מאמר שיטה

גישה לחלל התת-דוראלי של חוט השדרה המכרסם למתן טיפול

1K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/68620

⸱

8 באוגוסט 2025

 ,  ,  ,  , 
1School of Pharmacy, University of Auckland, 2Neurosurgical Department, Auckland City Hospital

במאמר זה

סיכום

פרוטוקול כירורגי זה הוא מדריך שלב אחר שלב להחדרת קטטר תוך-תקלי לחלל התת-דוראלי בעמוד השדרה של מכרסם כדי לספק טיפול ממוקד.

תקציר

טיפול במחלות או פציעות בחוט השדרה הוא מאתגר, בין היתר בשל קשיים בפיתוח טיפולים יעילים שניתן ליישם ישירות על חוט השדרה. הטיפולים הנוכחיים לפגיעה בחוט השדרה (SCI), למשל, הם בעיקר אפידורליים. עם זאת, טיפולים אפידורליים אינם מאפשרים אינטראקציה ישירה עם חוט השדרה, מה שמפחית את השפעת הטיפול הפוטנציאלית. כאן, מוצעת שיטה לגישה למרחב התת-דוראלי במודל מכרסמים להשפעה ישירה יותר של טיפול נתון. באמצעות הפרוטוקול המתואר, בוצעה השתלה תת-דוראלית מוצלחת של מכשיר ביו-אלקטרוני להקלטה/גירוי חוט השדרה, כמו גם החדרה בטוחה של הידרוג'ל טעון נוירוטרופין-3. בעלי חיים שנחשפו לפרוטוקול זה בשני היישומים לא הראו שינוי בתפקוד הגפיים האחוריות או הקדמיות לאחר ההליך, ולא התפתח תפקוד לקוי עד 12 שבועות לאחר ההליך. בעוד שהדוגמאות המוצגות כאן הן ספציפיות ביותר, ניתן להשתמש בפרוטוקול המוצע במגוון יישומים כדי לאפשר טיפול מקומי יעיל יותר בהפרעות נוירולוגיות של חוט השדרה.

מבוא

למחלות ופציעות של חוט השדרה יכולות להיות השפעות הרסניות על מיליוני אנשים ברחבי העולם, וכתוצאה מכך נטל חברתי, כלכלי ובריאותי משמעותי 1,2. פגיעות בחוט השדרה ומחלות נוירודגנרטיביות עלולות להוביל להפרעות מוטוריות, חושיות ואוטונומיות כרוניות המפחיתות את איכות החיים והעצמאות של אנשים מושפעים. הטיפולים הנוכחיים, כגון התערבות כירורגית ותרופתית, מתמקדים בהפחתת טראומה ראשונית וניהול סיבוכים משניים3. עם זאת, גישות אלו לעיתים רחוקות משיגות התחדשות עצבית משמעותית או התאוששות תפקודית, מה שמשאיר צורך דחוף בהתערבויות יעילות יותר המכוונות למנגנונים הבסיסיים.

דאגה עיקרית לאסטרטגיות הטיפול הנוכחיות היא המיקום והאספקה של הטיפול הרצוי. לטיפולים כגון נוירומודולציה או התערבות תרופתית יש את היכולת להשפיע על הפעילות העצבית, להקל על התאוששות תפקודית ופוטנציאל לבסס מחדש קשרים במעגלי עמוד השדרה הפגועים4. גירוי חוט השדרה יכול להוביל לשיפורים בשליטה המוטורית ולהפחתת כאב5. עם זאת, אסטרטגיות אלו מוגבלות כיום למסירה עקיפה לרקמה הפגועה, המתמקדת במרחב האפידורלי, ללא התחשבות במחסום הדורה מאטר של חוט השדרה 6,7,8. בעוד שטיפולי אפידורל הראו יתרונות קליניים, הם מוגבלים עקב גישה עקיפה לאוכלוסיות עצביות יעד, מה שמוביל להשפעות מופחתות פוטנציאליות של חומרים טיפוליים.

הקבוצה שלנו פעלה להתגבר על מגבלות אלה הקשורות לאסטרטגיות ממוקדות אפידורל ולחקור את הפוטנציאל למתן טיפול תת-דוראלי ישיר במודלים של פגיעה בחוט השדרה (SCI). החדרת צנתרים לחלל התת-דוראלי מאפשרת ליישם את הטיפול ישירות על חוט השדרה, ומספקת אינטראקציה משופרת עם הרקמה העצבית הפגועה 9,10. מתן תת-דוראלי גם מפחית את השפעות המחסום של הדורה מאטר, ומשפר את היעילות של גירוי חשמלי ומערכות אספקת תרופות ממוקדות11,12. שיטה זו יכולה לשפר את הדיוק והיעילות של הטיפול, מה שעשוי להוביל לתוצאות טובות יותר בהתאוששות תפקודית.

מאמר זה מתאר פרוטוקול שלב אחר שלב לגישה בטוחה לחלל התת-דוראלי של חוט השדרה של המכרסם. הליך זה מתמקד באזור בית החזה של עמוד השדרה (T10-T12), אולם ניתן ליישם אותו במקומות שונים בחוט לפי הצורך. ציוני דרך אנטומיים מוגדרים, המאפשרים זיהוי אזור, ומוצגות הוראות מפורטות על כריתת הלמינקטומיה, הדורוטומיה וחדירת הדורה מאטר. שני יישומים של פרוטוקול זה מוצגים גם הם, כולל השתלה של מכשיר גירוי חשמלי כמו גם אספקת מערכת העברת תרופות הידרוג'ל (איור 1). השלבים המתוארים ניתנים לשחזור בקלות על ידי חוקרים בעלי ניסיון בניתוחי מכרסמים. פרוטוקול זה נכתב בהקשר של מודל חבלה של SCI; עם זאת, ניתן לשנות את המודל הספציפי של הפציעה בהתאם לתוצאות הניסוי הרצויות. הטכניקה המתוארת כאן, לא רק טומנת בחובה הבטחה לקידום הטיפול ב-SCI, אלא גם עשויה לספק פלטפורמה למחקר עתידי על תיקון והתחדשות חוט השדרה באמצעות התערבויות מדויקות ומקומיות.

