Aby przetestować precyzję urządzenia, za pomocą urządzenia do pomiaru szczytowego nacisku zmierzono siłę wywołaną przez trzy różne masy ciężarków upuszczonych z tej samej wysokości. Przeprowadzono dwadzieścia cztery testy z różnymi grupami ciężarków, co dało wyniki (średnia ± SD) 0,323 N ± 0,02 N dla ciężarków 1,3 g, 0,543 N ± 0,15 N dla ciężarków 2,0 g oraz 0,723 N ± 0,26 N dla ciężarków 2,7 g (Rysunek 7). W poprzednich badaniach jako jednostki pomiaru intensywności stłuczeń stosowano dyny (dyn) lub kilodyny (Kdyn). W celu lepszego porównania z wcześniejszymi badaniami przedstawiono przeliczniki między niutonami (N) a dyną/kilodyną (1 N = 1 kg × 1 m/s2 = 1 × 103 g × 1 × 100 cm/s2 = 1 × 105 dyn; 0,323 N = 32,3 Kdyn; 0,543 N = 54,3 Kdyn; 0,723 N = 72,3 Kdyn).
Tabela 1 oraz Rysunek 4 przedstawiają dane dotyczące zmian w grupach z łagodnym, umiarkowanym i ciężkim uszkodzeniem w przekrojach czołowych. Na podstawie Rysunku 4 w 28. dniu po urazie ciągłość wyraźnych granic między istotą szarą a białą sukcesywnie malała w grupach z łagodnym, umiarkowanym i ciężkim uszkodzeniem, przy jednoczesnym powiększaniu się obszaru tkanki bliznowatej oraz wzroście jej proporcji w przekroju poprzecznym centrum zmiany. We wszystkich grupach doświadczalnych wystąpiły wyraźne różnice morfologiczne w porównaniu z grupą kontrolną. Potwierdziło to zasadność podziału stopni uszkodzenia w grupach doświadczalnych.
Tabela 2 oraz Rysunek 5 przedstawiają obrazy uszkodzenia rdzenia kręgowego w 1. i 56. dobie po urazie na przekrojach strzałkowych. Można zauważyć, że obszar uszkodzenia stopniowo i znacząco zwiększał się od grup z łagodnym do ciężkiego urazu w 1. dobie po urazie. Jednocześnie ciągłość istoty białej po obu stronach rdzenia kręgowego była lepsza w grupie z łagodnym urazem, z widocznymi małymi okrągłymi wakuolami, które są charakterystyczne dla obrzęku śródmiąższowego. W grupie z umiarkowanym urazem istota biała wykazywała słabą ciągłość, a struktura brzusznej istoty białej była nieuporządkowana. W grupie z ciężkim urazem brzuszna istota biała wykazywała silniejsze przerwanie ciągłości, a w centrum urazu pojawił się obszerny obszar jamisty. Dodatkowo w tkance otaczającej widoczne było wyraźne wypełnienie erytrocytami, a erytrocyty w pobliżu kanału środkowego gromadziły się w pasma. W 56. dobie po urazie w centrum uszkodzenia we wszystkich trzech grupach zaobserwowano tworzenie się blizny, której obszar zwiększał się zgodnie ze stopniem ciężkości urazu.
Integralność neurofilamentów rdzenia kręgowego w 56. dniu po urazie może zostać również określona na podstawie analizy wyników barwienia immunofluorescencyjnego (Rysunek 6). Rysunek pokazuje również, że nakładające się astrocyty tworzące bliznę były widoczne w centrum wszystkich trzech grup urazów, przy czym długość obszaru urazu wzrastała wraz z ciężkością uszkodzenia, podczas gdy średnica blizny ulegała zmniejszeniu. Sugeruje to obecność skurczu blizny, co może prowadzić do zmniejszenia średnicy rdzenia kręgowego.

