Właściwa pielęgnacja i konserwacja są niezbędne, aby urządzenie do leczenia urazów płynem bocznym (LFPI) działało niezawodnie. W tym miejscu pokazujemy, jak prawidłowo czyścić, napełniać i montować urządzenie LFPI oraz upewnić się, że jest ono odpowiednio konserwowane w celu uzyskania optymalnych rezultatów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Konserwacja bocznego urządzenia do urazu płynu
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Urazowe uszkodzenie mózgu (TBI) odpowiada za około 2,5 miliona wizyt na izbie przyjęć i hospitalizacji rocznie i jest główną przyczyną zgonów i niepełnosprawności u dzieci i młodzieży. TBI jest spowodowane nagłą siłą przyłożoną do głowy, a aby lepiej zrozumieć ludzkie TBI i jego mechanizmy, konieczne są eksperymentalne modele urazów. Uraz urazu płynu bocznego (LFPI) jest powszechnie stosowanym modelem urazu ze względu na podobieństwa zmian patologicznych występujących w TBI u ludzi w porównaniu z LFPI, w tym krwotoki, zaburzenia naczyniowe, deficyty neurologiczne i utratę neuronów. LFPI wykorzystuje wahadło i cylinder wypełniony płynem, przy czym ten ostatni ma ruchomy tłok na jednym końcu i połączenie Luer lock ze sztywną, wypełnioną płynem rurką na drugim końcu. Przygotowanie zwierzęcia polega na wykonaniu kraniektomii i przymocowaniu piasty Luer do miejsca. Następnego dnia rurka z urządzenia do zranienia jest podłączana do piasty Luer na czaszce zwierzęcia, a wahadło jest podnoszone na określoną wysokość i zwalniane. Uderzenie wahadła w tłok generuje impuls ciśnienia, który jest przekazywany do nienaruszonej opony twardej zwierzęcia przez rurkę i wytwarza eksperymentalne TBI. Właściwa pielęgnacja i konserwacja są niezbędne, aby urządzenie LFPI działało niezawodnie, ponieważ charakter i ciężkość urazu mogą się znacznie różnić w zależności od stanu urządzenia. W tym miejscu pokazujemy, jak prawidłowo czyścić, napełniać i montować urządzenie LFPI oraz zapewnić jego odpowiednią konserwację w celu uzyskania optymalnych rezultatów.
Wprowadzenie
Urazowe uszkodzenie mózgu (TBI) jest spowodowane nagłym przyłożeniem siły do głowy. Po pierwotnych urazach wynikających z fizycznego uderzenia, osoby, które przeżyły TBI, często doświadczają urazów wtórnych, w tym deficytów poznawczych i dysfunkcji neurologicznych, które są związane z fizjologicznymi reakcjami na początkowy uraz1. Szacuje się, że rocznie na TBI cierpi około 69 milionów osób na całym świecie2. W samych Stanach Zjednoczonych każdego roku dochodzi do około 2,5 miliona wizyt na izbie przyjęć i hospitalizacji związanych z TBI, co czyni TBI jedną z głównych przyczyn niepełnosprawności i śmierci wśród dzieci i młodych dorosłych3. TBI można sklasyfikować jako łagodne, umiarkowane lub ciężkie, przy czym łagodne TBI (mTBI) stanowi około 70%-90% przypadków TBI4. Histologiczna i poznawcza patologia TBI może wystąpić w ciągu kilku minut do godzin od urazu, a skutki TBI mogą utrzymywać się przez miesiące lub lata po początkowym uszkodzeniu5.