פרוטוקול

כל ההליכים נערכו בהתאם להנחיות האתיות באוניברסיטת אוקלנד ואושרו על ידי ועדת האתיקה של בעלי חיים (AEC) של המוסד וקציני רווחת בעלי חיים באוניברסיטה (AWO). נקבות חולדות Sprague-Dawley במשקל 240-260 גרם שימשו ושוכנו בקבוצה (21 מעלות צלזיוס; 12 שעות: 12 שעות, בהיר: מחזור כהה) וקיבלו גישה אד ליביטום לתזונה סטנדרטית של מכרסמים לפני ואחרי הניתוח. מומלץ לנסות תחילה פרוטוקול זה בהיעדר מודל פציעה, שכן הכוונה היא לספק גישה בטוחה לחלל התת-דוראלי של חוט השדרה של המכרסם. זהו צעד ראשון חשוב כדי להוכיח שניתן ליישם את הפרוטוקול מבלי לגרום לפציעה, מה שמאפשר בדיקה מדויקת יותר של מודל הפציעה הרצוי. הפרוטוקול מתאים לשילוב עם מודלים רבים ושונים של פציעות המשמשים קבוצות מחקר. לכן, הפרוטוקול אינו מתאר שלבים ספציפיים למתן פציעות מכיוון שאלו ישתנו בהתאם ליישום. הריאגנטים והציוד המשמש מפורטים בטבלת החומרים.

1. הכנה טרום ניתוחית

  1. עקר את כל המכשירים (איור משלים 1) ואת החומרים המתכלים הרלוונטיים.
  2. שקלו את החולדות שיעברו ניתוח למחרת.
  3. לחשב את המינונים המתאימים של התרופות שיש לתת; בופיבקאין (משכך כאבים) @ 2 מ"ג/ק"ג, מינון - 0.08 מ"ל/100 גרם; מלוקסיקם (משכך כאבים) @ 2 מ"ג/ק"ג, מינון - 0.04 מ"ל/100 גרם; בופרנורפין (משכך כאבים) @ 0.03 מ"ג/ק"ג, מינון - 0.1 מ"ל/100 גרם; אנרופלוקסצין (אנטיביוטיקה) @ 10 מ"ג/ק"ג, מינון - 0.08 מ"ל/100 גרם12,13.
    הערה: בופיבקאין ניתן תת עורי ב-3-4 אתרים לאורך אתר הניתוח לפני החתך הראשוני.

2. הכנה כירורגית

  1. ודא שמערכת ההרדמה מוגדרת כהלכה (בדוק אם כל הצינורות הקשורים למערכת החמצן וההרדמה מוגדרים כהלכה).
  2. הכינו את הזריקות הנדרשות על סמך משקל החולדות וכן זריקה של 3 מ"ל מי מלח שתינתן לפני ההתחלה.
  3. ודא שכרית החום (טמפרטורת תחזוקה 37 מעלות צלזיוס), lamp, מיקרוסקופ ומכונת גילוח, כולם מוגדרים ומתפקדים.
    הערה: אין צורך בהגדלה ספציפית למיקרוסקופ הניתוח, שכן ההגדלה תשתנה בהתאם להעדפת המשתמש והנראות במהלך ההליך.
    זהירות: ודא שטמפרטורת החיה לא יורדת מתחת ל-35 מעלות צלזיוס או עולה על 40 מעלות צלזיוס במהלך ההליך

3. הכנת בעלי חיים

  1. ודא שכל הצינורות הקשורים למערכת ההרדמה ומיכל החמצן מחוברים. אם אתה משתמש במערכת ההרדמה ששימשה במחקר זה (ראה טבלת חומרים), הגדר את השראת האיזופלורן ל-3% והזן את משקל החיה למערכת ההרדמה כדי להגדיר את קצב זרימת החמצן להרדמה תחזוקתית (איור משלים 1A).
    הערה: שמור על ההרדמה ברמת תחזוקה המתאימה לכל בעל חיים בנפרד. זה יכול לנוע בין 1.3%-2% בהתאם לבעל החיים.
  2. הנח את החולדה בתא האינדוקציה עד שהיא לא מסוגלת לתקן את עצמה, עבור לרמת התחזוקה הרצויה של איזופלורן והעביר את החולדה לקונוס האף.
  3. יש לתת 3 מ"ל מי מלח והזרקות תרופות נדרשות, תת עורית, לפני הגילוח.
    הערה: לאחר הזרקת מי מלח וגילוח, יש להזריק את הבופיבקאין למספר נקודות לאורך מקום החתך המיועד
  4. תוך כדי ניטור רמת ההרדמה של בעל החיים, הכינו את כל המכשירים (מיקרוסקופ, כלים, וילונות סטריליים) באזור הניתוח. הניחו וילון סטרילי לכלים באזור הרצוי, וארגנו את הכלים על הווילון, תוך שמירה על השדה הסטרילי.
  5. לגלח את הפרווה לאורך גב החיה, מבסיס הצוואר ועד לחלק העליון של הירכיים.
  6. יש לחטא את האזור עם פילינג כלורהקס, ולאחר מכן תמיסת כלורהקס, בתנועה מעגלית היוצאת ממרכז האזור המגולח (פי 3), ולמרוח חומר סיכה על העיניים כדי למנוע התייבשות.
  7. העבירו את החולדה לכרית החימום מתחת למיקרוסקופ, הניחו וילון לחיצה ואטימה על האזור המגולח, וחתכו חור גדול מספיק כדי לחשוף את שדה הניתוח אך לא גדול עד כדי חשיפת פרווה לא מגולחת.
  8. הנח בדיקת טמפרטורה רקטלית כדי לנטר את טמפרטורת החיה ולשמור על ~37 מעלות צלזיוס עם כרית החימום. נהל בדיקות רווחת בעלי חיים כל 5-10 דקות.
  9. נהל רפלקס דוושה כדי לאשר את מישור ההרדמה הניתוחי ולהתחיל בהליך.

