Name: Uma caixa de ferramentas de design de implante neural para primatas não humanos (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-02-09T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 33 s
Description: Aprenda a modelagem automatizada de cérebro e crânio a partir de ressonância magnética para planejamento neurocirúrgico em primatas não humanos. Este método elimina exames adicionais e permite o design de implantes personalizados.

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Gostaríamos de agradecer a Toni Haun, Keith Vogel e Shawn Fisher por sua ajuda técnica e apoio. Este trabalho foi apoiado pela University of Washington Mary Gates Endowment (R.I.), National Institute of Health NIH 5R01NS116464 (T.B., A.Y.), NIH R01 NS119395 (D.J.G., A.Y.), Washington National Primate Research Center (WaNPRC, NIH P51 OD010425, U42 OD011123), Center for Neurotechnology (EEC-1028725, Z.A., D.J.G.) e Weill Neurohub (Z. I.).

Modelagem 3D automatizada de cérebro e crânio de ressonância magnética para planejamento neurocirúrgico NHP

<ol><li>Mitchell, A. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Continued+need+for+nonhuman+primate+neuroscience+research%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Biology%22%5BJournal%5D)">Continued need for nonhuman primate neuroscience research.</a> Current Biology. 28 (20), R1186-R1187 (2018).</li>
<li>Stanis, N., Khateeb, K., Zhou, J., Wang, R. K., Yazdan-Shahmorad, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protocol+to+study+ischemic+stroke+by+photothrombotic+lesioning+in+the+cortex+of+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22STAR+Protocols%22%5BJournal%5D)">Protocol to study ischemic stroke by photothrombotic lesioning in the cortex of nonhuman primates.</a> STAR Protocols. 4 (3), 102496(2023).</li>
<li>Tremblay, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+open+resource+for+nonhuman+primate+optogenetics%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">An open resource for nonhuman primate optogenetics.</a> Neuron. 108 (6), 1075-1090 (2020).</li>
<li>Zhou, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neuroprotective+effects+of+electrical+stimulation+following+ischemic+stroke+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%222022+44th+Annual+International+Conference+of+the+IEEE+Engineering+in+Medicine+%26+Biology+Society+%28EMBC%29%22%5BJournal%5D)">Neuroprotective effects of electrical stimulation following ischemic stroke in nonhuman primates.</a> 2022 44th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine & Biology Society (EMBC). 2022, 3085-3088 (2022).</li>
<li>Yao, Z., Yazdan-Shahmorad, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+quantitative+model+for+estimating+the+scale+of+photochemically+induced+ischemic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%222018+40th+Annual+International+Conference+of+the+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society+%28EMBC%29%22%5BJournal%5D)">A quantitative model for estimating the scale of photochemically induced ischemic stroke.</a> 2018 40th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). 2018, 2744-2747 (2018).</li>
<li>Yazdan-Shahmorad, A., Silversmith, D. B., Kharazia, V., Sabes, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeted+cortical+reorganization+using+optogenetics+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22eLife%22%5BJournal%5D)">Targeted cortical reorganization using optogenetics in nonhuman primates.</a> eLife. 7, e31034(2018).</li>
<li>Macknik, S. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advanced+circuit+and+cellular+imaging+methods+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Advanced circuit and cellular imaging methods in nonhuman primates.</a> The Journal of Neuroscience. 39 (42), 8267-8274 (2019).</li>
<li>Griggs, D. J., Belloir, T., Yazdan-Shahmorad, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+neural+interfaces+for+optogenetic+actuators+and+sensors+in+non-human+primates%5BTitle%5D)+AND+%22SPIE+BiOS%22%5BJournal%5D)">Large-scale neural interfaces for optogenetic actuators and sensors in non-human primates.</a> SPIE BiOS. , (2021).</li>
