Epidurale Misurazione della pressione intracranica in ratto utilizzando una fibra ottica trasduttore di pressione
April 25th, 2012
Una nuova tecnica per registrare le pressioni all'interno del cranio è descritto. Il metodo minimamente invasivo utilizza una fibra ottica sistema di rilevamento della pressione per misurare accuratamente la pressione endocranica (ICP) in ratti anestetizzati senza causare traumi significativi cervello. La tecnica può essere utilizzata in un'ampia gamma di modelli sperimentali.
L'obiettivo generale di questa procedura è misurare in modo semplice e accurato la pressione intracranica in un modello animale. In questo caso, il topo. Ciò si ottiene mediante la prima sbavatura di due piccoli fori nel cranio.
Successivamente, una vite di monitoraggio ICP e una vite di ancoraggio vengono inserite nel cranio e cementate in posizione Dopo l'inserimento della vite, un trasduttore di pressione a fibre ottiche viene inserito nella vite di monitoraggio per la misurazione ICP nello spazio epidurale. Nella fase finale, viene formata una chiusura ermetica attorno al trasduttore di pressione nella vite di monitoraggio per sigillare la volta cranica. In definitiva, si possono ottenere risultati che mostrano un tracciato fisiologico della pressione intracranica attraverso l'uso di un trasduttore di pressione epidurale in fibra ottica.
La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale in quanto i passaggi chiave sono difficili da apprendere perché il cervello potrebbe essere facilmente danneggiato durante la procedura e confondere i risultati sperimentali. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti come le misurazioni ICP interventricolari o intraparenchimali invasive è che la nostra tecnica di misurazione ICP epidurale previene i danni al cervello mantenendo intatte le meningi. Dopo aver confermato l'anestesia totale utilizzando un pizzico per i piedi, posizionare il ratto prono su una piastra riscaldante e posizionare il naso del ratto in un cono nasale anestetico, radere il cuoio capelluto, quindi lavare e disinfettare con clorexidina, infiltrare la pelle nel sito di incisione con anestetico locale a lunga durata d'azione mantenendo l'anestesia.
Fissare la testa in una cornice stereotassica e inserire le barre auricolari fino a stabilizzare la testa. Assicurarsi che la respirazione non sia compromessa. Una volta che l'animale è in posizione, praticare un'incisione della testa sulla linea mediana della pelle di 1,5 centimetri.
Successivamente, seziona i tessuti molli e i muscoli circostanti per individuare chiaramente lambda e bgma. Ritrarre la pelle e il tessuto connettivo arginare qualsiasi sanguinamento applicando pressione sul cranio esposto utilizzando tamponi di garza sterili. Utilizzando un trapano dentale con una fresa con punta da un millimetro, praticare un foro largo due millimetri nell'osso parietale destro per gli studi sull'ictus.
Nasce un foro, due millimetri lateralmente e due millimetri posteriormente da Breg MA per evitare il seno sagittale superiore e per garantire che il posizionamento del sensore ICP sia sopra il territorio ischemico, seppellire il foro a una profondità in cui il cranio sopra la dura madre diventa traslucido. Quindi utilizzare una fresa a punta da 0,5 millimetri per rimuovere il teschio alla base del foro quando il cranio inizia a rompersi. Usa una pinza a 45 gradi per rimuovere tutto il cranio rimanente, assicurandoti che la base del foro sia ripulita dai detriti.
Per fare in modo che la vite di monitoraggio esegua un foro di 0,7 millimetri attraverso una vite a testa esagonale utilizzando un tornio e una punta da trapano da 0,7 millimetri, inserire la vite di monitoraggio nel foro ruotandola di circa 1,5 giri. Facendo attenzione a non danneggiare il tessuto sottostante. Utilizzare una punta da trapano da un millimetro per praticare un secondo foro per una vite di ancoraggio nell'osso parietale sinistro, due millimetri lateralmente e due millimetri posteriormente da breg ma, ma non penetrare completamente nel cranio.
Inserire una vite a testa esagonale di due x quattro millimetri nel secondo foro. Questa vite aiuta ad ancorare il cemento dentale e la vite di monitoraggio al cranio. Utilizzare una pipetta di trasferimento per miscelare e quindi applicare cemento dentale, monomero e polimero alla base della testa delle viti, lasciando asciugare il cemento per almeno 10 minuti utilizzando liquido correttore bianco, contrassegnare il sensore a fibre ottiche a quattro millimetri dalla punta, riempire il foro della vite di monitoraggio con soluzione fisiologica sterile e assicurarsi che non siano presenti bolle d'aria all'interno della vite.