4. דיסקציה של רקמות בעמוד השדרה

  1. בעזרת להב אזמל, בצע חתך ליניארי (~6-8 ס"מ) בכיוון רוסטרלי לזנב (איור 2A), החל מתחת לבסיס הצוואר ונמשך מעל גיבנת בית החזה, תוך חשיפת חוליות T9-T13.
  2. התאם בעדינות רקמת חיבור לאחור מתחת לאתר החתך עם מלקחיים של Graefe או מספריים מיקרו קפיצים, כדי לחשוף ישירות את רקמת השריר בעמוד השדרה.
  3. זהה את תהליך T13 על ידי איתור שני הגידים הלבנים בצורת V ליד מחצית הזנב של החתך. התהליך הקוצני ישירות ל-V בצד הזנב של החיה הוא T13 (איור 2B).
  4. החל מ-T13 ועד T9, בצעו חתכים קטנים ברקמות החיבור בין כל תהליך כדי להפריד ביניהם לפני פינוי השריר, כדי לסייע בשמירה על המיקום ככל שההליך מתקדם (איור 2C). לאחר מכן, חתוך תעלות בשריר המקבילות לשני צידי התהליכים הקוצניים באמצעות מיקרוסקריפרים. עשו זאת משני צידי עמוד השדרה כדי לחשוף את הלמינה של כל מקטע בעמוד השדרה (איור 2D).
  5. חבר מהדקי serrefine משני צידי דפנות השריר כדי לשמור על שדה ראייה פתוח לעמוד השדרה. חבר זוג אחד בצידי T13, אחר בגבול T11/T12 ועוד אחד ב-T11/T10 (איור 2E).
  6. ברגע שנוצרות תעלות שקופות, חתכו את רקמת החיבור בין כל תהליך באמצעות מיקרומספריים או רונג'ורים (איור 2F).
  7. נקה את התעלות עד לניתוח נקי של רקמת החיבור והשריר מכל למינה, מהחלק הרוסטרלי של T13 לחלק הזנב של T9, תוך חשיפת מקטעי T10-12 להליך כריתת הלמינה. השלמה מוצלחת מסומנת על ידי למינה הנראית בבירור משני צידי התהליכים.
    הערה: מיקרוסקופ אינו נדרש לשלב 4, אך מומלץ מאוד.

5. למינקטומיה

  1. אתר את החלק הזנבי של למינה T12 החופף את החלק הרוסטרלי של T13, מקם את קצה הלמינה מתחת, והתחל בעדינות להסיר חתיכות למינה, כפי שהומלץ בפרוטוקולי JoVE סטנדרטיים14,15 (איור 2G).
    הערה: השתמש במלקחיים כדי לאחוז בתהליך הקוצני של כל למינה כדי לשמור על יציבות וכדי "להרים" בעדינות את הצלחות במהלך כל חיתוך עם הלמינה (איור 2G). כאשר מחליקים את קצה השרירים מתחת ללמינה, יש לשמור על לחץ חיצוני הרחק מחוט השדרה כדי למזער נזק פוטנציאלי.
    זהירות: היזהר לא לדחוף את הרונג'ורים רחוק מדי מתחת בעת ביצוע חתכים, מכיוון שזה עלול לפגוע בדורה מאטר ו/או בחוט השדרה עצמו.
  2. כשאתם נעים מצד אחד לצד השני, המשיכו לחתוך פיסות עצם מהלמינה T12 עד שיהיה מספיק מקום להאריך את החתך לקו האמצע של התהליך, תוך חשיפת חוט השדרה, עם חור ברוחב של כ-5 מ"מ (איור 2H).
    הערה: הסרת עצם מעמוד השדרה עלולה לגרום לדימום שעלול להפחית את הראות במהלך ההליך. השתמש במקלוני צמר גפן או במגבונים מגולגלים נטולי מוך (איור משלים 1B) כדי לנהל זאת בזמן ביצוע כריתת הלמינקטומיה.
  3. עבדו את ה-rongeurs מתחת ללמינה משני הצדדים ואז פנו תעלה אחידה לחלק הגולגולתי של T12 (איור 2I).
    הערה: חוט השדרה יהפוך לגלוי כאשר חלקים מהצלחת הלמינרית יוסרו עבור כל קטע עמוד השדרה.
  4. חזור על שלבים 5.1 עד 5.3 כדי להסיר גם את T11 וגם את T10.
  5. המשך כריתת למינקטומיה, תוך שמירה על חתכים אחידים משני הצדדים, נע במהירות עד T9 (איור 2J).
    הערה: עבור הליכי SCI חבלה (ראה סעיף תוצאות מייצגות), יש לנקות את הלמינה מעל מקטע/מקטעים רצויים של חוט השדרה כדי לאפשר שימוש במכשיר פגיעת חבלה (ראה אזור מורחב באמצע איור 2K). למתן תרופות, כריתת הלמינקטומיה יכולה להיות רחבה מספיק כדי לדמיין את היישום של התרכובת הרצויה.
  6. שטפו בעדינות את שק ה-thecal במי מלח והכינו את האזור הרצוי לדורוטומיה לאחר השלמת כריתת הלמינקטומיה, והוסר אזור מספיק של T10-T12 (איור 2K).
    הערה: הליך זה ספציפי לגישה לקטעי עמוד השדרה (T10-T12), אולם ניתן להשתמש בשיטות אלה לביצוע למינקטומיה בקטעים שונים לאורך עמוד השדרה.