<li>Yazdan-Shahmorad, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Large-scale+interface+for+optogenetic+stimulation+and+recording+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Neuron%22%5BJournal%5D)">A Large-scale interface for optogenetic stimulation and recording in nonhuman primates.</a> Neuron. 89 (5), 927-939 (2016).</li>
<li>Ruiz, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optogenetics+through+windows+on+the+brain+in+the+nonhuman+primate%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Optogenetics through windows on the brain in the nonhuman primate.</a> Journal of Neurophysiology. 110 (6), 1455-1467 (2013).</li>
<li>Griggs, D. J., Khateeb, K., Philips, S., Chan, J. W., Ojemann, W., Yazdan-Shahmorad, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optimized+large-scale+optogenetic+interface+for+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22SPIE+BiOS%22%5BJournal%5D)">Optimized large-scale optogenetic interface for nonhuman primates.</a> SPIE BiOS. , (2019).</li>
<li>Yazdan-Shahmorad, A., Diaz-Botia, C., Hanson, T., Ledochowitsch, P., Maharabiz, M. M., Sabes, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demonstration+of+a+setup+for+chronic+optogenetic+stimulation+and+recording+across+cortical+areas+in+non-human+primates%5BTitle%5D)+AND+%22SPIE+BiOS%22%5BJournal%5D)">Demonstration of a setup for chronic optogenetic stimulation and recording across cortical areas in non-human primates.</a> SPIE BiOS. , (2015).</li>
<li>Bollimunta, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Head-mounted+microendoscopic+calcium+imaging+in+dorsal+premotor+cortex+of+behaving+rhesus+macaque%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Head-mounted microendoscopic calcium imaging in dorsal premotor cortex of behaving rhesus macaque.</a> Cell Reports. 35 (11), 109239(2021).</li>
<li>Hacking, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Surface+roughness+enhances+the+osseointegration+of+titanium+headposts+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Surface roughness enhances the osseointegration of titanium headposts in nonhuman primates.</a> Journal of Neuroscience Methods. 211 (2), 237-244 (2012).</li>
<li>Romero, M. C., Davare, M., Armendariz, M., Janssen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neural+effects+of+transcranial+magnetic+stimulation+at+the+single-cell+level%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Neural effects of transcranial magnetic stimulation at the single-cell level.</a> Nature Communications. 10 (1), 2642(2019).</li>
<li>Khateeb, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+versatile+toolbox+for+studying+cortical+physiology+in+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Reports+Methods%22%5BJournal%5D)">A versatile toolbox for studying cortical physiology in primates.</a> Cell Reports Methods. 2 (3), 100183(2022).</li>
<li>Griggs, D. J., Khateeb, K., Zhou, J., Liu, T., Wang, R., Yazdan-Shahmorad, A. Multi-modal artificial dura for simultaneous large-scale optical access and large-scale electrophysiology in nonhuman primate cortex. Journal of Neural Engineering. 18 (5), 055006(2021).</li>
<li>Belloir, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Large-scale+multimodal+surface+neural+interfaces+for+primates%5BTitle%5D)+AND+%22iScience%22%5BJournal%5D)">Large-scale multimodal surface neural interfaces for primates.</a> iScience. 26 (1), 105866(2023).</li>
<li>Khateeb, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+practical+method+for+creating+targeted+focal+ischemic+stroke+in+the+cortex+of+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%222019+41st+Annual+International+Conference+of+the+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society+%28EMBC%29%22%5BJournal%5D)">A practical method for creating targeted focal ischemic stroke in the cortex of nonhuman primates.</a> 2019 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). , 3515-3518 (2019).</li>