Inserire la sonda di pressione intracranica o ICP di quattro millimetri nella vite in modo che la punta della sonda sia a livello dell'estremità della vite. Assicurarsi che la punta non fori la dura. Regolare la punta della sonda all'interno della vite fino a quando non si può osservare una traccia ICP che riflette la ventilazione e le onde del polso della pressione sanguigna.
Una chiusura ermetica è indispensabile per una lettura accurata dell'ICP per creare una prima miscela di materiale per calafataggio viscoso biocompatibile monomero e polimero in un rapporto uno a uno, applicare un sottile strato di mastice attorno alla sonda e alla testa della vite di monitoraggio. Fare attenzione a non spostare la sonda ICP. Dopo aver lasciato solidificare il primo strato per cinque minuti, applicare un secondo strato di materiale per calafataggio attorno all'intera vite di monitoraggio e alla sonda.
Assicurarsi che non fuoriesca liquido da fessure nel materiale di calafataggio. Rimuovere le barre auricolari e lasciare che il ratto rimanga in posizione prona. Durante il monitoraggio ICP al termine del monitoraggio ICP, il sensore ICP può essere rimosso estraendo delicatamente il catetere dalla vite e dal materiale di calafataggio, posizionando immediatamente il sensore a fibre ottiche in una soluzione di zima all'1% per prevenire la corrosione della punta.
Il foro rimanente nel materiale di calafataggio deve essere coperto con uno strato aggiuntivo di materiale di calafataggio mostrato. Di seguito è riportata una rappresentazione delle letture ICP nell'arco di 10 secondi al basale. L'ICP medio in un ratto wistar è di sei millimetri di mercurio.
Gli eventi di ampiezza più breve riflettono le onde del polso della pressione sanguigna, mentre gli eventi di periodicità più lunga mostrano eventi di ventilazione per convalidare la posizione del sensore in fibra ottica in ogni esperimento, le tracce ICP devono essere testate per la risposta alle compressioni addominali. Qui l'addome è stato temporaneamente compresso, il che ha comportato una riduzione del ritorno venoso cerebrale con aumento del volume intracranico, e quindi un aumento della pressione arteriosa ICP è diminuita solo dopo l'aumento iniziale dell'ICP. Periodi di apnea sono osservati nella maggior parte degli esperimenti che coinvolgono animali che respirano spontaneamente.
Questi eventi sono identificati su registrazioni fisiologiche mostrate qui da un'assenza di deflessioni respiratorie sui tracciati di pressione respiratoria e arteriosa. Un'alterazione equivalente nella traccia ICP convalida il posizionamento della sonda ICP qui. Viene mostrato un tipico tracciato di ICP dopo la rimozione delle barre auricolari, l'inserimento iniziale delle barre auricolari provoca una leggera compressione del cranio e conseguente rottura, volume intracranico e quindi un aumento dell'ICP.
Se il sensore è posizionato correttamente, l'ICP farà cadere almeno quattro o cinque millimetri di mercurio con la rimozione delle barre auricolari una volta padroneggiato. Questa tecnica può essere eseguita in circa 30 minuti se eseguita correttamente. Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come misurare correttamente e accuratamente la pressione intracranica utilizzando una tecnica minimamente invasiva.
La parte più difficile di questa tecnica prevede l'inserimento delle viti. È necessario prestare attenzione quando si attraversa il cranio per evitare danni alle meningi sottostanti e al cervello.
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Panoramica
Questo articolo descrive una nuova tecnica per misurare la pressione intracranica (ICP) in ratti anestetizzati utilizzando un sistema di rilevazione della pressione a fibra ottica minimamente invasivo. Il metodo mira a fornire misurazioni accurate dell'ICP senza causare un significativo trauma cerebrale, rendendolo applicabile a vari modelli sperimentali.
Componenti chiave dello studio
Area della scienza
- Neuroscienze
- Ingegneria biomedica
- Modelli animali
Sfondo
- La pressione intracranica è un parametro critico negli studi neurologici.
- I metodi tradizionali di misurazione dell'ICP possono essere invasivi e traumatici.