6. דורוטומיה ליישום טיפול

  1. בצע את הדורוטומיה (חתך של dura mater) באמצעות היקף הדיסקציה כדי לגשת לחלל התת-דוראלי של חוט השדרה (איור 3A).
    הערה: התאם את ההגדלה של ההיקף על סמך העדפת המנתח לנראות של הדורה מאטר.
  2. כופפו מחט 27-G לזווית של 90 מעלות כשהשיפוע פונה כלפי מעלה (איור 3B).
    הערה: השתמש בזוג מברגי מחט או המוסטטים כדי לתפוס את המחט בעת כיפוף.
  3. נקבו בעדינות את הדורה מאטר עם קצה המחט בנקודת הכניסה הרצויה על חוט השדרה (איור 3B).
    זהירות: היזהר לא לפגוע בחוט השדרה הבסיסי או בכלי הדם החציוני שלו.
  4. לאחר ניקוב הדורה מאטר, הרם בעדינות את המחט בגב כדי לקרוע חור עגול בדורה מאטר, לא יותר מ -2 מ"מ, משני צידי כלי הדם בקו האמצע. דורוטומיה מוצלחת מסומנת על ידי כמות קטנה של דליפת נוזל מוחי שדרתי (CSF) משני החורים.
    הערה: שמור על מרחק של לפחות כמה מ"מ מקצה כריתת הלמינקטומיה כדי לאפשר גישה קלה יותר לחלל התת-דוראלי. במידת הצורך, הכנס מחדש בזהירות את קצה המחט לחור הראשוני כדי להגדיל את גודלו.
  5. ודא שהמיקום שנבחר לחתך הדורוטומיה ושהמיקום שמקדימה נקי מכלי דם מסועפים מכלי הדם בקו האמצע.
    זהירות: אין לפגוע בכלי הדם בקו האמצע, מכיוון שהדבר יגרום לדימום מוגזם, וימנע את השלמת ההליך.
  6. באמצעות החורים שנוצרו בדורה, העבירו את הטיפול הרצוי או השתלו מכשיר בחלל התת-דוראלי. עבור פרוטוקול זה, צנתרים תוך-תקליים משמשים למתן טיפול כדי להנחות את מכשיר הגירוי למקומו או להזריק את ההידרוג'ל (איור 3C).
    הערה: שמור על שדה ראייה ברור על ידי ניקוי רציף של כל דם ו/או CSF לאחר ניתוחי דורוטומיה.
  7. ודא שקצות הצנתרים נראים מתחת לדורה לפני שאתה מתקדם לחוט השדרה. יישום מוצלח מסומן על ידי צנתרים הנעים בצורה חלקה על פני כלי הדם הקטנים בעמוד השדרה כשהם מתחת לקרום הדוראלי.
  8. לאחר מתן הטיפול הרצוי (איור 3D,E), הניחו חתיכת קצף ג'ל כירורגי סטרילי בחלל שנוצר על ידי כריתת הלמינקטומיה כדי לסייע בהמוסטזיס, ריפוי פצעים ושמירה על מבנה עמוד השדרה.
  9. לאחר הנחת קצף ג'ל, השתמש בתפר נספג 4-0 פולידיוקסנון כדי לסגור את שכבת השריר והעור מעל עמוד השדרה.

7. טיפול לאחר הניתוח

  1. בדוק את בעלי החיים מדי יום ותן את התרופות הנדרשות לאחר הניתוח (בופרנורפין למשך יומיים; אנרופלוקסצין ומלוקסיקם עד 5 ימים). יש לתת 1-3 מ"ל מי מלח תת עורית לפי הצורך (אם <10% ממשקל הגוף נצרך במשך 24 שעות בתקופה שלאחר הניתוח).
  2. בהתאם להליך, עקוב אחר תפקוד שלפוחית השתן, תפקוד מוטורי, אבנית עוויתות וכל סימן אחר לרווחת בעלי חיים.
  3. הסר את תפרי העור כ-10-14 ימים לאחר הניתוח.

תוצאות

הפרוטוקול המוצע יושם בשתי סביבות ניסוי שונות. הנתונים המוצגים מייצגים קבוצות שאינן נפגעות מכיוון שהכוונה הייתה להוכיח כי המניפולציות התת-דוראליות המתוארות בהליך (בהיעדר מודל פציעה) אינן פוגעות בתפקוד. מכשיר ביו-אלקטרוני הושתל (איור 1A) או הידרוג'ל (איור 1B) בחולדות Sprague-Dawley בנות 6-8 שבועות. התפקוד המוטורי של בעלי חיים אלה הושווה לזה של חיות ביקורת שעברו ניתוח דמה ללא הליך תת-דוראלי באמצעות סולם התפקוד המוטורי BBB. מספר קבוצות של בעלי חיים מיוצגות כאן, המראות את הכדאיות של כל הליך ואת בטיחותו. לאחר כל הליך, כל בעלי החיים שמרו על תפקוד מוטורי תקין ללא הבדל בציון ה-BBB בין הקבוצות 7 ימים לאחר ההליך, מה שמצביע על יישום בטוח של הפרוטוקול המתואר. בנוסף, קבוצה של בעלי חיים (איור 4C) המדגימה תפקוד מוטורי לקוי של הגפיים האחוריות מיוצגת להשוואה לקבוצות ההליך התת-דוראלי, כדי להוכיח עוד יותר שלא נצפו תופעות לוואי בקבוצות הניסוי. קבוצה זו קיבלה נוהל SCI חבלה בעוצמה של מכשיר פגיעה של 175 kdyn, כפי שתואר בספרות קודמת12,13.

