanal-Flexspule auf den Kopfhalter.</li>
	<li>Stabilisieren Sie den Kopf des Probanden mit dem Kopfhalter.</li>
	<li>Heben Sie den Oberkörper mit Handtüchern und Schaumstoffpolstern an. Ziel ist es, dass der Kopf leicht nach unten fällt, wobei der Hals gebeugt ist und die Schnauze fast den Tisch berührt. Dadurch wird sichergestellt, dass der stereotaktische Rahmen und die Infusionskanüle in die Bohrung des MRT-Scanners passen. Verankern Sie die MRT-Kopfhalterstifte auf dem beidseitigen Jochbein, um den Kopf am MRT-Tisch zu befestigen.</li>
	<li>Vergewissern Sie sich, dass die Oberseite des Schädels mit gebeugtem Hals zur Rückseite des Scanners geneigt ist. Diese Position ermöglicht es dem Chirurgen, Zugang zur Oberseite der Kopfhaut zu haben, wenn das Subjekt in die MRT eintritt.</li>
	<li>Nach dem Einstellen wird der MRT-Tisch in die Bohrung des Scanners geschoben, bis der Kopf des Probanden das Ende der Bohrung erreicht.</li>
</ol>2. Planung des chirurgischen Einsetzens mit MRT-gestützter Visualisierungsführung
<ol><li>Bereiten Sie den Bereich steril vor und achten Sie darauf, dass das vorbereitete Material nicht in die Augen des Probanden gelangt. Legen Sie sterile Handtücher um den Operationsbereich herum. Legen Sie einen sterilen Vorhang mit einer Öffnung zur Oberseite des Schädels hin, auf die der Chirurg zugreifen kann.</li>
	<li>Platzieren Sie das Passerplanungsgitter auf der Kopfhaut des Probanden, indem Sie die Klebeseite des Gitters über dem Kopf des Patienten befestigen, zentriert um die Stelle, an der sich das Bohrloch befindet.</li>
	<li>Ziehen Sie die obere, flüssigkeitsgefüllte Schicht des Gitters ab und halten Sie die untere Schicht fest in Position.</li>
	<li>Führen Sie den MRT-Scout-Scan mit dem eingestellten Raster durch. Der Scan erfordert oft die intravenöse Verabreichung von MR-Kontrastmittel, um das Gefäßsystem sichtbar zu machen: Verwenden Sie eine Konzentration von 1 mmol / ml des Kontrastmittels Gadolinium für ein Infusionsvolumen von 2,5 ml. HINWEIS: Der Scout-Scan ist ein vorläufiges Bild, das vor der endgültigen Bildgebungsstudie aufgenommen wurde. Der Zweck besteht darin, dass der Chirurg sicherstellt, dass die Bildgebung in der Nähe des interessierenden Bereichs durchgeführt wird, und die Grenzen der Bildgebung definiert. Die empfohlene Dosis bei der Konzentration von 1 mmol / ml beträgt laut Hersteller für das Kontrastmittel 0,1 ml pro Kilogramm, das das Tier wiegt.</li>
	<li>Wählen Sie in der MR-Leitsoftware die genaue Position des Gehirns für das Einführen der Kanüle aus.</li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass die Software die Visualisierung der geplanten Flugbahn des Chirurgen für die Kanülenplatzierung basierend auf dem ausgewählten Ziel ermöglicht. Stellen Sie sicher, dass die Software die Trajektorienvisualisierung und den entsprechenden Einstiegspunkt ausgibt. HINWEIS: Für diese Studie wurde eine Stelle im frontalen Kortex ausgewählt, um auf die weiße Substanz abzuzielen. Dies ist ein Ort, an dem viele menschliche Gliome entstehen undwachsen 22. Es ist auch ein bevorzugter Ort für die Verbreitung entlang der Bahnen der weißen Substanz23. HINWEIS: Berücksichtigen Sie die Entscheidung des Chirurgen für einen Eintrittspunkt, ein Ziel und eine gewünschte Flugbahn, um Pial- und Sulkaltransgressionen zu minimieren und Blutgefäße zu vermeiden.</li>
	<li>Passen Sie die vorgeschlagene Trajektorie, einschließlich der gewünschten Einstiegs- und Zielpunkte, an, indem Sie die projizierten Eintritts- und Zielpunkte in der Software manuell ziehen, um Blutgefäße zu vermeiden und Pial- und Sulcal-Überschreitungen zu minimieren. Die Trajektorie kann verändert und dreidimensional betrachtet werden.</li>
	<li>Sobald die gewünschte Trajektorie basierend auf der Präferenz des Chirurgen identifiziert wurde, führen Sie die MR-Leitsoftware aus, um den Eintrittspunkt im Raster zu finden.<ol><li>Scrollen Sie durch die geplante Trajektorie auf dem Scan, um den Eintrittspunkt auf der Kopfhaut zu finden. Die Software spezifiziert die Gitterkoordinaten basierend auf der Projektion der geplanten Trajektorie auf das Gitter.</li>
	</ol></li>
</ol>3. Sicherung des stereotaktischen Rahmens und iterative Anpassung der Ausrichtung durch Softwareprojektion
<ol><li>Montieren Sie den stereotaktischen Rahmen um die gewünschten Einstiegspunktkoordinaten auf dem Gitter, indem Sie zuerst die Basis mit sechs knochenverankerten Schrauben und vier versetzten Schrauben sichern.</li>
	<li>Befestigen Sie die sechs knochenverankerten Schrauben am Schädel über dem Gitter durch die Kopfhaut. Die sechs Ankerschrauben dienen der Stabilisierung des stereotaktischen Rahmens und der Vermeidung von Bewegungen beim Bohren.</li>
	<li>Befestigen Sie die vier versetzten Schrauben, die sich an der Basis des Turms befinden, durch die Haut, die am Schädel verankert ist. Sie wirken als Gegenkraft, um die mittleren Knochenschrauben anzuziehen, indem sie die Rahmenbasis an die Mittelschrauben anheben und die Basis stabilisieren.</li>
	<li>Sobald die stereotaktische Rahmenbasis gesichert ist, fahren Sie mit der Rahmenmontage fort.</li>
	<li>Führen Sie den hochauflösenden T1-gewichteten MPRAGE-MRT-Scan durch, eine Option in der MRT-Software, wobei der Rahmen eingestellt ist, um die Rahmenpasserdaten zu erfassen und die Flugbahn zu bestätigen.</li>
