Name: Construire un open-source robotique stéréotaxique Instrument (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-10-29T19:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 40 s
Description: Découvrez comment construire un instrument stéréotaxique robotique open-source pour la neurochirurgie chez les rongeurs. Ce protocole détaille l'assemblage, la calibration et la génération de trajectoires chirurgicales.

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Cette étude a été financée par le National Institute on Drug Abuse subventions DA 006886 et 032270 DA.

<ol><li> Câbler les moteurs pas à pas bipolaires en vissant les fils dans les connecteurs fournis avec la carte de conducteur. Les couleurs de fils sur les moteurs pas à pas bipolaires sont normalisés (figure 1). Remarque: Les moteurs pas à pas décrites ont une résolution de 1,8 ° / étape, visant à 0,346 ° / étape. Un stereotax norme a 3 mm/360 ° de Voyage. La résolution finale est de 2,88 um / étape. Les moteurs sont également capables de marchepied fractionnée. <ol><li> Connectez le fil vert à A +, connecter le fil noir à A-, connecter le fil rouge de B + et connecter le fil bleu à B-. </li></ol></li><li> Faites glisser les coupleurs sur les moteurs pas à pas, en prenant soin d&#39;aligner les trous de montage, et fixer à l&#39;aide 12x Vis M3 Socket Head (20 mm) (figure 2). <ol><li> Veiller à ce que les coupleurs sont fermement attachés aux moteurs. Remarque: Les modèles 3D ne comprennent pas les discussions. Les pièces sont marquées avec des pas de vis, mais elles doivent être exploitées après qu&#39;ils sontfabriqué. </li></ol></li><li> Retirer les vis de réglage des poignées de pouce sur les 3 axes de l&#39;instrument stéréotaxique utilisant une petite clé hexagonale. Les poignées de pouce sont filetés, afin de les tourner dans le sens antihoraire pour l&#39;enlever. Gardez les rondelles de PTFE en place sur le bras (figure 3). </li><li> Vissez l&#39;extrémité filetée des colliers sur les tiges filetées des bras de l&#39;instrument stéréotaxique (figure 3). <ol><li> Assurez-vous qu&#39;il n&#39;ya pas d&#39;écart entre les joints toriques en PTFE et colliers. Cela garantit que les coordonnées sont maintenus lorsque le robot change de direction. </li><li> Fixez les colliers sur les fils des bras stéréotaxique utilisant 3x NF10-32 (1/4 de pouce) point de coupe vis de réglage. </li><li> Faites glisser chaque moteur et le coupleur sur les colliers et les bras stéréotaxiques. Veiller à ce que les moteurs affleurer avec les bras, et les trous ensemble de vis sur les colliers s&#39;alignent avec la partie plate des arbres moteurs (figure 4). </li><li> Fixez le couplers à la stereotax en utilisant les trous de montage et 6x NF10-32 (1/2 pouce) point de coupe vis de réglage (figure 4). </li><li> Fixez les colliers aux arbres de moteur utilisant 3x NF10-32 (1/4 de pouce) vis de réglage (Figure 4). </li></ol></li><li> Préparation de la carte de conducteur CNC en définissant chacune des broches du contrôleur à la moitié de marchepied. Remarque: Ce pilote de moteur pas à pas est comme une carte de circuit exposés. Une affaire peut être construit, mais il n&#39;est pas nécessaire. En outre, un certain nombre de différents contrôleurs de moteurs pas à pas bipolaires peut être utilisée. Si c&#39;est le cas, veiller à ce que les instructions d&#39;installation sont suivies pour le conseil que vous avez acheté. <ol><li> Alignez les 6 broches par moteur