Rycina 1: Prezentacja całości oraz poszczególnych części współosiowej platformy do urazów rdzenia kręgowego. (A) Ramię X-Y-Z oraz stół operacyjny mogą być rozdzielone, co zapewnia odpowiednią przestrzeń podczas procedury operacyjnej, w trakcie której odsłania się rdzeń kręgowy małego zwierzęcia. Stół operacyjny można swobodnie przesuwać podczas operacji, co zmniejsza potencjalne trudności operacyjne wynikające z ograniczeń pozycjonowania. Korpus stabilizatora kręgów posiada trójointowe ramię uniwersalne do wspomagania kierunkowania, co zwiększa jego elastyczność. (B) Włożyć końcówkę impaktora do tulei, a następnie zamontować tuleję w ramieniu X-Y-Z. Włożyć końcówkę zawleczki w otwory obciążnika, aby zapobiec jego upadkowi, i umieścić obciążnik w tulei. Po zmontowaniu części zlokalizować pod mikroskopem docelowy obszar urazu. Następnie obniżyć ramię X-Y-Z, aż koniec końcówki impaktora zrówna się z dolnym poziomem okna obserwacyjnego, co wskazuje na osiągnięcie jednolitej wysokości stłuczenia (wysokość między obciążnikiem a końcówką impaktora wynosi 22 mm w momencie rozpoczęcia opadania). Wyciągnąć zawleczkę, aby wykonać uderzenie. (C) Po odsłonięciu obszaru urazu użyć klipsów do zaciśnięcia i unieruchomienia kręgosłupa myszy oraz śruby dociskowej do stabilizacji stabilizatora kręgów. (D) Zalecane funkcje rowków na stole operacyjnym. Zwierzę doświadczalne powinno być umieszczone w środkowym rowku, głową skierowaną do przodu, z częścią klatki piersiowej na skosie. Ramię X-Y-Z jest oddzielone od stołu operacyjnego. (E) Prezentacja zmontowanego SCICP. Strzałki wskazują poszczególne części. Po skierowaniu końcówki w stronę docelowego obszaru stłuczenia, aby rozpocząć procedurę, wyciągnąć zawleczkę; obciążnik opadnie wtedy na końcówkę impaktora, powodując stłuczenie rdzenia kręgowego. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 2: Schemat obrazowy metody lokalizacji kręgu żebrowego T13. (A) 13. żebro i T13 są stosunkowo stałymi strukturami anatomicznymi. Kąt żebrowo-kręgowy T13 można łatwo zidentyfikować pod mikroskopem, skąd operator może wprowadzać sondę w kierunku wyrostka kolczastego i odnaleźć przestrzeń międzykolczystą T12-T13. Następnie, przesuwając sondę kolejno w stronę rostralną, można odnaleźć kręg z docelowym urazem (na przykład T9). (B) Minimalnie inwazyjna laminektomia 9. kręgu piersiowego pozwala zachować odpowiednią ilość blaszki łukowej i stawów międzywyrostkowych pomiędzy sąsiednimi ciałami kręgów. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Ekspozycja i kontuzja rdzenia kręgowego na poziomie T9 u myszy. (A) Sondowanie kąta żebrowo-kręgowego T13. (B) Po odsunięciu mięśni przykręgosłupowych za pomocą mikro-retraktorów w celu stworzenia odpowiedniej przestrzeni operacyjnej, odsłonięcie poziomu T9. (C) Wykonanie laminektomii T9 przy użyciu mikro-nożyczek. (D) Stabilizacja kręgu za pomocą klipsów stabilizatora kręgosłupa. (E) Nakierowanie końcówki impaktora na docelowy obszar kontuzji. (F) W obszarze urazu po kontuzji odnotowano obrzęk i przekrwienie. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Reprezentatywne przekroje w 28. dniu po różnym stopniu SCI u myszy (przekroje czołowe). (A) Normalny rdzeń kręgowy piersiowy myszy. Pasek skali = 500 µm. (B) W grupie z łagodnym urazem można zauważyć niewielkie uszkodzenie w części grzbietowej rdzenia kręgowego, podczas gdy morfologia zachowanej istoty białej i szarej jest w znacznym stopniu zachowana. (C) W grupie z umiarkowanym urazem w rdzeniu kręgowym widoczna jest wyraźna tkanka bliznowata (oznaczona czerwoną gwiazdką). Cechy różnicujące istotę białą od szarej są niemal nierozpoznawalne. (D) W porównaniu z tym, rdzeń kręgowy w grupie z ciężkim urazem niemal całkowicie utracił pierwotną morfologię i został w znacznym stopniu zastąpiony przez tkankę bliznowatą. Zielona przerywana linia wskazuje obszar uszkodzenia, a czarna przerywana linia wskazuje granicę widocznej istoty szarej. Wraz ze wzrostem stopnia ciężkości urazu w rdzeniu kręgowym myszy pojawiła się większa zmiana i mniej zachowanych struktur, a granica istoty szarej stała się niemal nierozpoznawalna. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rysunek 5: Reprezentatywne przekroje w 1. i 56. dobie po urazie rdzenia kręgowego u myszy (przekroje strzałkowe). (A) Prawidłowy rdzeń kręgowy w odcinku piersiowym u myszy. (B) B1-B3 przedstawiają odpowiednio rdzeń kręgowy w 1. dobie po urazie w grupach z urazem lekkim, umiarkowanym i ciężkim. Widać, że wraz ze wzrostem stopnia uszkodzenia, w centrum zmiany objęto większy obszar przerwany lub upłynniony. Ciągłość istoty białej w brzusznej części rdzenia kręgowego różniła się w zależności od natężenia urazu. B1 wykazuje lepszą ciągłość istoty białej w brzusznej części rdzenia kręgowego z lekkim obrzękiem. B2 wykazuje gorszą ciągłość istoty białej w brzusznej części rdzenia kręgowego i silniejszy obrzęk. Tkanka w centrum urazu SCI w B3 utraciła niemal całkowicie ciągłość, a w obszarze poza centrum urazu występuje rozległy obrzęk. (C) C1-C3 przedstawiają odpowiednio rdzeń kręgowy w 56. dobie po urazie w grupach z urazem lekkim, umiarkowanym i ciężkim. W centrum urazu u różnych grup zaobserwowano różny stopień kurczenia się blizny oraz istotną różnicę w średnicy obszaru urazu. Pasek skali = 500 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.

Rycina 6: Reprezentatywne przekroje w 56. dniu po uszkodzeniu rdzenia kręgowego u myszy (przekroje strzałkowe). (A) Reprezentatywny przekrój z grupy łagodnej. NF200 oznacza neurofilamenty, natomiast GFAP oznacza astrocyty. W centrum zmiany obserwuje się nakładanie się astrocytów, podczas gdy neurofilamenty w brzusznej części rdzenia kręgowego zachowują dobrą ciągłość. (B) Reprezentatywny przekrój z grupy umiarkowanej. Oprócz nakładających się astrocytów można zaobserwować dwa centra bliznowacenia (oznaczone czerwonymi gwiazdkami), natomiast neurofilamenty w części brzusznej zachowują ciągłość. (C) Reprezentatywny przekrój z grupy ciężkiej, z dużym zakresem uszkodzenia i masową obecnością astrocytów tworzących bliznę. Nie obserwuje się wyraźnego centrum bliznowacenia, a neurofilamenty wykazują słabą ciągłość. Pasek skali = 500 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 7: Siła generowana z tej samej wysokości, ale przy użyciu różnych ciężarów. Przed eksperymentem siłę generowaną przez różne masy ciężarków upuszczonych z tej samej wysokości mierzono za pomocą urządzenia do detekcji ciśnienia szczytowego. Po wykonaniu 24 pomiarów w każdej grupie uzyskano bardziej wiarygodne dane dotyczące grawitacji jako punkt odniesienia dla siły uderzenia. Dane analizowano przy użyciu oprogramowania statystycznego SPSS 19.0. Dane przedstawiono jako średnia ± SD, n = 24 w każdej grupie. Porównania pomiędzy grupami oparto na jednoczynnikowej analizie wariancji (ANOVA) w celu zbadania różnic; wartość p < 0,05 uznano za istotną statystycznie. Prosimy kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
| 28 dpi |
| Grupa | GMR (%) | WMR (%) | DR (%) |
| Normalny | 35.44 | 64.57 | 0 |
| Łagodny | 11.59 | 64.88 | 23.53 |
| Umiarkowany | 0 | 41.14 | 58.86 |
| Ciężki | 0 | 0 | 100 |
Tabela 1: Odsetek istoty białej, istoty szarej oraz uszkodzeń w 28. dniu po urazie. Skróty: dpi = dni po urazie, DA = obszar uszkodzony; GMR = odsetek istoty szarej; WMR = odsetek istoty białej; DR = odsetek uszkodzeń.
| Grupa | 1 dpi DA (μm2) | 56dpi DA (μm2) |
| Normalny | 0 | 0 |
| Łagodny | 2391250 | 666091 |
| Umiarkowany | 4383381 | 1263191 |
| Ciężki | 5118833 | 1943962 |
Tabela 2: Porównanie zmian w przekrojach strzałkowych w 1. i 56. dniu po urazie.