Rozwój modeli eksperymentalnych odegrał kluczową rolę w zrozumieniu skutków i mechanizmów leżących u podstaw TBI. Jeden z takich modeli, boczne urazy udarowe płynu (LFPI), jest powszechnie stosowany do oceny TBI in vivo. LFPI ściśle odtwarza patologie związane z TBI u ludzi, w tym zaburzenia naczyniowe, krwotoki, utratę neuronów, stany zapalne, glejozę i zaburzenia molekularne6,7,8. Technika LFPI jest wykorzystywana do różnorodnych zastosowań eksperymentalnych, w tym do modelowania TBI u dzieci, a także przewlekłych chorób neurodegeneracyjnych, takich jak przewlekła encefalopatia pourazowa9,10. LFPI to dobrze zdefiniowana i powtarzalna metoda eksperymentalnego TBI, która pozwala na dostosowanie ciężkości urazu11. Urządzenie LFPI składa się z kilku ważnych elementów, w tym: wahadła z ważonym młotkiem, tłoka, cylindra wypełnionego płynem, przetwornika ciśnienia, oscyloskopu cyfrowego oraz małej rurki na końcu cylindra z zamkiem Luer, który mocuje się do piasty na czaszce zwierzęcia (Rysunek 1). LFPI działa poprzez wkręcanie wahadła do tłoka, wytwarzając falę ciśnienia przez płyn (odgazowaną wodę dejonizowaną lub sól fizjologiczną) do mózgu przyczepionego zwierzęcia; zwiększa to ciśnienie śródczaszkowe, replikując w ten sposób cechy mechaniczne i zmiany biologiczne TBI12. Dodatkowo zwierzęta wykorzystywane w eksperymentach LFPI poddawane są kraniektomii w celu wystawienia mózgu na działanie ciśnienia płynu w urządzeniu.
Rutynowa konserwacja i monitorowanie są konieczne, aby zapewnić, że urządzenie LFPI działa prawidłowo. Poniższe metody są niezbędne, aby zapobiec wprowadzaniu zanieczyszczających pęcherzyków powietrza do urządzenia. Tutaj pokazujemy metody prawidłowego czyszczenia, napełniania i montażu urządzenia LFPI. Omówimy również wyjścia oscyloskopu i czasy prawowania myszy jako sposoby potwierdzenia żywotności LFPI.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół
1. Czyszczenie butli LFPI
- Ostrożnie odłącz strzykawki przymocowane do obudowy przetwornika i portu napełniania, a także podłączony do przetwornika ciśnienia (patrz Rysunek 1 dla schematu elementów urządzenia do urazu).
- Uważając, aby nie upuścić butli, odkręć pokrętła ręczne z tyłu urządzenia od zacisków cylindra, aby uwolnić cylinder.
- Zdemontować tłok na końcu cylindra, przetwornika, obudowy przetwornika i pierścieni uszczelniających tłok .
- Spuść płyn z cylindra.
- Dodaj łagodny detergent, taki jak płyn do mycia naczyń, do cylindra i delikatnie wyszoruj za pomocą szczotki do naczyń lub butelek13.
- Aby upewnić się, że cały detergent został spłukany, całkowicie napełnij cylinder wodą i dokładnie spłucz.
2. Odgazowanie płynu używanego do napełniania butli
- Użyj pompy próżniowej, aby odgazować płyn przed ponownym napełnieniem butli, aby zapobiec tworzeniu się nowych pęcherzyków i wchłonąć istniejące pęcherzyki.
UWAGA: Do napełnienia butli potrzebne będzie około 1.5 l płynu, chociaż odgazowanie około 2 l pozostawi niewielki zapas na wymianę płynu utraconego podczas użytkowania i testowania.
UWAGA: Odkurzacze domowe są zbyt słabe, aby skutecznie odgazować płyn. Próżnia musi być w stanie wytworzyć ciśnienie 25-28 inHg. - Dodaj mieszadło do płynu i umieść pojemnik z płynem na talerzu do mieszania. Mieszanie płynu podczas procesu odgazowywania pomaga stymulować bulgotanie i uwalnianie gazu. Mieszanie zapobiega również dużemu nagłemu wzrostowi bulgotania.
UWAGA: Proces odgazowywania powinien się zakończyć, gdy wytwarza się bardzo mało pęcherzyków; Następuje to po około 45 minutach.
3. Ponowny montaż urządzenia LFPI
- Nałóż cienką warstwę wazeliny na tłok tłoka.
- Przymocuj tłok tłoka tak, aby tłok wystawał około 32 mm z cylindra14.
