Una nueva técnica para registrar las presiones dentro del cráneo se describe. El método mínimamente invasiva usa un sistema de presión de fibra óptica de detección para medir con precisión la presión intracraneal (PIC) en ratas anestesiadas, sin causar un trauma cerebral importante. La técnica se puede utilizar en una amplia gama de modelos experimentales.
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Artículo de método
Medición de la presión intracraneal epidural en ratas, utilizando un transductor de presión de fibra óptica
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Resumen
Resumen
Aumento de la presión intracraneal (PIC) es un problema importante en varias formas de lesión cerebral isquémica, incluyendo derrame cerebral, lesión traumática del cerebro y paro cardiaco. Esta elevación puede resultar en una lesión neurológica adicional, en forma de hernia transtentorial 1,2,3,4, la compresión del cerebro medio, déficit neurológico o el aumento de infarto cerebral 2,4. Las terapias actuales son a menudo insuficientes para controlar la PIC elevada en la práctica clínica 5,6,7. Por lo tanto hay una necesidad de métodos precisos de medición de la PIC en modelos animales para mejorar nuestra comprensión de los mecanismos básicos y desarrollar nuevos tratamientos para la elevación de la PIC.
Tanto en el ámbito clínico y experimental de la PIC no puede estimarse sin medición directa. Varios métodos de inserción del catéter ICP existen en la actualidad. De éstos, el catéter intraventricular se ha convertido en la clínica "estándar de oro" de la medición de la PIC en los seres humanos 8. Este método invOlvés la eliminación parcial del cráneo y la instrumentación del catéter a través de tejido cerebral. En consecuencia, los catéteres intraventriculares tienen una tasa de infección de 6.11% 9. Por esta razón, canulaciones subdural y epidural se han convertido en los métodos preferidos en modelos animales de lesión isquémica.
Diversas técnicas de medición de la PIC se han adaptado para los modelos animales, y de éstos, llenos de líquido 10 catéteres de telemetría y los catéteres de estado sólido son los más utilizados 11,12,13,14,15. Los sistemas llenos de líquido son propensos a desarrollar burbujas de aire en la línea, dando lugar a falsas lecturas del PCI. Sondas de estado sólido evitar este problema (Figura 1). Un problema adicional es catéteres de ajuste en el cráneo o en los ventrículos, sin causar ningún daño cerebral, que puede alterar los resultados experimentales. Por lo tanto, hemos desarrollado un método que coloca un catéter ICP contiguos con el espacio epidural, pero evita la need para insertarlo entre el cráneo y el cerebro.
Un catéter de fibra óptica de presión (420LP, Sensores SAMBA, Suecia) se utilizó para medir la PIC en la ubicación epidural porque la ubicación del sensor de presión (en la punta del catéter) se encontró que producía una alta fidelidad de la señal del PCI en este modelo . Hay otros fabricantes de similares tecnologías de fibra óptica de 13 que pueden ser utilizados con nuestra metodología. Alternativas catéteres de estado sólido, que tienen el sensor de presión situado en el lado de la punta del catéter, no sería apropiado para este modelo como la señal se humedecido por la presencia del tornillo de seguimiento.
A continuación, presentamos un método relativamente simple y preciso para medir la PIC. Este método puede ser utilizado en una amplia gama de modelos animales relacionados con el ICP.
Protocolo
1. Cráneo de penetración
- Anestesiar rata con isoflurano (inducción 5%, 1.5-2% de mantenimiento) en 70% de N 2 y el 30% de O 2. Después de la inducción de la anestesia, colocar la rata en decúbito prono sobre una placa de calentamiento, colocar la nariz de las ratas en un cono de la nariz anestésico.
- Mientras que el mantenimiento de la anestesia, asegurar la cabeza en un marco estereotáxico, la inserción de las barras del oído hasta que la cabeza se estabiliza. Asegúrese de que la respiración no se vea afectada. (Figura 2-A).
