Name: 高速空気圧ドリル頭蓋切除術によるブタ脳へのアクセス (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-07-05T13:30:00.000+00:00
Duration: 4 min 26 s
Description: 学ぶ 高速空気圧ドリルによるブタの頭蓋切除術。Danish Landraceブタを用いた脳アクセス法で、神経モニタリングと薬物動態解析を可能にする翻訳神経科学研究への応用を示します。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

著者は、デンマークのオールボー大学病院の生物医学研究所の職員が共有したサポートと技術的経験に感謝の意を表したいと思います。

記載されているすべての動物実験は、デンマークのオールボー大学病院で、既存の法律に従い、デンマーク動物実験検査官(ライセンス番号2020-15-0201-00401)の承認の下で実施されました。この研究では、家畜の豚、雌、約40 kg、生後3か月を使用しました。使用した試薬や機器の詳細については、 資料表に記載しています。
1. 対象住宅
<ol><li>承認されたペンで 12 時間の明暗サイクルを持つグループに被験者を収容し、外科的処置の少なくとも 7 日前から順応を確保します。</li>
</ol>2.麻酔とモニタリング
<ol><li>チレタミン6.25 mg / mL、ケタミン6.25 mg / mL、ゾラゼパム6.25 mg / mL、ブトルファノール1.25 mg / mL、キシラジン6.25 mg / mLを含む混合物の2 mL / 10 kgの筋肉内注射で動物を鎮静させます。.</li>
	<li>動物を加熱ブランケットの上で仰臥位にして、最適な体温調節を確保します。</li>
	<li>サイズ 6.5 チューブ7 で被験者を挿管し、非加湿空気、8 mL/kg の潮汐量、呼気終末 CO2 濃度 <6.0 kPa に従って 16-20 呼吸/分の呼吸数で機械的に換気します。 注:これにより、気管内のチューブの正しい配置も保証されます。</li>
	<li>1%から2%のセボフルランを吸入して麻酔を維持します。.</li>
	<li>麻酔中の乾燥を防ぐために、被験者の両目に眼科用軟膏を慎重に塗布します。.</li>
	<li>毛様体反射をチェックし、それに応じてセボフルランを調整することにより、麻酔の程度を確認します。.</li>
	<li>体温計付きの膀胱カテーテルを尿道から被験者の膀胱に挿入して温度を監視し、カテーテルバッグに尿を収集します。</li>
	<li>手順全体を通して動物のバイタルサインを監視します。 注:バイタルサインには、脈拍、持続性動脈血圧、体温、および呼気終末CO2が含まれます。</li>
	<li>経皮的穿刺により中心静脈カテーテル (6 Fr シース) を右頸静脈に挿入し、研究終了時の持続生理食塩水 (NaCl、0.9%) 注入、薬物注入、および安楽死に使用します。</li>
</ol>3.動物のポジショニング
<ol><li>頭を上げて被験者を腹臥位に置き、前頭骨がほぼ水平になるまで土嚢で安定させて、最適な位置を確保します。 注意: 不要な動きを防ぐために、頭がある程度固定されていることを確認してください。</li>
	<li>トリマーまたはカミソリを使用して手術部位から髪を剃ります。</li>
</ol>4. 手術器具の準備
<ol><li>材料の表に記載されているように手術器具を準備します。</li>
</ol>5.前頭骨を露出させる
<ol><li>各上眼窩稜の核の隆起と尾側の側面を特定し(図1)、予想される矢状正中線を定義します。</li>
	<li>メスNo.24を使用して正中線を切開することから始め、皮膚と前頭骨の骨膜に腱膜と腱膜の両方を切断します。</li>
	<li>外科用綿棒で血液を拭き取ります。</li>
	<li>12mmの平らなロンジャーを使用して、切開部の周りの下にある前頭骨から腱膜を徐々に分離します。</li>
	<li>外科用開創器を使用して、腱膜前膜を分離し、その下にある前頭骨を露出させます(図2)。</li>
</ol>6.露出した前頭骨の解剖学的ランドマークの特定
<ol><li>解剖学的正中線と冠状縫合糸の基準として矢状縫合糸を特定します(図2)。</li>
	<li>手動触診により、3つの骨構造、すなわち、両上眼稜の突起部と尾側を同定します(図1 および 図3)。 注:これらのランドマークは、頭蓋切除術が行われる三角形を形成します(図1 および 図4A)。</li>
</ol>7. 硬膜へのアクセス
<ol><li>丸みを帯びたダイヤモンドコーティングされたバリ(図3A)を備えた高速空気圧ドリルを使用して、前に定義した三角形の境界内に長方形の各コーナーを定義します。</li>
