Evaluación del daño térmico de la craneotomía perforada por robot para la cirugía de ventana craneal en ratones

George F. Hoeferlin; Dhariyat M. Menendez; Olivia K. Krebs; Jeffrey R. Capadona; Andrew J. Shoffstall

doi:10.3791/64188

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Artículo de método

Evaluación del daño térmico de la craneotomía perforada por robot para la cirugía de ventana craneal en ratones

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DOI:

10.3791/64188

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11 de noviembre de 2022

George F. Hoeferlin^*¹^,² , Dhariyat M. Menendez^*¹^,² , Olivia K. Krebs¹^,² , Jeffrey R. Capadona¹^,² , Andrew J. Shoffstall¹^,²

¹Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University, ²Advanced Platform Technology Center, Louis Stokes Cleveland VA Medical Center

^* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

Las ventanas craneales se han convertido en una técnica quirúrgica implementada ubicuamente para permitir imágenes intravitales en ratones transgénicos. Este protocolo describe el uso de un robot quirúrgico que realiza perforaciones óseas semiautomáticas de ventanas craneales y puede ayudar a reducir la variabilidad de cirujano a cirujano y mitigar parcialmente el daño de la barrera térmica hematoencefálica.

Resumen

La cirugía de ventana craneal permite la obtención de imágenes del tejido cerebral en ratones vivos con el uso de multifotones u otras técnicas de imagen intravital. Sin embargo, cuando se realiza cualquier craneotomía a mano, a menudo hay daño térmico al tejido cerebral, que es inherentemente variable de cirugía a cirugía y puede depender de la técnica individual del cirujano. La implementación de un robot quirúrgico puede estandarizar la cirugía y conducir a una disminución del daño térmico asociado con la cirugía. En este estudio, se probaron tres métodos de perforación robótica para evaluar el daño térmico: horizontal, punto por punto y pulsado punto por punto. La perforación horizontal utiliza un esquema de perforación continua, mientras que punto por punto perfora varios agujeros que abarcan la ventana craneal. El pulsado punto por punto agrega un esquema de perforación "2 s encendido, 2 s apagado" para permitir el enfriamiento entre perforaciones. Las imágenes fluorescentes del tinte Evans Blue (EB) inyectado por vía intravenosa miden el daño al tejido cerebral, mientras que un termopar colocado debajo del sitio de perforación mide el daño térmico. Los resultados del termopar indican una disminución significativa en el cambio de temperatura en el grupo pulsado punto por punto (6.90 °C ± 1.35 °C) en comparación con los grupos horizontal (16.66 °C ± 2.08 °C) y punto por punto (18.69 °C ± 1.75 °C). Del mismo modo, el grupo pulsado punto por punto también mostró significativamente menos presencia de EB después de la perforación de la ventana craneal en comparación con el método horizontal, lo que indica menos daño a los vasos sanguíneos en el cerebro. Por lo tanto, un método de perforación pulsado punto por punto parece ser el esquema óptimo para reducir el daño térmico. Un taladro robótico es una herramienta útil para ayudar a minimizar el entrenamiento, la variabilidad y reducir el daño térmico. Con el uso cada vez mayor de imágenes multifotónicas en los laboratorios de investigación, es importante mejorar el rigor y la reproducibilidad de los resultados. Los métodos abordados aquí ayudarán a informar a otros sobre cómo utilizar mejor estos robots quirúrgicos para avanzar aún más en el campo.

Introducción

Las ventanas craneales se han utilizado ubicuamente en los campos de la neurociencia, la ingeniería neuronal y la biología para permitir la visualización directa y la obtención de imágenes de la corteza en animales vivos 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . La poderosa combinación de ratones transgénicos e imáge....