Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Техническое обслуживание устройства для ударной травмы боковой жидкостью

1.7K просмотров

⸱

DOI:

10.3791/64678

⸱

21 апреля 2023 г.

 ,  ,  , 
1Division of Neurology, Children’s Hospital of Philadelphia, 2Department of Anesthesiology, Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania, 3Pharmacology Graduate Group, Perelman School of Medicine at the University of Pennsylvania

В этой статье

Краткое содержание

Надлежащий уход и техническое обслуживание необходимы для надежного функционирования устройства для ударной травмы боковой жидкости (LFPI). Здесь мы продемонстрируем, как правильно очистить, наполнить и собрать устройство LFPI, а также обеспечить его надлежащее обслуживание для достижения оптимальных результатов.

Аннотация

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) является причиной примерно 2,5 миллионов посещений отделений неотложной помощи и госпитализаций ежегодно и является основной причиной смерти и инвалидности у детей и молодых людей. ЧМТ вызывается внезапной силой, приложенной к голове, и, чтобы лучше понять человеческую ЧМТ и лежащие в ее основе механизмы, необходимы экспериментальные модели травм. Боковая жидкостная перкуссионная травма (LFPI) является широко используемой моделью травмы из-за сходства патологических изменений, обнаруженных при ЧМТ человека, по сравнению с LFPI, включая кровоизлияния, сосудистые нарушения, неврологический дефицит и потерю нейронов. В LFPI используется маятник и заполненный жидкостью цилиндр, последний имеет подвижный поршень на одном конце и соединение замка Луера с жесткой, заполненной жидкостью трубкой на другом конце. Подготовка животного включает в себя выполнение краниэктомии и прикрепление втулки Луера к участку. На следующий день трубка от травматического устройства подключается к ступице Луера на черепе животного, и маятник поднимается на заданную высоту и отпускается. Удар маятника поршнем генерирует импульс давления, который передается на неповрежденную твердую мозговую оболочку животного через трубку и производит экспериментальную ЧМТ. Надлежащий уход и техническое обслуживание необходимы для надежной работы устройства LFPI, поскольку характер и тяжесть травмы могут сильно различаться в зависимости от состояния устройства. Здесь мы продемонстрируем, как правильно очистить, наполнить и собрать устройство LFPI, а также обеспечить его надлежащее обслуживание для достижения оптимальных результатов.

Введение

Черепно-мозговая травма (ЧМТ) вызывается внезапной силой, приложенной к голове. После первичных травм, полученных в результате физического воздействия, выжившие после ЧМТ обычно испытывают вторичные травмы, включая когнитивный дефицит и неврологические дисфункции, которые связаны с физиологическими реакциями на первоначальную травму1. По оценкам, примерно 69 миллионов человек во всем мире ежегодно страдают от ЧМТ2. Только в Соединенных Штатах ежегодно происходит около 2,5 миллионов посещений отделений неотложной помощи и госпитализаций в связи с ЧМТ, что делает ЧМТ одной из основных причин инвалидности и смерти среди детей и молодых людей3. ЧМТ можно классифицировать как легкую, среднюю или тяжелую, при этом легкая ЧМТ (мЧМТ) составляет примерно 70-90% случаев ЧМТ4. Гистологическая и когнитивная патология ЧМТ может возникнуть в течение нескольких минут или часов после травмы, а последствия ЧМТ могут сохраняться в течение нескольких месяцев или лет после первоначального повреждения5.

Разработка экспериментальных моделей сыграла важную роль в понимании эффектов и основных механизмов ЧМТ. Одна из таких моделей, боковая жидкостная перкуссионная травма (LFPI), обычно используется для оценки ЧМТ in vivo. LFPI тесно воспроизводит патологии, связанные с ЧМТ человека, включая сосудистые нарушения, кровоизлияния, потерю нейронов, воспаление, глиоз и молекулярные нарушения 6,7,8. Метод LFPI используется для разнообразных экспериментальных приложений, включая моделирование детской ЧМТ, а также хронических нейродегенеративных состояний, таких как хроническая травматическая энцефалопатия 9,10. LFPI - это четко определенный и воспроизводимый метод экспериментальной ЧМТ, который позволяет корректировать тяжесть травмы11. Устройство LFPI состоит из нескольких важных компонентов, в том числе: маятника с утяжеленным молотком, поршня, заполненного жидкостью цилиндра, преобразователя давления, цифрового осциллографа и небольшой трубки на конце цилиндра с замком Луэра, который прикрепляется к ступице на черепе животного (рис. 1). LFPI работает, раскачивая маятник в поршень, создавая волну давления через жидкость (дегазированную деионизированную воду или физиологический раствор) в мозг прикрепленного животного; это повышает внутричерепное давление, тем самым воспроизводя механические особенности и биологические изменения ЧМТ12. Кроме того, животные, используемые в экспериментах LFPI, подвергаются краниэктомии, чтобы подвергнуть мозг воздействию давления жидкости устройства.

