Name: Piezo hoge nauwkeurigheid chirurgische Osteal verwijdering (FASOR): Een techniek voor verbeterde craniale venster chirurgie in muizen (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-03-02T12:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 9 s
Description: Leer piezo-elektrische craniale vensterchirurgie bij muizen voor verbeterde in vivo beeldvorming van neuronale activiteit. Deze techniek verkort de operatietijd en vermindert complicaties aanzienlijk.

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

Tamara Zeric voor het helpen om de multiphoton beeld in deze paper te krijgen. Ondersteund door de hersenen & gedrag, Parkinson en JPB stichtingen, R01 MH108186 en R01 DA07418. F31 fellowship 1F31MH109293-01A1 te S C.

Alle procedures waarbij dieren werden uitgevoerd volgens de standaarden ingesteld door de Columbia University Medical Center institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC). Euthanasie werd uitgevoerd via cervicale dislocatie onder verdoving met ketamine 100 mg/kg en xylazine 10 mg/kg geïnjecteerd intraperitoneally. Alle chirurgische ingrepen werden uitgevoerd in een steriele wijze (chirurg droeg hoofd GLB, gezichtsmasker, steriele handschoenen en schoon wegwerp laboratoriumjas) en chirurgische instrumenten waren gesteriliseerde met autoclaaf tussen elk gebruik.
1. prechirurgische stappen
<ol><li>Autoclaaf alle chirurgische instrumenten om ervoor te zorgen van de steriliteit.</li>
	<li>Anesthetize C57bl6 muizen met Isofluraan (4% voor de inductie en 1,5-2% voor chirurgie). Knijpen de achterste teen elke 10 min om te zorgen voor goede diepte van anesthesie. Verhogen verdoving als vocalisatie of hind-limb retractie wordt gezien.</li>
	<li>Toepassing veterinaire oog smeermiddel op de ogen om te voorkomen dat het drogen.</li>
	<li>Verwijder de haren op de hoofdhuid met een toepassing van de 3 min van verwijdering haargel of door scheren met een scheerapparaat.</li>
	<li>Plaatst u de muisaanwijzer in het stereotaxic frame op een verwarming pad of de geijkte water recirculatie deken ingesteld op 38° C.</li>
	<li>Buprenorfine (0,1 mg/kg) subcutaan zodat prechirurgische analgesie beheren.</li>
	<li>Desinfecteer de hoofdhuid met drie afwisselende toepassingen van chloorhexidine of betadine en 70% ethanol met behulp van een katoenen getipt applicator.</li>
	<li>Injecteren van 100 mL verdund bupivacaine 50% in een zoutoplossing onder de hoofdhuid om plaatselijke verdoving.</li>
</ol>2. piëzo-elektrische craniale venster chirurgie
<ol><li>Met behulp van gesteriliseerde met autoclaaf steriel chirurgische instrumenten, verwijder een cirkel van 1 cm van de hoofdhuid via de schedel door te snijden met chirurgische schaar in een circulaire patroon. Til de hoofdhuid van de schedel het beenvlies weefsel bloot over het bot.</li>
	<li>Gebruik het puntje van de verlostang om schrapen het blootgestelde bot duidelijk van eventuele resterende weefsel van het beenvlies. Dit is belangrijk om ervoor te zorgen dat de tandheelkundige cement niet later vallen zal.</li>
	<li>Stel de piëzo-elektrische chirurgie eenheid te trillen op de laagste instelling. Merk op dat hogere instellingen bloedvaten ten gevolge van hevige trillingen kunnen breken.</li>
	<li>De steriele circulaire tip om de handinstrument vast te stellen. Opmerking: Het cirkelvormige uiteinde van 4 mm is zeer geschikt voor chirurgie. De grote tip grootte draagt bij aan de snelheid van de operatie zoals het hele venster tegelijk kan worden verdund.</li>
	<li>Vul een 10 mL spuit met ijs koud kunstmatige cerebrospinale vloeistof (ACSF) en houd hem in de hand niet hebt de piëzo-elektrische handinstrument.</li>
	<li>Bevloeiing van de schedel door druipend van het ACSF van de spuit op de schedel met een snelheid van 1 mL/min. alternatief, gebruik een peristaltische pomp op de schedel geplaatst om het gebruik van de andere hand vrij. Opmerking: Irrigatie met koude ACSF is belangrijk om oververhitting als gevolg van de wrijving van de hoogfrequente trillingen te voorkomen.</li>
	<li>Zachtjes de trillende chirurgische tip van toepassing op de schedel met een licht draaiende beweging (3 cirkels per 1 s) en dun van het bot aan de gewenste diepte uit te voeren van de voorbereiding van een dunne schedel (5 tot 10 min). Opmerking: Hier, 4 mm windows aangebracht die werden uitgedund tot 20 µm. Echter verschilt de grootte van het venster naargelang de grootte van de chirurgische tip. De dikte van de bone kan worden aangepast aan de gewenste diepte op basis van de lengte van de tijd bezig geweest met het puntje op de schedel toe te passen.</li>
	<li>Zachtjes de hoek van de handinstrument aanpassen en wijzigen van de hoek van het uiteinde tijdens het toepassen van druk op de schedel dunne de schedel uniform.</li>
	<li>Voor het uitvoeren van een volledige bot verwijderen zonder het verlaten van een dunne bone achter, dun het bot tot scheuren zichtbaar rond het gebied van het venster zijn. Verwijder de resterende vlokken van dunne bot met pincet zonder beschadiging van de onderliggende dura.</li>
	<li>Geniet van een 1 mm stuk van hemostatische collageen schuim in koude ACSF. Houd het natte schuim met een tang en plaats deze op de dunne schedel. Laat ze zitten op de dunne schedel voor ongeveer 30 s om te stoppen een micro bloedingen uit ontwikkelingslanden.</li>
	<li>Gebruik pincet om een 4 mm glas dekglaasje aan lateraal over de venster die in het bot heeft al uitgedund.</li>
	<li>Gebruik de achterkant van een kleine plastic of houten katoen getipt applicator toe te passen van ongeveer 100 µL van tandheelkundige acryl op de schedel aan het venster op zijn plaats houden.</li>
</ol>3. post chirurgische zorg
<ol><li>Verwijder de muis uit de chirurgische apparatuur en plaats deze in een verwarmde kooi voor herstel. Monitor voortdurend totdat het heeft herwonnen volledige bewustzijn (beoordeeld door normale mobiliteit, gang en gedrag).</li>
	<li>Beoordelen de dieren tweemaal per dag gedurende drie dagen voor uitingen van post chirurgische pijn, met inbegrip van verminderde activiteit, verzorging, voedsel, en waterverbruik, bewaken gedrag (bijvoorbeeld hinkend of een gebogen houding) of verhoogde agressie. Niet het dier tot terugkeren het gezelschap van andere dieren tot het volledig is hersteld.</li>
	<li>Beheren van buprenorfine (0.05-0.1 mg/kg) subcutaan als een pijnstillende 8 – 12 uur na de operatie voor 3 dagen. Toezicht op het gebied van het venster dat volgt op de voet chirurgie voor dehiscentie, ontsteking en tekenen van infectie. Als het dier niet naar de basislijn voederen terugkeren en verzorgen van gedrag, Raadpleeg een dierenarts met betrekking tot mogelijke interventies of euthanasie.</li>
</ol>