pas à pas de la même manière. Demi-marchepied permet le double de la résolution de l&#39;étape en degrés / étape (figure 5). </li><li> Retournez la broche 1 à la position, la broche 2 à la position d&#39;arrêt, la broche 3 à la position surtion, la broche 4 à la position d&#39;arrêt, la broche 5 à la position sur, et la broche 6 à la position d&#39;arrêt (Figure 5). </li></ol></li><li> Brancher les moteurs (X - Y - Z) dans le pilote de moteur pas à pas, en même temps que le bloc d&#39;alimentation 12 V. Le positionnement correct est marqué sur le conducteur. En outre, fixer le conducteur de pas de port série d&#39;un ordinateur en utilisant un DB25cable (Figure 6). </li><li> Installez le logiciel de fraisage CNC sur un ordinateur personnel (ce devra être situé dans une zone chirurgicale) en suivant les instructions par défaut. Une fois installé, ouvrez le logiciel pour commencer la configuration. <ol><li> Configurer le logiciel pour communiquer avec les moteurs pas à pas. Remarque: Les instructions suivantes sont destinées à un usage uniquement avec le pilote de moteur pas à pas TB6560. </li><li> Cliquez dans les menus du logiciel comme suit. Ouvert → → Config Ports and Pins→ signaux de sortie. Remplissez l&#39;invite pour correspondre à la figure 7 et cliquez sur Apply. </li><li> Cliquez dans les menus du logiciel comme suit. Ouvrir → Config → Ports et Pins → signaux d&#39;entrée. Remplissez l&#39;invite pour correspondre à la figure 8 et cliquez sur Apply. </li><li> Cliquez dans les menus du logiciel comme suit. Ouvrez → Config → Ports et Pins → Sorties moteur. Remplissez l&#39;invite pour correspondre à la figure 9 et cliquez sur Apply. </li><li> Cliquez dans les menus du logiciel comme suit. Ouvrir → réglage Config → moteur. Remplissez l&#39;invite pour correspondre à la figure 10 et cliquez sur Enregistrer les paramètres de l&#39;Axe. Répétez l&#39;étape précédente pour les 3 axes en utilisant les mêmes valeurs. </li></ol></li><li> Calibrer le stereotax à l&#39;échelle du logiciel CNC. Remarque: Le logiciel est conçu pour les machines de fraisage standard, de sorte que l&#39;unité de mesure ne sera pas proportionnelle à la Voyage d&#39;un instrument stéréotaxique.<ol><li> Réglez la vitesse des moteurs de 1 pouce par minute, et &quot;jog&quot; de l&#39;axe Z-de l&#39;instrument stéréotaxique avec PgUp / PgDn au millimètre près. Remarque: La vitesse de jogging maximale recommandée est de 3500 um / s et la vitesse de coupe maximale recommandée est de 500 um / s. </li><li> Zéro de l&#39;axe Z, et Jog l&#39;instrument stéréotaxique 1 mm. La distance parcourue sur l&#39;axe Z dans Mach3 est la &quot;constante d&#39;échelle&quot;. coordonnées de la machine sont déterminés en multipliant les coordonnées du crâne (mm) par la &quot;constante d&#39;échelle&quot;. </li><li> Effectuer des tests aléatoires de 3 axes en les programmant pour voyager quelques distances connues, et s&#39;assurer que les mouvements sont précis. Si le Voyage de stereotax est trop loin ou à court, modifier la constante de mise à l&#39;échelle en conséquence. Remarque: Une fois mise à l&#39;échelle est terminée, les scripts personnalisés inclus peuvent être utilisés pour générer le g-code pour les chirurgies. Cependant, il est fortement recommandé que les utilisateurs se familiarisent avec le g-code avant de tenter de générer automatiquementchirurgies. Ceci est impératif pour le dépannage et la modification des chirurgies