- Inyectar por vía subcutánea con el cuero cabelludo de larga duración anestésico local, bupivacaína 0,3 ml 0,5% (Pfizer, Australia), antes de tomar una piel de 1,5 cm de la línea media incisión en la cabeza. (Los instrumentos estériles y guantes deben ser utilizados.)
- Blunt disección de los tejidos blandos y músculos que la rodean para localizar claramente Lambda y Bregma. Retirar la piel y del tejido conjuntivo.
- Vástago cualquier sangrado aplicando presión en el cráneo expuesto. Sangrado excesivo del cráneo puede ser cauterizada.
- El uso de un dentista drill con una fresa de 1 mm de la punta, fresa un agujero de 2 mm de ancho en el hueso parietal derecho. Burr el agujero de 2 mm lateral y 2 mm por detrás de Bregma para evitar el seno sagital superior y asegurar la colocación del sensor de PCO se encuentra sobre el territorio isquémico, para estudios de tiempos. Lugares alternativos sería igualmente adecuado para otras aplicaciones. Burr el agujero a una profundidad donde el cráneo por encima de la duramadre se vuelve translúcida. (Figura 2-B).
- Vuelva a colocar la fresa de 0,5 mm con una punta de fresa para remover el cráneo en la base del agujero.
- Cuando el cráneo comienza a agrietarse, utilizar pinzas 45 ° para eliminar todo el cráneo restante, asegurando la base del agujero se borra de los desechos. (Figura 3).
2. Tornillo de modificación y de inserción
- Haga un agujero de 0,7 mm a través de un tornillo hexagonal de cabeza con un torno y 0,7 mm Broca.
- Introduzca el tornillo de monitoreo en el orificio girando alrededor de 1,5 vueltas (utilizar la cantidad mínima deResulta necesario para asegurar el tornillo en el cráneo para no dañar el tejido subyacente). (Figura 2-C y Figura 4).
- Burr un segundo agujero para un tornillo de anclaje en el hueso parietal izquierdo, 2 mm lateral y 2 mm por detrás del bregma. Este agujero no requiere la penetración completa del cráneo, por lo que la punta de 1 mm de fresa se utiliza para adelgazar el cráneo de la inserción del tornillo.
- Inserte un 2 x 4 mm con cabeza hexagonal, tornillo en el segundo agujero. Este tornillo contribuye a anclar el cemento dental y por lo tanto, el tornillo de vigilancia en el cráneo.
- Utilizar una pipeta de transferencia de mezclar y aplicar monómero cemento dental y el polímero a la base de la cabeza de los tornillos.
- Deje que el cemento dental para secar por lo menos 10 minutos.
3. La inserción del transductor de presión intracraneal
- Utilizando el líquido de corrección blanco, marcar el sensor de fibra óptica 4 mm de la punta.
- Llenar el agujero del tornillo de vigilancia con solución salina estéril (0,9%) y asegurar que no seburbujas de aire están presentes dentro del tornillo.
- Insertar el PCI sonda de 4 mm en el tornillo de manera que la punta de la sonda esté a nivel con el extremo del tornillo. Asegúrese de que la punta no perforar la duramadre.
- Ajustar la punta de la sonda dentro del tornillo hasta una traza del PCI que refleja la ventilación y las ondas de presión arterial de impulsos puede ser observado. (Figura 5).
4. Formando un sello hermético
- Un sello hermético es imprescindible una lectura precisa de la PIC. Mezclar un viscoso monómero biocompatible material de calafateo y el polímero en la proporción de 1:1. Debido a que el sensor de presión está en la punta de la sonda, y esto está dentro del tornillo fuera ahuecado, la aplicación de material de calafateo para el eje de la sonda de fibra óptica no tiene ningún efecto sobre la sensibilidad a la presión del sensor.
- Aplique una capa fina alrededor de la sonda y la cabeza del tornillo de monitoreo. Evitar el desplazamiento de la sonda de la PIC.
- Deje reposar durante 5 minutos.
- Aplicar una segunda laicoer de material de calafateo alrededor del tornillo de control completo y la sonda. Asegúrese de que no se produzcan fugas de las grietas en el material de calafateo. (Figura 2-D).