<ol><li>Holtmaat, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Long-term%2C+high-resolution+imaging+in+the+mouse+neocortex+through+a+chronic+cranial+window%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Long-term, high-resolution imaging in the mouse neocortex through a chronic cranial window.</a> Nat Protoc. 4, 1128-1144 (2009).</li>
<li>Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thinned-skull+cranial+window+technique+for+long+term+imaging+of+the+cortex+in+live+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+protoc%22%5BJournal%5D)">Thinned-skull cranial window technique for long term imaging of the cortex in live mice.</a> Nat protoc. 12, 213-220 (2010).</li>
<li>Dorand, D. R., Barkauskas, D. S., Evans, T. A., Petrosiute, A., Huang, A. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+intravital+thinned+skull+and+cranial+window+approaches+to+study+CNS+immunobiology+in+the+mouse+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Intravital%22%5BJournal%5D)">Comparison of intravital thinned skull and cranial window approaches to study CNS immunobiology in the mouse cortex.</a> Intravital. 3, e29728-1-e29728-8 (2014).</li>
<li>Drew, P. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chronic+optical+access+through+a+polished+and+reinforced+thinned+skull%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Chronic optical access through a polished and reinforced thinned skull.</a> Nat Methods. 7, 981-984 (2010).</li>
<li>Wang, J., Zhang, Y., Xu, T. H., Luo, Q. M., Zhu, D. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.7452/lapl.201210017/meta">An innovative transparent cranial window based on skull optical clearing.</a> Laser Physics Letters. 9, (2012).</li>
<li>Yang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skull+Optical+Clearing+Solution+for+Enhancing+Ultrasonic+and+Photoacoustic+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Med+Imaging%22%5BJournal%5D)">Skull Optical Clearing Solution for Enhancing Ultrasonic and Photoacoustic Imaging.</a> IEEE Trans Med Imaging. 35, (2016).</li>
<li>Vercellotti, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Piezoelectric+surgery+in+implantology%3A+a+case+report--a+new+piezoelectric+ridge+expansion+technique%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Periodontics+Restorative+Dent%22%5BJournal%5D)">Piezoelectric surgery in implantology: a case report--a new piezoelectric ridge expansion technique.</a> Int J Periodontics Restorative Dent. 4, 358-365 (2000).</li>
<li>Vercellotti, T., De Paoli, S., Nevins, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+piezoelectric+bony+window+osteotomy+and+sinus+membrane+elevation%3A+introduction+of+a+new+technique+for+simplification+of+the+sinus+augmentation+procedure%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Periodontics+Restorative+Dent%22%5BJournal%5D)">The piezoelectric bony window osteotomy and sinus membrane elevation: introduction of a new technique for simplification of the sinus augmentation procedure.</a> Int J Periodontics Restorative Dent. 6, 561-567 (2001).</li>
<li>Vercellotti, T., Podesta, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Orthodontic+microsurgery%3A+a+new+surgically+guided+technique+for+dental+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Periodontics+Restorative+Dent%22%5BJournal%5D)">Orthodontic microsurgery: a new surgically guided technique for dental movement.</a> Int J Periodontics Restorative Dent. 4, 325-331 (2007).</li>
<li>Stubinger, S., Stricker, A., Berg, B. I. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4646478/">Piezoelectric surgery in implant dentistry.</a> Clin Cosmet Investig Dent. 7, 115-124 (2015).</li>
<li>Basheer, S. A., Govind, R. J., Daniel, A., Sam, G., Adarsh, V. J., Rao, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+Study+of+Piezoelectric+and+Rotary+Osteotomy+Technique+for+Third+Molar+Impaction%5BTitle%5D)+AND+%22J+Contemp+Dent+Pract%22%5BJournal%5D)">Comparative Study of Piezoelectric and Rotary Osteotomy Technique for Third Molar Impaction.</a> J Contemp Dent Pract. 18, 60-64 (2017).</li>
<li>Pavlikova, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0901502711002232">Piezoelectric surgery prevents brain tissue damage: an experimental study on a new rat model.</a> Int J Oral Maxillofac Surg. 40, 840-844 (2011).</li>
</ol>

