Name: 脳のアガロースゲルモデルに画像誘導対流増加送達 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-05-14T13:45:00.000+00:00
Duration: 9 min 14 s
Description: 学ぶ 対流増強送達法をアガロースゲル脳モデルで実践し、MRIモニタリングとデータ解析を通じて神経疾患治療への応用を理解する。医療従事者の技術向上に役立つ。

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著者は、セムズ - マーフィークリニック、メンフィス、テネシー州だけでなく、メンフィス、テネシー州のテネシー大学健康科学センターの脳神経外科部門でのMRI施設のスタッフに感謝したいと思います。

1。ゲルファントムの作製と色素<ol><li>脱イオン水1000ml中の0.1％アガロース粉末2gを溶解させて、0.2％アガロースゲルを調製する。適切な混合を確実にするために約1分間溶液を撹拌し;とすぐにインターバルの間、攪拌、9分間または透明になるまで3分間隔でソリューションを電子レンジ</li><li>アガロースゲルは液体であるが、5センチメートル×5センチ×5cmの容器にソリューションを注ぐ。水を追加し、アガロースゲルを冷却し、沈降させるために、容器の上部にあるスペースを確保してください。 </li><li>アガロースゲルが固化したら（約1〜2時間）、ゲルと冷蔵の上に水を1cmの追加。それは、混合の24〜48時間以内にゲルを使用するのが最適ですが、10を冷蔵週まで保存することができます。 </li><li> 0.017パーセントブロモフェノールブルー色素（BPB）の50ミリリットル、およびガドテリドール放射性造影剤の2 Mmからなる60ミリリットル注射器で放射性造影剤を準備します。 <ol><li> 50メートルにBPB色素の8.5 mgの組み合わせLは0.017パーセントBPBソリューションを作成するために脱イオン水。 </li><li> 2mMのガドテリドールソリューションを作成するために50ミリリットル0.017パーセントBPB溶液に株式の0.2ミリリットルの0.5Mガドテリドールを追加します。 </li></ol></li></ol>注入システムの2。準備<ol><li>シリンジポンプ注入システム（好ましい方法）：シリンジポンプ調製のために、輸液ラインのデッドボリュームを低減すること、圧力センサを介して注射器に直接注入カテーテルを取り付ける。シリンジポンプのパージ機能は、10μL/分の速度で、カテーテルのプライミング体積よりも大きなボーラスを用いて空気のラインをクリアするために使用されてもよい。 </li><li>チューブポンプ注入システム（代替法）：注入ポンプに放射性造影剤を含む注射器を接続します。 IVのモニターに接続トランスデューサとポンプ出口に圧力センサーを取り付けます。圧力センサの開口端部に16gの注入カテーテルを取り付けます。注：16のG注入カテーテルの先端が内径を持っている0.2ミリメートルと0.35ミリメートルの外径測定器。先端は、溶融シリカで形成され、先​​端の長さは3mmである。