<li>Griggs, D., Belloir, T., Zhou, J., Yazdan-Shahmorad, A. Convection Enhanced Delivery of Viral Vectors. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGriggs%2C+D+%22Vectorology+for+Optogenetics+and+Chemogenetics%22">Vectorology for Optogenetics and Chemogenetics</a>. , Humana. New York, NY. (2023).</li>
<li>Khateeb, K., Griggs, D. J., Sabes, P. N., Yazdan-Shahmorad, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Convection+enhanced+delivery+of+optogenetic+adeno-associated+viral+vector+to+the+cortex+of+Rhesus+Macaque+under+guidance+of+online+MRI+images%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Convection enhanced delivery of optogenetic adeno-associated viral vector to the cortex of Rhesus Macaque under guidance of online MRI images.</a> Journal of Visualized Experiments. (147), e59232(2019).</li>
<li>Yazdan-Shahmorad, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Widespread+optogenetic+expression+in+macaque+cortex+obtained+with+MR-guided%2C+convection+enhanced+delivery+%28CED%29+of+AAV+vector+to+the+thalamus%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Widespread optogenetic expression in macaque cortex obtained with MR-guided, convection enhanced delivery (CED) of AAV vector to the thalamus.</a> Journal of Neuroscience Methods. 293, 347-358 (2018).</li>
<li>Griggs, D. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+the+efficacy+and+accessibility+of+intracranial+viral+vector+delivery+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmaceutics%22%5BJournal%5D)">Improving the efficacy and accessibility of intracranial viral vector delivery in nonhuman primates.</a> Pharmaceutics. 14 (7), 1435(2022).</li>
<li>Chen, L. M., Heider, B., Williams, G. V., Healy, F. L., Ramsden, B. M., Roe, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+chamber+and+artificial+dura+method+for+long-term+optical+imaging+in+the+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">A chamber and artificial dura method for long-term optical imaging in the monkey.</a> Journal of Neuroscience Methods. 113 (1), 41-49 (2002).</li>
<li>Adams, D. L., Economides, J. R., Jocson, C. M., Horton, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Biocompatible+titanium+headpost+for+stabilizing+behaving+monkeys%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">A Biocompatible titanium headpost for stabilizing behaving monkeys.</a> Journal of Neurophysiology. 98 (2), 993-1001 (2007).</li>
<li>Bloch, J., Greaves-Tunnell, A., Shea-Brown, E., Harchaoui, Z., Shojaie, A., Yazdan-Shahmorad, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Network+structure+mediates+functional+reorganization+induced+by+optogenetic+stimulation+of+nonhuman+primate+sensorimotor+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22iScience%22%5BJournal%5D)">Network structure mediates functional reorganization induced by optogenetic stimulation of nonhuman primate sensorimotor cortex.</a> iScience. 25 (5), 104285(2022).</li>
<li>Bloch, J. A., Khateeb, K., Silversmith, D. B., O'Doherty, J. E., Sabes, P. N., Yazdan-Shahmorad, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cortical+stimulation+induces+network-wide+coherence+change+in+nonhuman+primate+somatosensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%222019+41st+Annual+International+Conference+of+the+IEEE+Engineering+in+Medicine+and+Biology+Society+%28EMBC%29%22%5BJournal%5D)">Cortical stimulation induces network-wide coherence change in nonhuman primate somatosensory cortex.</a> 2019 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society (EMBC). , 6446-6449 (2019).</li>
<li>Vnek, N., Ramsden, B. M., Hung, C. P., Goldman-Rakic, P. S., Roe, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+imaging+of+functional+domains+in+the+cortex+of+the+awake+and+behaving+monkey%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences%22%5BJournal%5D)">Optical imaging of functional domains in the cortex of the awake and behaving monkey.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences. 96 (7), 4057-4060 (1999).</li>