Er zijn geen informatieverschaffing.

De operatie kan worden gewijzigd door het veranderen van de chirurgische tip. Er zijn vele verschillende maten van tip die kan worden toegepast op de handinstrument. Wijzigen van de grootte of vorm van de tip zal resulteren in verschillende grootte Vensters. Naast de tip van 4 mm, we ook een 3 mm tip geprobeerd en vond dat het werkte ook goed. Zelfs met irrigatie met ijs koud ACSF, wij waren niet in staat om goede resultaten met tips die waren te smal (ongeveer 0,25 mm) ten gevolge van de geconcentreerde trillingen veroorzaakt door teveel warmte en branden van het bot leidt tot schade aan de onderliggende dura. We hebben niet geprobeerd de veelheid van andere tips die beschikbaar zijn, en wij verwachten dat andere laboratoria nieuwe toepassingen voor deze verschillende tips kunnen vinden. Terwijl de operatie betrekkelijk eenvoudig is, vonden we zijn er verschillende stappen die oplossen wellicht. De eerste is dat de vibrerende tip veel turbulentie in de ACSF, die zichtbaarheid vermindert en produceert moeilijkheid produceert billijkerwijze bot diepte tijdens het bot uitdunnen van de stap van de operatie. Wij adviseren dat als het is te moeilijk om te zien hoe dun het bot is, neem een pauze om te drogen van de schedel en het venster door het toepassen van een steriele wattenstaafje aan de kant van het bot. Niet van toepassing de wattenstaafje rechtstreeks naar het raam, aangezien het ruwe oppervlak is schadelijk voor dunne bot. Na het controleren van de diepte, toepassen van ACSF en gaat u verder met de operatie. We vonden ook dat als er schade aan de dura, is meestal te wijten aan de chirurg die teveel druk op de tip. Houden de handinstrument meer voorzichtig en minder kracht zal waarschijnlijk dit probleem oplossen. Als de chirurg de tip over het bot onder dwang schrapen is, zal het veroorzaken van een pauze in het dunne bot en beschadigen van de schedel. Tot slot, als na het uitdunnen van het bot, de onderliggende dura gekneusd lijkt, het is waarschijnlijk te wijten aan de overtollige warmte van de trillingen. Optrekken van het steunpercentage van ACSF flow zal positiebepaling zulks uitvaardiging.
De belangrijkste beperking van FASOR is dat de handinstrument kan dun het bot, maar alle het bot over de dura niet verwijderen. De diamant gecoate tip heeft kleine ruwe hobbels. De wrijving die nodig zijn om de schedel te dun zou de dura abrade en bloeden als het werd gebruikt om het verwijderen van alle van het bot. Dus, het gebruik van pincet is vereist voor het verwijderen van de resterende dunne laag. Hoewel er lopende debat over of beeldvorming door een dunne schedel minder ontstekingen en minder proliferatie van microglia en reactieve astrocyten produceert, in sommige gevallen heeft een venster met geen bot resterende de voorkeur, bijvoorbeeld om te zorgen voor een meer diepgaande van imaging3 .
We hebben geoptimaliseerd craniale venster voorbereiding voor multiphoton imaging in muizen. FASOR is, om onze kennis, de eerste toepassing van piëzo-elektrische techniek op knaagdieren craniale venster chirurgie voor optische beeldvorming. Wij vinden dat het gebruik van piëzo-elektrische chirurgie in muizen de voordelen van grotere snelheid deelt en daalde van ongewenste voorvallen ook gemeld in mens7,,8,,9,10. Gebruik van het piëzo-elektrisch apparaat resulteerde in snellere chirurgie (figuur 2A) en minder ongewenste voorvallen van bloeden in vergelijking met een hoge snelheid roterende boren (figuur 2B). Ook vonden we, binnen ons lab, dat FASOR gemakkelijker voor nieuwe chirurgen was te leren dan de traditionele benaderingen craniale venster chirurgie. Voordelen van snelheid en gebruiksgemak zijn waarschijnlijk verschillen tussen chirurgen. Dunne schedel voorbereidingen vergen doorgaans 30-45 min dunne het bot met een boor en scalpel2, terwijl de FASOR aanpak doorgaans minder dan 10 min vereist.
We vonden dat we in windows bereid met FASOR calcium transiënten in laag 4 piramidale neuronen in motorische cortex, die had zijn transfected met adeno-associated virus codering van de calcium-indicator JRGECO1a kon beeld (AAV9. Syn.NES-jRGECO1a.WPRE.SV40). ook vonden We dat, in vergelijking met een dunne schedel craniale venster voorbereid met een roterende boor en scalpel, de imaging regio was groter, terwijl een dunne schedel bereid met een roterende boor en scalpel heeft een imaging venster van 20 µm diameter2 . Met FASOR konden we snel een gebied van 3-4 mm dunne. Dit is vergelijkbaar met het imaging venster gemeld met poorten4. Dit grotere venster behoudt het voordeel van snelle beeldvorming gemeld voor dunne schedel windows voorbereid met een tandheelkundige boor en scalpel. Bovendien, het venster bereid met FASOR onmiddellijk beeld kan worden, in tegenstelling tot traditionele bot verwijderen windows waarvoor weken om te genezen voordat het venster optimaal kunnen kunnen beeld3.
Deze techniek kan worden toegepast om te bestuderen van de veranderingen in de bloedstroom in de bakken onder de dura. Een belangrijke toekomstige studie is het vergelijken van immunoreactivity van FASOR met andere methoden van Cranio-venster. Dit zou belangrijk zijn om te bepalen als FASOR minder ontsteking in vergelijking met bestaande methoden produceert. Wij hopen dat de piëzo-elektrische chirurgische techniek hier gedocumenteerd meer labs craniale windows uitvoeren en met succes gebruiken multiphoton in vivoimaging zal toestaan.
Zorg ervoor dat de handinstrument te trillen op de laagste instelling is ingesteld en dat de ACSF is worden geïrrigeerd met een constante snelheid. De ijskoud die ACSF voortdurend moet worden toegepast of het zal opwarmen en beschadigen de dura. We vonden dat ACSF moet worden toegepast met een snelheid van ten minste 1 mL/min. beide gebruik een spuit in de hand gehouden, of gebruik een peristaltische pomp, in plaats van de ingebouwde irrigatie in de handinstrument. Het irrigatiesysteem in de handinstrument werpt ACSF ook krachtig en produceert te veel turbulentie, die aanzienlijk afbreuk zal doen aan de zichtbaarheid.

