Новый метод для записи давления внутри черепа описано. Малоинвазивных методов используются волоконно-оптические системы измерения давления для точного измерения внутричерепного давления (ВЧД) в анестезии крыс без причинения значительного травмы головного мозга. Методика может быть использована в широком диапазоне экспериментальных моделей.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Эпидуральная внутричерепного Измерение давления у крыс с помощью волоконно-оптических преобразователей давления
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Повышенное внутричерепное давление (ВЧД) является серьезной проблемой при различных формах ишемического повреждения головного мозга, включая инсульт, черепно-мозговую травму и остановку сердца. Данный подъем давления может привести к дальнейшему неврологическому повреждению в виде транстенториального вклинения1,2,3,4, компрессии среднего мозга, неврологического дефицита или увеличения области церебрального инфаркта2,4. Современные методы терапии часто оказываются недостаточными для контроля повышенного ВЧД в клинических условиях5,6,7. Таким образом, существует потребность в точных методах измерения ВЧД на животных моделях для более глубокого понимания основных механизмов и разработки новых методов лечения повышенного ВЧД.
Как в клинических, так и в экспериментальных условиях ЧВД невозможно оценить без прямого измерения. В настоящее время существует несколько методов установки катетера для измерения ЧВД. Из них интравентрикулярный катетер стал клиническим «золотым стандартом» измерения ЧВД у людей8. Этот метод предполагает частичное удаление костей черепа и проведение катетера через ткани головного мозга. Вследствие этого частота инфекционных осложнений при использовании интравентрикулярных катетеров составляет 6-11%9. По этой причине субдуральная и эпидуральная каннюляция стали предпочтительными методами в животных моделях ишемического повреждения.
Для животных моделей было адаптировано несколько методов измерения ВЧД, среди которых наиболее часто используются жидкостные телеметрические катетеры10 и твердотельные катетеры11,12,13,14,15. В жидкостных системах склонны образовываться пузырьки воздуха в линии, что приводит к ложным показаниям ВЧД. Твердотельные датчики позволяют избежать этой проблемы (Рисунок 1). Дополнительной сложностью является установка катетеров под череп или в желудочки мозга без нанесения травм, которые могли бы повлиять на результаты эксперимента. В связи с этим нами был разработан метод размещения катетера для измерения ВЧД в непосредственной близости от эпидурального пространства, который исключает необходимость его введения между черепом и мозгом.
Для измерения ВЧК в эпидуральном пространстве использовался оптоволоконный катетер для измерения давления (420LP, SAMBA Sensors, Швеция), так как было установлено, что расположение датчика давления (на самом кончике катетера) обеспечивает высокую точность сигнала ВЧК в данной модели. С нашей методикой могут быть использованы технологии аналогичного типа от других производителей13. Альтернативные твердотельные катетеры, в которых датчик давления расположен сбоку от кончика, не подходят для данной модели, так как сигнал будет затухать из-за присутствия фиксирующего винта.
Здесь мы представляем относительно простой и точный метод измерения ВЧД. Данный метод может быть использован на широком спектре животных моделей, связанных с ВЧД.
Протокол
1. Череп Проникновение
- Анестезировать крыс с ИФ (5% индукции, 1,5-2% содержание) в 70% N 2 и 30% O 2. После вводного наркоза, поместите крысы ничком на потепление плиты, позиционирование нос крысы в конус нос анестезии.
- В то время как поддержание анестезии, обеспечение голову в стереотаксической раме, вставив в ухо-баров до головы стабилизировалась. Убедитесь, дыхание не нарушено. (Рис. 2).
- Вводите головы подкожно длительного местного анестетика, бупивакаин 0,3 мл 0,5% (Pfizer, Австралия), прежде чем 1,5 см кожи головы средней линии разреза. (Стерильные инструменты и перчатки должны быть использованы.)
- Притупить рассекают мягкие ткани и окружающие мышцы четко найти Lambda и темя. Уберите кожи и соединительной ткани.
- Стволовые любое кровотечение, применяя давление к воздействию черепа. Чрезмерное кровотечение череп может быть обезболивающий укол.
- Использование зубной DRILL с 1 мм кончик грата, заусенцев отверстие шириной 2 мм в правой теменной кости. Burr отверстие 2 мм боковые и 2 мм от задней брегмы избежать верхнего сагиттального синуса и обеспечить размещение датчиков ПМС по ишемической территории, на ход исследования. Альтернативные места были бы в равной степени подходят для других приложений. Burr отверстие на глубину, где черепа над твердой мозговой оболочки становится прозрачным. (Рис. 2-Б).