שתל ביו-אלקטרוני
עבור השתלת מכשיר, הפרוטוקול כולל יצירת שני אתרי דורוטומיה - אחד לכניסת קטטר ואחר ליציאה - כדי להקל על תנועת צנתרי ההנחיה מתחת לדורה ומיקום מבוקר של המכשיר. המכשיר הביו-אלקטרוני כלל שתי זרועות מפוצלות המחוברות לממשק PCB העטוף במארז תואם ביולוגית. הזרועות מחוברות באופן זמני לצנתרים תוך-תקליים קטנים באמצעות תפר משי 7-0 כדי לסייע במיקום השתל. הצנתרים נמשכים לאט דרך חורי הדורוטומיה הרוסטרלית, מחליקים מתחת לדורה ודרך חורי הדורוטומיה היוצאים למקום הטיפול. לאחר מכן נמשכו זרועות השתל המחוברות והוצבו על כל חצי קטע של חוט השדרה. קצה הזנב של השתל נתפר לשריר המחובר לתהליך T13. הדיור נתפר לשריר הטרפז/לטיסימוס הרוסטרלי לכריתת הלמינקטומיה. לאחר מכן סוגרים את העור סביב בסיס יחידת הדיור כדי לספק גישה חיצונית.

טיפול הידרוג'ל
למשלוח הידרוג'ל נדרשת רק נקודת כניסה. ההידרוג'ל הועבר באמצעות צנתרים תוך-תקליים דומים הממוקמים באותו מיקום כמו מכשיר הגירוי. הצנתרים הועמסו ב-10 מיקרוליטר של הידרוג'ל פולוקסמר12 והוכנסו לחלל התת-דוראלי באותו אופן כמו שלבי השתלת המכשיר. ברגע שהם במקומם, הצנתרים נסוגו לאט בזמן שההידרוג'ל שוחרר באופן רציף מתחת לדורה (איור1B) על כל חצי חוט. לאחר כל הליך, בעלי החיים היו במעקב במשך 7 ימים כדי להבטיח התאוששות נאותה.

סולם באסו-ביטי-ברסנהאן (BBB) בן 21 הנקודות שימש להערכת תפקוד מוטורי16. בעלי חיים בשתי הקבוצות הוערכו לפני ההליך (נקודת ההתחלה) ולאחר יום אחד, 3 ימים ו-7 ימים לאחר הניתוח. התנהגות השדה הפתוח הוערכה ישירות ובאמצעות הקלטות וידאו עיוורות. ציוני התפקוד המוטורי עבור הגפיים האחוריות השמאלית והימנית עבור כל קבוצה הושוו לחיות ביקורת שלא נותחו ולקבוצת SCI נפרדת כדי לקבוע את היקף ההשפעות השליליות של הניתוח. בעלי חיים בקבוצת השתל או ההידרוג'ל לא הראו ליקוי בתפקוד המוטורי לאחר אף אחד מההליכים, בהשוואה לקבוצת ביקורת שלא נותחה או לחיות SCI פצועות. יש לציין, ניתוח היסטולוגי המאשר את היעדר נזק לחוט השדרה כבר פורסם בעבודתנו הקודמת. מחקר זה הראה כי שימוש בשיטה זו להשתלת מכשיר אינו מייצר טראומה נוספת בחוט השדרה עד 7 ימים לאחר ההליך11. שינויים מינימליים הן בפעילות האסטרוציטים (GFAP) והן בפעילות המיקרוגליה/מקרופאגים (Iba1) נצפו לאחר השתלת מכשיר בהשוואה לחיות ביקורת. שטח הפנים והעיגול של קטעי חוט השדרה העטרתי ישירות מתחת לשתל נבדקו גם הם, ולא הראו שינוי במורפולוגיה.

figure-results-1
איור 1: אסטרטגיות טיפול תת-דוראליות. (A) דוגמה למכשיר השתל ו-(B) קטטר/מזרק המשמש להזרקת ההידרוג'ל. (C) מודלים מייצגים הן של השתל והן של החדרת הידרוג'ל לחוט השדרה של חולדה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-2
איור 2: תמונות של כריתת הלמינקטומיה, המייצגות את השדה הכירורגי. (A) אוריינטציה של החיה עבור תמונות כירורגיות באיור 2 ובאיור 3. (B) ציוני דרך בגיד השריר למיקום תהליך T13 כדי להנחות את תחילת דיסקציה של השרירים. (C) חתכים בניצב כדי לזהות כל תהליך שיש להסיר באמצעות כריתת למינקטומיה. (D) תעלות שרירים שנחתכות במקביל לתהליכי עמוד השדרה כדי לאפשר גישה ללוחות העצם להסרה. (E) קליפסים של בולדוג סרפין המשמשים לעיכוב השריר/העור משני צידי עמוד השדרה כדי לספק מרחב ניתוחי הולם. (F) הסרת גידים לבנים המחברים ביניהם כל תהליך לפני תחילת כריתת הלמינקטומיה. (G) שדה כירורגי בתחילת כריתת הלמינקטומיה כאשר רונג'ורים מחליקים מתחת ללוחית T12 כדי להתחיל לחתוך את העצם. (H) המחצית הראשונה של תהליך T12 הוסרה כדי לחשוף את חוט השדרה ולאפשר מרחב מספיק למנתח לנוע בצורה יציבה ולהתחיל להסיר את התהליכים הנותרים (T11/T10). (I) הסרת החלק הגולגולתי של T12, עם הסרה מוחלטת של הקטע. (J) כריתת למינקטומיה באמצע הדרך ב-T11 באמצעות חתכים רחבים יותר ליישום SCI חבלה לדוגמה. (K) כריתת למינקטומיה מלאה לאחר הסרת מקטעי T10-T12, חשיפת המשטח הגבי של חוט השדרה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-3
איור 3: שלבים לביצוע הדרוטומיה ויישום טיפול ממוקד. (A) סכמטי של מיקום החורים בדורה מאטר של חוט השדרה. (B) שדה כירורגי שמראה מחט 27G החודרת לדורה כדי ליצור את הדורוטומיה; זה נעשה משני צידי כלי הדם המרכזי כפי שניתן לראות ב-(A). (ג) החדרה ראשונית של קטטר המשמש ליישום הטיפול. (D) מכשיר גירוי חשמלי שנמצא במקום על חוט השדרה. (E) צנתרים עמוסים בהידרוג'ל להזרקה על פני חוט השדרה. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

