Implantacja urządzeń telemetrycznych do elektroencefalogramu i elektrokardiogramu w zestawach dla noworodków
28 lutego 2025
Mechanizmy nagłej niespodziewanej śmierci w epilepsji (SUDEP) są słabo poznane i trudne do przetłumaczenia z obecnych modeli. Transgeniczne króliki mogą oferować wgląd w te mechanizmy. Opisujemy metodę długoterminowych, ciągłych zapisów elektroencefalografii i elektrokardiografii u transgenicznych królików w celu oceny poważnych zdarzeń, które mogą prowadzić do śmierci.
[Instruktor] Na początek umieść zestaw do znieczulania na wznak na poduszce grzewczej na podczerwień sterowanej za pomocą termometru doodbytniczego. Umieść nos i usta w niestandardowej masce na twarz wydrukowanej w 3D połączonej za pomocą złącza obrotowego z nieoddychającym obwodem Jacksona-Reese'a z torbą o pojemności 0,5 litra. Monitoruj głębokość znieczulenia za pomocą pulsoksymetru na uchu lub łapie. Umieść samoprzylepne ręczniki chirurgiczne po obu stronach zestawu i przykryj go dużą serwetą chirurgiczną. Wytnij w serwiturze otwór o odpowiedniej wielkości, aby odsłonić brzuch i klatkę piersiową. Otwórz implant na pole operacyjne i umieść niewchłanialne szwy kotwiczne w każdym z otworów kotwiących implantu, pozostawiając od pięciu do sześciu centymetrów ogona na każdym szwie. Umieść implant w misce z ciepłą, sterylną solą fizjologiczną, aż będzie gotowy do umieszczenia. Za pomocą skalpela wykonaj trzycentymetrowe nacięcie przez skórę wzdłuż linea alba. I ostrożnie naciąć mięsień, aby otworzyć jamę otrzewnej. Następnie umieść implant w części czaszkowej jamy brzusznej i umieść go po lewej stronie nacięcia. Użyj trokaru, aby tunelować dodatni elektrokardiogram lub EKG i drut EEG z jamy otrzewnej i skóry około trzech do czterech centymetrów po lewej stronie nacięcia. Tunel ujemnego przewodu EKG dwa centymetry po prawej stronie nacięcia, aby implant mógł wygodnie usiąść w jamie ustnej. Teraz przymocuj implant za pomocą szwów kotwiczących do brzusznej ściany jamy otrzewnej, upewniając się, że żadne jelito nie jest uwięzione. I zamknij ścianę brzucha wchłanialnym szwem w przerwanym wzorze. Następnie zamknij nacięcie skóry niewchłanialnym szwem w przerywany wzór. Tunel ujemnego EKG prowadzi podskórnie do prawej górnej części klatki piersiowej na poziomie pierwszego żebra. Tępo rozetnij kieszeń podskórną, aby luźno zwinąć około 10 centymetrów drutu. Odetnij nadmiar drutu i utwórz pętlę po przywiązaniu odsłoniętego końca do izolowanego drutu za pomocą niewchłanialnego szwu. Przymocuj pętlę do mięśnia za pomocą dwóch niewchłanialnych szwów. Następnie tuneluj dodatni przewód EKG do lewego dolnego żebra i powtórz pokazane kroki, aby przymocować go do mięśnia i zamknąć nacięcie. Owiń odsłonięte druty EEG sterylną folią aluminiową. Pozwól niesterylnemu asystentowi zdjąć sterylną zasłonę i opaskę na nogę. Obróć zestaw do pozycji leżącej, upewniając się, że maska na twarz pozostaje bezpiecznie na swoim miejscu, obracając złącze obrotowe między maską na twarz a obwodem. W razie potrzeby wyreguluj pulsoksymetr i monitor Dopplera, aby utrzymać ciągłe monitorowanie znieczulenia. Następnie umieść sondę dopplerowską nad sercem. Umieść sterylny ręcznik samoprzylepny pod lewą stroną, podczas gdy asystent trzyma opakowanie z folii aluminiowej zawierające przewody. Delikatnie wyjmij druty z aluminiowego opakowania i umieść je na sterylnym polu, a następnie zakończ proces drapowania sterylnym ręcznikiem. Wykonaj trzycentymetrowe nacięcie wzdłuż linii środkowej skóry głowy, aby odsłonić czaszkę. Użyj trokaru, aby podskórnie tunelować przewody EEG od lewej strony do czaszki. Następnie oczyść i zeskrob okostną z odsłoniętych kości ciemieniowych za