	<li>各コーナーを4mmの丸みを帯びたダイヤモンドバリで接続して、開口部の正しい位置を確保します(図4B)。</li>
	<li>4mmの丸みを帯びたダイヤモンドバリで前頭骨を徐々に薄くし、硬膜が露出するまで薄くします。 注:大きな背側矢状静脈洞がここにあるため、矢状縫合糸(図1)に対応する正中線で硬膜との最初の接触点を作ることは避けてください。この時点での穿孔は、重大な静脈出血を引き起こす可能性があります。</li>
	<li>硬膜との最初の接触点を使用して、残りの前頭骨の厚さを視覚的に評価します。</li>
	<li>4mmの丸みを帯びたダイヤモンドバリを使用して、定義された長方形の前頭骨を慎重に薄くし続けます。 注:前頭骨の静脈または露出した海綿腫からの出血の後の止血のために骨粉を保存します。</li>
	<li>骨板の周りの十分に薄くなった骨の下に3mmのディセクタをスライドさせ、手動で優しく圧迫して硬膜への開口部を広げます。 注:骨プレートの周りの硬膜の複数のポイントが露出するまで、骨をドリルで穴を開けることと骨を削り取ることを交互に行います。</li>
	<li>シリンジで滅菌生理食塩水を適用して、視界をはっきりさせます。</li>
</ol>8. ボーンプレートの取り外し
<ol><li>3mmのディセクタをボーンプレートの下に挿入し、ハンドルに徐々に下向きの圧力を加えてボーンプレートを壊します。 注:基礎となる硬膜が露出し、両方の大脳半球の輪郭が明らかになります(図5 および 図6)。</li>
	<li>脳脊髄液(CSF)の漏れを目視で検査することにより、硬膜の完全性を評価します。 注:硬膜に大きな欠陥がない場合、両方の半球は同期脈動で上昇します。</li>
	<li>保存された骨粉を使用するか、低電圧の焼灼器でモノポーラまたはバイポーラ凝固を慎重に適用することにより、軽度の静脈出血を止めます。 注:使者または二枚舌静脈からの軽度の静脈出血が予想されます。.</li>
</ol>9. 露出した硬膜の保護
<ol><li>露出した硬膜を滅菌生理食塩水に浸した滅菌外科用綿棒で覆い、下にある組織の乾燥を防ぎます。</li>
</ol>10. マイクロダイアリシスカテーテル(MDC)の挿入
<ol><li>背側矢状洞を正中線の基準として使用します。マイクロダイアリシスカテーテル(MDC)を使い捨ての18G針の内腔内に配置します。針が組織内に20mmになるまで、針を頭蓋吻方向に10°〜15°の角度で背側矢状洞から横方向に10mm硬膜に貫通します。</li>
	<li>MDCが表在性大脳皮質内の同じ位置に留まることを確認しながら、針をゆっくりと引き抜きます。</li>
	<li>MDCの脱臼を防ぐために、カテーテルを近くの皮膚にしっかりと固定します。 注意: 損傷を防ぐために、MDCの先端が針の鋭い先端に接触しないようにしてください。</li>
	<li>背側矢状静脈洞を正中線の基準として使用して手順を繰り返します。上記のようにMDCを針内に配置し、針が垂直(90°の角度)で正中線から15 mmの反対側半球の硬膜を貫通します。.<ol><li>針を20mm挿入してから、説明に従ってゆっくりと引き抜き、MDCを皮質下脳組織内に残します。上記のようにMDCを固定します。</li>
	</ol></li>
	<li>18Gの使い捨て針を備えた2mLの使い捨てプラスチック注射器を準備します。シリンジに0.5mLの滅菌生理食塩水を入れます。</li>
	<li>針を正中線に向けて45°の角度に保ちながら、正中線から横方向に20mm硬膜を貫通します。挿入の各ステップで穏やかに吸引しながら、一度に1mmずつ針をゆっくりと導入します。</li>
	<li>脳脊髄液(CSF)が得られるまで、各吸引中にシリンジを観察します。.</li>
	<li>針を同じ解剖学的位置に保ちながら、針をシリンジから分離します。抵抗が感じられるまで、針を通してMDCを側脳室に挿入します。</li>
	<li>上記のようにMDCをサージカルテープでしっかりと固定します。</li>
</ol>11.マイクロダイアリシス(MD)
<ol><li>各微小透析カテーテル(MDC)を別々の微小透析ポンプに接続します。</li>
	<li>マイクロダイアリシスプロセスを開始するには、MDCに滅菌生理食塩水を注入し、適切なサンプルに収集します。各サンプルの生理食塩水を観察して、各MDCを通る流れを確認します。</li>
	<li>1 μL/minの流速で30分間の連続微量透析の組織較正期間を開始します。</li>
</ol>12. 安楽死
<ol><li>中心静脈カテーテルを介して静脈内ペントバルビタール(50 mg / kg)のボーラスを投与します(施設で承認されたプロトコルに従います)。.</li>
	<li>心停止の確認として、マスクの脈拍、血圧、および呼気終末 CO2 曲線を観察して、フラットラインを確認します。</li>
</ol>