	<li>Bestätigen Sie die gewünschte projizierte Kanüleneinführungsbahn mit der Software und visualisieren Sie den MRT-Scan und die geplante Flugbahn.<ol><li>Nachfolgende 2D-Turbo-Spin-Echo-MRT-Scans werden durchgeführt, um die Ausrichtung des Rahmens auf das Motiv zu bestätigen, sobald der Rahmen an Ort und Stelle ist. Kommt es zu einer Fehlausrichtung zwischen der aktuellen Bildposition und der gewünschten Trajektorie, gibt die Software Einstellparameter aus. HINWEIS: Die Software berechnet die radiale Differenz zwischen der Projektion der aktuellen Position des stereotaktischen Rahmens und dem definierten Zielpunkt. Dieser Fehler wird verwendet, um den projizierten Fehler zu berechnen, der wiederum verwendet wird, um die erforderlichen Anpassungen am Rahmen zu berechnen, um ihn zu minimieren.</li>
	</ol></li>
	<li>Führen Sie die Pitch-Roll- und X-Y-Einstellungen durch, indem Sie die Rändelräder drehen, wie in den Ausgangseinstellungsparametern in der Software angegeben.</li>
	<li>Wiederholen Sie die softwaregestützte MRT-Visualisierung der Flugbahn und führen Sie bei Bedarf Rotations- und Translationsanpassungen (mit den Daumenrädern) der Zielkanüle durch.</li>
	<li>Messen Sie mit der MR-Leitsoftware die Dicke des Schädels auf der gewünschten Trajektorie und den Gesamtabstand zum Gehirn. HINWEIS: Die Software berechnet den Abstand von der Oberseite des Rahmens (mit dem Schädel verschraubt) zum Zielpunkt, um die Gesamtlänge zu schätzen.</li>
</ol>4. Bohren und Einführen der Infusionskanüle
<ol><li>Verwenden Sie ein Jodpeeling, bevor Sie den Schnitt durchführen, um eine Infektion zu verhindern.</li>
	<li>Machen Sie einen 3 cm langen Schnitt auf der Kopfhaut mit einem Skalpell unter dem stereotaktischen Rahmen.</li>
	<li>Richten Sie den Rahmen für das Einsetzen des Bohrers ein, indem Sie die Anpassungen vor dem Erzeugen der Zugangsbohrung vornehmen.<ol><li>Entfernen Sie das mittlere Führungsrohr und ersetzen Sie es durch eines, in das ein 3,4-mm-Bohrer zum Bohren passt.</li>
	</ol></li>
	<li>Stellen Sie sicher, dass ein Assistent anwesend ist, um den Rahmen an Ort und Stelle zu halten, während der Chirurg mit einem manuellen Bohrer bohrt, um dem Rahmen zusätzliche Stabilität zu verleihen.</li>
	<li>Lassen Sie den Chirurgen mit einem manuellen Spiralbohrer bohren, um ein Bohrloch mit einem Durchmesser von 3,4 mm zu erzeugen.</li>
	<li>Richten Sie den Rahmen für das zweite Bohrereinsetzen ein, um das Bohrloch zu verbreitern und knöcherne Kollisionen zu vermeiden, die die Flugbahn verändern können.<ol><li>Stellen Sie den Bohrer mit dem 4,5-mm-Bohrer ein. Ersetzen Sie das mittlere Führungsrohr durch eines, das zu diesem größeren Bohrer passt.</li>
		<li>Erzeugen Sie ein 4,5-mm-Bohrloch.</li>
	</ol></li>
	<li>Führen Sie eine MRT-Untersuchung durch, um sicherzustellen, dass die Zielkanüle wieder auf die geplante Flugbahn zurückgekehrt ist, da das Bohren durch den Rahmen die Kanüle manchmal verschieben kann.</li>
	<li>Durchstechen Sie die Dura mit einem scharfen Stilett.</li>
	<li>Setzen Sie die vorpräparierte, rahmenkompatible Infusionskanüle ein. Stellen Sie sicher, dass die Kanüle einen konstanten neutralen oder positiven Gegendruck aufweist, um das Eindringen von Luftblasen zu begrenzen. HINWEIS: Die Software bietet eine bestimmte Tiefe für das geplante Ziel.</li>
	<li>Messen Sie die Tiefe auf der stereotaktischen rahmenkompatiblen Infusionskanüle und verwenden Sie den kanülenassoziierten Tiefenanschlag. Dieser Tiefenstopp sorgt dafür, dass die Kanüle die gewünschte Stelle erreicht und nicht darüber hinausgeht. Es gibt auch eine Verriegelungs- und Dock-Baugruppe mit einer zusätzlichen Schraube, um sicherzustellen, dass die Kanüle in der gewünschten Tiefe bleibt.</li>
</ol>5. Überwachung der Infusion mit wiederholten MRT-Scans
<ol><li>Führen Sie eine MRT-Untersuchung durch, um das Einführen der Kanüle an der richtigen Zielstelle im Gehirn zu beurteilen.</li>
	<li>Beginnen Sie die Infusion des gewünschten Mittels als Co-Infusion mit einem Kontrastmittel auf Gadoliniumbasis. HINWEIS: In diesem Experiment wurde eine Konzentration von 1 mM Kontrastmittel auf Gadoliniumbasis verwendet, die jedoch je nach Anwendung angepasst werden muss. Insgesamt wurden 300 μL Infusionsvolumen mit einer Geschwindigkeit von 10 μl/min verabreicht, obwohl dies auch variiert werden kann.</li>
	<li>Führen Sie in regelmäßigen Zeitabständen eine MRT-Untersuchung durch, um die Infusion und das Verteilungsvolumen des in die Kanüle eingeführten Mittels im Gehirn zu überwachen, was aufgrund der gleichzeitigen Infusion von Gadolinium abgeleitet werden kann. HINWEIS: Ein hyperintensiver Bereich um die Kanülenspitze zeigt das Vorhandensein des Gadolinium-basierten Kontrastmittels an.</li>
	<li>Sobald die Infusion beendet ist, stoppen Sie die Pumpe. ANMERKUNG: Die in dieser Studie verwendete Infusionsrate betrug 30 μl/min, bis das Volumen von 300 μl der Zellsuspension vollständig infundiert war.</li>
	<li>Lassen Sie die Kanüle nach Beendigung der Infusion 5 Minuten im Gehirn verbleiben, bevor Sie die Kanüle entfernen. HINWEIS: Die Infusionskanüle wird in der Regel 5 Minuten nach Beendigung der Infusion an Ort und Stelle gelassen, um den Rückflusszu reduzieren 21,24.</li>
	<li>Entfernen Sie die Kanüle manuell durch den Rahmen.</li>
	<li>Entfernen Sie den Rahmen vom Kopf, indem Sie ihn in umgekehrter Reihenfolge zerlegen.</li>
	<li>Schließen Sie den Schnitt mit einer laufenden 3-0 oder 4-0 Monocryl-Naht.</li>
	<li>Schalten Sie das Isofluran aus, um sich auf die Genesung vorzubereiten.</li>
	<li>Extubieren Sie das Subjekt und lassen Sie es das Subjekt unter Beobachtung des Veterinärteams genesen.</li>
</ol>