automatisés. </li></ol></li><li> Fixez le micro forage de moteur de l&#39;instrument stéréotaxique utilisant le grand support de sonde supplémentaire. Remarque: La vitesse minimale recommandée de l&#39;outil de forage est de 40.000 tours par minute. </li><li> Auto-générer G-code pour une craniotomie de tranchant avec 3 trous de vis du crâne. <ol><li> Placez tous les scripts personnalisés à partir de la table de logiciels dans un seul dossier sur un PC. </li><li> Ouvrez le script &quot;SharpEdgeCraniotomy.m&quot; et exécuter le code. </li><li> Sélectionnez deux à l&#39;invite &quot;Quel type de chirurgie vous serez spectacle?&quot; (Figure 11). </li><li> Sélectionnez Personnalisé pour définir les coins de la fenêtre de crâne. Remplissez chaque invite pour correspondre à la figure 12. </li><li> Définir les positions X et Y des coins de craniotomie. Chaque coordonnée doit être saisi dans le bon ordre, selon l&#39;exemple de la figure 13 </strong&gt;. </li><li> Entrez 3 dans l&#39;invite de produire 3 trous du crâne (figure 14). </li><li> Sélectionnez Définir l&#39;aide des coordonnées, et entrez les coordonnées de chaque trou à partir du modèle de la figure 15. Remarque: Si les coordonnées précises ne sont pas importants, il ya une option pour pointer et cliquer les positions des trous sur une image d&#39;un crâne de rat. Les postes seront générés automatiquement. </li><li> Définir les paramètres de forage. Pour la première chirurgie tests, acceptez les valeurs par défaut. Note: Ces valeurs dépendent des moteurs pas à pas, et le crâne de l&#39;animal. Chaque emplacement de la race de rat et la cible a une épaisseur de crâne légèrement différente. Pour les quelques chirurgies initiales à l&#39;aide de ce dispositif, être prêt à tester les profondeurs de forage et enlever tous les morceaux de crâne restants manuellement. Les valeurs peuvent ensuite être modifiés pour de futures interventions chirurgicales (figure 16). </li><li> Nommez le g-Code, il sera généré automatiquement et saved au répertoire de travail. </li></ol></li><li> Chargez le g-code dans le logiciel de fraisage CNC et un crâne de test dans les instruments stéréotaxiques barres d&#39;oreilles. <ol><li> Jogging manuellement le foret à Bregma l&#39;aide des touches fléchées. Utilisez une vitesse de jogging lent (~ 5 pouces / m) pour assurer l&#39;exactitude. </li><li> Lancer l&#39;outil de forage tournant à 38 000 tours par minute supérieure. </li><li> Appuyez sur CycleStart; la stereotax effectuera de nombreux passages de la même coupe, à des profondeurs différentes. Entre chaque passage, la stereotax pause, de sorte que le chirurgien peut continuer ou abandonner coupe. Appuyez sur Continuer Cycle (Alt-R) de continuer passes. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Yin, H. H., Knowlton, B. J., Balleine, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lesions+of+dorsolateral+striatum+preserve+outcome+expectancy+but+disrupt+habit+formation+in+instrumental+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Lesions of dorsolateral striatum preserve outcome expectancy but disrupt habit formation in instrumental learning.</a> Eur. J. Neurosci. 19 (1), 181-189 (2004).</li>
<li>West, M. O., Woodward, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+technique+for+microiontophoretic+study+of+single+neurons+in+the+freely+moving+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci.+Methods%22%5BJournal%5D)">A technique for microiontophoretic study of single neurons in the freely moving rat.</a> J. Neurosci. Methods. 11 (3), 179-186 (1984).</li>