figure-results-4
איור 4: מצב לאחר ניתוח ותפקוד מוטורי. (A) תמונות מייצגות של בעלי חיים לאחר השתלת מכשיר ומתן הידרוג'ל. (B) ציוני BBB מייצגים של חיות עם פגיעה בחבלה בעמוד השדרה בהשוואה לחיות שעברו הליך תת-דוראלי (שתל או הידרוג'ל) או חיות ביקורת שלא עברו מניפולציה. גודל המדגם של קבוצת הביקורת (לא מנותח), SCI וקבוצת השתלים היה n = 5, וגודל המדגם של קבוצת ההידרוג'ל היה n = 3. קווי שגיאה מייצגים שגיאת תקן. אנא לחץ כאן לצפייה בגרסה גדולה יותר של איור זה.

איור משלים 1: כלי ניתוח. תצלום של כלי הניתוח בהם נעשה שימוש. (1) אזמל להב #10. (2) מספריים מיקרו של Vannas. (3) מלקחיים גראף. (4) קליפים של בולדוג Serrefine. (5) רונג'ורים. (6) מחט 27 גרם לדורוטומיה. (7) מלקחיים עדינים. (8) מזרק 1 מ"ל למריחת מי מלח לפי הצורך. (9) מספריים לדיסקציה. (10) המוסטטים לתפירה. (11) צמר גפן מחודד. (12) כדורי צמר גפן מעוקרים. (13) מגבונים מגולגלים ללא מוך. אנא לחץ כאן להורדת איור זה.

איור משלים 2: מרחב תת-דוראלי לעומת מרחב אפידורלי. ייצוג סכמטי של עמוד השדרה וחוט השדרה, המדגים את האפידורל לעומת מרחב תת-דוראלי. אנא לחץ כאן להורדת איור זה.

דיון

המתודולוגיה המוצגת כאן מספקת הוראות שלב אחר שלב לגישה לחלל התת-דוראלי של עמוד השדרה ומדגימה את בטיחותה והיתכנותה באמצעות שתי דוגמאות למתן טיפול לאזור בית החזה של חוט השדרה11,12. קבוצות מחקר רבות פיתחו גישות בניסיון לטפל בפגיעה בחוט השדרה (SCI) באמצעות התערבויות חשמליות או כימיות. האסטרטגיות הנוכחיות, כולל מכשירים מושתלים לאופטוגנטיקה17 או גירוי חשמלי18, כמו גם טיפולים תרופתיים המשתמשים בהידרוג'לים19,20, הוכיחו דרגות שונות של הצלחה בהקלת ההחלמה והשיקום. עם זאת, מיקוד מדויק נותר אתגר קריטי, מכיוון שרוב הטיפולים הנוכחיים ניתנים מחוץ למרחב התת-דוראלי. הטכניקה המתוארת כאן מציעה גישה מבטיחה להעברת התערבויות ישירות לחוט השדרה, כולל אמצעי גישה ארוך טווח למרחב התת-דוראלי (איור משלים 2), התומך באספקה מתמשכת וממוקדת של חומרים טיפוליים ל-SCI ולמצבים ניווניים. יש לכך השלכות חשובות על עקיפת מחסום הדם-חוט השדרה, אתגר מרכזי בפיתוח טיפולים יעילים להפרעות בחוט השדרה.

למינקטומיה
בעוד שהליכי כריתת למינקטומיה במכרסמים נמצאים בשימוש נרחב 17,21,22, ישנם מספר היבטים קריטיים של הפרוטוקול שיש לציין. ציוני הדרך האנטומיים המשמשים בפרוטוקול לעיל (שלב 4.3; איור 2A) מאפשרים גישה לאזור בית החזה התחתון של חוט השדרה והם ספציפיים לעבודת הקבוצה שלנו. אם יש ליישם את ההליך על אזור עמוד שדרה אחר, ניתן לספור מקטעים רוסטרליים או זנביים לחוליות הראשוניות כדי לקבוע את המיקום. שיקול מכריע נוסף הוא מידת הסרת הלמינה. כדי למזער את הסיכון לפגיעה לא רצויה בחוט השדרה במהלך ההליך, יש להסיר לפחות שתי רמות רצופות. פעולה זו מספקת מספיק מקום לדורוטומיה ומבטיחה הדמיה נכונה. אמצעי זהירות זה מפחית את הסיכון לפגיעה בכלי דם קטנים במהלך החדרת הצנתר. יש להימנע גם מהסרת עצם מוגזמת מדופן עמוד השדרה כדי למנוע דימום מיותר או חוסר יציבות של עמוד השדרה לאחר הניתוח. על ידי שמירה על איזון בין גישה נאותה להפרעה מינימלית, ההליך מבטיח מתן טיפול בטוח ומדויק יותר.

דורוטומיה והחדרת קטטר
ביצוע הדורוטומיה דורש דיוק כדי למנוע חדירה לחוט השדרה. החדרה לא נכונה עלולה לגרום לחבורות או חתכים בחוט השדרה או בכלי הדם התת-דוראליים. הפתחים שנוצרו בדורה צריכים להיות גדולים מספיק כדי להתאים לאסטרטגיית הטיפול הרצויה, במקרה זה, קוטר הצנתרים התוך-תקליים, מבלי לפגוע בשלמות הממברנה. בעת ביצוע הדורוטומיה, נוזל המוח עלול לדלוף כאשר הדורה מאטר מנוקבת; עם זאת, הכמות מינימלית. בעוד שקרעים גדולים בדורה עלולים לגרום לסיבוכים, ספרות קודמת מצביעה על כך שפנצ'רים קטנים כמו אלה המשמשים בפרוטוקול המתואר (שלב 6.4) מסוגלים לרפא את עצמם באמצעות שקיעת קולגן/כלי דם23, וכתוצאה מכך אין תופעת לוואי מדידה לאחר ההליך. בעת הנחת הצנתרים, יש להחדירם במקביל ככל האפשר לחוט השדרה כדי למזער את הסיכון לפציעה מכוח ישיר. יש צורך בטיפול זהיר כדי למנוע כיפוף או לחיצה, להבטיח הכנסה חלקה ומיקום נכון.