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</ol>

SG, EAS, CJK haben die folgenden Offenlegungen: Beschäftigt bei ClearPoint Neuro. 
Alle anderen Autoren erklären, dass keine Interessenkonflikte bestehen.

Dieses Protokoll stellt die Leistung der MR-gesteuerten Stereotaxie für das Schweinegehirn in einem 3T-MR-Gerät mit der Möglichkeit einer Submillimeter-Zielgenauigkeit dar, wie sie in früheren Studien 1,4,17,18,25 erreicht wurde. Bisherige Kadaverexperimente mit MR-gesteuerter Stereotaxie zeigten einen radialen Fehler von 0,2 ± 0,1mm1. In diesem Bericht betrug der endgültige Tiefenfehler in Bezug auf die geplante Flugbahn 1,4 mm aufgrund der Online-Auswertung und Anpassung der Flugbahn durch die Chirurgen. Der endgültige Tiefenfehler war vergleichbar mit radialen Fehlerbefunden (unter 2 mm) für klinische Implementierungen von stereotaktischen iMRT-Verfahren beim Menschen26.
Hier demonstrieren wir die Platzierung des Probanden auf dem MRT-Tisch, wobei der Rumpf so angehoben wird, dass der Kopf leicht nach unten fallen und nach außen zum Ende der MR-Bohrung zeigen kann. Diese Kopfplatzierung ist entscheidend, um dem Chirurgen Platz für die Durchführung des Eingriffs zu geben. Der stereotaktische Rahmen ermöglicht eine präzise und kontrollierte Infusion in Schweinegehirnmodelle. Darüber hinaus ermöglicht die Echtzeit-MRT-Bildgebung eine genaue Bestimmung des Verteilungsvolumens. Schweine als große Tiermodelle für Infusionen, die in Echtzeit in der MRT verfolgt werden, bieten die Möglichkeit, die Medikamentenabgabe an das Gehirn, die Zellabgabe und andere Wirkstoffe von translationalem Wert zu untersuchen.
Das Schwein hat im Vergleich zu Menschen oder nicht-menschlichen Primaten deutliche anatomische Unterschiede. Wenn Schweine wachsen, wird die Größe des Körpers in der MR-Bohrung zu einer Herausforderung. Die Form des Kopfes und des Rumpfes unterscheidet sich von der des Menschen, was sich als schwierig erweist, einen optimalen Zugang zum Gehirn für den Chirurgen zu gewährleisten, sowohl für den chirurgischen Eingriff als auch für das Einführen der Kanüle in den Raum außerhalb der MR-Bohrung. Daher ist es wichtig, das Subjekt so zu positionieren, dass der Chirurg vom Ende der MR-Bohrung aus Zugang zum Kopf hat.
Der Unterschied in der Schädeldicke zwischen Schweinen und Menschen ist ein zu berücksichtigender Faktor. In diesem Protokoll ermöglichte die iMRT-Visualisierung eine präzise Schätzung der Schädeldicke für ein effizientes Bohrlochverfahren. Durch den Einsatz dieser minimal-invasiven neurochirurgischen Instrumente verlief die Genesung der Tiere ereignislos.
Die MR-gestützte Visualisierung bietet Echtzeit-Anleitungen für den Zugriff auf das Schweinegehirn, das Einführen der Kanüle und die Überwachung des Infusionsmittels. Es wurde berichtet, dass der Bohrprozess, die Verformung des Gewebes und/oder die Störung der Bahnen der weißen Substanz zu Schwierigkeiten bei der Wirkstoffabgabe an das Gehirn beitragen25. Iterative MR-Scans während der Planung und des Einführens der Kanüle ermöglichen kleine Anpassungen. Darüber hinaus können Infusionsparameter wie die Infusionsgeschwindigkeit oder die Genauigkeit der Kanüleneinführung in Echtzeit geändert oder pausiert werden, wie es die intraprozedurale Bildgebung vorgibt. Schließlich muss ein geeignetes Gleichgewicht des Gadolinium-basierten Co-Infusats ausgewählt werden, um eine eindeutige Bewertung des Verteilungsvolumens des Wirkstoffs zu erhalten.
Die Überkonzentration des Gadolinium-basierten Kontrastmittels könnte seine Verteilung in den MRT-Scans27 verdeckt haben, der einen schwarzen Fleck um die Kanülenspitze zeigte, der von einem hyperintensiven Bereich umgeben war, der die äußeren Grenzen des Infusionsvolumens zeigte. Das verfügbare Filmmaterial des Eingriffs ist aufgrund der Einschränkungen, die mit dem Filmen im begrenzten MRT-Raum um den Arbeitsbereich des Chirurgen verbunden sind, begrenzt. Das intraoperative Videomaterial wurde verwendet, um die Protokollbeschreibung zu leiten.
Die Verabreichung von Infusionsmitteln mittels MR-gesteuerter Stereotaxie bei Schweinen und anderen großen Tiermodellen hat zu genauen, vorhersagbaren und sicheren Verfahren geführt. Der Nachweis der iMRT-Stereotaxie bei Schweinen bildet die Grundlage für die Skalierbarkeit von Forschungsbehandlungen, die einen hohen translationalen Wert für den Menschen haben. Schweinemodelle wurden aufgrund ihrer Ähnlichkeit mit der menschlichen Reaktion im Vergleich zu anderen Spezies häufig zur Untersuchung immunologischer Reaktionen verwendet28. Therapeutika, die an das Gehirn abgegeben werden, können im Zusammenhang mit einer präzisen Zielinfusion untersucht werden, mit dem zusätzlichen Vorteil der Echtzeit-MRT-Visualisierung des Infusionsorts, notwendiger Anpassungen und intraoperativer Bewertung seiner Verteilung im Gewebe.