Cranial venster chirurgie voor te bereiden op knaagdieren multiphoton in vivo imaging is uitgegroeid tot een belangrijke techniek in de neurowetenschappen. De verwijdering of het dunner worden van bot is nodig om te bereiden de muis voor optische beeldvorming met een multiphoton Microscoop. Deze operatie wordt uitgevoerd door het volledig verwijderen van een gebied van bot te ontmaskeren van de onderliggende dura1of door het uitdunnen van een regio van bot zonder volledige verwijdering van de dura-2. De dunne schedel aanpak kan leiden tot minder ontstekingen en activering van microglia3 maar biedt een ondiepe scherptediepte imaging, beeldvorming venster kleiner (200 µm) en een beperkte periode gedurende welke het venster kan worden beeld als gevolg van bot hergroei2 . De toevoeging van een gepolijst en versterkte glazen venster (poorten) kan de grootte van de beeldvorming en imaging periode verhogen maar is moeilijk uit te voeren van4.
Beide huidige operaties gebruik een hoge snelheid roterende boor te dun of te verwijderen van het bot van de schedel. De dunne schedel techniek gebruikt ook een scalpel na de boor verder de bot2dunne. De poorten-techniek verlangt de extra stap van hoge snelheid schuren met korrel4. In een hoge snelheid roterende boor, luchtgedreven turbine of elektromotor zorgt ervoor dat de boor te draaien op een hoge snelheid. Zoals in roterende boren zowel bot als weke delen punt, bestaat het risico van beschadiging van de dura en onderliggende bloedvaten. Het succes van de operatie is afhankelijk van de vaardigheid van de chirurg. Naast deze vensters bereid met mechanische chirurgische methoden, is een chemische methode van optisch schakelen de schedel met verschillende oplossingen ontwikkelde5,6. Aangezien piëzo-elektrische chirurgie een mechanische methode van chirurgie is, zullen onze vergelijkingen hier echter beperkt tot andere mechanische methoden.
Piëzo-elektrische chirurgische apparaten gebruik maken van ultrasone trillingen te breken gemineraliseerde bot zonder schadelijke onderliggende weke delen en bieden dus een benadering van dunne snel een groot gebied van bot. In een piëzo-elektrische chirurgische handinstrument, de turbine is vervangen door een stapel van keramische schijven en wanneer stroom wordt toegepast, de schijven trillen bij ultrasone frequenties. De trillingen worden overgebracht via de handinstrument naar diamond gecoate tips om dwars door het bot zonder schadelijke zachte weefsels, een voordeel ten opzichte van roterende boren die geen onderscheid tussen weefseltypes (HLA maken). Piëzo-elektrische chirurgie werd oorspronkelijk ontwikkeld voor gebruik in de mens door de Tomaso Vercellotti en heeft geleid tot verbeteringen in de tandheelkundige en cranio-maxilofacial chirurgie7,8,9,10,11 .
Piëzo-elektrische chirurgie is gebruikt bij het maken van een osteotomie bij Wistar ratten en werd gevonden door magnetische resonantie beeldvorming (MRI) en histologie te produceren aanzienlijk minder schade dan een traditionele tandheelkundige boor-12. De auteurs concludeerden dat piëzo-elektrische operatie veilig was voor het verwijderen van het bot in de buurt van zachte hersenweefsel. Muizen, hebben echter een dunner dura dat gemakkelijker beschadigd is, en die studie deed niet voorbereiden op windows chronische optische beeldvorming. Chronische imaging vereist dat de bloedvaten niet beschadigd zijn en dat bloedstolsels niet onder het venster vormen. Schade aan de dura leidt tot ontsteking die het venster veroorzaakt Cloud, en activeert u microglia en de verspreiding van reactieve astrocyten. Hier hebben we piëzo-elektrische chirurgie voor muizen te scheppen die zowel dunne schedel en volledige bot verwijdering craniale windows geschikt voor chronische imaging geoptimaliseerd. We vergeleken dit chirurgische techniek aan Cranio venster operaties bereid met een hoge snelheid roterende boor.