<li>Peoples, L. L., West, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Phasic+firing+of+single+neurons+in+the+rat+nucleus+accumbens+correlated+with+the+timing+of+intravenous+cocaine+self-administration%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Phasic firing of single neurons in the rat nucleus accumbens correlated with the timing of intravenous cocaine self-administration.</a> J. Neurosci. 16 (10), 3459-3473 (1996).</li>
<li>Wolske, M., Rompre, P. P., Wise, R. A., West, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Activation+of+single+neurons+in+the+rat+nucleus+accumbens+during+self-stimulation+of+the+ventral+tegmental+area%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosci%22%5BJournal%5D)">Activation of single neurons in the rat nucleus accumbens during self-stimulation of the ventral tegmental area.</a> J. Neurosci. 13 (1), 1-12 (1993).</li>
<li>Bozza, T., McGann, J. P., Mombaerts, P., &Wachowiak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+imaging+of+neuronal+activity+by+targeted+expression+of+a+genetically+encoded+probe+in+the+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">In vivo imaging of neuronal activity by targeted expression of a genetically encoded probe in the mouse.</a> Neuron. 42 (1), 9-21 (2004).</li>
<li>Pitts, M. Office of Laboratory Animal Welfare. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPitts%2C+M+%22Institutional+animal+care+and+use+committee+guidebook%22">Institutional animal care and use committee guidebook</a>. , (2002).</li>
<li>Yoon, T., Otto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+contributions+of+dorsal+vs.+ventral+hippocampus+to+auditory+trace+fear+conditioning%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol.+Learn.+Mem%22%5BJournal%5D)">Differential contributions of dorsal vs. ventral hippocampus to auditory trace fear conditioning.</a> Neurobiol. Learn. Mem. 87 (4), 464-475 (2007).</li>
<li>Root, D. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Differential+roles+of+ventral+pallidum+subregions+during+cocaine+self-administration+behaviors%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Comp.+Neurol%22%5BJournal%5D)">Differential roles of ventral pallidum subregions during cocaine self-administration behaviors.</a> J. Comp. Neurol. 521 (3), 558-588 (2012).</li>
<li>Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. B. <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. 5 (2), 201-208 (2010).</li>
<li>Feng, L., Sametsky, E. A., Gusev, A. G., Uteshev, V. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Responsiveness+to+nicotine+of+neurons+of+the+caudal+nucleus+of+the+solitary+tract+correlates+with+the+neuronal+projection+target%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Responsiveness to nicotine of neurons of the caudal nucleus of the solitary tract correlates with the neuronal projection target.</a> J. Neurophysiol. 108 (7), 1884-1894 (2012).</li>
<li>Babaei, P., Soltani Tehrani,, B,, Alizadeh, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transplanted+Bone+Marrow+Mesenchymal+Stem+Cells+Improve+Memory+in+Rat+Models+of+Alzheimer%27s+Disease%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cells+Int%22%5BJournal%5D)">Transplanted Bone Marrow Mesenchymal Stem Cells Improve Memory in Rat Models of Alzheimer's Disease.</a> Stem Cells Int. 2012, 369417(2012).</li>
</ol>