UWAGA: Powietrze często zostaje uwięzione na tłoku przed o-ringiem prowadzącym. Aby pozbyć się nadmiaru powietrza, przekręć tłok, jednocześnie przesuwając go do środka i na zewnątrz, aby usunąć powietrze z tej szczeliny. - Nałóż cienką warstwę wazeliny również na pozostałe O-ringi i przymocuj je do cylindra, z wyjątkiem O-ringu na króćcu napełniania.
- Owiń dwukrotnie taśmę teflonową wokół gwintów przetwornika.
4. Uzupełnianie urządzenia LFPI i przymocowanie do podstawy
- Podłącz strzykawkę o pojemności 10 ml wypełnioną odgazowanym płynem i pozbawioną pęcherzyków powietrza do piasty Luer lock na obudowie przetwornika.
- Przytrzymaj przetwornik gwintowanym końcem skierowanym do góry i całkowicie napełnij studzienkę wewnątrz gwintowanego obszaru przetwornika odgazowanym płynem za pomocą strzykawki o pojemności 10 ml. Celem jest tutaj dobre napełnienie przetwornika bez wprowadzania jakichkolwiek pęcherzyków powietrza. Uważaj, aby nie uszkodzić delikatnej membrany na dnie przetwornika.
- Gdy cylinder jest ustawiony pod kątem, aby zapobiec ponownemu przedostawaniu się powietrza do obudowy przetwornika, przymocuj obudowę przetwornika do cylindra13 i użyj klucza, aby mocno go dokręcić.
- Zdejmij korek z króćca napełniania i butli, gdy odgazowany płyn osiągnie około 2/3 pojemności butli.
- Umieść butlę poziomo i zakończ napełnianie butli odgazowanym płynem.
UWAGA: Aby uniknąć tworzenia się pęcherzyków powietrza, zaleca się powolne wlewanie płynu14. - Załóż korek na króćcu napełniania i zamknij wszystkie zawory odcinające.
- Manipuluj cylindrem, aby wprowadzić pęcherzyki powietrza do portu napełniania14.
- Otwórz zawór odcinający na króćcu napełniania i wstrzyknij płyn za pomocą strzykawki na obudowie przetwornika, aby wypchnąć pęcherzyki powietrza z portu14.
- Sprawdź całe urządzenie i upewnij się, że nie ma pęcherzyków powietrza.
- Dodaj strzykawkę o pojemności 10 ml wypełnioną odgazowanym płynem do piasty Luer lock na korku wlewu.
- Ponownie przymocuj cylinder do podstawy za pomocą ręcznych.
- Upewnij się, że cylinder jest poziomy i ustawiony w jednej linii ze środkiem obciążonego młota na wahadle.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Przebadaliśmy wpływ zanieczyszczenia pęcherzykami powietrza w urządzeniu LFPI na formowanie się przebiegu fali. Wprowadziliśmy pęcherzyki powietrza do urządzenia i porównaliśmy wyniki z oscyloskopu z danymi uzyskanymi z niezanieczyszczonego urządzenia LFPI. Zastosowano następujące warunki: brak zanieczyszczeń, wstrzyknięcie 5 mL powietrza, wstrzyknięcie 10 mL powietrza oraz wstrzyknięcie 15 mL powietrza. Dla wszystkich warunków i wszystkich uderzeń utrzymano stałą wysokość wahadła, wykonując po 15 uderzeń dla każdego z w...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
Przedstawione powyżej techniki pokazują, jak prawidłowo konserwować urządzenie LFPI. Rutynowe czyszczenie i monitorowanie są niezbędne, aby urządzenie LFPI działało prawidłowo i niezawodnie. Dodatkowo, ze względu na inwazyjny charakter procedury LFPI, konieczne jest dokładne wyczyszczenie urządzenia, aby zapobiec zakażeniu zwierząt laboratoryjnych.
Unikanie tworzenia się pęcherzyków powietrza w urządzeniu ma kluczowe znaczenie dla uzyskania optymalnych urazów i przebiegów ciśnienia. Pęcherzyk...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Nie stwierdzono konfliktu interesów.