<table><tbody><tr><td>Piezosurgery Touch</td><td>Mectron</td><td>5120062</td><td>Piezosurgery GP model heeft dezelfde instellingen</td></tr><tr><td>Circulair 4mm vlak piezochirurgie-tip (# OT11)</td><td>Mectron</td><td>3370019</td><td>Deze tip was ideaal voor onze vensters, maar er zijn veel andere tips in verschillende maten beschikbaar.</td></tr><tr><td>Stereotaxisch frame</td><td>Kopf</td><td>963</td><td></td></tr><tr><td>Muisadapter</td><td>Stoelting</td><td>51625</td><td></td></tr><tr><td>Peristaltische pomp voor irrigatie.</td><td>Cole-Parmer</td><td>WU-77120-42</td><td>Maakt het gemakkelijker om te irrigeren en bevrijdt de andere hand om stabiliteit te bieden. Irrigatie kan desnoods met de hand met een spuit worden uitgevoerd.</td></tr><tr><td>Avitene Ultrafoam</td><td>Bard-Davol</td><td>1050020</td><td>Belangrijk om elke kleine bloeding onmiddellijk te stoppen.</td></tr><tr><td>C&amp;B Metabond</td><td>Parkell</td><td>S380</td><td>Veel sterker dan normaal tandheelkundig acryl.</td></tr><tr><td>Kunstmatige cerebrospinale vloeistof (ACSF)</td><td>Tocris</td><td>3525</td><td></td></tr><tr><td>Puralube oftalmische zalf</td><td>Dechra</td><td>17033-211-38</td><td></td></tr><tr><td>Muizen</td><td>JAX</td><td>664</td><td></td></tr><tr><td>Prairie Ultima multifotonmicroscoop</td><td>Bruker</td><td></td><td></td></tr><tr><td>JRGECO1a (AAV9.Syn.NES-jRGECO1a.WPRE.SV40)</td><td>UPENN Vector Core</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

piezo hoge nauwkeurigheid chirurgische osteal verwijdering (fasor): een techniek voor verbeterde craniale venster chirurgie in muizen

Piezo High Accuracy Surgical Osteal Removal (PHASOR): A Technique for Improved Cranial Window Surgery in Mice

Multiphoton microscopie is sterk aangepast voor beeldvorming neuronen in vivo. Herhaalde imaging vereist implantatie van een Cranio-venster of herhaalde verdunning van de schedel. Cranial venster chirurgie wordt meestal uitgevoerd met een hoge snelheid roterende boor, en veel onderzoekers vinden het uitdagend om te voorkomen dat de boor de delicate dura en bloedvaten beschadigen. Uitgebreide training en praktijk dient te verwijderen van het bot zonder schade aan onderliggende weefsel en aldus craniale venster chirurgie kan worden moeilijk, tijdrovend en produceren van weefselbeschadiging. Piëzo-elektrische chirurgie, die uitgebreid voor maxillofacial en tandheelkundige chirurgie gebruikt wordt, maakt gebruik van ultrasone trillingen om bot te verwijderen zonder beschadiging van de zachte weefsels. We hebben een methode toe te passen piëzo-elektrische chirurgie ter verbetering van de craniale venster chirurgie in muizen in voorbereiding voor multiphoton imaging ontwikkeld. Vergelijkingen binnen ons lab vinden dat de methode minder tijd chirurgie vergt en heeft een lagere gemiddelde tarief van complicaties als gevolg van dural bloeden dan craniale venster chirurgie met een roterende boor.