Les auteurs n&#39;ont aucun intérêt financier concurrents à divulguer.

L&#39;utilisation de l&#39;équipement de chirurgie automatisé permet d&#39;éliminer certains des problèmes les plus communs dans la recherche en neurosciences. Tout d&#39;abord, les trajectoires d&#39;outil sont reproductibles à 100%. Chaque coupe est assuré d&#39;être dans la même position par rapport au bregma. Deuxièmement, il convient de réduire les erreurs de l&#39;expérimentateur. Bien que de nombreux chercheurs sont des chirurgiens hautement qualifiés, il faut une quantité exceptionnelle de pratique pour devenir ...

Chirurgie stéréotaxique rongeur est utilisé dans une grande variété d&#39;applications, y compris les neurosciences lesioning 1, 2 iontophorèse, microfils implantation 3, 4 stimulation, et mince crâne imagerie 5. Cependant, il ya des obstacles majeurs auxquels sont confrontés ceux qui souhaitent appliquer ces techniques, y compris la courbe d&#39;apprentissage abrupte pour effectuer la chirurgie stéréotaxique précise et la haute probabilité d&#39;erreur humaine. Les erreurs humaines comprennent la mesure et erreurs de calcul, ainsi que la faible précision et la reproductibilité des mouvements humains. Dans un effort pour réduire ces erreurs de confusion, les chirurgiens stéréotaxiques bénéficieraient d&#39;un système qui garantit que toutes les procédures chirurgicales sont effectuées de façon identique dans toutes les disciplines. La réduction des erreurs est également une méthode par laquelle les chercheurs peuvent réduire l&#39;utilisation de matières d&#39;origine animale, l&#39;objectif principal des Instituts nationaux de la santé pour l&#39;expérimentation animale 6. Dans un monde idéal, tout schirurgies tereotactic seraient parfaitement reproductible dans des expériences, et entre les laboratoires. Pour résoudre ce problème, les entreprises ont développé de nouvelles stereotaxics ultra-précis, et d&#39;affichages numériques pour la lecture des mesures. Pour éliminer les erreurs du mouvement humain, manipulateurs micro et stereotaxics motorisés ont été produits dans le commerce, mais leur coût élevé peut être prohibitif pour un laboratoire avec un budget limité. De plus, leur logiciel est totalement propriétaire, et ne peut être modifié par le chercheur pour accueillir un nouveau type de chirurgie. Une solution abordable pour le problème de l&#39;erreur humaine est de construire un stereotax robotique à partir du modèle existant d&#39;un laboratoire, en utilisant l&#39;industrie des équipements CNC standard. Parce que d&#39;une communauté en plein essor de l&#39;amateur CNC, les matériaux sont nettement moins chers que les équipements scientifiques. Ceci permet de construire un instrument stéréotaxique CNC précise, ce qui est également très souple et peu coûteux. Avec une connaissance de base de l&#39;usinage CNC et G-code, individuellementals peuvent programmer une chirurgie stéréotaxique qu&#39;ils imaginent, sans les limitations des logiciels propriétaires. Et, afin d&#39;accélérer la production de g-code pour les chirurgies simples, ce protocole comprend un logiciel qui permet à l&#39;utilisateur de concevoir chirurgies (tranchant craniotomie, mince crâne fenêtrage, trou de forage et d&#39;implants descente) dans point et cliquez sur les menus. Ces sorties programmes un g-code qui peut être complété exécuté directement à partir du logiciel CNC. En tout, une mise à jour stéréotaxique motorisé est idéal pour ceux qui ont un intérêt à accroître la précision et la reproductibilité des interventions chirurgicales, tout en conservant la flexibilité et le faible coût d&#39;une plate-forme open source.