約0.75ミリメートルに増加し、15ミリメートル継続、カテーテルはその後、1.6ミリメートルまたは16 Gにテーパー形でステップアップ</li><li>任意の気泡を除去するために16.667μL/分で約15分間システムをパージすることによって注入の準備をします。マシンは、高いライン圧に注入を中止するように、16.667μL/分の流量を超えないようにしてください。輸液ポンプ、輸液ポンプの「ボーラス」機能を使用することにより、空気のパージラインを出るラインに注入カテーテルを取り付ける以下。 </li><li>ゲルファントムコンテナ（5センチメートル×5センチ×5cm）に及びMRIにおける場所に注入カテーテルマウント取り付け、軌道フレーム。 </li></ol> 3。CEDジェル注入およびMRスキャン<ol><li>注入を開始する前に、IVモニターによって記録された圧力値（mmHgのを）ゼロ。 </li><li>アガロースゲルWに注入カテーテルを挿入しますi番目の輸液ポンプは、このケース1.667μL/分で、可能な限り低い流速で実行されている。 </li><li> 表1に示すパラメータを用いて、MRスキャンを開始し、1.667μL/分の速度で注入し続ける。注入された全量を60μl（約38分）に達するまで一定の速度でゲルを注入する。 </li><li> 3分50秒間隔で連続的にゲルをスキャンします。圧力値ごとに60秒を記録します。注入されたボリュームが60μLに達すると、注入ポンプをオフにする。完全なMRスキャンは、圧力測定値を記録し続けている。 </li></ol> 4。磁気データ解析<ol><li> MR画像を解析するために、ROIセグメンテーション機能を備えた適切なDICOMビューアを使用しています。 </li><li> 図1に示すように、カテーテルの断面積によってマークされ、各スキャンで正しいフレームを選択します。 </li><li>ツール、いずれも含まれていないゲルの最大部分を選択 - 「四角形のROI」を使用した注入部位の一部分。ソフトウェアが出力されます標準偏差の平均画素密度。平均から3標準偏差に対応する値を見つけます。この値は、コントラストは99.7％の信頼度で存在するときに判定するための閾値として使用される。 </li><li> 「ROI - サークル」を使用してツールを、十分な大きさの円で注入部位を囲み、この一意の名前を付けます。 </li><li>円を選択し、使用して - &quot;現在の値よりも大きい場合：「ツール、ステップ4.3で見つかった入力された閾値に「ROIに設定した画素値を「これだけの行ボックスとチェックマーク。そして、「この新しい値に「箱、大きな値（25000）を入力します。以前に定義されたしきい値に包含される範囲を選択するために画素密度をリセットします。 </li><li> &quot; - 成長領域（2D/3Dセグメンテーション）、ROI」ツール、初期半径パラメータ= 2、ブラシの投資収益率と2D産地、信頼アルゴリズムを選択次に、使用して。 O総面積を計算するためのソフトウェアのための注入部位の内側をクリックこの領域F。 </li><li>球状注入雲を仮定すると、以下の式を介した地域からの拡散の体積を計算する：V =4/3π（√（面積/π））3 </li></ol>

