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

William  K.S. Ojemann; Devon  J. Griggs; Zachary Ip; Olivya Caballero; Hesamoddin Jahanian; Susana Martinez-Conde; Stephen Macknik; Azadeh Yazdan-Shahmorad

doi:10.3791/61098

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Artigo de método

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

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DOI:

10.3791/61098

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17 de julho de 2020

William K.S. Ojemann¹^,² , Devon J. Griggs²^,³ , Zachary Ip¹^,² , Olivya Caballero⁴ , Hesamoddin Jahanian⁵ , Susana Martinez-Conde⁴ , Stephen Macknik⁴ , Azadeh Yazdan-Shahmorad¹^,²^,³

¹Bioengineering Department, University of Washington, ²Washington National Primate Research Center, University of Washington, ³Electrical and Computer Engineering Department, University of Washington, ⁴Department of Ophthalmology, SUNY Downstate Health Sciences University, ⁵Radiology Department, University of Washington

Neste artigo

Resumo

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.

Resumo

Neste artigo, descrevemos um método de preparação cirúrgica que permite o planejamento prático de uma variedade de neurocirurgias em NHPs utilizando apenas dados extraídos de ressonância magnética (RM). Este protocolo permite a geração de modelos físicos impressos em 3D anatomicamente precisos do cérebro e do crânio, bem como um modelo de gel agarose do cérebro modelando algumas das propriedades mecânicas do cérebro. Esses modelos podem ser extraídos da ressonância magnética usando software de extração cerebral para o modelo do cérebro, e código personalizado para o modelo do crânio. O protocolo de preparação aproveita a tecnologia de impressão 3D de última geração para fazer cérebros, crânios e moldes interligados para modelos cerebrais em gel. Os modelos de crânio e cérebro podem ser usados para visualizar tecido cerebral dentro do crânio com a adição de uma craniotomia no código personalizado, permitindo uma melhor preparação para cirurgias diretamente envolvendo o cérebro. As aplicações desses métodos são projetadas para cirurgias envolvidas em estimulação e gravação neurológicas, bem como injeção, mas a versatilidade do sistema permite uma expansão futura do protocolo, técnicas de extração e modelos para um escopo mais amplo de cirurgias.

Introdução

A pesquisa de primatas tem sido um passo fundamental na progressão da pesquisa médica de modelos animais para ensaios em humanos^1,². Isso é especialmente no estudo da neurociência e da engenharia neural, pois há uma grande discrepância fisiológica e anatômica entre cérebros de roedores e os de primatas não humanos (NHP)^1,²^,³. Com tecnologias genéticas emergentes como quimiogenética, optogenética e imagem de cálcio que requerem modificação genética dos neurônios, a pesquisa de engenharia neural que estuda a função neur....