Una cassetta degli attrezzi per la progettazione di impianti neurali per primati non umani

Rachel Iritani; Tiphaine Belloir; Devon J. Griggs; Zachary Ip; Zada Anderson; Azadeh Yazdan-Shahmorad

doi:10.3791/66167

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Articolo metodologico

Una cassetta degli attrezzi per la progettazione di impianti neurali per primati non umani

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DOI:

10.3791/66167

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9 febbraio 2024

Rachel Iritani¹ , Tiphaine Belloir¹ , Devon J. Griggs² , Zachary Ip¹ , Zada Anderson³ , Azadeh Yazdan-Shahmorad¹^,²

¹Department of Bioengineering, Washington National Primate Research Center, University of Washington, ²Department of Electrical and Computer Engineering, Washington National Primate Research Center, University of Washington, ³Department of Biomedical Engineering, Purdue University

In questo articolo

Sommario

Questo documento delinea i processi automatizzati per la pianificazione neurochirurgica dei primati non umani basata su scansioni di risonanza magnetica (MRI). Queste tecniche utilizzano passaggi procedurali nella programmazione e nelle piattaforme di progettazione per supportare la progettazione di impianti personalizzati per NHP. La validità di ogni componente può quindi essere confermata utilizzando modelli anatomici tridimensionali (3D) stampati a grandezza naturale.

Abstract

Questo documento descrive un metodo interno di modellazione 3D del cervello e del cranio dalla risonanza magnetica (MRI) su misura per la pianificazione neurochirurgica dei primati non umani (NHP). Questa tecnica automatizzata e computazionale basata su software fornisce un modo efficiente per estrarre le caratteristiche del cervello e del cranio dai file di risonanza magnetica rispetto alle tradizionali tecniche di estrazione manuale che utilizzano software di imaging. Inoltre, la procedura fornisce un metodo per visualizzare il cervello e il cranio craniotomizzato insieme per una pianificazione chirurgica intuitiva e virtuale. Questo genera una drastica riduzione di tempo e risorse rispetto a quelle richieste dal lavoro passato, che si basava sulla stampa 3D iterativa. Il processo di modellazione del cranio crea un'impronta che viene esportata nel software di modellazione per progettare camere craniche e copricapi su misura per l'impianto chirurgico. Gli impianti chirurgici su misura riducono al minimo gli spazi tra l'impianto e il cranio che potrebbero introdurre complicazioni, tra cui infezioni o diminuzione della stabilità. Implementando queste fasi pre-chirurgiche, si riducono le complicanze chirurgiche e sperimentali. Queste tecniche possono essere adattate ad altri processi chirurgici, facilitando una pianificazione sperimentale più efficiente ed efficace per i ricercatori e, potenzialmente, i neurochirurghi.

Introduzione

I primati non umani (NHP) sono modelli inestimabili per la ricerca medica traslazionale perché sono evolutivamente e comportamentalmente simili agli esseri umani. Gli NHP hanno acquisito particolare importanza negli studi preclinici di ingegneria neurale perché i loro cervelli sono modelli altamente rilevanti della funzione e della disfunzione neurale¹^,²^,³^,⁴^,⁵^,⁶^,⁷^,⁸. Alcune potenti tecniche di stimolazio....