<ol><li>Miranpuri, G. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Gene-based+therapy+of+Parkinson%27s+Disease%3A+Translation+from+animal+model+to+human+clinical+trial+employing+convection+enhanced+delivery%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Neurosciences%22%5BJournal%5D)">Gene-based therapy of Parkinson's Disease: Translation from animal model to human clinical trial employing convection enhanced delivery.</a> Annals of Neurosciences. 19, 133-146 (2012).</li>
<li>Sillay, K., Hinchman, A., Akture, E., Salamat, S., Miranpuri, G., Williams, J., Berndt, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convection+Enhanced+Delivery+to+the+Brain%3A+Preparing+for+Gene+Therapy+and+Protein+Delivery+to+the+Brain+for+Functional+and+Restorative+Neurosurgery+by+Understanding+Low-Flow+Neurocatheter+Infusions+Using+the+Alaris%C2%AE+System+Infusion+Pump%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Neurosciences%22%5BJournal%5D)">Convection Enhanced Delivery to the Brain: Preparing for Gene Therapy and Protein Delivery to the Brain for Functional and Restorative Neurosurgery by Understanding Low-Flow Neurocatheter Infusions Using the Alaris® System Infusion Pump.</a> Annals of Neurosciences. 20, (2013).</li>
<li>Song, D. K., Lonser, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convection-enhanced+delivery+for+the+treatment+of+pediatric+neurologic+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+child+neurology%22%5BJournal%5D)">Convection-enhanced delivery for the treatment of pediatric neurologic disorders.</a> Journal of child neurology. 23, 1231-1237 (2008).</li>
<li>Bobo, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convection-enhanced+delivery+of+macromolecules+in+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+USA%22%5BJournal%5D)">Convection-enhanced delivery of macromolecules in the brain.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 91, 2076-2080 (1994).</li>
<li>Debinski, W., Tatter, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convection-enhanced+delivery+for+the+treatment+of+brain+tumors%5BTitle%5D)+AND+%22Expert+review+of+neurotherapeutics%22%5BJournal%5D)">Convection-enhanced delivery for the treatment of brain tumors.</a> Expert review of neurotherapeutics. 9, 1519-1527 (2009).</li>
<li>Morrison, P. F., Laske, D. W., Bobo, H., Oldfield, E. H., Dedrick, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-flow+microinfusion%3A+tissue+penetration+and+pharmacodynamics%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+journal+of+physiology%22%5BJournal%5D)">High-flow microinfusion: tissue penetration and pharmacodynamics.</a> The American journal of physiology. 266, 292-305 (1994).</li>
<li>Nguyen, T. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convective+distribution+of+macromolecules+in+the+primate+brain+demonstrated+using+computerized+tomography+and+magnetic+resonance+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Convective distribution of macromolecules in the primate brain demonstrated using computerized tomography and magnetic resonance imaging.</a> Journal of neurosurgery. 98, 584-590 (2003).</li>
<li>Lonser, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Successful+and+safe+perfusion+of+the+primate+brainstem%3A+in+vivo+magnetic+resonance+imaging+of+macromolecular+distribution+during+infusion%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Successful and safe perfusion of the primate brainstem: in vivo magnetic resonance imaging of macromolecular distribution during infusion.</a> Journal of neurosurgery. 97, 905-913 (2002).</li>
<li>Raghavan, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convection-enhanced+delivery+of+therapeutics+for+brain+disease%2C+and+its+optimization%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosurg+Focus%22%5BJournal%5D)">Convection-enhanced delivery of therapeutics for brain disease, and its optimization.</a> Neurosurg Focus. 20, (2006).</li>
<li>Sillay, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Benchmarking+the+ERG+valve+tip+and+MRI+Interventions+Smart+Flow+neurocatheter+convection-enhanced+delivery+system%27s+performance+in+a+gel+model+of+the+brain%3A+employing+infusion+protocols+proposed+for+gene+therapy+for+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neural+engineering%22%5BJournal%5D)">Benchmarking the ERG valve tip and MRI Interventions Smart Flow neurocatheter convection-enhanced delivery system's performance in a gel model of the brain: employing infusion protocols proposed for gene therapy for Parkinson's disease.</a> Journal of neural engineering. 9, (2012).</li>