טיפול לאחר ניתוח
טיפול לאחר הניתוח לאחר ההליך הוא שיקול חשוב בהתחשב בכך שמכרסמים בדרך כלל מאוחסנים בקבוצה בתנאים סטנדרטיים. התנהגות אגרסיבית או אינטראקציות חברתיות לאחר הליך זה עשויות להשפיע על תוצאות הניסוי, בהתאם לסוג הטיפול המיושם. פרוטוקול זה מביא לקו של 6-8 ס"מ של תפרי עור לאורך גב החיה. מומלץ להחזיק בעלי חיים חד פעמיים במשך 7-10 ימים לאחר הניתוח כדי לאפשר ריפוי פצעים ולמנוע הסרה פוטנציאלית של תפרים על ידי חבר לכלוב. במקרה של יישום מתן תרופה, לאחר שהחתך נרפא, ניתן לשכן אותם מחדש בקבוצות קודמות ללא התנהגות אגרסיבית גלויה או סיבוכים הקשורים להליך. במקרה של מכשירים מושתלים, יש לשכן בעלי חיים רק בקבוצות של 2. מצאנו ששיכון בעלי חיים בקבוצות של 3 או יותר יכול לגרום לסיבוכים הקשורים לתוקפנות עם תוצאות הטיפול.

יישומי טיפול
למרות שההליך המתואר כאן מתמקד בחוט השדרה החזי ובשתי אסטרטגיות טיפול ספציפיות, הוא ניתן להתאמה לאזורים אחרים בעמוד השדרה וליישומים טיפוליים נוספים. הליכי למינקטומיה דומים בוצעו בהצלחה ברמות שונות של עמוד השדרה במודלים של מכרסמים. עם זאת, החלל התת-דוראלי הקטן במכרסמים מהווה אתגר, ומשאיר מקום מינימלי לטעויות במהלך מתן הטיפול. בעוד ששלבי כריתת הלמינקטומיה והדורוטומיה יכולים להתבצע בקלות על ידי מנוסים בניתוחי מכרסמים, מיקום מדויק של מכשיר או תרופה מתחת לדורה מבלי לגרום לפציעה עשוי לדרוש זמן הכשרה נוסף. בנוסף להכשרה כירורגית, ישנם מספר גורמים שיכולים לסייע ביישום הטיפול. שמירה על שדה ראייה ברור בזמן יישום הטיפול היא קריטית. ודא, בעת שימוש בצנתרים תוך-תקליים כמתואר במחקר זה, שאין כתמים משוננים או מחוספסים על הצנתרים לפני הכנסתם מתחת לדורה. כאמור לעיל, מיקום הדורוטומיה חשוב ביותר. ככל שנקודת הכניסה של הצנתר רחוקה יותר מהלמינה הרוסטרלית שנותרה, כך קל יותר לסדר את הצנתרים ולהישאר מקבילים לחוט השדרה במהלך ההחדרה. יש לקחת בחשבון גם את העיתוי של אסטרטגיות הטיפול ביחס לפציעה. עבודה עתידית תכלול קביעת נהלים אלה בבעלי חיים בנקודות זמן שונות לאחר הפציעה כדי לאפשר לאחר מכן הערכה של טיפולים שנועדו לטפל בפציעות כרוניות. פרוטוקול זה מייצג התקדמות משמעותית ביישום הטיפול במחלות נוירולוגיות של חוט השדרה ומספק גישה רב-תכליתית ומדויקת למתן טיפולים ישירות לרקמת חוט השדרה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

עבודה זו ממומנת על ידי CatWalk Spinal Cord Injury Trust ומלגת מחקר של HRC סר צ'ארלס הרקוס (BH). עבודה זו נתמכה גם על ידי עוזר מזכיר ההגנה לענייני בריאות, שאושר על ידי משרד ההגנה, בסכום של 534,258 דולר ארה"ב, באמצעות התוכנית לחקר פגיעות חוט השדרה תחת פרס מס. HT9425-23-1-0492. הסכמות באיור 2A ובאיור 3A נוצרו באמצעות Biorender.com.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
מזרקים של 1 מ"ל ו-3 מ"לAmtech
מזרקי טוברקולין של 1 מ"לBD302100
2 מלקחי גראףFST11051-10
מחטי 25G לניהול תרופותניפרוSH811
מחטים 27G לחתך דורליניפרוSH816
6 x מהדקי Tissue BulldogFST18051-28
70% אתנול
בייטריל 5 מ"ג/ק"גאלנקוKV04UHU
כפפות לטקס של Biogel Surgeonsמולנליקה822775-01
בוביביקאין 2 מ"ג/ק"גאספן, ניו זילנד2023-02
בופרנורפין 0.05 מ"ג/ק"גצ'בה (וטרינזיקה)9000320
כלורקס ותינקטורה אטנולפריגוK076A
סקרב כלורקסשולקהLBL11258
רונג'רים מעוקליםFST16021-14
מלקחיים של דומון #4FST11294-00
ספוג ג'לטין, ספוג ג'לטין סטרילי ונספגג'לפום09-0342-04-015
מזרק המילטוןהמילטון80314
כרית חימום (37 oC)מדעי קנטSF-01
המוסטטFST13004-14
אפקטור ותוכנה ל-Infinite Horizonמערכות ומדידה מדויקת (PSI)IH-0400
איזופלוראןמדסורסלא ידוע
Metacam 2 מ"ג/ק"גבוהרינגר אינגלהייםD02818
תפרים לא נספגים (אתילון 4-0, P-3)אתיקון1603G
טנק O2
מיקרוסקופ ניתוחי Omaxג'ייקובס דיגיטלW43DPT
לחץ ואטום ניילון נצמד לכיסוישמחלא זמין
ידית סכיןכלי מדע מדויק (FST)10004-13
להבי סכין מידה 10אמטק מדיקלSH070
חבילת אינדוקציה של Somnoflowקנט סיינטיפיקSF-01מערכת הרדמה בזרימה נמוכה
כריות סופגות סטריליות וצמר גפןשוויצריםלא זמין
ניצני כותנה סטריליים (סטנדרטיים + מחודדים)help@handלא זמין
סליין סטרילי 0.9%יוצר ואוטוקלבר במעבדהלא זמין
חלקים סטריליים של קים ווייפ מגולגלמדעי קים-טק34155
גלאי טמפרטורהמדעי קנטSF-01
מספריים אביביים של ואנאסFST15903-08
חומר סיכה מבוסס מים
משקלכללא זמין