<li>Psarou, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modular%2C+cement-free%2C+customized+headpost+and+connector-chamber+implants+for+macaques%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Modular, cement-free, customized headpost and connector-chamber implants for macaques.</a> Journal of Neuroscience Methods. 393, 109899(2023).</li>
<li>Chen, X., Possel, J. K., Wacongne, C., van Ham, A. F., Klink, P. C., Roelfsema, P. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+and+modelling+of+customized+implants+and+surgical+guides+for+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">3D printing and modelling of customized implants and surgical guides for nonhuman primates.</a> Journal of Neuroscience Methods. 286, 38-55 (2017).</li>
<li>Prescott, M. J., Poirier, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+MRI+in+applying+the+3Rs+to+nonhuman+primate+neuroscience%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">The role of MRI in applying the 3Rs to nonhuman primate neuroscience.</a> NeuroImage. 225, 117521(2021).</li>
<li>Basso, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+non-invasive+neuroimaging+to+enhance+the+care%2C+well-being+and+experimental+outcomes+of+laboratory+nonhuman+primates+%28monkeys%29%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Using non-invasive neuroimaging to enhance the care, well-being and experimental outcomes of laboratory nonhuman primates (monkeys).</a> NeuroImage. 228, 117667(2021).</li>
<li>Ahmed, Z., Agha, N., Trunk, A., Berger, M., Gail, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Universal+guide+for+skull+extraction+and+custom-fitting+of+implants+to+continuous+and+discontinuous+skulls%5BTitle%5D)+AND+%22eNeuro%22%5BJournal%5D)">Universal guide for skull extraction and custom-fitting of implants to continuous and discontinuous skulls.</a> eNeuro. 9 (3), (2022).</li>
<li>Blonde, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Customizable+cap+implants+for+neurophysiological+experimentation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Customizable cap implants for neurophysiological experimentation.</a> Journal of Neuroscience Methods. 304, 103-117 (2018).</li>
<li>Ojemann, W. K. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+MRI-based+toolbox+for+neurosurgical+planning+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">A MRI-based toolbox for neurosurgical planning in nonhuman primates.</a> Journal of Visualized Experiments. (161), e61098(2020).</li>
<li>Safari, A. H. Make STL of 3D array (Optimal for 3D printing). MathWorks. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/68794-make-stl-of-3d-array-optimal-for-3d-printing">https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/68794-make-stl-of-3d-array-optimal-for-3d-printing</a> (2018).</li>
<li>Lohsen, G. stlwrite - Write binary or ascii STL file. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/36770-stlwrite-write-binary-or-ascii-stl-file">https://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/36770-stlwrite-write-binary-or-ascii-stl-file</a> (2023).</li>
<li>Michikawa, T., Suzuki, H., Moriguchi, M., Ogihara, N., Kondo, O., Kobayashi, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Automatic+extraction+of+endocranial+surfaces+from+CT+images+of+crania%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Automatic extraction of endocranial surfaces from CT images of crania.</a> PLoS One. 12 (4), 0168516(2017).</li>
<li>Overton, J. A., Cooke, D. F., Goldring, A. B., Lucero, S. A., Weatherford, C., Recanzone, G. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+methods+for+acrylic-free+implants+in+nonhuman+primates+for+neuroscience+research%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neurophysiology%22%5BJournal%5D)">Improved methods for acrylic-free implants in nonhuman primates for neuroscience research.</a> Journal of Neurophysiology. 118 (6), 3252-3270 (2017).</li>
<li>Ortiz-Rios, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+methods+for+MRI-compatible+implants+in+nonhuman+primates%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Neuroscience+Methods%22%5BJournal%5D)">Improved methods for MRI-compatible implants in nonhuman primates.</a> Journal of Neuroscience Methods. 308, 377-389 (2018).</li>
</ol>