In diesem Protokoll beschreiben wir die Anwendung eines stereotaktischen Systems der interventionellen Magnetresonanztomographie (iMRT) zur Kanülenplatzierung und Echtzeitvisualisierung von Infusionen in das Schweinegehirn. Die Entwicklung von iMRT-Systemen ermöglicht eine genaue Katheterplatzierung1. iMRT ermöglicht die Visualisierung der Verteilung des Infusionsmittels im Gehirn von Patienten unter Vollnarkose 1,2, um die Genauigkeit des Verfahrens in Echtzeit zu bewerten.
Das MR-gesteuerte stereotaktische System ist eine zielgerichtete Plattform, die eine Zielgenauigkeit im Submillimeterbereichermöglicht 1. Es verwendet ein am Schädel befestigtes Zielgerät in Verbindung mit einer speziellen Software, die eine anatomische Bildgebung des Gehirns mit projizierten Bleieinführungsbahnen und Anpassungsparametern ermöglicht. Die iMRT-Leitlinien für stereotaktische chirurgische Eingriffe am Gehirn haben sich in klinischen Anwendungen als wirksam erwiesen, wie z. B. bei der Tiefenhirnstimulation bei der Behandlung der Parkinson-Krankheit 2,3,4,5, der fokalen Ablation zur Behandlung von Epilepsie 6,7 und der konvektionsverstärkten Verabreichung (CED) von Arzneimitteln an das zentrale Nervensystem 8,9.
Die CED-Methode wird verwendet, um Therapeutika direkt an das zentrale Nervensystem unter Verwendung von Flüssigkeitskonvektion abzugeben. Dies beruht auf einem kleinen hydrostatischen Druckgradienten, der den Fluss eines Infusats von der Spitze der Infusionskanüle in den umgebenden extrazellulären Raum10 ermöglicht. Stereotaktische Methoden werden verwendet, um hohe Konzentrationen von Makromolekülen, kleinen Molekülen 11,12, Zelltransplantation13,14,15 oder therapeutischen Wirkstoffen in das gewählte Hirngewebeziel zu bringen, wobei die Blut-Hirn-Schranke umgangen wird. Faktoren wie Permeabilität, Diffusionskoeffizienten, Gegendruck, Aufnahme- und Clearance-Mechanismen beeinflussen die Diffusion der therapeutischen Wirkstoffe16. Bei dieser Technik wird ein Gadolinium-basiertes Co-Infusat-1 für die klinische CED verwendet, um das Infusionsmittel in Echtzeit in das parenchymale Ziel zu überwachen. Parameter wie das Verteilungsvolumen im Gewebe und die damit verbundene Kinetik nach gezielter Genauigkeit werden mit iMRT überwacht.
CED-Studien mit Infusionsmitteln über ein MR-gesteuertes Stereotaxiesystem wurden an nicht-menschlichen Primaten untersucht, was zu genauen, vorhersagbaren und sicheren Verfahren führte. Es hat sich gezeigt, dass die Genauigkeit der Platzierung der Infusionskanüle einen Submillimeter-Platzierungsfehlervon 17 erreicht. Das System bietet eine vorhersagbare Infusionsverteilung mit einem beobachteten linearen Anstieg des Verteilungsvolumens mit dem Infusionsvolumen, was zu einer nachträglich eingeführten refluxresistenten Kanüle für CED-Infusionenführt 18. Es wurde berichtet, dass dieses iMRT-Infusionsverfahren bei nicht-menschlichen Primaten keine unerwünschten Wirkungen hervorrief19.
Hier erweitern wir die Anwendung der MR-gesteuerten Sterotaxie auf das Schweinegehirn, um die Verteilung eines Infusionsmittels, das aus einer 300 μL Zellsuspension besteht, zu verabreichen und zu überwachen. Die Größe des Schweinegehirns ermöglicht bildgebende und neurochirurgische Eingriffe, die klinisch am Menschen angewendet werden können, was in kleineren Tiermodellen der Krankheit nicht möglich ist20. Darüber hinaus erzeugt das Immunsystem des Schweins ähnliche Reaktionen wie das des Menschen in Bezug auf Reaktionen auf biologische oder andere therapeutische Wirkstoffe21. Daher hat die Arbeit mit dieser Tierart für stereotaktische Verfahren zur Medikamentenabgabe direkte translationale klinische Implikationen und kann logistisch einfacher sein als mit der Forschung an nicht-menschlichen Primaten.
Wir verwendeten ein Schweinemodell (Hausschwein, weiblich, 25 kg, 14 Wochen alt) für die MR-gesteuerte Stereotaxie. In dieser Studie wird über die visuelle Umsetzung des stereotaktischen Verfahrens bei Schweinen berichtet. Wir beschreiben die Anpassung des Raumes an einen Schweinekopf, die Visualisierung des Verfahrens sowohl in Video als auch in Bildern und die gleichzeitige MRT-Bildgebung zur Beurteilung der Infusatverteilung im Schweinegehirn. Die MRT-gesteuerte Stereotaxie wurde in einem 3T-MRT-Raum durchgeführt.
Mit diesem Experiment demonstriert unsere Gruppe die Leistung der MR-gesteuerten Stereotaxie im Schweinegehirn und eine grundlegende Bildgebungszeitleiste, um Infusionen im Gehirn zu verfolgen. Die allgemeine Technik der klinischen Stereotaxie, die beim Menschen durchgeführt wird, kann auf den Schweineschädel und das Gehirn angewendet werden.
Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die Durchführung einer MRT-gesteuerten Stereotaxie im Schweinegehirn mit Echtzeit-MRT-Visualisierung. Dies wird erreicht, indem der Proband zunächst in der MRT-Bohrung positioniert wird, um einen optimalen Zugang zur Schädeloberseite zu erhalten. Der zweite Schritt besteht darin, das chirurgische Einführen mit MRT-gestützter Visualisierungsführung zu planen, was die Platzierung und das Scannen eines Passergitters beinhaltet, um den geeigneten Eintrittspunkt für eine vorgeplante Trajektorie zu bestimmen. Dies wird mit einem hochauflösenden (1 mm isotropen) T1-gewichteten 3D-Magnetisierungs-präparierten Rapid Gradient Echo (MPRAGE) Scan in einer Dauer von 7 Minuten und 44 s erreicht. Als nächstes befestigen wir den stereotaktischen Rahmen auf dem Kopf und passen die Ausrichtung iterativ durch Softwareprojektion an, bis der projizierte radiale Fehler weniger als 0,5 mm beträgt. Schnelle 2D-Turbo-Spin-Echo-Scans (Dauer von 13 s) in schräger Ausrichtung dienen der Bildführung. Dann wird ein Schnitt auf der Haut gemacht, und ein Handbohrer wird verwendet, um ein Bohrloch für das Einführen der Infusionskanüle an den vordefinierten Koordinaten zu erzeugen. Der letzte Schritt besteht darin, die Infusion mit wiederholten T1-gewichteten MRT-Scans (3D-MPRAGE; 1 min 45 s) in Echtzeit mit Gladolinium-Co-Infusion zu überwachen. Die Ergebnisse zeigen, dass die MR-gesteuerte Stereotaxie eine präzise und kontrollierte Infusion in das Schweinegehirn ermöglicht, basierend auf Echtzeit-MRT-Führung und anschließenden T1-gewichteten 3D-MPRAGE-MRT-Scans (1 mm isotrope Auflösung), die zur Visualisierung des Verteilungsvolumens verwendet werden.