Плановое техническое обслуживание и мониторинг необходимы для обеспечения точного функционирования устройства LFPI. Следующие методы жизненно важны для предотвращения попадания загрязняющих пузырьков воздуха в устройство. Здесь мы продемонстрируем методы правильной очистки, заполнения и сборки устройства LFPI. Мы также обсудим выходы осциллографа и время выпрямления мыши как способы подтверждения жизнеспособности LFPI.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Очистка цилиндра LFPI

  1. Осторожно отсоедините шприцы, прикрепленные к корпусу преобразователя и заливному отверстию, а также кабель, подключенный к датчику давления (см. Рисунок 1 для схемы компонентов травмирующего устройства).
  2. Стараясь не уронить цилиндр, отвинтите ручки на задней панели устройства от зажимов цилиндра, чтобы освободить цилиндр.
  3. Снимите поршень на конце цилиндра, преобразователь, корпус преобразователя и уплотнительные кольца плунжера.
  4. Слейте жидкость из цилиндра.
  5. Добавьте мягкое моющее средство, такое как средство для мытья посуды, в цилиндр и слегка потрите щеткой для посуды или бутылки13.
  6. Чтобы убедиться, что все моющее средство смыто, полностью заполните цилиндр водой и тщательно промойте.

2. Дегазация жидкости, используемой для заполнения баллона

  1. Используйте вакуумный насос для дегазации жидкости перед заправкой баллона, чтобы предотвратить образование новых пузырьков и поглотить существующие пузырьки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для заполнения баллона потребуется примерно 1,5 л жидкости, хотя дегазация примерно 2 л оставит небольшой запас для замены любой жидкости, потерянной во время использования и тестирования.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Домашние пылесосы слишком слабы, чтобы эффективно дегазировать жидкость. Вакуум должен быть в состоянии создавать давление 25-28 дюймов ртутного столба.
  2. Добавьте в жидкость мешалку и поставьте емкость с жидкостью на мешалку. Перемешивание жидкости в процессе дегазации помогает стимулировать барботирование и выделение газа. Перемешивание также предотвращает резкое увеличение пузырьков.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Процесс дегазации должен быть завершен, когда образуется очень мало пузырьков; Это происходит примерно через 45 минут.

3. Повторная сборка устройства LFPI

  1. Нанесите тонкий слой вазелина на поршневой поршень.
  2. Прикрепите поршневой плунжер так, чтобы плунжер выступал примерно на 32 мм из цилиндра14.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Воздух часто попадает в плунжер перед ведущим уплотнительным кольцом. Чтобы избавиться от этого лишнего воздуха, поверните поршень, перемещая его внутрь и наружу, чтобы выпустить воздух из этого зазора.
  3. Нанесите тонкий слой вазелина и на другие уплотнительные кольца и прикрепите их к цилиндру, за исключением уплотнительного кольца на заливном отверстии.
  4. Дважды оберните тефлоновую ленту вокруг нитей датчика.

4. Заправка устройства LFPI и крепление к основанию

  1. Подсоедините шприц объемом 10 мл, заполненный дегазированной жидкостью и не содержащий пузырьков воздуха, к ступице замка Luer на корпусе преобразователя.
  2. Держите преобразователь резьбовым концом, направленным вверх, и полностью заполните лунку внутри резьбовой области датчика дегазированной жидкостью с помощью шприца объемом 10 мл. Цель здесь состоит в том, чтобы заполнить датчик хорошо, не вводя пузырьков воздуха. Будьте осторожны, чтобы не повредить деликатную мембрану в нижней части колодца датчика.
  3. Расположив цилиндр под углом, чтобы предотвратить повторное попадание воздуха в корпус преобразователя, прикрепите корпус преобразователя к цилиндру13 и плотно затяните его с помощью гаечного ключа.
  4. Снимите крышку с заливного отверстия и цилиндра, как только дегазированная жидкость достигнет примерно 2/3 емкости баллона.
  5. Поместите баллон горизонтально и завершите заполнение баллона дегазированной жидкостью.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Чтобы избежать образования пузырьков воздуха, рекомендуется медленно вливать жидкость14.
  6. Установите на место крышку заливного отверстия и закройте все запорные краны.
  7. Манипулируйте цилиндром, чтобы пузырьки воздуха направлялись к заливному отверстию14.
  8. Откройте запорный кран на заливном отверстии и впрысните жидкость с помощью шприца на корпусе преобразователя, чтобы вытеснить пузырьки воздуха из отверстия14.
  9. Осмотрите все устройство и убедитесь, что на нем нет пузырьков воздуха.
  10. Добавьте шприц объемом 10 мл, наполненный дегазированной жидкостью, в ступицу замка Luer на крышке заливки.
  11. Снова прикрепите цилиндр к основанию с помощью ручных винтов.
  12. Убедитесь, что цилиндр горизонтальный и выровнен с центром утяжеленного молотка на маятнике.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Мы проверили влияние загрязнения пузырьков воздуха в устройстве LFPI на формирование формы волны. Мы впрыскивали пузырьки воздуха в устройство и сравнивали выходы осциллографа с данными осциллографа, собранными с незагрязненного устройства LFPI. Условия были следующими: незагрязненный, впрыскивание 5 мл воздуха, впрыскивание 10 мл воздуха и впрыскивание 15 мл воздуха. Мы держали маятник на постоянной высоте для всех ударов для всех условий, и мы выполнили 15 ударов для каждого условия.