Nada a divulgar.

Este artigo descreve um método simples e preciso de planejamento neurocirúrgico que não só é benéfico para o desenvolvimento de componentes usados para o implante de janela craniana do NHP, mas também transferível para outras áreas de pesquisa em neurociência do NHP 13,15,25. Em comparação com outros métodos atuais de planejamento e desenho de implantes de PNH 25,29,30, esse procedimento tem potencial para ser adotado por mais l...

Primatas não humanos (NHPs) são modelos inestimáveis para a pesquisa médica translacional porque são evolutiva e comportamentalmente semelhantes aos humanos. Os NHPs ganharam particular importância em estudos pré-clínicos de engenharia neural porque seus cérebros são modelos altamente relevantes de função neural e disfunção1,2,3,4,5,6,7,8. Algumas poderosas técnicas de estimulação e gravação cerebral, como optogenética, imagem de cálcio e outras, são melhor servidas com acesso direto ao cérebro através de janelas cranianas9,10,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20,21,22,23. Em NHPs, as janelas cranianas são frequentemente alcançadas com uma câmara e uma dura-máter artificial para proteger o cérebro e apoiar a experimentação a longo prazo8,10,12,17,18,24,25,26,27. Da mesma forma, os headposts geralmente acompanham as câmaras para estabilizar e alinhar a cabeça durante os experimentos14,15,25,26,28,29,30. A eficácia desses componentes depende muito de quão bem eles se encaixam no crânio. Um ajuste mais próximo ao crânio promove a integração óssea e a saúde craniana, diminuindo a probabilidade de infecção, osteonecrose e instabilidade do implante31. Métodos convencionais de design, como dobrar manualmente o poste da cabeça durante a cirurgia25,29 e estimar a curvatura craniana por meio do ajuste de círculos em cortes coronais e sagitais de ressonância magnética (RM)9,12 pode introduzir complicações devido à imprecisão. Mesmo o mais preciso deles cria lacunas de 1 a 2 mm entre o implante e o crânio, proporcionando espaço para o acúmulo de tecido de granulação29. Essas falhas também dificultam a colocação de parafusos na cirurgia9, comprometendo a estabilidade do implante. Implantes personalizados têm sido desenvolvidos mais recentemente para melhorar a osseointegração e a longevidade do implante9,29,30,32. Custos adicionais acompanharam os avanços no projeto de implantes personalizados devido à dependência de modelos computacionais. Os métodos mais precisos requerem equipamentos sofisticados, como tomógrafos computadorizados (TC), além de aparelhos de RM30,32,33 e até fresadoras de controle numérico computadorizado (CNC) para desenvolvimento de protótipos de implantes25,29,32,34. Obter acesso à RNM e à TC, particularmente para uso com NHPs, pode não ser viável para laboratórios que precisam de implantes personalizados, como câmaras cranianas e cabeceiras.
Como resultado, há uma necessidade na comunidade de técnicas baratas, precisas e não invasivas de planejamento neurocirúrgico e experimental que facilitem o projeto e a validação dos implantes antes do uso. Este artigo descreve um método de geração de representações virtuais 3D do cérebro e do crânio a partir de dados de RM para o planejamento da localização de craniotomias e o projeto de câmaras cranianas personalizadas e cabeceiras que se ajustam ao crânio. Este procedimento simplificado fornece um desenho padronizado que pode beneficiar os resultados experimentais e o bem-estar dos animais de pesquisa. Apenas a RM é necessária para essa modelagem, pois tanto o osso quanto os tecidos moles são representados na RM. Em vez de usar uma fresadora CNC, os modelos podem ser impressos em 3D de forma barata, mesmo quando várias iterações são necessárias. Isso também permite que o projeto final seja impresso em 3D em metais biocompatíveis, como titânio, para implantação. Além disso, descrevemos a fabricação de uma dura-máter artificial, que é colocada dentro da câmara craniana no momento da implantação. Esses componentes podem ser validados pré-cirurgicamente, encaixando todas as peças em um modelo impresso em 3D em tamanho real do crânio e do cérebro.

<table><tbody><tr><td>Software de Impressão 3D (Simplificar 3D) (Pago)</td><td>Simplificar3D</td><td>Versão 4.1</td><td>Usado para impressão 3D usando a impressora MakerGear</td></tr><tr><td>C-Clamp</td><td>Bessey</td><td>CM22</td><td>Usado para fabricação de dura artificial, Capacidade de 2-1/2 Polegadas, Garganta de 1-3/8 Polegada</td></tr><tr><td>Formlabs Form 3+ Impressora 3D</td><td>Formlabs</td><td>Form 3+</td><td>Usado para impressão 3D precisa</td></tr><tr><td>MakerGear M2 Impressora 3D</td><td>MakerGear</td><td>M2 revG</td><td>Usado para impressão 3D de protótipos de implantes</td></tr><tr><td>MATLAB (Pago)</td><td>MathWorks</td><td>R2021b</td><td>Usado para isolamento de cérebro e crânio, visualização de craniotomia virtual e redução de STL de crânio</td></tr><tr><td>Sistema de Ressonância Magnética Phillips Acheiva</td><td>Philips</td><td>4522 991 19391</td><td>Usado para imagens de primatas não humanos</td></tr><tr><td>Resina de Fotopolímero</td><td>Formlabs</td><td>FLGPGR04</td><td>1L, Cinza, usado para impressões 3D precisas com a impressora Formlabs&nbsp;</td></tr><tr><td>Software de Preparação para Impressão de Pré-Formas</td><td>Formlabs</td><td>Versão 2.17.0</td><td>Usado para impressão 3D com a impressora Formlabs&nbsp;</td></tr><tr><td>Filamento de Impressão (PLA)</td><td>MatterHackers</td><td>88331</td><td>PLA 1,75 mm Branco. Usado para impressão 3D com impressora MakerGear</td></tr><tr><td>Silicone CAT-1300</td><td>Shin-Etsu</td><td></td><td>Usado para fabricação de dura-máter artificial</td></tr><tr><td>Silicone KE1300-T</td><td>Shin-Etsu</td><td></td><td>Usado para fabricação de dura-máter artificial</td></tr><tr><td>SolidWorks (Pago)</td><td>Dassault Systems</td><td>2020</td><td>Usado para design de câmara e cabeceira</td></tr><tr><td>Syn.Flex-S Multicoil</td><td>Philips</td><td>45221318123</td><td>Usado para não humanos Imagem de primatas</td></tr></tbody></table>