<table><tbody><tr><td>3 Tesla Siemens MAGNETOM Vida</td><td>Siemens Healthineers</td><td></td><td>70 cm breiter 3 Tesla Ganzkörper-MRT-Scanner</td></tr><tr><td>Vierkanal-Flexspule</td><td>Siemens Healthineers</td><td></td><td>Bauchral platziert, um den Zugang zum Schädel zu ermöglichen;</td></tr><tr><td>MR Neuro Patiententuch</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-PD-05</td><td>MR Neuro Patiententuch, Markierungsstift, Track Ball Cover, Kabelabdeckung</td></tr><tr><td>MR Neuro Procedure Cover konisch - lang</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-PD-02-L</td><td>MR Neuro Procedure Cover tapered, Marker Pen, Track Ball Cover</td></tr><tr><td>MR Neuro Procedure Cover konisch mit Verlängerung - lang</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-PD-03-L</td><td>MR Neuro Procedure Abdecktuch konisch mit Verlängerung, Marker Pen, Track Ball Cover</td></tr><tr><td>MR Neuro Scanner Bore Drape mit Verlängerung</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-PD-04</td><td>MR Neuro Scanner Bore Drape mit Verlängerung</td></tr><tr><td>Kopfhaut Mount Base</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-SM-01</td><td>Scalp Mount Base und Zentrierung auch</td></tr><tr><td>Skull Mount Base</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-SK-01</td><td>Skull Mount Base</td></tr><tr><td>SMARTFrame Zubehörsatz</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS -AK-01-11</td><td>Stilett, Lanzette, abziehbare Schleuse (2), Lineal, Tiefenanschlag (2)</td></tr><tr><td>SMARTFrame Führungsrohre</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-GT-01</td><td>15 GA Führungsrohr, 18 GA Führungsrohr und 16GA Führungsrohr</td></tr><tr><td>SMARTFrame Führungsrohre .052" / 18 ga</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-GT-02.052</td><td>" Führungsrohre für 18 ga Geräte (5)</td></tr><tr><td>SMARTFrame Führungsrohre .060" / 17 ga</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-GT-03.060</td><td>" Führungsrohre für 17 ga Geräte (5)</td></tr><tr><td>SMARTFrame Führungsrohre .064" / CP Stylet</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-GT-04.064</td><td>" Führungsrohre passend für ClearPoint Mandrette (5)</td></tr><tr><td>SMARTFrame Führungsrohre .068" / 16 ga</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-GT-05.068</td><td>" Führungsrohre für 16 ga Geräte (5)</td></tr><tr><td>SMARTFrame Führungsrohre .074" / 15 ga</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-GT-06.074</td><td>" Führungsrohre für 15 GA-Geräte (5)</td></tr><tr><td>SMARTFrame MR Fiducial</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-BM-05</td><td>MR Fiducials (5)</td></tr><tr><td>SMARTFrame Scalp Mount Rescue Screw &ndash; Lange</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-RS-02</td><td>Kurze Knochenschrauben für die Kopfhaut (3)</td></tr><tr><td>SMARTFrame Rettungsschraube für die Kopfhauthalterung &ndash; Kurze</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-RS-03</td><td>Lange Kopfhauthalterung für Rettungsknochenschrauben (3)</td></tr><tr><td>SMARTFrame Rettungsschraube für die Schädelhalterung</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-RS-01</td><td>Schädelhalterung für Rettungsknochenschrauben (3)</td></tr><tr><td>SMARTFrame Rändelrad-Verlängerungsset.</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS -TE-01</td><td>Leichte Handsteuerung</td></tr><tr><td>SmartFrame XG Geräteführung, 2,5 mm</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-XG-03</td><td>2,5 mm Geräteführung</td></tr><tr><td>SmartFrame XG Geräteführung, 3,2 mm</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-XG-04</td><td>3,2 mm Geräteführung</td></tr><tr><td>SMARTFrame XG Bohrführung, 4,5 mm</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-XG-02</td><td>4,5 mm Bohrführung</td></tr><tr><td>SMARTFrame XG Bohrschablone, 6,0 mm</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-XG-05</td><td>6,0 mm Bohrschablone</td></tr><tr><td>SMARTFrame XG Austauschbare Geräteführungen</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-XG-01</td><td>Geräteführung, 3,4 mm, Geräteführung, 14 GA</td></tr><tr><td>SMARTFrame XG MRT-gesteuerte Trajektorienrahmen</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-SF-02-11</td><td>Stereotaktischer Rahmen, Schädelhalterungsbasis, Zentrierring, Dock, Standard-Gerätesperre, Großgerätesperre, Schraubendreher, Rolllock-Schraube mit Unterlegscheibe</td></tr><tr><td>SMARTFrame XG MRT-geführter Trajektorienrahmen, 5 fr</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-SF-02-11-5</td><td>Stereotaktischer Rahmen, Zentrierring, Dock, 5 Fr Gerätesperre, Großgerätesperre, Schraubendreher, Rollverriegelungsschraube mit Unterlegscheibe</td></tr><tr><td>SMARTFrame XG MRT-geführter Trajektorienrahmen, 7 fr</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-SF-02-11-7</td><td>Stereotaktischer Rahmen, Zentrierring, Dock, 7 Fr Device Lock, Large Device Lock, Schraubendreher, Roll Lock Schraube mit Unterlegscheibe</td></tr><tr><td>SMARTGrid MR Planning Grid</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS -SG-01-11</td><td>Markiergitter und Markierwerkzeug</td></tr><tr><td>SMARTTip MR Bohrer, 4,5 mm ClearPoint</td><td>Neuro, Inc</td><td>NGS-DB-45</td><td>4,5 mm Bohrer, 3,2 mm Bohrer, Lanzette, Tiefenanschlag, Lineal</td></tr><tr><td>SMARTTwist MR Handbohrmaschine</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-HD-01</td><td>Handbohrmaschine</td></tr><tr><td>VentiPAC</td><td>SurgiVet</td><td>V727000 &nbsp; &nbsp;</td><td>Mechanisches Beatmungsgerät</td></tr><tr><td>Leitfaden für die Zentrierung von Wharen</td><td>ClearPoint Neuro, Inc</td><td>NGS-CG-01</td><td>Leitfaden für die Zentrierung von Wharen</td></tr></tbody></table>