Voordat u verdergaat met piëzo-elektrische chirurgie, Verwijder eventuele resterende beenvlies van de schedel. Zodra de schedel ondoorzichtig en glad is (Figuur 1a), de chirurg kan beginnen piëzo-elektrische chirurgie. Bij het verwijderen van bot met de trillende piëzo-tip, het is van cruciaal belang voor de irrigatie van de schedel met ijs koud ACSF. Goede irrigatie wordt bereikt wanneer de bodem 1 mm van het uiteinde is ondergedompeld in ACSF (Figuur 1b). Zonder goede irrigatie, zal de bot oververhit raken en de hersenen beschadigen. Nadat de schedel heeft zijn verdund tot de gewenste diepte door de chirurg gekozen, kan er sommige overblijvende bloeden uit bloedvaten, gelegen in het bot. Om snel ophouden alle bloeden, een kleine 1 mm stuk van collageen schuim gedrenkt in ACSF op het gebied van het venster van toepassing. Laat de collageen zitten op de schedel voor ongeveer 30 s (Figuur 1 c). Nadat het collageen schuim is verwijderd, verschijnt het doorschijnend, waardoor duidelijk visualisatie van de bloedvaten in de dura. De dura zullen intact zonder significante kneuzingen. (Figuur 1 d). Als de dura rood en ontstoken verschijnt, is het waarschijnlijk te wijten aan gebroken bloedvaten van teveel druk op de tip toegepast tijdens de operatie. Ter bescherming van het nieuwe venster en het voorbereiden van chronische imaging, moet een glas dekglaasje aan worden geplaatst over het gebied. Een juist toegepaste glas dekglaasje aan zachtjes zal zitten op de top van het venster en zal niet leiden tot schade aan het gebied. De glazen dekglaasje aan moet betrekking hebben op het hele venster. Als het glas dekglaasje aan goed op de schedel wordt toegepast, blijft het venster doorschijnend onder het glas. De bloedvaten in de dura zullen nog steeds zichtbaar (Figuur 1e). Tandheelkundige acryl moet rond het dekglaasje glas aan te houden het permanent aan het oppervlak van de schedel gelden. Ook de randen van het glas dekglaasje aan à la baisse moet gedekt zijn in tandheelkundige acryl (Figuur 1f).
We vonden dat de piëzo-elektrische chirurgie is meestal veel sneller dan een traditionele craniale venster, nemen ongeveer 10-12 min per operatie (figuur 2A). We vonden ook dat er minder complicaties als gevolg van dura blauwe plekken en bloedingen zoals waargenomen door oog (figuur 2B). Een goed voorbereide venster zal multiphoton beeldvorming van fluorescerende indicatoren in corticale neuronen in vivotoestaan. We hebben gekozen om het imago van de rode calcium indicator JRGECO1a in cel organen van laag 4 corticale neuronen (figuur 3A-3B). Wij kon calcium transiënten in deze cel organen door het raam opgesteld op basis van FASOR waarnemen.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56172/56172fig1.jpg"> Figuur 1: piëzo-elektrische chirurgie. (een) de schedel na het correct opgesteld voor FASOR. Alle het periosteal weefsel is verwijderd, waardoor een gladde en schone ondergrond. (b) een representatief beeld van FASOR in vooruitgang. De bodem 1 mm van de trillende chirurgische tip wordt ondergedompeld in ijs koud ACSF. De vloeistof wordt toegepast op de schedel met een snelheid van 1 mL/min. Een licht draaiende beweging wordt toegepast op de schedel en het bot is uitgedund via ultrasone trillingen. (c) na de schedel heeft zijn uitgedund, een stuk 1 mm circulaire van collageen schuim gedrenkt in koude die ACSF is toegestaan om te rusten op het venster om te stoppen met alle micro afloop van het bot. (d) een succesvolle venster met een doorschijnend dura weergegeven van alle van de intact bloedvaten. Er is geen zichtbare schade of kneuzingen op het oppervlak van de hersenen. (e) een glas dekglaasje aan wordt geplaatst over het venster ter bescherming van het oppervlak van de hersenen. (f) tandheelkundige acryl wordt toegepast op de schedel permanent het dekglaasje glas aan over het venster vast te stellen. Schaal bar 1 mm in alle beelden.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56172/56172fig2.jpg"> Figuur 2. Vergelijking van slagingspercentage in opleiding voor FASOR of tandheelkundige boor chirurgie. (A) de gemiddelde tijd per operatie was lager voor FASOR tandheelkundige boor chirurgie (p < 0,05, twee tailed t-test) n = 30 operaties per groep en gemiddelde 10 operaties per chirurg. (B) het percentage van succesvolle operaties (gedefinieerd als geen bloeden of zichtbare schade aan de dura zoals waargenomen door de surgeon's oog door het doel ingesteld op 350 X zoom) was FASOR hoger dan tandheelkundige boor chirurgie (n = 30 chirurgie voor elke groep, een staart z test). Foutbalken Toon SD.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56172/56172fig3.jpg"> Figuur 3. Multiphoton imaging in vivo door een cranial raam verdund met FASOR. (A) Calcium transiënten waargenomen met de rode calcium indicator JRGECO1a waren beeld in laag 4 piramidale neuronen in lymfkliertest motorische cortex in vivo. Schaal bar = 100 µm. (B) hetzelfde venster maar verschillende regio van laag 4 motorische cortex. Headfixed muis met 3 mm venster bereid met FASOR. Schaal bar = 30 µm. Imaged met een multiphoton Microscoop 40 X-doelstelling, 1040 nm excitatie golflengte.

Piëzo-elektrische chirurgie heeft geleid tot verbeteringen in de menselijke maxillofacial en tandheelkundige chirurgie. We hebben een protocol voor het optimaliseren van de piëzo-elektrische chirurgie voor Cranio venster chirurgie in muizen ontwikkeld.

Piezo hoge nauwkeurigheid chirurgische Osteal verwijdering (FASOR): Een techniek voor verbeterde craniale venster chirurgie in muizen

Multiphoton microscopy has been widely adapted for imaging neurons in vivo. Repeated imaging requires implantation of a cranial window or repeated ...