- Retire del oído de las barras.
- La rata puede permanecer en la posición prona, o se rota cuidadosamente en la posición supina durante monitorización de la PIC.
- Un esquema del procedimiento de completado se representa en la (Figura 6).
5. La eliminación del transductor de la presión intracraneal y Reinserción
- En la realización de seguimiento ICP, el sensor de PCO se puede quitar tirando suavemente el catéter a partir del material del tornillo y calafateo.
- El sensor debe ser inmediatamente SAMBA lugar en Terg-A-Zyme solución al 1% para evitar la corrosión de punta.
- El agujero que queda en el material de calafateo debe ser cubierta con una capa adicional de material de calafateo. (Rata puede ser despertado en esta fase).
- Para volver a colocar el catéter de SAMBA para la supervisión adicional, cortarel material de calafateo en el nivel de la cabeza del tornillo.
- Repita los pasos 3.2 - 5.3.
6. Los resultados representativos
La figura 5 es una representación de las lecturas de ICP más de diez segundos. Al inicio del estudio, el PCI promedio de una rata Wistar es de 6 mm de Hg. Los acontecimientos de corta periodicidad representado en la Figura 5 reflejan sangre ondas del pulso de presión. Los eventos de mayor periodicidad de mostrar los eventos de ventilación. Nótese que el sensor SAMBA refleja una amplitud de ventilación mmHg 3-4 y la amplitud del pulso de 1-2 mm de Hg.
Para validar la posición del sensor de SAMBA en cada experimento, los rastros del ICP debe hacerse la prueba de la capacidad de respuesta a las compresiones abdominales y los eventos respiratorios, tales como períodos de apnea. Una compresión abdominal se representa en la figura 7.
Los períodos de apnea (ilustrado en la Figura 8) se observan en la mayoría de los experimentos INVO lving animales con respiración espontánea. Estos eventos se identifican en los registros fisiológicos por la ausencia de desviaciones respiratorias en las vías respiratorias (transductor de diafragma) y los rastros de la presión arterial. Una alteración equivalente en la traza de la PIC valida la posición de la sonda del PCI.
La Figura 9 representa una típica traza ICP después de la eliminación de las orejas bares (paso 4,6). La inserción de las orejas de las barras en el paso 1.2 da como resultado una ligera compresión del cráneo y la consiguiente perturbación en el volumen intracraneal y por lo tanto un aumento de la PIC. Si el sensor está colocado correctamente, el PCI se reducirá por lo menos 4 a 5 mm Hg con la eliminación de los oídos de las barras.
El análisis histológico se puede utilizar para comprobar cualquier daño a la zona cortical inmediatamente debajo del sensor de presión y el tornillo. Un ejemplo de una inserción de los tornillos traumática y no traumática se representa en la Figura 4.
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Figura 1. Relleno de fluido Vs SAMBA Huellas del PCI. ICP se registró de forma simultánea a través de la SAMBA catéter de fibra óptica (arriba) y un catéter lleno de líquido (abajo). Los valores medios de ICP fueron similares en ambos trazas, sin embargo, el líquido llena señal catéter fue notablemente humedecido en comparación con el respiratorio libre y formas de onda de presión arterial visto con el catéter de fibra óptica.
Figura 2. Catéter de presión intracraneal procedimiento de inserción. La cabeza de la rata fue asegurada en un marco estereotáxico con los oídos de las barras y un cono de la nariz anestesia [A]. Un agujero, de aproximadamente 2 mm de diámetro, fue perforado en el hueso parietal derecho [B]. Un 2 x 4 mm de tornillo con un orificio de 0,7 mm en el eje se inserta [C]. Un tornillo de anclaje se inserta en el hueso parietal izquierda y el cráneo y el sitio quirúrgico cubierto de cemento dental. El ICP cathetER (negro flecha) se insertó luego en el tornillo de hoyos y un sello hermético realizado con el material de calafateo (flecha blanca) [D]. Grapa (por escala) = 12 mm x 5 mm.