<li>Schomberg, D., Wang, A., Marshall, H., Sillay, K., Miranpuri, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ramped-Rate+vs.+continuous+rate+infusions%3A+An+in+vitro+comparison+of+Convection+Enhanced+Delivery+protocols%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Neurosciences%22%5BJournal%5D)">Ramped-Rate vs. continuous rate infusions: An in vitro comparison of Convection Enhanced Delivery protocols.</a> Annals of Neurosciences. 20, (2013).</li>
<li>Sillay, K. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Perioperative+Brain+Shift+and+Deep+Brain+Stimulating+Electrode+Deformation+Analysis%3A+Implications+for+rigid+and+non-rigid+devices%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Perioperative Brain Shift and Deep Brain Stimulating Electrode Deformation Analysis: Implications for rigid and non-rigid devices.</a> Ann Biomed Eng. 41, 293-304 (2013).</li>
<li>Brodsky, E., Block, W., Alexander, A., Emborg, M., Ross, C., Sillay, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intraoperative+Device+Targeting+using+Real-Time+MRI%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Sciences+and+Engineering+Conference%2C+BSEC%22%5BJournal%5D)">Intraoperative Device Targeting using Real-Time MRI.</a> Biomedical Sciences and Engineering Conference, BSEC. , (2011).</li>
<li>Sillay, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strategies+for+the+delivery+of+multiple+collinear+infusion+clouds+in+convection-enhanced+delivery+in+the+treatment+of+Parkinson%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Stereotactic+and+functional+neurosurgery%22%5BJournal%5D)">Strategies for the delivery of multiple collinear infusion clouds in convection-enhanced delivery in the treatment of Parkinson's disease.</a> Stereotactic and functional neurosurgery. 91, 153-161 (2013).</li>
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<li>Fiandaca, M. S., Forsayeth, J. R., Dickinson, P. J., Bankiewicz, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image-guided+convection-enhanced+delivery+platform+in+the+treatment+of+neurological+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Neurotherapeutics+%3A+the+journal+of+the+American+Society+for+Experimental+NeuroTherapeutics%22%5BJournal%5D)">Image-guided convection-enhanced delivery platform in the treatment of neurological diseases.</a> Neurotherapeutics : the journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics. 5, 123-127 (2008).</li>
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<li>Chen, Z. J., Broaddus, W. C., Viswanathan, R. R., Raghavan, R., Gillies, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intraparenchymal+drug+delivery+via+positive-pressure+infusion%3A+experimental+and+modeling+studies+of+poroelasticity+in+brain+phantom+gels%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+transactions+on+bio-medical+engineering%22%5BJournal%5D)">Intraparenchymal drug delivery via positive-pressure infusion: experimental and modeling studies of poroelasticity in brain phantom gels.</a> IEEE transactions on bio-medical engineering. 49, 85-96 (2002).</li>
<li>Chen, Z. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+realistic+brain+tissue+phantom+for+intraparenchymal+infusion+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+neurosurgery%22%5BJournal%5D)">A realistic brain tissue phantom for intraparenchymal infusion studies.</a> Journal of neurosurgery. 101, 314-322 (2004).</li>
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<li>Panse, S. J., Fillmore, H. L., Chen, Z. J., Gillies, G. T., Broaddus, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+coaxial+tube+catheter+for+central+nervous+system+infusions%3A+performance+characteristics+in+brain+phantom+gel%5BTitle%5D)+AND+%22J+Med+Eng+Technol%22%5BJournal%5D)">A novel coaxial tube catheter for central nervous system infusions: performance characteristics in brain phantom gel.</a> J Med Eng Technol. 35, 408-414 (2010).</li>
<li>Linninger, A. A., Somayaji, M. R., Zhang, L., Smitha Hariharan, M., Penn, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rigorous+mathematical+modeling+techniques+for+optimal+delivery+of+macromolecules+to+the+brain%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+transactions+on+bio-medical+engineering%22%5BJournal%5D)">Rigorous mathematical modeling techniques for optimal delivery of macromolecules to the brain.</a> IEEE transactions on bio-medical engineering. 55, 2303-2313 (2008).</li>
<li>Sampson, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+utility+of+a+patient-specific+algorithm+for+simulating+intracerebral+drug+infusions%5BTitle%5D)+AND+%22Neuro-oncology%22%5BJournal%5D)">Clinical utility of a patient-specific algorithm for simulating intracerebral drug infusions.</a> Neuro-oncology. 9, 343-353 (2007).</li>
</ol>