ブタの脳にアクセスするための効率的な高速空気圧ドリル頭蓋切除術

<ol><li>Mariager, T., Bjarkam, C., Nielsen, H., Bodilsen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+animal+models+for+brain+abscess%3A+a+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Br+J+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Experimental animal models for brain abscess: a systematic review.</a> Br J Neurosurg. , 1-8 (2022).</li>
<li>Bassols, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pig+as+an+animal+model+for+human+pathologies%3A+A+proteomics+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Proteomics+Clin+Appl%22%5BJournal%5D)">The pig as an animal model for human pathologies: A proteomics perspective.</a> Proteomics Clin Appl. 8, 715-731 (2014).</li>
<li>Meurens, F., Summerfield, A., Nauwynck, H., Saif, L., Gerdts, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+pig%3A+A+model+for+human+infectious+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Microbiol%22%5BJournal%5D)">The pig: A model for human infectious diseases.</a> Trends Microbiol. 20 (1), 50-57 (2012).</li>
<li>Swindle, M. M., Makin, A., Herron, A. J., Clubb, F. J., Frazier, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Swine+as+models+in+biomedical+research+and+toxicology+testing%5BTitle%5D)+AND+%22Vet+Pathol%22%5BJournal%5D)">Swine as models in biomedical research and toxicology testing.</a> Vet Pathol. 49 (2), 344-356 (2012).</li>
<li>Lind, N. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+pigs+in+neuroscience%3A+Modeling+brain+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22Neurosci+Biobehav+Rev%22%5BJournal%5D)">The use of pigs in neuroscience: Modeling brain disorders.</a> Neurosci Biobehav Rev. 31 (5), 728-751 (2007).</li>
<li>Hoffe, B., Holahan, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+use+of+pigs+as+a+translational+model+for+studying+neurodegenerative+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Physiol%22%5BJournal%5D)">The use of pigs as a translational model for studying neurodegenerative diseases.</a> Front Physiol. 10, 838(2019).</li>
<li>Ettrup, K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Basic+surgical+techniques+in+the+g%C3%B6ttingen+minipig%3A+Intubation%2C+bladder+catheterization%2C+femoral+vessel+catheterization%2C+and+transcardial+perfusion%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Basic surgical techniques in the göttingen minipig: Intubation, bladder catheterization, femoral vessel catheterization, and transcardial perfusion.</a> J Vis Exp. (52), e2652(2011).</li>
<li>Bjarkam, C. R., Glud, A. N., Orlowski, D., Sørensen, J. C. H., Palomero-Gallagher, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+telencephalon+of+the+G%C3%B6ttingen+minipig%2C+cytoarchitecture+and+cortical+surface+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Struct+Funct%22%5BJournal%5D)">The telencephalon of the Göttingen minipig, cytoarchitecture and cortical surface anatomy.</a> Brain Struct Funct. 222 (5), 2093-2114 (2017).</li>
<li>Hou, N., Du, X., Wu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advances+in+pig+models+of+human+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22Animal+Model+Exp+Med%22%5BJournal%5D)">Advances in pig models of human diseases.</a> Animal Model Exp Med. 5 (2), 141-152 (2022).</li>
<li>Munk, M., Poulsen, F. R., Larsen, L., Nordström, C. H., Nielsen, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cerebral+metabolic+changes+related+to+oxidative+metabolism+in+a+model+of+bacterial+meningitis+induced+by+lipopolysaccharide%5BTitle%5D)+AND+%22Neurocrit+Care%22%5BJournal%5D)">Cerebral metabolic changes related to oxidative metabolism in a model of bacterial meningitis induced by lipopolysaccharide.</a> Neurocrit Care. 29 (3), 496-503 (2018).</li>
<li>Kyllar, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Radiography%2C+computed+tomography+and+magnetic+resonance+imaging+of+craniofacial+structures+in+pig%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vet+Med+C%3A+Anat+Histol+Embryol%22%5BJournal%5D)">Radiography, computed tomography and magnetic resonance imaging of craniofacial structures in pig.</a> J Vet Med C: Anat Histol Embryol. 43 (6), 435-452 (2014).</li>
<li>Mariager, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continuous+evaluation+of+single-dose+moxifloxacin+concentrations+in+brain+extracellular+fluid%2C+cerebrospinal+fluid%2C+and+plasma%3A+A+novel+porcine+model%5BTitle%5D)+AND+%22J+Antimicrobial+Chemother%22%5BJournal%5D)">Continuous evaluation of single-dose moxifloxacin concentrations in brain extracellular fluid, cerebrospinal fluid, and plasma: A novel porcine model.</a> J Antimicrobial Chemother. , (2024).</li>
</ol>