uma caixa de ferramentas de design de implante neural para primatas não humanos

A Neural Implant Design Toolbox for Nonhuman Primates

Este artigo descreve um método interno de modelagem 3D do cérebro e crânio a partir de imagens de ressonância magnética (RM) adaptado para o planejamento neurocirúrgico de primatas não humanos (NHP). Esta técnica automatizada baseada em software computacional fornece uma maneira eficiente de extrair características do cérebro e do crânio de arquivos de ressonância magnética, em oposição às técnicas tradicionais de extração manual usando software de imagem. Além disso, o procedimento fornece um método para visualizar o cérebro e o crânio craniotomizado juntos para um planejamento cirúrgico virtual intuitivo. Isso gera uma redução drástica de tempo e recursos em relação aos exigidos por trabalhos anteriores, que dependiam da impressão 3D iterativa. O processo de modelagem do crânio cria uma pegada que é exportada para um software de modelagem para projetar câmaras cranianas e cabeçotes personalizados para implantação cirúrgica. Os implantes cirúrgicos personalizados minimizam as lacunas entre o implante e o crânio que podem apresentar complicações, incluindo infecção ou diminuição da estabilidade. Com a implementação dessas etapas pré-cirúrgicas, as complicações cirúrgicas e experimentais são reduzidas. Essas técnicas podem ser adaptadas para outros processos cirúrgicos, facilitando um planejamento experimental mais eficiente e eficaz para pesquisadores e, potencialmente, neurocirurgiões.

Esses componentes foram previamente validados usando uma combinação de visualizações de RM e modelos anatômicos impressos em 3D. Comparando-se a visualização da craniotomia automatizada com a craniotomia impressa em 3D e a RM no local da craniotomia, fica evidente que a representação da craniotomia virtual reflete com precisão a região do cérebro que pode ser acessada com o local especificado da craniotomia (Figura 2A-F). Alé...

Este artigo descreve processos automatizados para planejamento neurocirúrgico de primatas não humanos com base em exames de ressonância magnética (RM). Essas técnicas usam etapas processuais em plataformas de programação e projeto para apoiar o projeto de implantes personalizados para NHPs. A validade de cada componente pode então ser confirmada usando modelos anatômicos tridimensionais (3D) impressos em tamanho real.

Uma caixa de ferramentas de design de implante neural para primatas não humanos

This paper describes an in-house method of 3D brain and skull modeling from magnetic resonance imaging (MRI) tailored for nonhuman primate (NHP) ...

Nossa pesquisa oferece um método eficiente e automatizado para modelagem cerebral e craniana, o que é benéfico para o planejamento neurocirúrgico e o projeto de implantes personalizados. Ele facilita a extração simultânea de modelos de cérebro e crânio usando uma única plataforma de software, o que elimina a necessidade de processos de imagem extras, como tomografias comutadas. A modelagem virtual do cérebro e do crânio para imagens médicas, como ressonância magnética ou tomografia computadorizada, tem sido cada vez mais adotada para o planejamento neurocirúrgico do PNH nos últimos anos.Esses modelos, usados juntamente com softwares de design 3D e impressão 3D, permitem a criação de implantes personalizados sob medida para experimentos e animais específicos. Muitos experimentos de neurociência de primatas não humanos requerem o uso de câmaras cranianas crônicas e postes na cabeça. O uso de implantes genéricos introduz lacunas entre o implante e o crânio, o que pode resultar em maiores taxas de infecção, osteonecrose e instabilidade do implante, comprometendo os experimentos e o bem-estar do animal.Nossos implantes personalizados reduzem lacunas e problemas subsequentes. Nosso proto

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Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioengenharia

Este trabalho apresenta um protocolo para realizar um implante estereotódico e neurocirúrgico de matrizes de microeletrodos no marmoset comum. Este método permite especificamente gravações electrofisiológicas em animais de comportamento livre, mas pode ser facilmente adaptado a qualquer outra intervenção neurocirúrgica semelhante nesta espécie (por exemplo, cânula para a administração de medicamentos ou eletrodos para estimulação cerebral).