pomocą skalpela. Włóż ręczną wiertarkę do sterylnej osłony ultradźwiękowej i wprowadź do wiertła milimetrowy zadzior wiertarski. Następnie wywierć obustronne otwory zadziorowe w kościach ciemieniowych, około 0,5 centymetra przed lambdą i 0,5 centymetra bocznie do szwu strzałkowego. Użyj drobnych kleszczyków, aby umieścić w otworze zadziorów. Następnie za pomocą śrubokręta włóż mniej więcej do połowy czaszki. Teraz tępo rozetnij podskórną kieszeń wzdłuż tylnej części szyi, aby luźno zwinąć około 10 centymetrów drutu. Odetnij nadmiar drutu i zdejmij izolację z końcówki, rozciągając drut. Aby utworzyć pętlę na końcu odsłoniętego drutu, zawiąż węzeł, pozostawiając małą pętlę. Umieść pętlę na i dokręć do czaszki, upewniając się, że drut styka się ze śrubą. Umieść przewód uziemiający po lewej stronie, a przewód nagrywania po prawej. Teraz przymocuj i druty do czaszki za pomocą akrylu dentystycznego. Na koniec należy wstrzyknąć bupiwakainę podskórnie w każde miejsce nacięcia w celu złagodzenia bólu. I przykryj każde nacięcie niewielką ilością kleju do skóry. Gdy wszystkie przewody są na swoim miejscu, oceń sygnały telemetryczne za pomocą oprogramowania analitycznego w celu sprawdzenia wierności sygnału. Spodziewaj się, że sygnały EEG pojawią się przy niskiej amplitudzie, gdy zestaw jest uspokojony. Operację wszczepienia implantu przeprowadzono z powodzeniem na 15 zestawach królików, z których 12 przeżyło do eksperymentalnego punktu końcowego. Zapisy telemetryczne natychmiast po powrocie zestawów do klatek domowych wykazały sygnały EEG o niskiej amplitudzie, które poprawiły się, gdy zestawy wróciły do zdrowia po znieczuleniu. Morfologia sygnału EKG zmieniła się nieznacznie w ciągu pierwszych kilku dni po operacji z powodu bliznowacenia i stabilizacji drutu. Jednak ogólnie rzecz biorąc, jakość sygnału pozostała solidna w czasie. Wszczepiony system telemetryczny pozwolił na rejestrację wielu potencjałów biologicznych, w tym elektroencefalografii, temperatury, przyspieszenia, elektrokardiografii i jakości sygnału.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie analizuje mechanizmy nagłej nieoczekiwanej śmierci w przebiegu epilepsji (SUDEP) z wykorzystaniem transgenicznych królików. Opisano metodę długoterminowego, ciągłego zapisu elektroencefalograficznego (EEG) i elektrokardiograficznego (ECG) w celu oceny poważnych zdarzeń, które mogą prowadzić do zgonu.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Elektrofizjologia
- Modele zwierzęce
Wprowadzenie
- Mechanizmy SUDEP nie są dobrze poznane.
- Obecne modele są trudne do przełożenia na praktykę.
- Króliki transgeniczne mogą dostarczyć nowych informacji.
- Ciągły monitoring jest kluczowy dla zrozumienia tych mechanizmów.
Cel badania
- Opracowanie metody długoterminowych zapisów EEG i ECG.
- Ocena poważnych zdarzeń prowadzących do potencjalnej śmierci u królików transgenicznych.
- Pogłębienie zrozumienia mechanizmów SUDEP.
Zastosowane metody
- Pozycjonowanie i znieczulenie królika.
- Implantacja urządzeń telemetrycznych do ciągłego monitorowania.
- Zastosowanie technik chirurgicznych w celu zamocowania elektrod.
- Ocena sygnałów telemetrycznych pod kątem wierności sygnału.
Główne wyniki
- Pomyślna implantacja u 15 królików, z czego 12 przeżyło do punktu końcowego eksperymentu.
- Po operacji zaobserwowano sygnały EEG o niskiej amplitudzie, które ulegały poprawie w miarę rekonwalescencji.
- Morfologia sygnału ECG wykazała początkowo niewielkie zmiany, lecz pozostała wyraźna.
- System telemetrii skutecznie rejestrował wiele potencjałów biologicznych.
Wnioski
- Badanie pozwoliło na skuteczne opracowanie metody długoterminowego monitorowania u królików transgenicznych.