מקורות

  1. Ahuja, C. S., et al. Traumatic spinal cord injury. Nat Rev Dis Primers. 3, 17018(2017).
  2. Lee, B. B., Cripps, R. A., Fitzharris, M., Wing, P. C. The global map for traumatic spinal cord injury epidemiology: Update 2011, global incidence rate. Spinal Cord. 52 (2), 110-116 (2014).
  3. Alizadeh, A., Dyck, S. M., Karimi-Abdolrezaee, S. Traumatic spinal cord injury: An overview of pathophysiology, models and acute injury mechanisms. Front Neurol. 10, 282(2019).
  4. Chari, A., Hentall, I. D., Papadopoulos, M. C., Pereira, E. A. Surgical neurostimulation for spinal cord injury. Brain Sci. 7 (2), 18(2017).
  5. Krucoff, M. O., et al. Spinal cord stimulation and rehabilitation in an individual with chronic complete L1 paraplegia due to a conus medullaris injury: Motor and functional outcomes at 18 months. Spinal Cord Ser Cases. 6 (1), 96(2020).
  6. Chalif, J. I., et al. Epidural spinal cord stimulation for spinal cord injury in humans: A systematic review. J Clin Med. 13 (4), 1090(2024).
  7. Powell, M. P., et al. Epidural stimulation of the cervical spinal cord for post-stroke upper-limb paresis. Nat Med. 29 (3), 689-699 (2023).
  8. Calvert, J. S., Grahn, P. J., Zhao, K. D., Lee, K. H. Emergence of epidural electrical stimulation to facilitate sensorimotor network functionality after spinal cord injury. Neuromodulation. 22 (3), 244-252 (2019).
  9. Capogrosso, M., et al. Advantages of soft subdural implants for the delivery of electrochemical neuromodulation therapies to the spinal cord. J Neural Eng. 15 (2), 026024(2018).
  10. Kwiecien, J. M., et al. Neuroprotective effect of subdural infusion of serp-1 in spinal cord trauma. Biomedicines. 8 (10), 372(2020).
  11. Harland, B., et al. A subdural bioelectronic implant to record electrical activity from the spinal cord in freely moving rats. Adv Sci (Weinh). 9 (20), e2105913(2022).
  12. Meissner, S., et al. Safe subdural administration and retention of a neurotrophin-3-delivering hydrogel in a rat model of spinal cord injury. Sci Rep. 14 (1), 25424(2024).
  13. Harland, B., et al. Daily electric field treatment improves functional outcomes after thoracic contusion spinal cord injury in rats. bioRxiv. , (2024).
  14. Krishna, V., et al. A contusion model of severe spinal cord injury in rats. J Vis Exp. 78, e50111(2013).
  15. Donsante, A., Rasmussen, S. A., Fridovich-Keil, J. L. Intrathecal vector delivery in juvenile rats via lumbar cistern injection. J Vis Exp. (205), e66463(2024).
  16. Basso, D. M., Beattie, M. S., Bresnahan, J. C. A sensitive and reliable locomotor rating scale for open field testing in rats. J Neurotrauma. 12 (1), 1-21 (1995).
  17. Shalileh, S., Moallemi, A., Tsuyuki, B., Simard, A. A. P., Shahriari, D. Implantation of optoelectronic devices in the rodent spinal cord. J Vis Exp. (209), e66992(2024).
  18. Hachmann, J. T., et al. Epidural spinal cord stimulation as an intervention for motor recovery after motor complete spinal cord injury. J Neurophysiol. 126 (6), 1843-1859 (2021).
  19. Ye, J., et al. Rationally designed, self-assembling, multifunctional hydrogel depot repairs severe spinal cord injury. Adv Healthc Mater. 10 (13), e2100242(2021).
  20. Wu, W., et al. Supramolecular hydrogel microspheres of platelet-derived growth factor mimetic peptide promote recovery from spinal cord injury. ACS Nano. 17 (4), 3818-3837 (2023).
  21. Pietruczyk, E. A., Stephen, T. K. L., Alford, S., Lutz, S. E. Laminectomy and spinal cord window implantation in the mouse. J Vis Exp. (152), e58330(2019).
  22. Zhou, X. H., et al. Design and evaluation of a novel laminectomy auxiliary device based on rats. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 28 (3), 621-628 (2020).
  23. Ahmadi, S. A., et al. The effect of L-arginine on dural healing after experimentally induced dural defect in a rat model. World Neurosurg. 97, 98-103 (2017).

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

גישה לחלל התת-דוראלי של חוט השדרה המכרסם למתן טיפול
צור קשר
המלצה לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.