Cirurgia estereotástrica para implante de matrizes de microeletrodos no Marmoset comum (Callithrix jacchus)

O método descrito abaixo visa fornecer um protocolo abrangente para a preparação de neurocirurgia de primatas não humanos (NHP) utilizando uma nova combinação de métodos de impressão tridimensionais (3D) e extração de dados de ressonância magnética.

Uma caixa de ferramentas baseada em ressonância magnética para planejamento neurocirúrgico em primatas não humanos

Aqui, apresentamos um implante exclusivo e imprimível em 3D para ratos, denominado TD Drive, capaz de gravações bilaterais simétricas de eletrodos de fio, atualmente em até dez áreas cerebrais distribuídas simultaneamente.

O TD Drive: um implante paramétrico de código aberto para registros eletrofisiológicos de várias áreas em ratos que se comportam e dormem

Aqui, apresentamos um sistema de implante de sonda leve e econômico para eletrofisiologia crônica em roedores otimizado para facilidade de uso, recuperação de sonda, versatilidade experimental e compatibilidade com o comportamento.

O implante DREAM: um sistema de implante leve, modular e econômico para eletrofisiologia crônica em camundongos com cabeça fixa e comportamento livre

Este protocolo apresenta uma caixa comportamental baseada em microcontrolador para avaliar a inibição pré-pulso (PPI) coletando dados de aceleração de um sensor abaixo da caixa. Esses dados avaliam déficits sensoriais em ratos socialmente isolados, com um método adicional para sincronizar dados com a atividade neuronal para avançar em estudos de neurofisiologia sobre distúrbios comportamentais.

Desenvolvendo uma caixa comportamental para avaliar a inibição pré-pulso e a atividade neural em modelos animais psiquiátricos

A adaptação e utilização de um robô haptic em um fMRI 3T é descrito.

Adaptação de um robô Haptic em um fMRI 3T

Nós projetamos um novo biorreator carga mecânica que pode aplicar uniaxial ou biaxial de tensão mecânica para um biocomposite cartilagem antes do transplante em um defeito da cartilagem articular.

Projeto de um biorreator Carregando Mecânica Biaxial para Engenharia de Tecidos

A descelularização de órgãos inteiros produz andaimes biológicos naturais que podem ser usados para medicina regenerativa. A descrição de um modelo de regeneração pulmonar de primatas não humanos em que pulmões inteiros são descelularizados e depois semeados com células-tronco adultas e células endoteliais em um biorreator que facilita a circulação vascular e a ventilação em meio líquido é apresentada.

Descelularização e recelularização pulmonar de primatas não humanos usando um biorreator especializado de órgãos grandes

Descreve-se um desenho de experiências abordagem que pode ser utilizada para determinar e modelar a influência dos elementos de regulação de transgenes, de crescimento e de desenvolvimento de parâmetros de planta, e as condições de incubação sobre a expressão transiente de anticorpos monoclonais e proteínas repórter em plantas.

Caracterização de Sistemas Complexos Usando o Projeto de Experimentos Abordagem: Transient Protein Expression em tabaco como um Estudo de Caso

A medição in vivo das contrações do músculo liso ao longo do trato gastrointestinal de animais de laboratório continua sendo uma técnica poderosa, embora subutilizada. Strain gages flexíveis de elemento duplo não estão disponíveis comercialmente e requerem fabricação. Este protocolo descreve a construção de strain gages confiáveis e baratos para implantação aguda ou crônica em roedores.

Fabricação e Implantação de miniatura de elemento duplo Medidores de tensão para medição<em&gt; In Vivo</em&gt; Gastrointestinal Contrações em roedores.

Aprenda a modelagem automatizada de cérebro e crânio a partir de ressonância magnética para planejamento neurocirúrgico em primatas não humanos. Este método elimina exames adicionais e permite o design de implantes personalizados.

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