<table><tbody><tr><td>1x Standard U Frame Stereotax</td><td>Kopf</td><td><a href="http://www.kopfinstruments.com/Stereotaxic/900.html">Kopf</a></td><td>Ce protocole devrait fonctionner avec la plupart des appareils stéréotaxiques existants.</td></tr><tr><td>3x 12 V, 1,6 A, 233 oz-inch Motomoteur pas à pas bipolaire à engrenages</td><td>Phidgets</td><td><a href="http://www.robotshop.com/geared-bipolar-stepper-motor-3v-233-oz-in.html">Robot Shop</a></td><td>N’importe quel moteur pas à pas à engrenages à couple élevé devrait faire l’affaire.&nbsp ;</td></tr><tr><td>1x contrôleur de carte de pilote de moteur pas à pas CNC 3 axes</td><td>Toshiba</td><td><a href="http://www.ebay.com/itm/CNC-Router-3-Axis-TB6560-3-5A-Stepper-Motor-Driver-Board-For-Engraving-Machine-/300981888819">Ebay</a></td><td>Tout pilote CNC 3 axes devrait faire l’affaire. L’élément lié comprend le logiciel CNC Mach3.&nbsp ;</td></tr><tr><td>2x Coupleurs de bras : médial-latéral (ML) et dorsal-ventral (DV)</td> <td>usinés sur mesure</td><td><a href="http://eden.rutgers.edu/~mrcoffey/images/3D%20Models%20-%20CNC%20Stereotax%20Parts.zip">Dessins de pièces</a></td><td>Ceux-ci doivent être usinés par votre atelier d’usinage local. (les coûts varient)</td></tr><tr><td>1x coupleur antéro-postérieur (AP)</td><td>usiné sur mesure</td><td><a href="http://eden.rutgers.edu/~mrcoffey/images/3D%20Models%20-%20CNC%20Stereotax%20Parts.zip">Dessins de pièces</a></td><td>Ceux-ci doivent être usinés par votre atelier d’usinage local. (les coûts varient)</td></tr><tr><td>3x Moteur à collier stéréofiscal</td><td>usiné sur mesure</td><td><a href="http://eden.rutgers.edu/~mrcoffey/images/3D%20Models%20-%20CNC%20Stereotax%20Parts.zip">Dessins de pièces</a></td><td>Ceux-ci doivent être usinés par votre atelier d’usinage local. (les coûts varient)</td></tr><tr><td><a href="http://eden.rutgers.edu/~mrcoffey/images/Collar.html">Voir dans le navigateur</a></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>12x NF10-32 Vis de réglage à pointe cuvette</td><td>McMaster Carr</td><td><a href="http://www.mcmaster.com/#92313A829">&frac12 ; &rdquo; Longueur</a></td><td>Vous aurez besoin de 6 de chaque.</td></tr><tr><td><a href="http://www.mcmaster.com/#92313A825">&frac14 ; &rdquo; Longueur</a></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>12x Vis à tête creuse M3 (20 mm)</td><td>McMaster Carr</td><td><a href="http://www.mcmaster.com/#92855A319">20mm Longueur</a></td><td>Vous aurez besoin de 4 pour chaque moteur</td></tr><tr><td>1x Perceuse à micromoteur&nbsp ;</td><td>Buffalo Dental</td><td><a href="http://www.buffalodental.com/pdfnew/x50.pdf">X50</a></td><td>N’importe quelle perceuse à micromoteur fonctionnera.&nbsp ; Au moins 38 000 tr/min recommandé</td></tr><tr><td>1 x alimentation 12 V CC</td><td>Adaptateurs 12 volts</td><td><a href="http://www.12vadapters.com/adapter/power-supply/12v/7-amp-7a.html">12v DC &ndash ; 7 Amp</a></td><td>Tout bloc d’alimentation 12 V CC doit fonctionner (assurez-vous que l’ampérage nominal est supérieur à la somme de l’ampérage des moteurs).</td></tr><tr><td>1x Extra Large Porte-Sonde</td><td>Stoelting</td><td><a href="http://www.stoeltingco.com/neuroscience/accessories/stereotaxic-probe-holders/extra-large-probe-holder-551.html">Stoelting</a></td><td></td></tr><tr><td>1x Grade B Rat</td><td>Skull Skulls Unlimited</td><td><a href="http://www.skullsunlimited.com/record_variant.php?id=4009">Skulls Unlimited</a></td><td></td></tr><tr><td>Mach 3 Mill</td><td>ArtSoft USA</td><<td>a href="http://www.machsupport.com/ccount/click.php?id=1">Téléchargement de la version d’essai</a></td><td>Tout logiciel de contrôle CNC standard devrait fonctionner.</td></tr><tr><td>Kevin</td><td>Coffey</td>, concepteur en chirurgie, David Barker<td><a href="http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/40282-robot-assisted-stereotactic-surgery">MATLAB File Exchange</a></td><td>Ces codes peuvent être modifiés. Nous n’acceptons aucune responsabilité quant à votre utilisation ou modification du code.</td></tr></tbody></table>