Het algemene doel van deze chirurgische procedure is om de schedel te verdunnen zonder het onderliggende weefsel te beschadigen en een schedelvenster te implanteren dat geschikt is voor beeldvorming. Deze methode is een verbetering van de schedelvensterchirurgie en kan ervoor zorgen dat meer chirurgen deze techniek kunnen uitvoeren. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat kortere operaties mogelijk zijn met een lager gemiddeld complicatiepercentage.Zorg ervoor dat alle te gebruiken instrumenten voor aanvang van de operatie zijn geautoclaveerd om steriliteit te waarborgen. Anestheseer de muis met isofluraan. Breng veterinaire ooggel aan op de ogen om uitdroging te voorkomen.Knijp vervolgens in de achterteen om te controleren of de diepte van de anesthesie voldoende is. Verwijder daarna het haar op de schedel door gedurende drie minuten een ontharingsgel aan te brengen. Plaats de geanestheseerde muis vervolgens in het stereotaxische frame op een warmtemat of een gekalibreerde, recirculerende waterdeken ingesteld op 38 °C.Zorg ervoor dat het anesthesiemasker correct is geplaatst. Dien buprenorfine subcutaan toe voor presurgische analgesie. Desinfecteer vervolgens de hoofdhuid met drie afwisselende applicaties van chlorhexidine of Betadine en 70%ethanol met behulp van een wattenstaafje.Injecteer tot slot 100 µL bupivacaïne, 50% verdund in zoutoplossing, onder de hoofdhuid voor lokale anesthesie. Bevestig een steriele ronde tip van vier millimeter aan het handstuk van de piezo-elektrische chirurgische unit. De grote tipmaat draagt bij aan de snelheid van de operatie, aangezien het gehele venster gelijktijdig kan worden dunner gemaakt.Stel de piëzo-elektrische chirurgische eenheid in op de laagste vibratie-instelling, aangezien hogere instellingen bloedvaten kunnen beschadigen door de intense trillingen. Vul een spuit van 10 milliliter met ijskoud ACSF en houd deze vast in de hand die het piëzo-elektrische handstuk niet vasthoudt. Plaats de vibrerende chirurgische tip voorzichtig op de schedel met een lichte cirkelvormige beweging en dun het bot uit tot de gewenste diepte om een 'thin-skull'-preparaat te maken.Spoel de schedel door ACSF met een snelheid van 1 ml per minuut vanuit de spuit op de schedel te druppelen om oververhitting door de hoogfrequente trillingen te voorkomen. Pas de hoek van het handstuk voorzichtig aan en varieer de hoek van de tip terwijl u druk op de schedel uitoefent om de schedel uniform te verdunnen. Let erop dat u één sectie van het venster niet te veel verdunt.Zorg ervoor dat de hoek van het handstuk voorzichtig wordt aangepast om de schedel gelijkmatig dunner te maken. Controleer de schedel regelmatig om te voorkomen dat er te veel bot wordt verwijderd en het onderliggende weefsel beschadigd raakt. Plaats een stukje hemostatisch collageenschuim van 1 mm, gedrenkt in koud ACSF, op de blootgestelde dura.Laat het ongeveer 30 seconden op de dura rusten om de vorming van microbloedingen te voorkomen. Nadat er een glazen dekglas van vier millimeter lateraal over het verdunde venster is geplaatst, wordt de achterkant van een kleine plastic of houten wattenstaaf gebruikt om ongeveer één druppel cyanoacrylaatlijm op de hoek van het venster aan te brengen. Gebruik vervolgens de punten van de pincet om ervoor te zorgen dat het dekglas een afdichting met het schedelbot vormt.Voeg tot slot 100 µL tandheelkundige acryl toe aan de schedel om het venster op zijn plaats te houden. Terwijl de tandheelkundige acryl nog zacht is, gebruikt u de punt van een afgebroken houten applicator om eventuele tandheelkundige acryl die het beeldvormingsvenster blokkeert, terug te duwen. Verwijder de muis na voltooiing uit het chirurgische apparaat en plaats deze in een verwarmde kooi voor het herstel.Blijf continu monitoren totdat de muis het volledige bewustzijn heeft hervonden, beoordeeld op basis van normale mobiliteit, gang en gedrag. Beoordeel de dieren gedurende drie dagen tweemaal daags op tekenen van postoperatieve pijn, waaronder verminderde activiteit, verzorgingsgedrag, voedsel- en waterconsumptie, beschermend gedrag of verhoogde agressie. Dien buprenorfine subcutaan toe als analgeticum acht tot 12 uur na de operatie gedurende drie dagen, zoals goedgekeurd in ons IACUC-protocol.Controleer het gebied rond het venster op dehiscentie, ontsteking en tekenen van infectie. Calciumtransiënties, waargenomen met de rode calciumindicator jRGECO1a, werden in beeld gebracht in pure neuronen van laag vier in de motorische cortex van een kopgefixeerde muis met een venster van drie millimeter dat met PHASOR was geprepareerd. Deze afbeelding is door hetzelfde venster genomen, maar toont een ander gebied van laag vier van de motorische cortex.Zoals hier te zien is, was de tijd per operatie voor PHASOR lager dan voor operaties met een tandartsboor, waarbij de statistische significantie wordt aangeduid als P < 0,05 via een tweezijdige T-toets. Het percentage succesvolle operaties, gedefinieerd als geen bloeding of zichtbare schade aan de dura, was voor PHASOR hoger dan voor operaties met een tandartsboor, zoals beoordeeld door een eenzijdige Z-toets. Eenmaal beheerst, kan deze techniek in minder dan 10 minuten worden uitgevoerd mits deze correct wordt toegepast.Na het volgen van deze procedure kunnen diverse in vivo beeldvormingsmethoden, waaronder multiphoton-beeldvorming, worden uitgevoerd om neuronen in vivo te visualiseren. Bedankt voor het kijken en veel succes met uw experimenten.