Podziękowania
Autorzy chcieliby podziękować Custom Design & Fabrication Inc. za pomoc techniczną i wsparcie. Praca ta została sfinansowana z grantów National Institutes of Health R01NS120099-01A1 i R37HD059288-19.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Materiały
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Strzykawki 2 - 10 ml z funkcją | lock Zapewnia bezpieczne wkłucie igły i zmniejsza ewentualne wycieki płynu | ||
| Odgazowany płyn | Pomaga zmniejszyć tworzenie się pęcherzyków powietrza podczas leczenia urazu | ||
| Urządzenie do urazów udarowych płynów (FPI) (Model 01-B) | Niestandardowe projekty i Fabrykacje Inc. | Nie dotyczy | Urządzenie do urazów używane do modelowania TBI u gryzoni |
| Łagodny detergent | Pozwala na dokładne oczyszczenie butli LFPI | ||
| Petroleum Jelly | Stosowany jako środek hydrofobowy i chroni urządzenie LFPI przed rdzą | ||
| Taśma | Pomaga w szczelnym uszczelnieniu połączeń rurowych w urządzeniu LFPI | ||
| *Materiały inne niż urządzenie LFPI można kupić w każdej niezawodnej firmie. |
Bibliografia
- Centers for Disease Control and Prevention. Surveillance Report of Traumatic Brain Injury-related Emergency Department Visits, Hospitalizations, and Deaths. Centers for Disease Control and Prevention, U.S. Department of Health and Human Services. , https://www.cdc.gov/traumaticbraininjury/get_the_facts.html (2014).
- Dewan, M. C. Estimating the global incidence of traumatic brain injury. Journal of Neurosurgery. 130 (4), 1080-1097 (2018).
- National Center for Injury Prevention and Control; Division of Unintentional Injury Prevention. Traumatic Brain Injury in the United States: Epidemiology and Rehabilitation. , Centers for Disease Control and Prevention. Atlanta, GA. (2015).
- Holm, L., Cassidy, J. D., Carroll, L. J., Borg, J. Summary of the WHO Collaborating Centre for neurotrauma task force on mild traumatic brain injury. Journal of Rehabilitation Medicine. 37 (3), 137-141 (2005).
- Pavlovic, D., Pekic, S., Stojanovic, M., Popovic, V. Traumatic brain injury: neuropathological, neurocognitive and neurobehavioral sequelae. Pituitary. 22 (3), 270-282 (2019).
- Dixon, C. E. A fluid percussion model of experimental brain injury in the rat. Journal of Neurosurgery. 67 (1), 110-119 (1987).
- McIntosh, T. K. Traumatic brain injury in the rat: characterization of a lateral fluid-percussion model. Neuroscience. 28 (1), 233-244 (1989).
- Ma, X., Aravind, A., Pfister, B. J., Chandra, N., Haorah, J. Animal models of traumatic brain injury and assessment of injury severity. Molecular Neurobiology. 56 (8), 5332-5345 (2019).
- Nwafor, D. C. Pediatric traumatic brain injury: an update on preclinical models, clinical biomarkers, and the implications of cerebrovascular dysfunction. Journal of Central Nervous System Disease. 14, (2022).
- Turner, R. C. Modeling chronic traumatic encephalopathy: the way forward for future discovery. Frontiers in Neurology. 6, 223(2015).
- Petersen, A., Soderstrom, M., Saha, B., Sharma, P. Animal models of traumatic brain injury: a review of pathophysiology to biomarkers and treatments. Experimental Brain Research. 239 (10), 2939-2950 (2021).
- Sullivan, H. G. Fluid-percussion model of mechanical brain injury in the cat. Journal of Neurosurgery. 45 (5), 521-534 (1976).
- Fluid Percussion Injury Model 01-B: General Operation. , Custom Design & Fabrication, Inc. Available from: http://www.cdf-products.com/ (2023).
- Fluid Percussion Injury Model 01-B: Assembly Instructions. , Custom Design & Fabrication, Inc. Available from: http://www.cdf-products.com/ (2023).
- Pernici, C. D. Longitudinal optical imaging technique to visualize progressive axonal damage after brain injury in mice reveals responses to different minocycline treatments. Scientific Reports. 10, 7815-78 (2020).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