magnetresonanzgesteuerte stereotaxie für infusionen ins schweinehirn

Magnetic Resonance-Guided Stereotaxy for Infusions to the Pig Brain

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist die Durchführung einer Stereotaxie im Schweinegehirn mit Echtzeit-Magnetresonanz (MR) -Visualisierung, um präzise Infusionen zu ermöglichen. Das Subjekt wurde in der MR-Bohrung liegend positioniert, um einen optimalen Zugang zur Oberseite des Schädels zu erhalten, wobei der Oberkörper angehoben, der Hals gebeugt und der Kopf nach unten geneigt war. Zwei Ankerstifte, die auf dem beidseitigen Jochbein verankert waren, hielten den Kopf mit dem Kopfhalter stabil. Eine Magnetresonanztomographie (MRT) Flex-Spule wurde rostral über den Kopfhalter gelegt, so dass der Schädel für den Eingriff zugänglich war. Ein Planungsraster, das auf der Kopfhaut platziert wurde, wurde verwendet, um den geeigneten Eintrittspunkt der Kanüle zu bestimmen. Der stereotaktische Rahmen wurde durch Softwareprojektion iterativ gesichert und ausgerichtet, bis der projizierte radiale Fehler weniger als 0,5 mm betrug. Mit einem Handbohrer wurde ein Bohrloch zum Einführen der Kanüle geschaffen. Eine Gadolinium-angereicherte Co-Infusion wurde verwendet, um die Infusion einer Zellsuspension zu visualisieren. Wiederholte T1-gewichtete MRT-Scans wurden während des Agentenabgabeprozesses in Echtzeit registriert, um das Volumen der Gadoliniumverteilung zu visualisieren. Die MRT-gesteuerte Stereotaxie ermöglicht eine präzise und kontrollierte Infusion in das Schweinegehirn bei gleichzeitiger Überwachung der Kanüleneinführungsgenauigkeit und der Bestimmung des Verteilungsvolumens des Wirkstoffs.

Die Position des Schweins im MRT-Scanner bietet dem Chirurgen einen optimalen Zugang zur Operation und die Freigabe für den stereotaktischen Rahmen und die Infusionskanüle (Abbildung 1). Der Oberkörper des Probanden wurde mit Handtüchern und Schaumstoffpolstern angehoben. Dadurch konnte der Kopf am Ende der MR-Bohrung leicht nach unten fallen und somit sichergestellt werden, dass der stereotaktische Rahmen und die Einführungsstelle der Infusionskanüle für den Chirurgen optimal zugänglich waren.
Die MRT-gestützte Visualisierung ermöglicht eine präzise Planung und das Einführen einer Kanüle in das Gehirn (Abbildung 2). Die MR-Führungssoftware liefert den Einfügepunkt, um die gewünschte Trajektorie zu erreichen.
Der stereotaktische Rahmen wurde in der Software gescannt und so eingestellt, dass er die gewünschte Position erreichte (Abbildung 3). In dieser Demonstration wurde eine Lokalisation im frontalen Kortex gewählt. Sobald der Rahmen eingestellt war, wurde die Software verwendet, um die Dicke des Schweineschädels, den Abstand zur gewünschten Position von der Rahmenbasis und die Rahmenparameteranpassungen zu schätzen, um die gewünschte Position zu erreichen. In diesem Fall betrug die Dicke des Schädels, den die Kanüle durchqueren würde, 4,7 mm und 4,4 mm von der Innenseite des Schädels bis zur Oberfläche des Gehirns (Abbildung 3A).
Schließlich zeigten iterative interoperative MRT-Scans nach der Kanüleninfusion, wie die Infusion an das Hirngewebe abgegeben wurde (Abbildung 4). Diese Scans lieferten auch einen Vergleich der Kanülenprojektion (blaues Rechteck) und der projizierten Kanülentrajektorie (gelbes Rechteck), die die Wirksamkeit dieser Technik beim Erreichen der gewünschten Stelle zeigen. MRT-Scans wurden in regelmäßigen Abständen von 4-6 Minuten durchgeführt und mit 10- und 30-Minuten-Scans abgeschlossen. Die Gadolinium-verstärkte Infusion war in diesen Scans beherrschbar, was eine Echtzeit-Visualisierung des Verteilungsvolumens des Wirkstoffs ermöglichte.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64079/64079fig01.jpg"> Abbildung 1: Position des Probanden auf dem MRT-Tisch. Der Oberkörper ist angehoben, der Hals gebeugt und der Kopf nach unten geneigt. (A) Vor dem Betreten der MR-Bohrung. (B) Das Subjekt wird durch die MR-Bohrung positioniert, um einen optimalen Zugang zur Oberseite des Schädels zu gewährleisten. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64079/64079fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64079/64079fig02.jpg"> Abbildung 2: MR-gesteuerte Stereotaxie-Visualisierung . (A) Visualisierung der geplanten Trajektorie. Die Software gibt die Position des Eintrittspunkts im Raster aus, die auf der Kopfhaut platziert wird. (B) Eintrittspunkt auf der Kopfhaut. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64079/64079fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64079/64079fig03.jpg"> Abbildung 3: Interventionsbahn nach der Befestigung des Rahmens am Schädel . (A) Messungen der Knochentiefe und des Abstands zum Gehirn. (B) Stereotaktischer Rahmen auf dem Schädel, mit einem Bohrloch, das mit einem Handbohrer erzeugt wurde. (C) Stereotaktischer Rahmen und 3D-Rekonstruktionsprojektion auf der Software. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64079/64079fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64079/64079fig04v2.jpg"> Abbildung 4: Zeitraffer des Gadolinium-verstärkten Infusionsmittels. Der hyperintensive Bereich um die Kanülenspitze zeigt das Vorhandensein von Gadolinium an. Wiederholte MR-Scans wurden über einen längeren Zeitraum durchgeführt, um das Verteilungsvolumen des Wirkstoffs während der Infusion zu verfolgen: (A) t = 0, (B) t = 4 min, (C) t = 8 min, (D) t = 12 min, (E) t = 20 min, (F) t = 26 min; und nach Beendigung der Infusion: (G) t = 36 min und (H) t = 60 min. Die Visualisierung des co-infundierten Mittels erfolgt nach 4 Minuten. Das blaue Rechteck ist die Platzierung der gemessenen Kanüle, während das gelbe Rechteck die projizierte Kanülenbahn zeigt. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64079/64079fig04largev2.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.</a>

Das hier vorgestellte Protokoll demonstriert die Stereotaxie des Schweinegehirns unter Verwendung von konvektionsverstärkten Infusionen mit Echtzeit-Magnetresonanztomographie (MRT) und Echtzeit-Visualisierung der Infusionsverteilung.

Magnetresonanzgesteuerte Stereotaxie für Infusionen ins Schweinehirn

The overall goal of this procedure is to perform stereotaxy in the pig brain with real-time magnetic resonance (MR) visualization guidance to provide ...