piezo-high-accuracy-surgical-osteal-removal-phasor-technique-for

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Haakse microprisma ingebracht in de muis neocortex maakt diepe beeldvorming van meerdere corticale lagen met een standpunt typisch gevonden in slice. One-millimeter microprisma bieden een breed veld-of-view (~ 900 um) en ruimtelijke resoluties voldoende om dendritische spines op te lossen. We demonstreren laag V neuronale beeldvorming en neocorticale vasculaire beeldvorming met behulp van microprisma.

In vivo beeldvorming van Deep Corticale lagen met behulp van een microprisma

We presenteren een methode om een ​​beeldvorming raam in de muis schedel die millimeter overspant en is stabiel gedurende maanden zonder ontsteking van de hersenen vormen. Deze methode is zeer geschikt voor longitudinale studies van de bloedstroom, cellulaire dynamiek en cel / vasculaire structuur met behulp van twee-foton microscopie.

Een gepolijste en gewapend verdund-schedel Venster voor de lange termijn beeldvorming van de hersenen van muizen

In this video, we describe the surgical procedure to create a calvarial window for accessing the brain of a mouse model.

Calvarial Window Generation in Mouse Model: A Surgical Procedure to Create Window in the Top Part of the Mouse Skull

This video presents a surgical procedure to implant cranial window in a mouse model for stable optical access to different regions of the brain.

Implantation of Cranial Imaging Window in Mouse Model: A Surgical Procedure to Implant Glass-based Coverslip for Stable Optical Access to Regions of Murine Brain

This video demonstrates the brain's neural activity recording through an optical window in transgenic mice. The mice express a fluorescent protein that enables the detection of neural activities. A small portion of the skull is carefully removed to install an optical window, and the skull is then covered with black cement to block light before imaging.

Installation of Optical Windows in the Brain of Transgenic Mice to Image Neural Activities

Presenteren we een methode om een ​​uitgedunde schedel corticale venster (TSCW) in een muizenmodel...

Verdund-schedel Corticale Venster Techniek voor<em&gt; In Vivo</em&gt; Optical Coherence Tomography Imaging

Twee-foton beeldvorming, gekoppeld aan laser nanodissection, zijn nuttige hulpmiddelen om degeneratieve en regeneratieve processen te bestuderen in het centrale zenuwstelsel met subcellulaire resolutie. Dit protocol laat zien hoe u een label, afbeelding en ontleden enkele klimmen vezels in de cerebellaire schors in vivo.

Laser nanosurgery van Cerebellar Axonen<em&gt; In Vivo</em

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.

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

Dit protocol presenteert een uitgebreide en efficiënte methode voor het analyseren van mandibulaire botreparatie. We beschrijven een reproduceerbare techniek voor niet-gestabiliseerde mandibulaire fractuur in een muismodel, waarmee het proces van endochondraal botherstel kan worden geanalyseerd met minimale weefselschade en botverlies.

Minder invasieve techniek voor niet-gestabiliseerde mandibulaire fractuur in muismodellen

Deze studie presenteert een schaalbare, betrouwbare en reproduceerbare methode voor herhaalde chronische corticale opnames in een varkensmodel. De methode heeft toepassingen in verschillende gebieden van de neurowetenschappen, waaronder pijnonderzoek en diagnostiek van neurologische aandoeningen.

Chronische craniale venstertechniek voor herhaalde corticale opnames tijdens anesthesie bij varkens

Dit protocol beschrijft een tweefasige chirurgische methode om een groot, hersluitbaar, dura-sparend craniaal venster bij muizen te creëren. Deze techniek maakt chronische, multimodale elektrofysiologische opnames mogelijk van verspreide, diepe-hersennetwerken, zoals het Default Mode Network, gedurende meerdere weken.

Chirurgisch protocol voor een groot, herafsluitbaar schedelraam dat longitudinale, multimodale elektrofysiologische opnames van het muis default mode netwerk mogelijk maakt

Leer piezo-elektrische craniale vensterchirurgie bij muizen voor verbeterde in vivo beeldvorming van neuronale activiteit. Deze techniek verkort de operatietijd en vermindert complicaties aanzienlijk.

Piezo hoge nauwkeurigheid chirurgische Osteal verwijdering (FASOR): Een techniek voor verbeterde craniale venster chirurgie in muizen (Video) | JoVE Journal

Piezo hoge nauwkeurigheid chirurgische Osteal verwijdering (FASOR): Een techniek voor verbeterde craniale venster chirurgie in muizen

Meer video's verkennen