著者は、宣言する利益相反を持っていません。

デモされた手順には、いくつかの重要な手順が含まれます。まず、頭蓋骨切除術の位置を正確に計画することは、ブタの頭蓋骨の組成のために非常に重要です。ブタの前頭骨の厚さは横端で増加するため、開口部を横方向に配置しすぎると11 、穴あけ中に硬膜に到達するのが困難になる可能性があります。さらに、開口部を正中線内に正しく配置することは、下にある背側矢状洞への意図しない損傷のリスクを減らすために重要です。ただし、ブタは頭蓋骨の組成に大きな個人差を示し、すべてのブタが明確に定義された矢状または冠状縫合を示すわけではないことに注意することが重要です。したがって、この手順で提示される方法は、頭蓋切除術の位置を特定する際の精度を向上させるために、腿の頂上や眼窩の隆起などのより一般的な解剖学的ランドマークに依存しています。
高速での丸みを帯びたドリルは効率的ですが、特に最初の接触点で偶発的な硬膜病変のリスクも高くなります。段階的な実務経験は、このリスクを下げるのに役立ちます。ただし、空気圧高速ドリルは、通常の手動ドリルなどの代替品に比べて一般的に高価であり、これは大きな制限です。最初の硬膜接触に手動の頭蓋ドリルを使用し、その後に足付き頭蓋切開術を使用することにより、手順を改善することを主張することができます。このアプローチにより、硬膜が高速移動する物体にさらされないため、硬膜病変のリスクが低下する可能性があります。しかし、私たちの経験では、ブタの前頭骨内の正弦波の厚さと分布が異なるため、通常の頭蓋骨の使用は困難です。
提示された方法の全体的な目的は、実用的で、単純で、かつ時間効率の良い手順を通じて、ブタ脳の大部分への視覚的アクセスを達成することです。実証された手順は、バリホール開頭術のような侵襲性の低い手順と比較して、いくつかの利点を提供すると考えています。まず、この方法では、シングルバーホール開頭術(ドリルの直径に応じて0.7〜1.5 cm2)と比較して、ブタの脳のかなり大きな割合(約20 cm2)が露出します。これにより、脳の実質的な機器化(例えば、心室ドレーン、ニューロンセンサー、複数のカテーテル、プローブ、または刺激電極の挿入)が可能になるだけでなく、外側半球の境界、回輪郭、背側矢状洞などの目に見える構造を使用して、特定の脳領域のナビゲーションを強化します。第二に、正しく行われた場合、脳自体は処置中に損傷を受けませんが、これは経験豊富な開業医によって比較的迅速に達成できます。
実証された手順は、非生存ブタ研究12でモキシフロキサシンの脳内浸透を説明するために使用されましたが、この方法は生存研究にも適していると考えています。骨プレートを再挿入し、その上にある皮膚組織を縫合糸で閉じると、ブタは手術後に無傷で目覚めることができます。しかし、これは、基礎となる大脳皮質が可能な器具化から比較的無害なままであり、無傷の神経学的状態を確保する場合にのみ、実用的かつ倫理的に実現可能です。この種の生存研究では、厳格な消毒技術と、硬膜外血腫などの外科的外傷や出血による神経学的欠損の兆候に対するブタの術後綿密なモニタリングが必要になります。
一般に、提示された方法はシンプルで再現性があり、中枢神経系(CNS)に関連するさまざまな将来のブタモデル内で重要な応用が可能であり、特に、他の方法では中断されないブタの脳のかなりの機器化および/またはモニタリングが必要な場合に、重要なアプリケーションがあると考えています。