- Замените заусенцев с 0,5 мм наконечник для удаления заусенцев черепа в основании отверстия.
- Когда череп начинает трескаться, используйте щипцы 45 °, чтобы удалить все остальные черепа, обеспечивая базу отверстие очищается от мусора. (Рис. 3).
2. Модификация винт и вставка
- Просверлите 0,7 мм отверстия в гексагональную возглавляемых винт помощью токарного станка и 0,7 мм сверло.
- Вставьте мониторинга винт в отверстие, повернув его примерно 1,5 оборота (используйте минимальное количествоПолучается, необходимых для обеспечения винт в черепе, чтобы не повредить основной ткани). (Рис. 2-C и рисунок 4).
- Burr второе отверстие для крепления винта на левой теменной кости, 2 мм боковые и 2 мм от задней брегмы. Это отверстие не требует полного проникновения черепа, так что 1 мм наконечник бор используется для разбавления черепа для винтовых вставки.
- Вставьте 2 х 4 мм гексагональный возглавляемых винт на второе отверстие. Этот винт помогает закрепить стоматологического цемента и, следовательно, контроль винт к черепу.
- Использование передачи пипетки, чтобы смешивать и применять стоматологического цемента мономер и полимер на основе главы винтов.
- Позвольте стоматологического цемента высохнуть в течение по крайней мере 10 минут.
3. Внутричерепное Размещение датчика давления
- Использование белой жидкости коррекции, отмечают волоконно-оптический датчик 4 мм от кончика.
- Заполните отверстие мониторинга винт стерильным физиологическим раствором (0,9%) и убедиться в отсутствиипузырьки воздуха находятся в пределах винта.
- Вставьте ПМС зонд 4 мм на винт так, чтобы кончик зонда на одном уровне с конца винта. Убедитесь, что наконечник не прокалывают оболочку.
- Отрегулируйте зонда в винт до след ICP отражают вентиляции и кровь волны импульса давления может наблюдаться. (Рис. 5).
4. Формирование Seal Герметичная
- Уплотнение герметично Необходимо точное чтение ПМС. Смешайте вязкой биосовместимого материала уплотнения мономер и полимер в соотношении 1:1. Поскольку давление датчик на кончике зонда, и это в выдолбленных винт, применение уплотнительных материалов на валу волоконно-оптического датчика не оказывает влияния на давление чувствительность датчика.
- Нанесите тонкий слой вокруг зонда и глава мониторинга винт. Избегайте перемещения зонда ПМС.
- Позволяет установить в течение 5 минут.
- Нанесите второй мирянэ из уплотнительных материалов по всему винт мониторинга и зонда. Убедитесь, что нет утечки жидкости из трещины в любой уплотнения материала. (Рис. 2-D).
- Удалить ухо-бары.
- Крыса может оставаться в лежачем положении, или тщательно повернут в положении лежа на спине во время мониторинга ПМС.
- Схема завершена процедура изображена на (рис. 6).
5. Внутричерепное удаления датчика давления и реинтеграции
- По завершении мониторинга ПМС, датчик ПМС могут быть удалены, осторожно потянув за катетером с винта и уплотнительных материалов.
- Датчик SAMBA должна быть немедленно место в 1%-КГТО-Zyme решение, чтобы избежать коррозии наконечник.
- Отверстий, оставшихся в уплотнительных материалов должны быть покрыты дополнительным слоем уплотнения материала. (Крыса может быть разбужен на данном этапе).
- Чтобы вставить катетер SAMBA для дополнительного контроля, нарежьтеуплотнительных материалов на уровне головки винта.
- Повторите шаги 3.2 - 5.3.
6. Представитель Результаты
Рисунок 5 является представлением показания ПМС в течение десяти секунд. В начале исследования средний ПМС у крыс Вистар на 6 мм рт. События короткой периодичностью изображено на рисунке 5 отражают крови волны импульса давления. События показывают, больше периодичность вентиляции событий. Обратите внимание, что датчик SAMBA отражает вентиляции амплитудой 3-4 мм рт.ст. и амплитуда импульса на 1-2 мм рт.
Чтобы проверить положение датчика SAMBA в каждом эксперименте, МСП следы должны быть проверены на отзывчивость к брюшной сжатия и дыхательной события, такие как периоды апноэ. Брюшной сжатия изображен на рисунке 7.