construire un open-source robotique stéréotaxique instrument

Building An Open-source Robotic Stereotaxic Instrument

Ce protocole comprend les modèles et les logiciels nécessaires pour mettre à niveau un instrument stéréotaxique existant à un (CNC) instrument stéréotaxique robotisée pour environ 1000 $ (à l&#39;exclusion d&#39;une perceuse), à ​​l&#39;aide de l&#39;industrie des moteurs pas à pas standard et logiciel de contrôle CNC. Chaque axe a vitesse variable et peut être actionné en même temps ou indépendamment. La flexibilité du robot et le système de codage ouvert (g-code), il est capable d&#39;effectuer des tâches personnalisées qui ne sont pas pris en charge par les systèmes commerciaux. Ses applications incluent, mais ne sont pas limités à, des trous de forage, craniotomies de bord pointu, crâne amincissement, et des électrodes ou canule abaissement. Afin d&#39;accélérer la rédaction de g-codage pour les chirurgies simples, nous avons développé des scripts personnalisés qui permettent aux individus de concevoir une chirurgie sans aucune connaissance de programmation. Cependant, pour les utilisateurs de tirer le meilleur parti de la stereotax motorisé, il serait avantageux d&#39;être informés de la programmation mathématique et G-codage (simples progéperonnage pour l&#39;usinage CNC). La vitesse de forage recommandée est supérieure à 40 000 tours par minute. La résolution de moteur pas à pas est de 1,8 ° / étape, visant à 0,346 ° / Étape. Un stereotax standard a une résolution de 2,88 um / étape. La vitesse de coupe maximale recommandée est de 500 um / s. La vitesse de jogging maximale recommandée est de 3500 um / s. La taille maximale recommandée de trépan de forage est HP 2.

Le résultat de l&#39;opération dans les procédés conçu final sera un crâne de rat avec une craniotomie d&#39;arête vive, et trois trous de crâne (Figure 17). Notez que le crâne utilisé pour démontrer la chirurgie était beaucoup plus large que le crâne de rat prototype. Le bord craniotomie forte peut être utilisé pour insérer un tableau de micro-fil dans le cerveau, pour une grande densité enregistrements de neurones. Le stereotax CNC peut également être utilisé pour abaisser la matrice avec une grande p...

Ce protocole comprend les modèles et les logiciels nécessaires pour mettre à niveau un instrument stéréotaxique existant à un robot (numérique par ordinateur contrôlé; CNC) instrument stéréotaxique pour environ 1000 $ (à l&#39;exclusion d&#39;une perceuse).

Construire un open-source robotique stéréotaxique Instrument

This protocol includes the designs and software necessary to upgrade an existing stereotaxic instrument to a robotic (CNC) stereotaxic instrument for ...

L'objectif général de cette procédure est d'accroître l'accessibilité et la souplesse de la chirurgie neurologique robotisée chez les rongeurs en fournissant aux chercheurs des plans pour construire un instrument stéréotaxique robotisé souple, peu coûteux et open source, ainsi que les logiciels nécessaires pour concevoir et partager des interventions chirurgicales. Cela est réalisé en usinant puis en assemblant un instrument stéréotaxique contrôlé par ordinateur à commande numérique. La deuxième étape consiste à déterminer le rapport d'échelle des attaques stéréotaxiques.En mesurant la distance stéréotaxique parcourue par unité de distance moteur, un chemin d'outil sera automatiquement généré à partir des coordonnées du crâne et exporté en code G. La dernière étape consiste à tester les chirurgies à l'aide de crânes de l'espèce animale. L'outil conçu pour la chirurgie doit être modifié en fonction des résultats du test.En fin de compte, l'instrument stéréotaxique peut être utilisé pour réaliser rapidement et partager des neurochirurgies chez des rongeurs vivants. Les applications actuelles incluent, sans s'y limiter, les craniotomies, les fenêtres à crâne mince, et les électrodes o

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JoVE Journal

Neuroscience

Neurosciences

L'ablation ciblée de la région spécifique du cerveau (s) par perfusion d'une excitotoxine en utilisant les coordonnées stéréotaxique est décrite. Cette technique pourrait également être adapté pour perfusion d'autres produits chimiques dans le cerveau de rat.

Chirurgie stéréotaxique pour lésion excitotoxique des zones spécifiques du cerveau chez le rat adulte

Les vecteurs viraux permettent une manipulation du gène ciblé. Nous démontrons une méthode pour l'expression génique conditionnelle ou l'ablation de la moelle épinière de souris, par injection stéréotaxique d'un vecteur viral dans la corne dorsale, un important site de contact synaptique entre les afférences somesthésiques primaires et les neurones du système nerveux central.