Hier erweitern wir die Anwendung der MR-gesteuerten Stereotaxie auf das Schweinegehirn, um die Verteilung eines Infusionsmittels zu verabreichen und zu überwachen. Die Größe des Schweinegehirns ermöglicht bildgebende und neurochirurgische Eingriffe, die translational sind. Wir verwenden das Schweinemodell für die MRT-gesteuerte stereotaktische Injektion in einem 3T-MRT-Raum.Wir berichten visuell über die Implementierung des stereotaktischen Verfahrens bei Schweinen und beschreiben die Anpassungen der MRT-Suite an das Schwein, visualisieren das Verfahren sowohl in der Video- als auch in der gleichzeitigen MRT-Bildgebung, um die Infusatverteilung zu bewerten. Positionierung der Tiere. Legen Sie ein Subjekt in die MRT-Tabelle, um sich auf die MRT-Untersuchung vorzubereiten.Heben Sie den Oberkörper mit Handtüchern und Schaumstoffpolstern an. Ziel ist es, dass der Kopf leicht nach unten fällt, der Hals gebeugt ist und die Schnauze fast den Tisch berührt. Die MRT-Kopfhalterstifte wurden auf dem beidseitigen Jochbein verankert, um den Kopf auf dem MRT-Tisch zu halten.Nach dem Einstellen wird der MRT-Tisch in die Bohrung des Scanners geschoben, bis der Kopf des Probanden das Ende der Bohrung erreicht. Planung des chirurgischen Einsetzens mit MRT-gestützter Visualisierungsführung. Bereiten Sie den Bereich steril vor.Platzieren Sie das Passerplanungsgitter auf der Kopfhaut des Probanden, indem Sie die Klebeseite des Gitters über dem Kopf des Patienten befestigen, zentriert um die Stelle, an der sich das Bohrloch befindet. Führen Sie den MRT-Scout-Scan mit dem eingestellten Raster durch. Passen Sie die vorgeschlagene Trajektorie, einschließlich der gewünschten Ein- und Zielpunkte, an, indem Sie die projizierten Eintritts- und Zielpunkte in der Software manuell ziehen, um Blutgefäße zu vermeiden und Peel- und Sulkalüberschreitungen zu minimieren.Sobald die gewünschte Flugbahn anhand der Präferenz des Chirurgen identifiziert wurde, führen Sie die MR-Leitsoftware aus, um den Eintrittspunkt im Raster zu finden. Sicherung des stereotaktischen Rahmens und iterative Anpassung der Ausrichtung durch Softwareprojektion. Montieren Sie den stereotaktischen Rahmen um die gewünschten Einstiegspunktkoordinaten auf dem Gitter, indem Sie zuerst die Basis mit sechs knochenverankerten Schrauben und vier versetzten Schrauben sichern.Befestigen Sie die sechs knochenverankerten Schrauben am Schädel über dem Gitter durch die Kopfhaut. Die sechs Ankerschrauben dienen zur Stabilisierung des stereotaktischen Rahmens und zur Vermeidung von Bewegungen beim Bohren. Befestigen Sie die vier versetzten Schrauben, die sich an der Basis des Turms befinden, durch die Haut, die am Schädel verankert ist.Sie wirken als Gegenkraft, um die mittleren Knochenschrauben anzuziehen, indem sie den Rahmenfuß an die Mittelschrauben anheben und den Boden stabilisieren. Sobald die stereotaktische Rahmenbasis gesichert ist, fahren Sie mit der Rahmenmontage fort. Führen Sie den hochauflösenden, T1-gewichteten MP-RAGE-MRT-Scan, eine Option in der MRT-Software, durch, wobei der Rahmen eingestellt ist, um die Rahmenpasserdaten zu erfassen und die Flugbahn zu bestätigen.Bestätigen Sie die gewünschte projizierte Kanüleneinführungsbahn mit der Software. Führen Sie die Pitch-, Roll- und XY-Einstellungen durch, indem Sie die Rändelräder drehen, wie in den Ausgangseinstellungsparametern in der Software angegeben. Messen Sie mit der MR-Führungssoftware die Dicke des Schädels der gewünschten Flugbahn und die Gesamtentfernung zum Gehirn.Bohren und Einführen der Kanüle für die Infusion. Verwenden Sie ein Jodpeeling, bevor Sie den Schnitt durchführen, um eine Infektion zu verhindern. Machen Sie einen drei Zentimeter langen Schnitt auf der Kopfhaut mit einem Skalpell unter dem stereotaktischen Rahmen.Richten Sie den Rahmen für das Einsetzen des Bohrers ein, indem Sie die Anpassungen vor dem Erzeugen der Zugangsbohrung vornehmen. Entfernen Sie das mittlere Führungsrohr und ersetzen Sie es durch dasjenige, in das ein 3,4-Millimeter-Bohrer zum Bohren passt. Stellen Sie sicher, dass ein Assistent anwesend ist, um den Rahmen an Ort und Stelle zu halten, während der Chirurg mit dem manuellen Bohrer bohrt, um dem Rahmen zusätzliche Stabilität zu verleihen.Richten Sie den Rahmen für das zweite Bohrereinsetzen ein, um das Gratloch zu verbreitern und Boney-Kollisionen zu vermeiden, die die Flugbahn verändern können. Stellen Sie den Bohrer mit dem 4,5-Millimeter-Bohrer ein. Ersetzen Sie die Mittelführung durch diejenige, die zu diesem größeren Bohrer passt.Erstellen Sie ein 4,5-Millimeter-Bohrloch. Durchstechen Sie die Dura mit einem scharfen Stilett. Setzen Sie die vorvorbereitete, rahmenkompatible Infusionskanüle ein.Bitte stellen Sie sicher, dass die Kanüle einen konstanten neutralen oder positiven Gegendruck aufweist, um Luftblasen zu vermeiden. Die Software verleiht dem geplanten Ziel eine bestimmte Tiefe. Messen Sie die Tiefe auf der stereotaktischen rahmenkompatiblen Infusionskanüle und verwenden Sie den kanülenassoziierten Tiefenanschlag.Überwachung der Infusion mit wiederholten MRT-Scans. Beginnen Sie die Infusion des gewünschten Mittels als Co-Infusion mit einem Kontrastmittel auf Gadoliniumbasis. Führen Sie in regelmäßigen Zeitabständen eine MRT-Untersuchung durch, um die Infusion und das Verteilungsvolumen des in die Kanüle eingeführten Mittels im Gehirn zu überwachen, was aufgrund der gleichzeitigen Infusion von Gadolinium abgeleitet werden kann.Ein hyperintensiver Bereich um die Kanülenspitze zeigt das Vorhandensein des Gadolinium-basierten Kontrastmittels an. Sobald die Infusion beendet ist, stoppen Sie die Pumpe. Lassen Sie die Kanüle nach Beendigung der Infusion fünf Minuten im Gehirn verbleiben, bevor Sie die Kanüle entfernen.Die Position des Schweins im MRT-Scanner bietet dem Chirurgen einen optimalen Zugang zur Operation und die Freigabe für den stereotaktischen Rahmen und die Infusionskanüle. Die MRT-gestützte Visualisierung ermöglicht eine präzise Planung und das Einführen einer Kanüle in das Gehirn. Der stereotaktische Rahmen wird in der Software gescannt und so eingestellt, dass er die gewünschte Position erreicht.Iterative interoperative MRT-Scans nach der Kanüleninfusion zeigen, wie die Infusion an das Hirngewebe abgegeben wird. Der stereotaktische Rahmen ermöglicht eine präzise und kontrollierte Infusion in Schweinegehirnmodelle. Mit diesem Protokoll haben wir festgestellt, dass Parameter wie die Infusionsrate oder die Genauigkeit der Kanüleneinführung in Echtzeit geändert oder pausiert werden können, wie es die intraprozedurale Bildgebung vorgibt.Das Echtzeit-MRT-Bildgebungssystem ermöglicht eine genaue Bestimmung des Verteilungsvolumens. Schweine, als große Tiermodelle für Infusionen, die in Echtzeit MRT verfolgt werden, bieten die Möglichkeit, die Medikamentenabgabe an das Gehirn mit Zellabgabe und anderen Wirkstoffen von translationalem Wert zu untersuchen. Die MR-gestützte Visualisierung bietet Echtzeit-Anleitungen für den Zugriff auf das Schweinegehirn, das Einführen der Kanüle und die Überwachung des Infusionsmittels.Es wurde berichtet, dass der Bohrprozess, die Verformung des Gewebes und / oder die Störung der Bahnen der weißen Substanz zu Schwierigkeiten und zur Abgabe von Wirkstoffen an das Gehirn beitragen. Iterative MRT-Scans während der Planung und des Einführens der Kanüle ermöglichen kleine Anpassungen.