一般に、動物モデルは、実際的および/または倫理的な制限により、人間の患者が病気を検査したり、外科的方法をテストしたりすることが禁止されている場合に使用されます。一般に、新しい動物モデルは、人間の状況に翻訳価値を持つ新しい知識を提供するために確立されます。げっ歯類は、実用的および財政的な考慮事項のためによく利用されますが、特に解剖学的な大きな違いにより、人間への翻訳価値は限られています1。ただし、豚にはげっ歯類と比較していくつかの利点があります。ブタは、解剖学的、生理学的、代謝的、遺伝的特徴のいくつかの重要な特徴をヒトと共有しているだけでなく、ブタの臓器系のサイズを人間の臓器に似せて体重を一致させることができます2,3。これにより、ブタは手術動物モデルや手続き型トレーニング4において独自の役割を果たします。ブタモデルの使用には、げっ歯類の使用と比較して一定の実用的および財政的能力が必要ですが、ブタは、ヒト以外の霊長類の使用と比較して、財政的および倫理的により受け入れ可能な選択肢を提供します。
ブタの脳は、トランスレーショナル神経科学研究において特に興味深いものです。まず、ブタの脳の構造は人間の脳の構造と似ており、どちらも白質優位で回脳性です3,5,6。第二に、げっ歯類と比較してブタの脳サイズが大きいため、臨床現場で使用されるものと同等の手術器具およびさまざまな画像診断法の使用が可能になる7,8。その結果、さまざまなブタモデルは、ここ数十年にわたって神経科学研究で広く使用されてきました9。しかし、これらのブタCNSモデルの大部分は、脳組織の直接分析を必要とし、さまざまな方法で取得できます(カテーテルや電極の埋め込み、組織生検など)。10.これらのモダリティのほとんどは、ある程度の器具化と脳への直接アクセスを必要とするため、外科的アクセスのためのさまざまなアプローチを検討する必要があります。
この方法では、鎮静剤を投与された生後3か月の雌のデンマークランドレース豚の前頭骨から前頭蓋切除術を行います。この原稿の全体的な目的は、空気圧高速ドリルを使用した頭蓋切除術を通じて腹側ブタ脳の大部分を露出させる方法を説明することです。最初のステップは、被験者を頭を高くして適切な位置に置くことです。ブタの頭蓋骨は人間の頭蓋骨とはかなり異なるため、2番目のステップでは、さまざまな解剖学的ランドマークを使用して頭蓋切除術の配置を計画します。3番目のステップは、損傷を与えることなく、両方の半球をカバーする基礎となる硬膜にアクセスすることです。