При вып...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Методы, описанные выше, демонстрируют, как правильно обслуживать устройство LFPI. Регулярная очистка и мониторинг необходимы для правильной и надежной работы устройства LFPI. Кроме того, из-за инвазивного характера процедуры LFPI крайне важно, чтобы устройство было тщательно очищено, чтобы предотвратить заражение лабораторных животных.

Предотвращение образования пузырьков воздуха в устройстве имеет решающее значение для получения оптимальных травм и форм волн давления. Пузырьки воздуха изменя...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Конфликты интересов не заявлены.

Благодарности

Авторы выражают благодарность компании Custom Design & Fabrication Inc. за техническую помощь и поддержку. Эта работа финансировалась грантами Национального института здравоохранения R01NS120099-01A1 и R37HD059288-19.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
2 - 10 мл шприцев с функцией блокировкиОбеспечивает надежную фиксацию иглы и снижает возможные утечки жидкости.
Дегазированная жидкостьПомогает уменьшить образование пузырьков воздуха во время процедуры травмы
Устройство для перкуссионной травмы жидкостью (FPI) (модель 01-B)Индивидуальный дизайн и Fabrications Inc.Н/ДУстройство для травмирования, используемое для моделирования ЧМТ у грызунов
Мягкое моющее средствоПозволяет тщательно очищать цилиндр LFPI 
ВазелинИспользуется в качестве водоотталкивающего средства и защищает устройство LFPI от ржавчины
Тефлоновая лентаПомогает с плотной герметизацией стыков труб на устройстве LFPI
* Материалы, отличные от устройства LFPI, можно приобрести в любой надежной компании.
Люэра

Ссылки

  1. 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).
  2. Dewan, M. C. Estimating the global incidence of traumatic brain injury. Journal of Neurosurgery. 130 (4), 1080-1097 (2018).
  3. 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).
  4. 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).
  5. Pavlovic, D., Pekic, S., Stojanovic, M., Popovic, V. Traumatic brain injury: neuropathological, neurocognitive and neurobehavioral sequelae. Pituitary. 22 (3), 270-282 (2019).
  6. Dixon, C. E. A fluid percussion model of experimental brain injury in the rat. Journal of Neurosurgery. 67 (1), 110-119 (1987).
  7. McIntosh, T. K. Traumatic brain injury in the rat: characterization of a lateral fluid-percussion model. Neuroscience. 28 (1), 233-244 (1989).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Turner, R. C. Modeling chronic traumatic encephalopathy: the way forward for future discovery. Frontiers in Neurology. 6, 223(2015).
  11. 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).
  12. Sullivan, H. G. Fluid-percussion model of mechanical brain injury in the cat. Journal of Neurosurgery. 45 (5), 521-534 (1976).
  13. Fluid Percussion Injury Model 01-B: General Operation. , Custom Design & Fabrication, Inc. Available from: http://www.cdf-products.com/ (2023).
  14. Fluid Percussion Injury Model 01-B: Assembly Instructions. , Custom Design & Fabrication, Inc. Available from: http://www.cdf-products.com/ (2023).
  15. 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).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Теги

Черепно-мозговая травмаобслуживание устройства для нанесения травмыэкспериментальная модель ЧМТмодель травмы на животныхформа волны давленияудаление пузырьков воздухапроцедура краниэктомиизапись нейронной активностизаполненный жидкостью цилиндр
Техническое обслуживание устройства для ударной травмы боковой жидкостью
Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.