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Research

Forschung

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowissenschaften

Bioimaging Methoden zur Zelle Bioverteilung von Nanopartikeln zu beurteilen sind anwendbar für therapeutische und diagnostische Überwachung von nanoformulated Verbindungen. Die hierin beschriebenen Verfahren sind sensitiver und spezifischer als durch histologische Koregistrierung beurteilt. Die Methoden liefern eine translatorische Weg von Nagetieren auf Menschen-Anwendungen.

Registrierte Bioimaging von Nanomaterialien für Diagnostische und Therapeutische Überwachung

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Gleichzeitige PET / MRT-Bildgebung während Maus zerebrale Hypoxie-Ischämie

In der Vergangenheit war kleine Tier Bestrahlung in der Regel ohne die Fähigkeit, eine gut abgegrenzte Tumorvolumen Ziel durchgeführt. Ziel war es, die Behandlung von menschlichen Glioblastom bei Ratten zu imitieren. Über eine kleine Tier Bestrahlung-Plattform haben wir MRT-geführte 3D konformalen Bestrahlung mit der PET-basierten Teilvolumen Förderung in einer präklinischen Einstellung durchgeführt.

PET und MRT geführte Bestrahlung von einem Glioblastom Rattenmodell mit einer Mikro-Moorpackung

Orthotopen intrakraniellen Injektion von Tumorzellen wurde in der Krebsforschung zur Gehirn Tumorbiologie, Fortschreiten, Evolution und therapeutische Reaktion zu studieren. Hier präsentieren wir Ihnen Fluoreszenz Molekulare Tomographie der Tumor Xenografts vorsieht, dass Echtzeit-intravitalen Bildgebung und Quantifizierung eines Tumors in präklinischen Glioblastom Modelle Masse.

Fluoreszenz Molekulare Computertomographie für die In-Vivo Bildgebung des Glioblastoms Xenotransplantate

Die Blut-Hirn-Schranke (BBB) kann vorübergehend mit mikrobubble-vermitteltem fokussiertem Ultraschall (FUS) gestört werden. Hier beschreiben wir ein Schritt-für-Schritt-Protokoll für bBB-Hochdurchsatzöffnung envivo mit einem modularen FUS-System, das für Nicht-Ultraschall-Experten zugänglich ist.

Ein hochdurchsatzgesteuertes, stereotaktisches Neuronavigations- und fokussiertes Ultraschallsystem für die Öffnung der Blut-Hirn-Barriere bei Nagetieren

Die modellierung der intrakraniellen Hirnmetastasen wird durch die Unfähigkeit erschwert, die Tumorgröße und die Reaktion auf die Behandlung mit präzisen und zeitnahen Methoden zu überwachen. Die vorgestellte Methodik koppelt die intrakranielle Tumorinjektion mit einer Magnetresonanztomographie-Analyse, die in Kombination präzise und konsistente Injektionen, eine verbesserte Tierüberwachung und genaue Tumorvolumenmessungen kultiviert.

Modellierung von Hirnmetastasen durch intrakranielle Injektion und Magnetresonanztomographie

Dieses Protokoll beschreibt die Schritte, die für die Genabgabe durch fokussierte Ultraschallöffnung der Blut-Hirn-Schranke (BHS), die Bewertung der resultierenden Genexpression und die Messung der Neuromodulationsaktivität chemogenetischer Rezeptoren durch histologische Tests erforderlich sind.

Fokussierte ultraschallinduzierte Öffnung der Blut-Hirn-Schranke zur gezielten Behandlung von Hirnstrukturen und zur Beurteilung der chemogenetischen Neuromodulation

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur Durchführung einer präklinischen Positronen-Emissions-Tomographie-basierten Strahlentherapie in einem Ratten-Glioblastom-Modell unter Verwendung von Algorithmen, die intern entwickelt wurden, um die Genauigkeit und Effizienz zu optimieren.

Positronen-Emissions-Tomographie-basierte Dosismalerei-Strahlentherapie in einem Glioblastom-Rattenmodell unter Verwendung der Small Animal Radiation Research Platform

Dieser Artikel stellt ein Schritt-für-Schritt-Protokoll für die direkte Kanülenimplantation in die Cisterna magna von Schweinen vor.<br...

Direkte Kanülenimplantation in der Cisterna Magna der Schweine

Erfahren Sie MR-gesteuerte Stereotaxie für präzise Infusionen ins Schweinehirn mit Echtzeitbildgebung. Diese Methode ermöglicht die Überwachung der Infusionsverteilung und unterstützt translationale neurochirurgische Forschung.

Magnetresonanzgesteuerte Stereotaxie für Infusionen ins Schweinehirn

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