Beoordeling van thermische schade door robotgeboorde craniotomie voor craniale raamchirurgie bij muizen

George F. Hoeferlin; Dhariyat M. Menendez; Olivia K. Krebs; Jeffrey R. Capadona; Andrew J. Shoffstall

doi:10.3791/64188

Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Beoordeling van thermische schade door robotgeboorde craniotomie voor craniale raamchirurgie bij muizen

2.3K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/64188

⸱

11 november 2022

George F. Hoeferlin^*¹^,² , Dhariyat M. Menendez^*¹^,² , Olivia K. Krebs¹^,² , Jeffrey R. Capadona¹^,² , Andrew J. Shoffstall¹^,²

¹Department of Biomedical Engineering, Case Western Reserve University, ²Advanced Platform Technology Center, Louis Stokes Cleveland VA Medical Center

^* These authors contributed equally

In dit artikel

Samenvatting

Craniale vensters zijn een alomtegenwoordig geïmplementeerde chirurgische techniek geworden om intravitale beeldvorming bij transgene muizen mogelijk te maken. Dit protocol beschrijft het gebruik van een chirurgische robot die semi-geautomatiseerde botboringen van schedelvensters uitvoert en kan helpen de variabiliteit van chirurg tot chirurg te verminderen en thermische schade aan de bloed-hersenbarrière gedeeltelijk te verminderen.

Samenvatting

Craniale raamchirurgie maakt het mogelijk om hersenweefsel in levende muizen in beeld te brengen met behulp van multifotonen of andere intravitale beeldvormingstechnieken. Bij het uitvoeren van een craniotomie met de hand is er echter vaak thermische schade aan hersenweefsel, wat inherent variabel is van chirurgie tot operatie en afhankelijk kan zijn van de individuele chirurgtechniek. Het implementeren van een chirurgische robot kan de operatie standaardiseren en leiden tot een afname van thermische schade in verband met chirurgie. In deze studie werden drie methoden van robotboren getest om thermische schade te evalueren: horizontaal, punt voor punt en puntsgepulseerd punt voor punt. Horizontaal boren maakt gebruik van een continu boorschema, terwijl puntsgewijs verschillende gaten worden geboord die het schedelvenster omvatten. Gepulseerd puntsgewijs voegt een "2 s aan, 2 s uit" boorschema toe om koeling tussen het boren mogelijk te maken. Fluorescerende beeldvorming van Evans Blue (EB) kleurstof die intraveneus wordt geïnjecteerd, meet schade aan hersenweefsel, terwijl een thermokoppel dat onder de boorlocatie is geplaatst thermische schade meet. De resultaten van het thermokoppel wijzen op een significante afname van de temperatuurverandering in de gepulste punt-voor-punt (6,90 °C ± 1,35 °C) groep in vergelijking met de horizontale (16,66 °C ± 2,08 °C) en punt-voor-punt (18,69 °C ± 1,75 °C) groepen. Evenzo vertoonde de gepulseerde puntsgewijze groep ook significant minder EB-aanwezigheid na craniale raamboringen in vergelijking met de horizontale methode, wat wijst op minder schade aan bloedvaten in de hersenen. Een gepulseerde punt-voor-punt boormethode lijkt dus het optimale schema om thermische schade te verminderen. Een robotboor is een handig hulpmiddel om training, variabiliteit en thermische schade te minimaliseren. Met het toenemende gebruik van multifotonbeeldvorming in onderzoekslaboratoria is het belangrijk om de nauwkeurigheid en reproduceerbaarheid van resultaten te verbeteren. De methoden die hier worden behandeld, zullen anderen helpen informeren over hoe deze chirurgische robots beter kunnen worden gebruikt om het veld verder te ontwikkelen.

Inleiding

Craniale vensters zijn alomtegenwoordig geworden op het gebied van neurowetenschappen, neurale engineering en biologie om directe visualisatie en beeldvorming van de cortex bij levende dieren mogelijk te maken 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . De krachtige combinatie van transgene muizen en multifotonenbeeldv....