著者は、彼らが競合する経済的利益を持っていないことを宣言します。

<html>注入の成功を確保するための重要なステップは次のとおり、空気の注入ラインをパージするアガロースゲルを混合し、MRデータを解析し、小さな内側カテーテル直径を使用して、使用して逆流を最小限にするためにカテーテル設計段とが感じる圧力を最小化する薬剤が注入されてその中にゲルまたは組織。先に述べたように、注入の成功への主な不利益は、輸液ラインの空気である。正しく、徹底的に空気の注入ラインをパージしても、空気が注入に入らないことを確認することが重要です。同様に重要なことは、アガロースゲルの混合されている。ゲルの不適切な合成は、順番に注入物分布の変動の原因となる濃度との整合性に大きな変動につながる可能性があります。一貫したMRデータ分析は、VdとVdと/ Viの比率を正確かつ客観的測定のためのキーである。正確プロトコルで説明されている手順に従うと、MRデータを分析するための一貫した方法を提供する。 tは&quot;&gt;しかし、これらの技術には限界がないわけではない。カテーテルを挿入すると、アガロースゲルは10予測不能骨折または引き裂くことができる。アガロースゲルのこの予測不可能な性質は、ヒト脳組織からは、異...

対流増加送達（CED）は、悪性脳腫瘍、てんかん、代謝障害（例えば、パーキンソン病など）、神経変性疾患1、脳卒中、外傷2を含む神経疾患の広域スペクトルに対する治療選択肢として提案されている。 CEDは、薬物または他の注入剤の配布のための正圧バルクフローを採​​用しています。 CEDは、臨床的に関連するボリュームが3で、ローからハイまで、高分子量化合物の、安全で信頼性が高く、均質な配信を提供します。脳組織への伝統的な薬物送達が厳しく、血液脳関門4によって制限される。脳実質に進入する血液脳関門ブロックが極性および高分子量分子、脳内の毛細血管を構成する内皮細胞間の密着結合によって形成されている。 CEDを介して直接的実質内脳注入は、以前の治療用薬剤送達モダリティの限界を克服することができるおよび血液脳関門を通過しないであろう治療剤の使用が可能になり、したがって生存可能な治療の選択肢5として以前は利用できていた。 米国国立衛生研究所（NIH）の研究者らは、拡散のみによる6-8よりも高い治療薬物濃度を達成する手段として、1990年代初頭に、CEDを説明した。 CEDの第一の方法は、脳内に一つまたは複数のカテーテルを移植カテーテルに注入ポンプを接続し、標的領域に直接治療剤をポンプ関与する。増加した分配画分と比較的安定濃度は、注入ポンプにより正圧が組織を拡張9および薬物の浸透を可能にさせるように起こることが報告されている。 CEDのための基本的な技術は、主に、最初に説明したのと同じままです。カテーテルの設計10、注入技術の進歩<suのp&gt; 11、脳シフト12,13を補正する複数の同一線上の注入14を最適化し、注入液の損失15を監視するライン圧モニタリング2、およびリアルタイムMRIモニタリングは、治療10の安全性および有効性を増加している。付加的な重要性は、流量を含むカテーテルのデザインおよび輸液戦略に配置されている。成功したCEDは、限られたカテーテル還流し、組織損傷に、カテーテルの設計および注入速度と相関している。細径カテーテル先端16で脳カテーテル界面に沿って逆流だけでなく、制限の被害を最小限に抑えるため、低注入速度を備えたカテーテルを使用すること。また、輸液逆流または異常な配達17の補正を可能にしながらMRイメージングは、視覚的な注入カテーテルの配置のための正しい位置を確認し、このような薬物送達を提供しています。 MR画像は、分布の容積を近似し、追跡するためにも使用することができる（Vdを）注入された薬物の。 Vdを18分割するための閾値として、周囲の非注入されたゲルからの平均を上回る標準偏差の3倍を超えるMRイメージング信号強度値を用いて算出される。それは脳内に分布した薬物の量を表すため、Vdは、CEDのための有用な測定である。 （Viに）注入容積と共に、比率が注入された薬物によって覆わ体積を定量する（Vdを/ Viに）生成することができる。 Vdは、ゲルカテーテルの相互作用、多孔質弾性特性、および注入クラウド形態10：アガロースゲルファントムのようなCEDを理解する上で重要なヒトの脳のいくつかの重要な機械的特性を模倣する。 0.2％アガロースゲルの混合物は、CEDにゲル膨張に起因する局所細孔画分における生体内変化を模倣することが示されている。人間の脳に似気孔分率は、同様の相互作用とVdの19の正確な測定を促進する。のさらに、同様の濃度例えば、0.6％、0.8％などgaroseゲルは、脳20と同様に、注入圧力のプロファイルを示している。また、半透明のアガロースゲルはカテーテル留置および注入還流のリアルタイム可視化の利点を提供する。アガロースゲルファントムは製造が比較的安価である。アガロースゲルファントムのコストは、神経学的な手術を通して将来広範な訓練の鍵となることがあります。ため、これらのプロパティに、アガロースゲルは、脳組織を使用することなく、人間の脳注入の重要な属性の多くを複製、有用な代理を提供する。 画像誘導CEDがアガロースゲルモデルに、前述したように、試験、研究、訓練のためのin vitro法で有益を提供しています。この記事の目的は、アガロースゲルファントムを再作成する方法を説明するために、適切なCEDのテストと分析のプロトコルの概要を説明し、神経疾患の治療のためのCED注入の間に直面する一般的なエラーに対処することである。