<table><tbody><tr><td>10 mLプラスチックシリンジ</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>303219</td><td></td></tr><tr><td>107 Microdialysis pump</td><td>M Dialysis</td><td></td> <td>P000127&nbsp;107マイクロダイアリシスポンプ</td></tr><tr><td>2mLプラスチックシリンジ</td><td>ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー</td><td>300928</td><td></td></tr><tr><td>25mm、18Gニードル</td><td>ベクトン・ディキンソン・アンド・カンパニー</td><td>304100</td><td></td></tr><tr><td>ベアハガーヒーター</td><td>3M</td><td>B5005241003</td><td></td></tr><tr><td>ベアハガー加熱ブランケット</td><td>3M</td><td>B5005241003</td><td></td></tr><tr><td>マイクロダイアリシス用バテリー ポンプ</td><td>M 透析</td><td>8001788</td><td>バッテリー6V、106&MDポンプ</td></tr><tr><td>ディスセクター</td><td>カール・ストルツ</td><td>223535</td><td>Flattended 3 mm ディセクタ</td></tr><tr><td>気管内チューブ サイズ 6.5</td><td>DVMed</td><td>DVM-107860</td><td>カフ付き気管内チューブ</td></tr><tr><td>Euthasol Vet</td><td>Dechra 獣医製品 A/S</td><td>380019</td><td>フェントバルビタール 安楽死用 400 mg/mL</td></tr><tr><td>ファラベウフ ルージン</td><td>マール サージカル</td><td></td><td>フラットヘッド ルージン (12 mm)</td></tr><tr><td>フォーリーカテーテル 12 F</td><td>Becton, Dickinson and Company</td><td>D175812E</td><td>Catherter (温度センサー内蔵)</td></tr><tr><td>静脈内シース</td><td>Coris Avanti</td><td></td><td>Avanti Cordis 大腿骨シース 6 F</td></tr><tr><td>マイクロダイアリシス脳カテーテル</td><td>M 透析</td><td>P000050</td><td>膜長さ 10 mm -シャフト 100 mm 4/pkg</td></tr><tr><td>マイクロダイアリシスシリンジ</td><td>M ダイアリシス</td><td>8010191</td><td>&nbsp;106ポンプ&nbsp;シリンジ 20/pkg</td></tr><tr><td>マイクロダイアリシスサンプリング用マイクロバイアル</td><td>M 透析</td><td>P000001</td><td>マイクロバイアル 250/pkg</td></tr><tr><td>手術台</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>空気圧式高速ドリル</td><td>メドトロニック</td><td>メドトロ</td><td></td>ニック ミダスレックス 7</tr>ドリル <tr><td>プリムスマスク</td><td>Dr&auml;</td><td></td>補助<td>的なセボフルラン麻酔のための気化器を内蔵した呼吸器</td></tr><tr><td>丸みを帯びたダイヤモンドドリル</td><td>メドトロニック</td><td>7BA40D-MN</td><td></td></tr><tr><td>自己保持型リトラクター</td><td>ワールドプリシッションインスツルメンツ</td><td>501722</td><td>Weitlander リトラクター、自己保持型、14cm鈍器</td></tr><tr><td>滅菌生理食塩水</td><td>フレズニウスカビ</td><td>805541</td><td>1000mL</td></tr><tr><td>滅菌外科用スワップ</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>外科用メス No 24</td><td>Swann Morton</td><td>5.03396E+12</td><td>Swann Morton 滅菌使い捨てメス No. 24</td></tr><tr><td>Zoletil Vet</td><td>Virbac</td><td></td><td>麻酔導入のための医療用混合物</td></tr></tbody></table>

高速空気圧ドリル頭蓋切除術によるブタ脳へのアクセス

Accessing the Porcine Brain via High-Speed Pneumatic Drill Craniectomy

ブタとヒトの中枢神経系(CNS)は多くの重要な機能的および構造的特性を共有しているため、ブタを実験動物モデルとして使用することは、神経科学研究に特に関連性があります。そのため、今後、様々な神経疾患の研究において、ブタが果たす役割はますます重要になっていくことが期待されています。ここでは、ブタの前頭骨を通じて前頭蓋切除術を行う方法について説明する。正中線切開とそれに続くブタの前頭骨の露出の後、頭蓋切除術の最適な位置を確保するために解剖学的ランドマークが使用されます。丸みを帯びたドリルで前頭骨を慎重かつ徐々に薄くすることにより、硬膜とその下にある大脳半球への長方形の開口部が達成されます。提示された方法では、空気圧高速ドリルを含む特定の手術材料と、ある程度の手術経験が必要です。潜在的な合併症には、硬膜または背側矢状洞の意図しない病変が含まれます。しかし、この方法はシンプルで時間効率が良く、研究者にとって高い再現性を提供します。この手法が正しく実施されれば、影響を受けていないブタの脳の大部分をさまざまな神経モニタリングや分析のために露出させることができます。