Injection stéréotaxique d&#39;un vecteur viral pour la manipulation génétique conditionnelle dans la moelle épinière de souris

La méthodologie SEEG est simplifiée et rendue plus rapide avec un robot stéréotaxique. Une attention particulière doit être portée à l’enregistrement de l’IRM volumétrique préopératoire au patient avant l’utilisation du robot dans la salle d’opération. Le robot rationalise la procédure, ce qui réduit les temps opératoires et permet des implantations précises.

Technique opératoire et nuances pour la méthodologie stéréoélectroencéphalographique (SEEG) utilisant un système de guidage stéréotaxique robotique

Décrite ici est une procédure stéréotaxique qui peut cibler des régions cérébrales difficiles et difficiles à atteindre (en raison de limitations spatiales) en utilisant une approche coronale inclinée. Ce protocole est adaptable aux modèles de souris et de rats et peut être appliqué à diverses applications neuroscientifiques, y compris l’implantation de canules et les microinjections de constructions virales.

Approche stéréotaxique angulaire adaptable pour des techniques de neuroscience polyvalentes

L’ultrason focal avec des agents de microbubble peut ouvrir la barrière de cerveau de sang focalement et transitoirement. Cette technique a été utilisée pour délivrer un large éventail d’agents à travers la barrière cérébrale. Cet article fournit un protocole détaillé pour la livraison localisée au cerveau de rongeur avec ou sans guidage de MRI.

Une approche benchtop à l’ouverture spécifique de barrière de cerveau de sang d’emplacement utilisant l’ultrason focal dans un modèle de rat

Ce protocole démontre l’utilisation d’une plate-forme robotique pour la microinjection en cellules souches neurales simples et neurones en tranches de cerveau. Cette technique est polyvalente et offre une méthode de suivi des cellules dans les tissus à haute résolution spatiale.

Manipulation de cellules souches neurales et de neurones dans les tranches de cerveau à l’aide de microinjection robotique

La perception de la profondeur humaine des vidéos stéréo 3D dépend de la séparation de la caméra, du point de convergence, de la distance et de la familiarité de l’objet. Cet article présente une méthode robotisée pour la collecte rapide et fiable de données de test lors d’une chirurgie à cœur ouvert en direct afin de déterminer la configuration idéale de la caméra.

Test robotisé des positions de caméra pour déterminer la configuration idéale pour la visualisation 3D stéréo de la chirurgie à cœur ouvert

Le présent protocole décrit une stratégie pratique pour accélérer l’étape de vérification des coordonnées d’injection stéréotaxique avant d’effectuer le traçage viral à l’aide de colorants et de coupes congelées.

Validation préliminaire des coordonnées d’injection stéréotaxique par cryosectionnement

Ici, nous présentons un implant unique, imprimable en 3D, pour les rats, nommé TD Drive, capable d’enregistrements symétriques et bilatéraux de fils-électrodes, actuellement dans jusqu’à dix zones cérébrales distribuées simultanément.

Le TD Drive : un implant paramétrique open-source pour les enregistrements électrophysiologiques multi-zones chez les rats en comportement et endormis

Le développement de modèles orthotopiques de tumeurs cérébrales pédiatriques nécessite une précision méticuleuse, en utilisant un dispositif stéréotaxique pour implanter les cellules cancéreuses avec précision. La méthodologie présentée ici décrit les étapes de la préparation des cellules tumorales cérébrales, de la réalisation d’injections intracrâniennes et de la mise en œuvre d’un système de surveillance postopératoire pour évaluer la greffe de tumeur cérébrale.

Etablissement de modèles de xénogreffes orthotopiques dérivées de patients pour des tumeurs cérébrales à l’aide d’un dispositif stéréotaxique

Découvrez comment construire un instrument stéréotaxique robotique open-source pour la neurochirurgie chez les rongeurs. Ce protocole détaille l'assemblage, la calibration et la génération de trajectoires chirurgicales.

Construire un open-source robotique stéréotaxique Instrument

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