<table><tbody><tr><td>Prohance</td><td>Bracco</td><td></td><td>Gadoteridol ラジオ造影剤</td></tr><tr><td>ブロモフェノールブルー染料</td><td>Biorad</td><td>161-0404</td><td>注入液可視化用染料</td></tr><tr><td>アガロースゲル粉末</td><td>Biorad</td><td>161-3101EDU</td><td>ゲル作成用アガロース粉末</td></tr><tr><td>Medrad Veris MR バイタルサインモニター</td><td>Medrad</td><td></td><td>MR安全輸液圧モニター</td></tr><tr><td>16G SmartFlowカテーテル</td><td>SurgiVision</td><td></td><td>輸液カテーテル</td></tr><tr><td>Medrad Continuum MR 輸液システム</td><td>Medrad</td><td></td><td>MR 安全輸液ポンプ</td></tr><tr><td>SMART フレーム MRI ガイド付き軌道フレーム</td><td>ClearPoint</td><td></td><td>輸液カテーテルフレーム</td></tr><tr><td>Osirix イメージングソフトウェアと DICOM ビューア</td><td>Osirix イメージングソフトウェア</td><td></td><td>OsiriX 32 ビット DICOM ビューア</td></tr></tbody></table>

脳のアガロースゲルモデルに画像誘導対流増加送達

Image-guided Convection-enhanced Delivery into Agarose Gel Models of the Brain

対流増加送達（CED）は、神経疾患の広い範囲の治療選択肢として提案されている。 NeuroinfusionカテーテルCEDは、従来の薬物送達方法より頭蓋内のターゲットに治療薬のより大量に配信するために正圧バルク流れを可能にします。 CED（RCED）をガイド付きリアルタイムMRIの臨床的有用​​性を正確に、ターゲット療法を監視し、合併症を識別するための能力にある。トレーニング、RCEDは効率的であり、合併症を最小限に抑えることができる。脳のアガロースゲルモデルはCED試験、研究、訓練のためのアクセス可能なツールを提供しています。また、注入の視覚的なフィードバックを提供しながら、シミュレートされた脳RCEDモック手術の練習が可能になります。注入の分析は、ヒト脳組織と比較して、被訓練者は、モデルの類似性を検証することを可能に分配画分（Vdを/ Viの）の計算を可能にする。この記事では、我々のアガロースゲル脳ファントムを説明し、重要な私を概説神経疾患の治療のためにCED注入中直面する共通の落とし穴に対処しながら、CED注入および分析プロトコルの間trics。

CED注入を解釈し、分析することは、流通画分とした注入液の還流のようないくつかの重要な要因を含んでいる。分配割合の計算は、VDの計算に大きく依存している。そのため、MR画像の正確な解釈は非常に重要です。我々は、上記のように、確実にこれらの測定値を再生するための半自動化方法を提案する。これらのメソッドは、客観的に注入剤雲とおおよそ半径の断面積を決定する。変数が、アガロースゲルに注入クラウドは、多くの場合、球状証明した。球状​​の注入剤の雲を仮定すると、この半径は、CED注入のための電圧Vdを決定するために使用することができる。 Vdは/ Viはアガロースゲル注入のために注入した後、測定された体積を算出することができる。 0.2％の濃度のアガロースゲルは、3.1から5.2の範囲の脳組織の測定された電圧Vd / Viの比との間に立ち下がり、5.0mmol 10の電圧（Vd）/ Viの比を有する脳組織の合理的な表現を証明している0、21、22。 CED注入の間に取ら圧力測定値も安定しており、一定のまま輸液を確保するために重要である。検出された...