豚の頭の腹臥位は、手術中の外科医に最適なアクセスを提供し、安定化サンドバッグの使用は、穴あけ中に豚の頭の位置が意図せずにずれるリスクを軽減します。
このデモンストレーションでは、ブタの上頭蓋骨(上眼稜と腱頭稜の両方)の表面解剖学的ランドマーク(図1 と 図3)を使用して、切開を行う前に中心となる矢状線を正確に特定しました。腱膜腱膜を切開して除去した後、矢状縫合糸を同定して、真の解剖学的正中線を決定しました(図2)。前頭骨の露出後、3つの触知可能なランドマーク(図1 および 図3)と矢状縫合糸(図2)を使用して、頭蓋切除術の境界が目的の位置(図4A)内で決定される三角形を定義しました。これらのランドマークは、ブタの脳と密接に関連しているため、この手順に適しています(図7)。
頭蓋切除術の境界に沿って前頭骨を徐々に穿孔して薄くした後(図4B)、下にある硬膜の接触点が達成され、前頭骨の残りの厚さを評価できるようになりました。
最後に、前頭骨を慎重に取り除いた後、両大脳半球の頭蓋の3分の2を覆う下にある硬膜が明らかになりました。この手順は成功したと見なされた理由: (1) 明らかになった基礎となる硬膜は無傷でした (図 6)。(2)前頭骨の開口部は中央にあり、背側矢状洞の位置によって確認されました(図5)。(3)露出した海綿骨に沿って軽度の静脈出血のみが発生した。
硬膜の完全性は、小さな欠陥による明らかな脳脊髄液 (CSF) の漏出を目視で検査することによって評価されました。これらの漏れは、両方の半球の脈動と同期して脈動します。視覚的なCSF漏れは観察されず、両半球は脈動に同期して隆起し、丸みを帯びているように見えたため、無傷の硬膜が確認されました(図6)。この半球の上昇した外観は、CSF内の正味の正圧を示しており、これは無傷の髄膜に相当します。
頭蓋切除術の正しい中心位置は、いくつかの理由で重要でした。まず、後の機器化のために、両方の半球の最大露出を確保しました。第二に、ドリルで誤って背側矢状洞を損傷するリスクを減らしました。骨プレートを取り外した後、正しい位置を確認し、両大脳半球の輪郭は背側矢状洞のすぐ上の亀裂によって対称的に分離されました(図4)。
硬膜と露出した海綿骨の両方から軽度の静脈出血が予想されます。これは、頭蓋切除術からの骨粉を数分間適用して止血を達成することで管理できます。これが十分でない場合は、モノポーラまたはバイポーラ焼灼を使用して出血の原因に低電圧焼灼を適用することにより、止血を確保できます。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig01.jpg"> 図1:露出した前頭骨の画像。 3つの解剖学的ランドマークは、手動触診によって識別されます:各上眼窩稜の股頭と尾側。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig01large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig02.jpg"> 図2:解剖後に露出した前頭骨の画像で、矢状縫合糸と冠状縫合糸が現れています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig03.jpg"> 図3:3次元コンピュータ断層撮影スキャン。 ブタの頭蓋骨の後面のスキャンを正面外側の視点(A)と後方の視点(B)から視覚化します。前頭骨の解剖学的ランドマークは、赤(上眼稜)と青(鼻稜)で強調表示されています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig04.jpg"> 図4:露出した前頭骨の画像。 (A)矩形頭蓋切除術の各コーナーを、nuchal prominenceとsuperior orbital crestsをランドマークとして使用して定義します。(B)各コーナーを接続して、頭蓋切除術の最初のラインをドリルで開けます。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig05.jpg"> 図5:露出した硬膜とその下にある大脳半球と矢状縫合の描写。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を見るには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig06.jpg"> 図6:正面から見た硬膜とその下にある大脳半球の画像。 硬膜が無傷の場合、両方の半球は上昇し、脈動に同期して丸みを帯びます(白い規定の線でマークされています)。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig06large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66788/66788fig07.jpg"> 図7:水平型コンピュータ断層撮影スキャン。 ブタの頭蓋骨のスキャンにより、後眼窩稜(赤)、顎稜(青)、大脳(黄色)の間の解剖学的関係が明らかになりました。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66788/66788fig07large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>

このプロトコルでは、生後3か月のデンマークランドレース豚に高速空気圧ドリルを使用して頭蓋切除術を行う方法について説明します。アクセスは前頭骨を介して行われ、腹側硬膜とその下にある大脳半球が明らかになります。この手順により、ブタの脳の大部分にアクセスできます。

The use of pigs as an experimental animal model is especially relevant in neuroscience research, as the porcine and human central nervous systems (CNS) ...

accessing-the-porcine-brain-via-high-speed-pneumatic-drill-craniectomy

Research

JoVE Journal

Neuroscience

神経科学

外科的方法は、新生児ラットにおいて腹側頭骨を露出させるために記載されている。このアプローチを使用すると、麻酔仔の脳幹における急性電気生理学及び二光子顕微鏡実験を行うために開頭術を開くことが可能である。...