- Sono necessarie tecniche minimamente invasive per migliorare il benessere degli animali.
- La tecnologia a fibra ottica offre una potenziale soluzione per misurazioni accurate.
Obiettivo dello studio
- Sviluppare una tecnica per la misurazione accurata dell'ICP nei ratti.
- Minimizzare il trauma cerebrale durante il processo di misurazione.
- Consentire l'uso di questa tecnica in vari modelli sperimentali.
Metodi utilizzati
- Due piccoli fori sono praticati nel cranio del ratto.
- Una vite di monitoraggio ICP e una vite di ancoraggio vengono inserite e cementate in posizione.
- Un trasduttore di pressione a fibra ottica viene inserito nella vite di monitoraggio.
- Si forma una guarnizione ermetica attorno al trasduttore di pressione per sigillare la volta cranica.
Principali risultati
- La tecnica consente la misurazione dell'ICP nello spazio epidurale.
- È possibile ottenere risultati che mostrano una traccia fisiologica della pressione intracranica.
- Il metodo dimostra un impatto minimo sul tessuto cerebrale.
- Può essere applicato in varie impostazioni sperimentali.
Conclusioni
- Questa nuova tecnica fornisce un metodo affidabile per la misurazione dell'ICP.
- Migliora la capacità di studiare le dinamiche della pressione intracranica nei modelli animali.
- La natura minimamente invasiva del metodo migliora il benessere degli animali.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Accurate intracranial pressure (ICP) measurement is essential for evaluating therapeutic interventions in preclinical models of stroke, traumatic brain injury, and cardiac arrest. This minimally invasive epidural fiber-optic technique enables reliable physiological monitoring without compromising brain tissue integrity, supporting mechanistic de-risking in neuroprotective compound screening. By preserving meninges and avoiding parenchymal penetration, the method enhances data fidelity and translational continuity in discovery pipelines targeting ischemic injury pathways.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by providing quantitative ICP readouts that reflect pathophysiological states in ischemic injury models.
- Operational Value: Supports biological de-risking through real-time validation of target engagement via ICP normalization in response to pharmacological interventions.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates high-fidelity ICP traces with detectable ventilation and blood pressure pulse waves, enabling precise temporal correlation with compound administration.
- Operational Value: Ensures assay standardization via airtight sealing and probe stabilization, reducing variability in longitudinal pressure measurements across experimental cohorts.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates disease-relevant system modeling by allowing ICP monitoring in territories overlying ischemic zones, improving anatomical specificity of readouts.
- Operational Value: Promotes preclinical continuity through serial ICP tracking that aligns with hemodynamic and respiratory biomarkers used in clinical translation.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by providing a quantitative functional readout that bridges target modulation and phenotypic outcomes in neurological disease models.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by linking ICP fluctuations to pathway activity in models of cerebral edema and infarct progression.
- Screening: Delivers assay readiness through reproducible epidural catheter placement and signal validation via physiological responsiveness to abdominal compression.
- Analytics: Enables quantitative comparison of ICP baselines and dynamic responses, aiding in dose-response characterization and target confidence assessment.
- Translational Research: Connects to preclinical validation by mirroring clinical ICP monitoring parameters, including normal Wistar rat baselines (~6 mmHg) and ventilatory waveforms.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable platform for epidural pressure measurement across diverse ischemic and traumatic injury models, reducing redevelopment costs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by minimizing surgical confounds and preserving native cerebrovascular reactivity.
- Operational Value: Enhances reproducibility through standardized screw fixation, probe depth control, and dual-layer biocompatible sealing.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making by providing early, translatable safety signals related to intracranial hypertension risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of neuroprotective candidates based on ICP-lowering efficacy in validated disease-relevant systems.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery, microsurgical burr techniques, and sterile cement application to avoid meningeal or vascular injury.
- Depends on fiber-optic transducer compatibility with epidural screw interfaces and biocompatible sealing materials to maintain signal integrity.
- Necessitates cross-team standardization of probe insertion depth (4 mm from tip) and airtight sealing protocols to ensure inter-laboratory reproducibility.
- Involves adaptation considerations for different rat strains or skull thicknesses, where burr depth must be adjusted to achieve translucent dura without penetration.
- Limited by the technical challenge of screw fabrication and placement, which demands precision to prevent sinus injury or cortical damage during burr expansion.