対流増加送達（CED）は、神経疾患の広い範囲の治療選択肢として提案されている。 CEDの適用のためのヘルスケアの専門家を調製するために、アクセス可能なトレーニングモデルが必要とされている。私たちは、試験、研究、訓練のための人間の脳のようなモデルとして、アガロースゲルの使用を記載している。

Convection-enhanced delivery (CED) has been proposed as a treatment option for a wide range of neurological diseases. Neuroinfusion catheter CED allows ...

この手順の全体的な目的は、脳のAGROSゲルモデルへの対流増強送達（CED）に関するトレーニングリソースを提供することです。まず、正確な脳のAGROSゲルモデルを適切に作製します。次に、注入用のラインとカテーテルを準備し、注入を妨げる気泡がライン内に存在しないことを確認します。次のステップは、逆流を防ぐための注意を払いながら注入を開始し、注入速度を継続的にモニタリングしながらMRIを用いてクラウドを注入することです。注入完了後、最終ステップとして、注入時のMRIによって提供されたデータを分析します。最終的に、MRデータ解析を用いて、注入によって達成された分布容積およびVD/VI比を示します。本手法の既存の薬理学的治療法に対する主な利点は、薬物動態学的特性や血液脳関門のために有用性が限られていた治療薬を、直接的にバルク注入できる点にあります。この手法の意義は、脳腫瘍や代謝疾患の治療にまで及びます。パーキンソン病などの神経変性疾患、脳卒中、および外傷に対する従来の治療法は、薬物療法または直接的な外科手術に依存していました。この手順により、これまで疾患への適用に限界があった物質の送達が可能になる場合があります。まず、0.1%aros粉末 2 gを脱イオン水 1000 mLに溶解させます。0.2%AROSゲルを調製するには、溶液を1分間撹拌して十分に混合させ、直ちに電子レンジで3分間ずつ計9分間、あるいは溶液が透明になるまで加熱し、加熱の間隔ごとに撹拌を行います。次に、容器の上部に水を加えるためのスペースを残して溶液を 5 cm³ の容器に分注し、AGROSゲルを1〜2時間静置して冷却させます。アガロースゲルが凝固したら、ゲルの上部に1 cmの水を追加し、一晩冷蔵保存します。混合後24〜48時間以内にゲルを使用してください。次に、8.5 mgのブロモフェノールブルー（BPB染料）を50 mLの脱イオン水に溶解し、0.017% BPB溶液を作成します。次に、0.017%BPB溶液50 mLに0.5 Mのgato erolストック溶液0.2 mLを加え、2 mMのgato Toradol造影剤溶液を作成し、その造影剤50 mLを60 mLシリンジに入れます。造影剤が入ったシリンジを輸液ポンプに接続します。続いて、圧力センサーをポンプの出口に装着し、トランスデューサーをIVモニターに接続します。次に、圧力センサーの開放端に16ゲージの注入カテーテルを装着します。16.667 µL/minの流速で約15分間、システムのパージを行います。気泡を除去するため、流速は16.667 µL/minを超えないようにしてください。そうしないと、ライン圧の上昇により装置が注入を停止します。次に、注入カテーテルマウントと軌道フレームをゲルファントム容器に取り付け、MRI装置内に配置し、注入を開始する前にIVモニターで記録される圧力値をゼロに設定します。続いて、注入ポンプを可能な限り最低の流量である1.667 µL/minで稼働させながら、注入カテーテルをアロスゲルに挿入します。ここに記載されているパラメータを用いてMRスキャンを開始し、総注入量が60 µLに達するまで1.667 µL/minの速度で注入を継続します。連続した間隔でゲルのスキャンを継続的に行います。60秒ごとに圧力値を記録してください。注入量が60 µLに達したら、注入ポンプの電源を切り、MRスキャンを完了させます。圧力の測定を継続しながら、関心領域（ROI）セグメンテーション機能を備えたeRx DICOMビューアを使用してMR画像を解析します。次に、カテーテルの断面で示される各スキャンの適切なフレームを選択します。続いて、ROI矩形ツールを用いて、ゲルの最大部分を選択します。これには注入部位のいかなる部分も含まれません。ソフトウェアは平均画素密度と標準偏差を出力します。次に、平均から標準偏差の3倍離れた値を特定します。この値は、99.7%の信頼度でコントラストが存在すると判定するためのしきい値として使用されます。次に、ROI円形ツールを用いて注入部位を囲みます。その後、固有の名前を付けて円を選択します。ROIセットピクセル値ツールを使用し、「if current value is larger than」ボックスにしきい値を入力し、「mark this line only」にチェックを入れます。次に、「new value」ボックスに大きな値を入力します。ピクセル密度をリセットし、しきい値で囲まれた領域を選択します。続いて、「ROI Grow region」ツールを使用して、「2D growing region」、「confidence algorithm with initial radius」、「parameter two」、および「brush ROI」を選択し、注入部位の内部をクリックして、ソフトウェアにこの領域の総面積を計算させます。空気は手順にとって有害であり、注入圧をモニタリングすることで特定できます。このグラフで示されているように、注入ライン内の空気を特定するための主要なパラメータです。15分時点で注入ライン内に空気が認められました。17分時点で、圧力の急上昇が認められました。磁気共鳴画像では、注入クラウドの拡大と、それに囲まれた気泡が示されています。これらの画像は、カテーテル挿入前、および注入開始後のカテーテル挿入時のゲルを示しています。以降のタイムラプスは4分間隔で示されています。この手順を行う際は、ラインの準備を細心の注意を払って行い、特にライン内に空気が入らないようにすることが重要です。また、ラインへの空気混入やカテーテルの逆流を防ぐため、カテーテル挿入時および注入開始時は、低速で一定の注入速度を維持することが重要です。このビデオを視聴することで、脳への新しい薬剤輸送法として、対流増強送達（CED）を用いる方法について十分に理解できたはずです。