新生児げっ歯類の腹スカルに開頭術を行うには方法

本論文や教育ビデオの目標は、その後の肉眼および組織学的分析に適したそのままの状態で死後のブタの脳と下垂体を露出して削除する方法を説明することです。...

組織学的分析のための豚CNSの露出：斬首、スカルオープニングのためのマニュアル、および脳の取り外し

ここでは、オープンヘッド制御皮質衝撃を介したマウス外傷性脳損傷の誘導のためのプロトコルについて説明する。...

外傷性脳損傷の誘導に対する制御された皮質影響のマウスモデル

このプロトコルは、神経科学で一般的に研究されているいくつかの脳領域の完全および解剖における豚の脳の除去のための技術を詳述する。...

家畜豚脳の抽出と解剖

この記事では、豚の水槽マグナに直接カニューレ移植のためのステップバイステップのプロトコルを提示します。<br...

豚のシスターナマグナにおける直接カニューレ移植

頭蓋窓は、トランスジェニックマウスの生体内イメージングを可能にするために、遍在的に実装された外科的技術になっています。このプロトコルでは、頭蓋窓の半自動骨穴あけを実行し、外科医間のばらつきを減らし、熱血液脳関門の損傷を部分的に軽減するのに役立つ外科用ロボットの使用について説明しています。...

マウスの頭蓋窓手術のためのロボットドリル開頭術による熱損傷の評価

ここでは、ミニブタモデルにおける軟硬膜下電極アレイの長期的な性能と安全性を評価する方法を提示し、手術方法とツール、術後の磁気共鳴画像法、聴覚皮質の電気生理学、インプラントの電気化学的特性、および死後の免疫化学について説明します。...

ミニブタにおける硬膜下軟性皮質電図(ECoG)アレイ移植と長期皮質記録

このプロトコルは、マイクロコントローラーベースのビヘイビアボックスを提供し、ボックスの下のセンサーから加速度データを収集することにより、プリパルス阻害(PPI)を評価します。このデータは、社会的に隔離されたラットの感覚ゲーティング障害を評価し、行動障害に関する神経生理学研究を進めるために、データをニューロン活動と同期させる方法が追加されています。...

精神動物モデルにおけるプレパルス阻害と神経活動を評価するための行動ボックスの開発

この研究は、ブタモデルで慢性皮質記録を繰り返すためのスケーラブルで信頼性が高く、再現性のある方法を示しています。この方法は、疼痛研究や神経疾患診断など、神経科学のさまざまな分野で応用されています。...

ブタの麻酔中に皮質記録を繰り返すための慢性頭蓋窓法

ここでは、ラットとマウスの高密度微小皮質電位法(μEcoG)記録のための2つのプロトコル(外科手術、移植、記録方法を含む)を紹介します。μECoG記録は、ラット聴覚皮質における層流ポリトロード記録、またはマウス体性感覚皮質における神経活動の光遺伝学的操作と組み合わせて行われます。...

げっ歯類における層流ポリトロードと光遺伝学とマイクロ皮質電図法の統合による皮質処理のマルチスケール研究

超音波局在顕微鏡 (ULM) は、最近開発された技術であり、 in vivo で微小血管系をイメージングする際に前例のないレベルの解像度を可能にします。この研究では、前臨床研究用に設計された標準化された機能的超音波イメージングプラットフォームを使用して、げっ歯類の脳微小血管系の超解像画像を取得する方法を詳細に説明します。...

げっ歯類の脳微小血管系の超解像マッピングのための超音波局在顕微鏡

学ぶ 高速空気圧ドリルによるブタの頭蓋切除術。Danish Landraceブタを用いた脳アクセス法で、神経モニタリングと薬物動態解析を可能にする翻訳神経科学研究への応用を示します。

高速空気圧ドリル頭蓋切除術によるブタ脳へのアクセス

さらに動画を探す