- Uzyskane informacje mogą przyczynić się do zrozumienia SUDEP.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tej metodologii w celu prowadzenia dalszych analiz.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Jednoczesna telemetria EEG i ECG u noworodkowych królików transgenicznych umożliwia wysokiej wierności, podłużny monitoring elektrofizjologii nerwowej i sercowej, istotny dla mechanizmów SUDEP. Podejście to wypełnia krytyczną lukę w modelowaniu przedklinicznym poprzez rejestrację istotnych dla choroby arytmii i zdarzeń drgawkowych w systemie o bliższym dopasowaniu fizjologicznym do ludzi niż modele gryzoni. Metoda ta zwiększa pewność prognostyczną w walidacji celów oraz pozwala na redukcję ryzyka mechanistycznego w przypadku kanałopatii jonowych powiązanych z epilepsją i dysfunkcją serca.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia badanie wariantów genów kanałów jonowych w kontekście całego organizmu w celu funkcjonalnej walidacji celu terapeutycznego.
- Wspiera mechanistyczną redukcję ryzyka poprzez rejestrację fenotypów neuronalnych i kardiologicznych powiązanych z SUDEP.
- Zwiększa pewność prognostyczną w zakresie istotności translacyjnej dzięki podobieństwu fizjologii serca królika do ludzkiej.
Przesiewanie i opracowanie testu
- Zapewnia zwalidowane, powtarzalne odczyty elektrofizjologiczne do późniejszych badań nad związkami chemicznymi lub interwencjami genetycznymi.
- Standaryzuje ilościowe wyniki EEG i ECG w celu zapewnienia porównywalności między badaniami oraz rozwoju analizy.
- Umożliwia efektywny przesiew interwencji celujących w punkty końcowe związane z napadami drgawek lub arytmią w skalowalnym modelu przedklinicznym.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Koreluje wyniki przedkliniczne z mechanizmami chorób u ludzi poprzez modelowanie zdarzeń istotnych dla SUDEP w odpowiednim fizjologicznie systemie.
- Zapewnia ciągłość procesu od wczesnego etapu odkrywania do walidacji przedklinicznej w programach badawczych nad kanałopatiami.
- Umożliwia podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju projektu z uwzględnieniem ryzyka, w oparciu o zintegrowane dane biomarkerów neuronalnych i kardiologicznych.
Integracja potoków i przepływów pracy
Ten model królika z możliwością telemetrii stanowi pomost między wczesnym etapem odkryć a walidacją przedkliniczną w badaniach nad epilepsją i arytmią serca, wspierając identyfikację głównych kandydatów na leki oraz studia mechanistyczne.
- Biologia odkrywcza: Ułatwia testowanie hipotez dotyczących mechanizmów genetycznych chorób oraz interakcji szlaków leżących u podstaw SUDEP.
- Przesiewanie: Dostarcza powtarzalnych, ilościowych danych EEG i ECG do oceny interwencji.
- Analityka: Zapewnia wieloparametryczne wyniki elektrofizjologiczne dla rzetelnego porównania statystycznego między grupami eksperymentalnymi.
- Badania translacyjne: Poprawia spójność biomarkerów i istotność w kontekście choroby podczas oceny kandydatów w fazie przedklinicznej.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy platformę wielokrotnego użytku dla zróżnicowanych programów badawczych nad kanałopatiami jonowymi i neurokardiologią.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwa
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność predykcyjną i zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w badaniach nad SUDEP i epilepsją.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje długoterminowy, jednoczesny monitoring EEG/EKG z wysoką powtarzalnością i skalowalnością.
- Wartość strategiczna: Usprawnia podejmowanie decyzji go/no-go oraz efektywność kapitałową poprzez umożliwienie wczesnego wykrywania fenotypów istotnych translacyjnie.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój zasobów w obszarze kanałopatii jonowych i neurokardiologii.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w zakresie noworodkowych technik chirurgicznych oraz monitorowania elektrofizjologicznego.
- Wymaga specjalistycznych urządzeń telemetrycznych i oprogramowania analitycznego do oceny wierności sygnału.
- Konieczna jest rygorystyczna standaryzacja międzyzespołowa w zakresie protokołów chirurgicznych, anestezjologicznych i monitorowania.
- Adaptacja do innych gatunków lub etapów rozwoju może wymagać optymalizacji protokołu.
- Jakość sygnału może być przejściowo zaburzona przez rekonwalescencję pooperacyjną i reakcję tkankową.
