Piezo alta precisione d'ossa e la rimozione chirurgica (PHASOR): Una tecnica di chirurgia finestra cranica migliorata in topi

L'obiettivo generale di questo intervento chirurgico è assottigliare il cranio senza danneggiare i tessuti sottostanti e impiantare una finestra cranica adatta all'imaging. Questo metodo rappresenta un miglioramento rispetto alla chirurgia della finestra cranica e potrebbe consentire a un numero maggiore di chirurghi di eseguire tale tecnica. Il principale vantaggio di questa tecnica è che permette interventi più brevi con una minore incidenza media di complicanze.

Prima di iniziare l'intervento chirurgico, assicurarsi che tutti gli strumenti da utilizzare siano stati sterilizzati in autoclave per garantire l'asepsi. Anestetizzare il topo con isoflurano. Applicare un lubrificante oftalmico veterinario sugli occhi per prevenire l'essiccazione.

Poi, pizzicare l'alluce posteriore per verificare la corretta profondità dell'anestesia. Successivamente, rimuovere i peli del cuoio capelluto applicando per tre minuti un gel depilatorio. Quindi, posizionare il topo anestetizzato nel telaio stereotassico su un tappetino riscaldante o su una coperta riscaldata con circolazione d'acqua regolata a 38 gradi Celsius.

Assicurarsi che la maschera per l'anestesia sia posizionata correttamente. Somministrare buprenorfina per via sottocutanea per fornire analgesia preoperatoria. Quindi, disinfettare il cuoio capelluto con tre applicazioni alternate di clorexidina o Betadine e alcol al 70% utilizzando un applicatore con estremità di cotone.

Infine, iniettare 100 microlitri di bupivacaina diluita al 50% in soluzione salina sotto il cuoio capelluto per fornire anestesia locale. Fissare una punta circolare sterile di quattro millimetri all'attacco dello strumento dell'unità per chirurgia piezoelettrica. La dimensione maggiore della punta contribuisce alla velocità dell'intervento chirurgico, poiché l'intera finestra può essere assottigliata contemporaneamente.

Impostare l'unità di chirurgia piezoelettrica sulla vibrazione al livello più basso, poiché impostazioni più elevate potrebbero rompere i vasi sanguigni a causa di vibrazioni intense. Riempire una siringa da 10 millilitri con ACSF ghiacciato e tenerla in mano non impugnando il manipolo piezoelettrico. Applicare delicatamente la punta chirurgica vibrante al cranio con un leggero movimento circolare e assottigliare l'osso alla profondità desiderata per eseguire una preparazione a cranio sottile.

Irrigare il cranio per evitare il surriscaldamento causato dalle vibrazioni ad alta frequenza, lasciando gocciolare l'ACSF dalla siringa sul cranio a un ritmo di un millilitro al minuto. Regolare delicatamente l'angolo dello strumento e modificare l'angolo della punta applicando pressione sul cranio per assottigliare il cranio in modo uniforme. Prestare attenzione a non assottigliare eccessivamente una singola sezione della finestra.

Assicurarsi di regolare delicatamente l'angolo della manopola per assottigliare uniformemente il cranio. Controllare regolarmente il cranio per evitare di rimuovere troppo osso e danneggiare il tessuto sottostante. Posizionare un pezzo di spugna emostatica al collagene di un millimetro, inzuppato di ACSF freddo, sulla dura esposta.

Lasciarlo agire sulla dura per circa 30 secondi per impedire lo sviluppo di microemorragie. Dopo aver posizionato lateralmente un coprioggetto di vetro di quattro millimetri sulla finestra sottile, utilizzare il retro di un piccolo applicatore in plastica o legno con estremità di cotone per applicare circa una goccia di colla cianoacrilica all'angolo della finestra. Usare quindi le punte delle pinzette per assicurarsi che il coprioggetto formi una sigillatura con il cranio.

Infine, aggiungere 100 microlitri di acrilico dentale sul cranio per fissare il vetro di copertura. Mentre l'acrilico dentale è ancora morbido, utilizzare la punta di un bastoncino di legno rotto per rimuovere qualsiasi eccesso di acrilico che ostruisca la finestra di imaging. Al termine, rimuovere il topo dall'apparato chirurgico e collocarlo in una gabbia riscaldata per il recupero.

Monitorare in continuazione fino a quando il topo ha riacquistato pienamente coscienza, valutata mediante mobilità, andatura e comportamento normali. Valutare gli animali due volte al giorno per tre giorni per rilevare segni di dolore post-operatorio, inclusi riduzione dell'attività, della toeletta, del consumo di cibo e acqua, comportamento di protezione o aumento dell'aggressività. Somministrare buprenorfina per via sottocutanea come analgesico dalle otto alle dodici ore dopo l'intervento chirurgico per tre giorni, come approvato nel nostro protocollo IACUC.

Monitorare l'area della finestra per deiscenza, infiammazione e segni di infezione. Le transitorietà del calcio osservate con l'indicatore rosso del calcio jRGECO1a sono state immaginate nei neuroni puri del quarto strato della corteccia motoria di un topo con la testa fissata, mediante una finestra di tre millimetri preparata con PHASOR. Questa immagine è stata acquisita attraverso la stessa finestra, ma mostra una regione diversa del quarto strato della corteccia motoria.

Come mostrato qui, il tempo per intervento chirurgico è risultato inferiore per il PHASOR rispetto agli interventi con trapano dentale, con significatività statistica indicata da P minore di 0,05 mediante un test T a due code. La percentuale di interventi chirurgici riusciti, definiti come assenza di sanguinamento o danni visibili alla dura, è risultata maggiore per il PHASOR rispetto al trapano dentale, valutata mediante un test Z a una coda. Una volta padroneggiata, questa tecnica può essere eseguita in meno di 10 minuti se realizzata correttamente.

Seguendo questa procedura, è possibile eseguire diverse metodiche di imaging in vivo, inclusa l'immagine a fotoni multipli, per visualizzare i neuroni in vivo. Grazie per aver guardato e buona fortuna con i vostri esperimenti.