Figura 3. Tornillo de Vigilancia Burr Hole Orientación. El cráneo fue liberado de tejido conectivo para localizar Lambda (asterisco negro) y Bregma (asterisco blanco) y el orificio perforado 2 mm lateral y 2 mm por detrás de Bregma. El agujero fue limpiado de escombros dejando la duramadre y los vasos piales (flecha negro) intactos. Grapa (por escala) = 12 mm x 5 mm.
Figura 4. Histología de cerebro de rata 24 horas después de la instrumentación del tornillo monitorización de la PIC. Hematoxilina y eosina, 6 secciones coronales micras. A la izquierda: no traumática la inserción del tornillo. A la derecha: la inserción del tornillo traumática,área de la palidez representa el tejido dañado con morfología similar a la zona de derrame cerebral celular dañado (flecha). Inserta en el objetivo de 4x.
Figura 5. Típicas de seguimiento del ICP. Ondas de presión de pulso se representan por los acontecimientos de menor amplitud (*). La ventilación se refleja por los eventos de mayor periodicidad (#).
Figura 6. ICP sonda de inserción esquemática. Diagrama ilustra la colocación de tornillo de soporte (derecha) y el material de calafateado recubierto sonda de ICP en el tornillo (izquierda).
Figura 7. La compresión abdominal. El abdomen se comprimió temporalmente (~ 1 seg) para validar la viabilidad de la señal de PCI. La compresión en el retorno venoso cerebral reducida,aumentar el volumen intracraneal y por lo tanto aumento de la PIC. La presión arterial (PA) se redujo sólo después de la primera subida del PCI.
Figura 8. Período de Apnea. El cese temporal de la respiración se refleja en la traza del transductor del diafragma, la presión arterial (PA) de seguimiento y el seguimiento de la PIC.
Figura 9. Oído barra de expulsión. ICP debe caer con la eliminación de los estereotáxicas marco del oído de las barras.
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Discusión
El procedimiento que aquí se presenta permite una grabación muy sensible y preciso de la presión intracraneal. Esta técnica mínimamente invasiva evita el trauma cerebral importante al colocar el sensor de presión en el espacio epidural y no el tejido cerebral o los ventrículos.
Los pasos críticos son: 1) la perforación a través del cráneo - se debe tener cuidado de no perforar la duramadre o daño del tejido cerebral subyacente; 2) asegurar un cierre hermético con el material de calafateo - s...
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Divulgaciones
No tenemos nada que revelar.
Agradecimientos
Este proyecto fue financiado por la National Stroke Foundation, Hunter Instituto de Investigación Médica (HMRI) y Nacional de Salud y Consejo de Investigación Médica (NH & MRC), Australia. Un agradecimiento especial a la Facultad de personal de Salud taller en la Universidad de Newcastle, por su experiencia técnica.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Nombre del reactivo | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
| Monómero cemento dental | Henry Schein | VX-SC500MLL | |
| Polímero de cemento dental | Henry Schein | VX-SC1000GCL4 | |
| Taladro dental fresa de tamaño 12 | Gunz Dental | EL104S001012/10 | |
| Taladro dental fresa de tamaño 6 | Gunz Dental | EL104S001006/10 | |
| Tornillo metálico | Hardware Store | 2 x 4 mm, cabeza hexagonal. (Laboratorio-modificado por agujero perforado de 0,7 mm a través del eje) | |
| SAMBA Unidad de Control | Aparato de Harvard | 50433102 | |
| SAMBA sensor | Aparato de Harvard | 50461122 | 420 LP, 15 cm de fibra desnuda, radio-opaco recubrimiento |
| Silagum AV Mono material de calafateo | Gunz Dental | RG 9152 | Vinylpolysiloxanes, polisiloxanos de hidrógeno, de relleno, pigmentos, aditivos, de Platino catalizadores |
| Terg-A-Zyme | Alconox, Inc. | 1304 | Enzima-activo detergente en polvo |
Referencias
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