Периоды апноэ (показано на рисунке 8) наблюдается в большинстве экспериментов инво lving спонтанно дышащих животных. Эти события определили на физиологические записи, отсутствие дыхательных отклонений от органов дыхания (диафрагма преобразователя) и артериальное давление следы. Эквивалентные изменения в ПМС след подтверждает позиционирование ПМС зонда.
На рисунке 9 изображена типичная след ПМС после удаления ухо-бары (шаг 4.6). Вставки в ухо-бары в шаге 1,2 приводит к небольшому сжатию черепа и, как следствие нарушения внутричерепного объема и, следовательно, повышения ВЧД. Если датчик установлен правильно, МСП снизится по крайней мере 4 - 5 мм с удалением ухо-бары.
Гистологический анализ может быть использован, чтобы проверить наличие повреждений области коры непосредственно под датчик давления и винтом. Пример травматических и нетравматических винт вставки изображен на рисунке 4.
_upload/3689/3689fig1.jpg "/>
Рисунок 1. Заполненных жидкостью против SAMBA ПМС следы. ПМС был записан одновременно через SAMBA волоконно-оптический катетер (вверху) и заполненных жидкостью катетер (внизу). Средние значения ПМС были одинаковыми в обеих следы, однако заполненных жидкостью катетер сигнал смоченной в частности по сравнению с ясным дыхательной и артериального давления сигналов видели с волоконно-оптического катетера.
Рисунок 2. Внутричерепного давления катетера процедуры. Голова крысы был обеспечен в стереотаксической раме с ухом-бары и конус анестезии нос [A]. Отверстие, около 2 мм в диаметре, была пробурена в правой теменной кости [B]. 2 х 4 мм с винтом 0,7 мм отверстие в шахту была вставлена [C]. Винт крепления была вставлена в левой теменной кости и черепа и хирургические сайт покрыты зубным цементом. ПМС катетэ (черная стрелка) был затем вставляется в отверстие винта и герметичное уплотнение производится с уплотнительных материалов (белая стрелка) [D]. Скоба (для масштаба) = 12 мм х 5 мм.
Рисунок 3. Мониторинг Винт Burr отверстие ориентации. Череп был очищен от соединительной ткани, чтобы найти Lambda (черная звездочка) и темя (белая звездочка) и отверстием 2 мм боковые и 2 мм от задней брегмы. Дыра была очищена от мусора оставив оболочки и мягкой мозговой оболочки сосудов (черная стрелка) без изменений. Скоба (для масштаба) = 12 мм х 5 мм.
Рисунок 4. Гистологии мозга крыс через 24 часа после приборостроения Винт мониторинга ПМС. Haemotoxylin и эозином, 6 мкм корональные разделы. Слева: без травматического винт вставки. Справа: Травматические вставки винт,области бледность изображены поврежденные ткани с аналогичными клеточной морфологии, чтобы погладить поврежденный участок (стрелка). Вставки в 4x цели.
Рисунок 5. Типичные ПМС Trace. Волны импульсного давления изображены события меньшую амплитуду (*). Вентиляция отражает события больше периодичность (#).
Рисунок 6. ПМС Probe вставки схемы. Диаграмма иллюстрирует размещение поддержки винта (справа) и уплотнительных материалов покрытием ПМС расследование винтом (слева).
Рисунок 7. Брюшной сжатия. Живот был временно сжатый (~ 1 сек), чтобы проверить жизнеспособность сигнал ПМС. Сжатие приводит к снижению мозговой венозного возврата,повышение внутричерепного объема и, следовательно, увеличение ПМС. Артериальное давление (Па) упал только после первоначального роста ПМС.
Рисунок 8. Период апноэ. Временной остановки дыхания отражается на след датчик диафрагмы, артериальное давление (Па) следов и следов ПМС.
Рисунок 9. Ухо-бар удаления. ПМС должна снизиться с удалением стереотаксической кадров ухо-бары.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Процедуры, представленные здесь дает очень чувствительный и точный учет внутричерепного давления. Это малоинвазивная методика позволяет избежать значительных травм мозга, поместив датчик давления в эпидуральном пространстве, а не ткани мозга или желудочков.
Важные шаги включают в себя: 1) бурение через череп - необходимо позаботиться, чтобы не проткнуть оболочку или повреждения мозга, лежащие в основе ткани; 2) обеспечение герметичности уплотнения с материалом - если есть утечка, следом ПМС ...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Нам нечего раскрывать.
