МРТ-инструментарий для нейрохирургического планирования у нечеловеческих приматов

Этот протокол имеет важное значение для нейронной инженерии области, поскольку он предлагает краткую и одномерную процедуру, предназначенную для повышения точности и безопасности нейрохирургии у не-человеческих приматов. Этот метод предлагает исследователям уникальную возможность визуализировать каждый аспект их имплантации или процедуры инъекций, и гарантирует, что они могут войти в операционную как можно более подготовленными. Визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение, поскольку он подчеркивает влияние и ясность, которые физические модели в размере жизни могут оказать на хирургическое планирование.

Чтобы извлечь мозг в магнитно-резонансной томографии программного обеспечения, открыть плагины падение вниз меню и выбрать экстракт мозга. Установите порог интенсивности извлечения на уровне 2,5, 2,7 и пороговое значение градиента до нуля. После создания битовой карты изображения мозга выберите поверхность сборки под меню изображения и вейте порог, используемый для создания бит-карты, содержащей область интереса.

Затем нажмите хорошо, чтобы создать поверхность. И сохранить извлеченную область мозга, представляющих интерес в качестве NII или NII. Файл ГЗ.

Для создания модели мозга откройте извлеченный файл мозга в соответствующем программном обеспечении для обработки медицинских изображений. А в меню модуль редактора выберите пороговый эффект, отрегулируйте ползунки порогового диапазона, чтобы часть бит-карты, содержащей мозг, была выделена во всех трех срезах. Откройте модуль создателя модели и в меню высадки входных объемов выберите файл bitmap.

В соответствии с моделями, выберите создать новую иерархию модели и нажмите применить для создания объема. При импорте поверхности мозга сетки, выберите графический. И подавлять любые ненужные графические функции, пока только функции, содержащие мозг остаются в файле.

Затем сохраните файлы в формате PRT для дальнейших манипуляций, а также в качестве STL для 3D-печати. Для литья мозга загрузите извлеченную модель мозга в соответствующую компьютеризированную программу разработки программного обеспечения. Под разделом особенностей меню вставки выберите преобразовать в сетку тела и графического тела мозга, чтобы преобразовать его, и открыть этот эскиз вкладку и нажмите эскиз, чтобы выбрать верхнюю плоскость в качестве плоскости эскиза.

Нарисуйте прямоугольник вокруг всего полушария интереса, и выберите функцию базы экструды босса, чтобы вытянуть кубический прямоугольник, содержащий верхнюю часть мозга. Под разделом функций меню вставки выберите преобразование в сетчатое тело и выберите экструдированную куб в папке твердых тел для его преобразования. Чтобы создать отрицательное пространство, используйте функцию комбайна и выберите опцию вычитания модели мозга из недавно выдаваемого куба.

Для моделирования черепа импорт быстрой МРТ MPRAGE в соответствующую программу матричных манипуляций в качестве файла DICOM. И использовать команды, чтобы объединить все кадры в одну 3D-матрицу по мере необходимости. Убедитесь, что каждый 2D-кадр матрицы отображает коронный срез и использует больше, чем оператор для отдельных значений пикселей, чтобы порог 3D-матрицы для создания двоичной маски.

Затем отрегулируйте порог так, чтобы анатомия черепа была захвачена маской. Чтобы удалить слой мускулатуры, итеративно возьмите 2D-срез из маски, чтобы обработать каждый кадр из 3D-маски отдельно, и используйте оператора тильды, чтобы инвертировать значения маски. Значения черепа будут те.

Внешний и мозг будет иметь значения нуля. Добавьте дополнительные пустые воксели в 3D маску до тех пор, пока измерение наименьшего разрешения маски не будет больше по фактору, определяемому коэффициентом масштаба. И линейно интерполировать значения в маске, пока маска не заполнит новое пространство.

Затем экспорт черепа в виде файла STL или аналогичного типа файла для 3D-печати. Чтобы создать краниотомию в 3D модели черепа, откройте файл МРТ и вручную сканируйте взад и вперед через 3D-матрицу, чтобы определить приблизительное местоположение краниотомии с помощью анатомических ориентиров, найденных в атласе мозга макаки. Чтобы создать форму агарозы, залить раствор агарозы в полную или половину полушария формы мозга и позволяют раствору затвердеть в форме в течение двух часов.

Когда агароза установила, используйте шпатель, чтобы аккуратно удалить гель модель из формы, заботясь, чтобы не повредить поверхность формы. Для макета настоя модели агарозного геля, смонтировать шприц насос на стереотаксис руку на стереотаксисной раме и заполнить 250 микролитер шприц с ионизированной водой. Загрузите шприц на шприц-насос и полностью заполните инъекцию канюли водой.

Используйте драйвер насоса для загрузки целевого объема пищевой красителя в шприц для инъекций. И выбрасывать пищевой краситель, пока небольшой шарик образуется на кончике канюли. Высушите шарик из кончика канюли и распоимите гель-модель под канюлей.

Опустите канюлю до тех пор, пока кончик не коснется поверхности модели геля, и обратите внимание на измерения на стереотаксисной руке. Затем плавно и быстро опустите канюлю в модель геля до целевой глубины впрыска. Убедившись, что поверхность геля запечатал вокруг канюли и запустить насос при наблюдении за распространением умереть до целевого объема была доставлена.

Используя этот протокол, может быть создана анатомически точная физическая модель не-человеческого мозга приматов. Точно так же может быть создана анатомически точная физическая модель черепа примата, извлеченная из магнитно-резонансных изображений. Физические модели черепа и мозга могут сочетаться с плотной интерференцией, подтверждая точность двух моделей по отношению друг к другу и узаконивая экстраполированные данные МРТ-анализа.

Вставка краниотомии в череп перед печатью позволяет комбинированию всех частей интерфейса образца для оценки геометрии различных компонентов по отношению к черепу и мозгу. Например, в этом эксперименте, ноги головного столба были манипулированы и установлены на кривизну черепа в месте имплантации до процедуры. В результате сокращается хирургическое время примерно с 2,5 часов до одного часа от открытия до имплантации, что значительно снижает риск оперативных осложнений.

Агароз смесь мозга модели могут быть введены с желтым красителем в области, интересной для оценки объема предлагаемого вливания и объединения модели агарозы с 3D печатных черепа могут быть использованы для моделирования вирусной хирургии инъекции вектора. Принимая во внимание изменения в анатомии черепа и мозга у разных животных, успех в процессе экстракции потребует корректировки в итеративных шагов. Таким образом, этот набор инструментов может быть использован для снижения риска в не-человеческой нейрохирургии приматов и методы изготовления может повысить экспериментальный процесс на передний край неврологии.