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Research

JoVE Journal

Medicine

医学

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非ヒト霊長類の脳神経外科計画のためのMRIベースのツールボックス

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CLARITY法を用いたウイルスベクター形質導入と脳クリアリングを組み合わせることで、多数のニューロンとアストロサイトを同時に調べることができます。...

クリア脳におけるアストロサイトとニューロンの空間的相互作用の解明

ニワトリ胚は、 ovo および ex vivo 脳スライス共培養におけるヒト膠芽腫(GBM)脳腫瘍の研究に使用されます。GBM細胞の挙動は、 ex vivo 共培養におけるタイムラプス顕微鏡によって記録することができ、両方の調製物は、詳細な3D共焦点分析によって実験エンドポイントで分析することができる。...

ニワトリ胚脳をモデルとしてヒト膠芽腫細胞挙動の in vivoおよび ex vivo 解析(英語)

新生児の子豚に適用するために、冠状または矢状面を切断する拡張可能な脳マトリックスを構築する革新的な方法が記載されています。この予算に優しいアプローチは、アガロースゲル脳成形のテンプレートを使って彫刻したアクリル板を使用し、複数の種に適用でき、脳の成長に対応するための拡張を可能にします。...

発達段階を超えてカスタマイズ可能な拡張可能な脳マトリックスの製作

学ぶ 対流増強送達法をアガロースゲル脳モデルで実践し、MRIモニタリングとデータ解析を通じて神経疾患治療への応用を理解する。医療従事者の技術向上に役立つ。

脳のアガロースゲルモデルに画像誘導対流増加送達

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