Благодарности
Этот проект финансируется Национальным фондом инсульта, Хантер Института медицинских исследований (HMRI) и Национального Здоровья и Медицинского исследовательского совета (NH и MRC), Австралия. Особая благодарность факультет Медицинский персонал семинар в Университете Ньюкасла своих технических знаний.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Название реагента | Компания | Номер по каталогу | Комментарии |
| Стоматологическая мономера цемента | Генри Шайн | VX-SC500MLL | |
| Стоматологическая Цемент полимерных | Генри Шайн | VX-SC1000GCL4 | |
| Бормашины заусенцев размер 12 | Gunz стоматологические | EL104S001012/10 | |
| Бормашины заусенцев размером 6 | Gunz стоматологические | EL104S001006/10 | |
| Металлический винт | Магазине | 2 х 4 мм с шестигранной головкой. (Лабораторных изменение на 0,7 мм отверстие, просверленное через вал) | |
| SAMBA Control Unit | Гарвардский аппарата | 50433102 | |
| SAMBA датчика | Гарвардский аппарата | 50461122 | 420 LP, 15 см голого волокна, радио-непрозрачного покрытия |
| Silagum AV Моно уплотнительных материалов | Gunz стоматологические | RG 9152 | Vinylpolysiloxanes, водород полисилоксаны, наполнителей, пигментов, добавок, катализаторов plantinum |
| КГТО-A-Zyme | Алконокс, Inc | 1304 | Фермент-активные моющие средства порошкообразные |
Ссылки
- Ng, L. K., Nimmannitya, J. Massive cerebral infarction with severe brain swelling: a clinicopathological study. Stroke. 1, 158-163 (1970).
- Plum, F. Brain swelling and edema in cerebral vascular disease. Res. Publ. Assoc. Res. Nerv. Ment. Dis. 41, 318-348 (1966).
- Ropper, A. H., Shafran, B. Brain edema after stroke. Clinical syndrome and intracranial pressure. Arch. Neurol. 41, 26-29 (1984).
- Silver, F. L., Norris, J. W., Lewis, A. J., Hachinski, V. C. Early mortality following stroke: a prospective review. Stroke. 15, 492-496 (1984).
- Geraci, E. B., Geraci, T. A. Hyperventilation and head injury: controversies and concerns. J. Neurosci. Nurs. 28, 381-387 (1996).
- Schwab, S., Aschoff, A., Spranger, M., Albert, F., Hacke, W. The value of intracranial pressure monitoring in acute hemispheric stroke. Neurology. 47, 393-398 (1996).
- Adams, H. P. Guidelines for the early management of patients with ischemic stroke: A scientific statement from the Stroke Council of the American Stroke Association. Stroke. 34, 1056-1083 (2003).
- Zhong, J. Advances in ICP monitoring techniques. Neurol. Res. 25, 339-350 (2003).
- Aucoin, P. J. Intracranial pressure monitors. Epidemiologic study of risk factors and infections. Am. J. Med. 80, 369-376 (1986).
- Silasi, G., MacLellan, C. L., Colbourne, F. Use of telemetry blood pressure transmitters to measure intracranial pressure (ICP) in freely moving rats. Curr. Neurovasc. Res. 6, 62-69 (2009).
- Crutchfield, J. S., Narayan, R. K., Robertson, C. S., Michael, L. H. Evaluation of a fiberoptic intracranial pressure monitor. J. Neurosurg. 72, 482-487 (1990).
- Bolander, R., Mathie, B., Bir, C., Ritzel, D., Vandevord, P. Skull Flexure as a Contributing Factor in the Mechanism of Injury in the Rat when Exposed to a Shock Wave. Ann. Biomed. Eng. , (2011).
- Chavko, M., Koller, W. A., Prusaczyk, W. K., McCarron, R. M. Measurement of blast wave by a miniature fiber optic pressure transducer in the rat brain. J. Neurosci. Methods. 159, 277-281 (2007).
- Chavko, M. Relationship between orientation to a blast and pressure wave propagation inside the rat brain. J. Neurosci. Methods. 195, 61-66 (2011).
- Leonardi, A. D., Bir, C. A., Ritzel, D. V., VandeVord, P. J. Intracranial pressure increases during exposure to a shock wave. J. Neurotrauma. 28, 85-94 (2011).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
