Summary
يوصف تقنية جديدة لتسجيل الضغط داخل الجمجمة. طريقة مينيملي يستخدم نظام ضغط الألياف البصرية الاستشعار عن بعد لقياس الضغط داخل الجمجمة بدقة (ICP) في الفئران مخدرة دون أن تسبب صدمة كبيرة في الدماغ. ويمكن استخدام هذه التقنية في مجموعة واسعة من نماذج تجريبية.
Abstract
ارتفاع الضغط داخل الجمجمة (ICP) مشكلة كبيرة في أشكال عدة من إصابات الدماغ الدماغية بما في ذلك السكتة الدماغية، وإصابات في الدماغ والسكتة القلبية. وهذا قد يؤدي إلى ارتفاع الإصابة العصبية أخرى، في شكل فتق بطريق الخيمة 1،2،3،4، ضغط المخ الأوسط، وعجز عصبي أو زيادة احتشاء دماغي 2،4. العلاجات الحالية وغالبا ما تكون غير كافية للسيطرة على ارتفاع في برنامج المقارنات الدولية في إعداد سريرية 5،6،7. وبالتالي هناك حاجة لأساليب دقيقة لقياس برنامج المقارنات الدولية في النماذج الحيوانية لزيادة فهمنا للآليات الأساسية وتطوير علاجات جديدة لبرنامج المقارنات الدولية مرتفعة.
ويمكن في وضع كل من السريرية والتجريبية لبرنامج المقارنات الدولية لا يمكن تقدير دون القياس المباشر. عدة طرق لإدخال القسطرة برنامج المقارنات الدولية القائمة حاليا. هذه أصبحت القسطرة داخل البطيني "معيار ذهبي" والسريرية لقياس برنامج المقارنات الدولية في البشر 8. هذا أسلوب الجردolves الإزالة الجزئية من الجمجمة، وأجهزة للقسطرة من خلال أنسجة المخ. وبناء على ذلك، القسطرة داخل البطيني يكون معدل العدوى من 6-11٪ 9. لهذا السبب، أصبحت cannulations تحت الجافية والتخدير فوق الجافية الأساليب المفضلة في النماذج الحيوانية من الإصابة الدماغية.
وقد تم تكييف مختلف أساليب القياس برنامج المقارنات الدولية لنماذج حيوانية، وهذه، القسطرة القياس مملوءة بسائل (10) والقساطر الحالة الصلبة هي 11،12،13،14،15 الأكثر استخداما. نظم مملوءة بسائل عرضة لتطوير فقاعات الهواء في خط، مما أدى إلى قراءات خاطئة لبرنامج المقارنات الدولية. تحقيقات في الحالة الصلبة تجنب هذه المشكلة (الشكل 1). وثمة مشكلة أخرى هي القسطرة المناسب تحت الجمجمة أو إلى البطينين دون أن تسبب أي إصابات الدماغ التي قد تغير من النتائج التجريبية. ولذلك، قمنا بتطوير الطريقة التي يضع القسطرة برنامج المقارنات الدولية متجاورة مع الفضاء فوق الجافية، لكنها تتجنب الشرق الأدنىإد لإدراجها بين الجمجمة والدماغ.
تم استخدام الضغط الألياف البصرية القسطرة (420LP، مجسات سامبا، السويد) لقياس برنامج المقارنات الدولية في الموقع فوق الجافية لأنه تم العثور على مكان وجود جهاز استشعار الضغط (على الحافة جدا للقسطرة) لإنتاج عالية الدقة إشارة برنامج المقارنات الدولية في هذا النموذج . وهناك غيرها من الشركات المصنعة للتقنيات مشابهة الألياف البصرية 13 التي يمكن استخدامها مع منهجيتنا. والبديل القسطرة الحالة الصلبة، التي لديها جهاز استشعار الضغط الموجود في الجانب من طرف القسطرة، لا يكون مناسبا لهذا النموذج كما هو إشارة قلل من وجود المسمار الرصد.
هنا، نقدم طريقة بسيطة نسبيا ودقيقة لقياس برنامج المقارنات الدولية. ويمكن استخدام هذه الطريقة عبر مجموعة واسعة من النماذج الحيوانية برنامج المقارنات الدولية ذات الصلة.
Protocol
1. جمجمة الاختراق
- تخدير الفئران مع (الاستقراء 5٪، وصيانة 1،5-2٪) isoflurane في 70٪ N 2 و 30٪ O 2. بعد التخدير، وضع الفئران المعرضة على طبق من الاحترار، وتحديد المواقع أنف الجرذ في مخروط الأنف مخدر.
- مع الحفاظ على التخدير، وتأمين رأس في إطار التجسيمي، بإدراج الأذن القضبان حتى استقرت في الرأس. لم تضعف ضمان التنفس. (الشكل 2-A).
- حقن فروة الرأس تحت الجلد مع مخدر طويل محلي دائم، بوبيفاكايين 0.3 مل 0.5٪ (فايزر، استراليا) قبل اتخاذ الجلد الطول 1،5 خط الوسط شق الرأس. (وينبغي استخدام الأدوات المعقمة والقفازات.)
- تخفف من حدة تشريح الأنسجة الرخوة والعضلات المحيطة بها لتحديد واضح لامدا وBregma. تراجع الجلد والنسيج الضام.
- وقف أي نزيف عن طريق الضغط على الجمجمة عرضة للخطر. ويمكن باستخدام الكي المفرط نزيف في الجمجمة.
- استخدام DRI الأسنانليرة لبنانية مع طرف لدغ 1 مم، لدغ حفرة 2 ملم واسعة في العظم الجداري الأيمن. لدغ ثقب 2 مم و 2 مم الجانبي الخلفي من Bregma لتفادي الجيب السهمي العلوي وضمان توظيف للاستشعار برنامج المقارنات الدولية على الأراضي الدماغية، لدراسات السكتة الدماغية. سيكون مواقع بديلة تكون مناسبة على حد سواء لتطبيقات أخرى. لدغ حفرة على عمق حيث الجمجمة فوق الجافية تصبح شفافة. (الشكل 2-B).
- استبدال لدغ مع لدغ مم طرف 0.5 لإزالة الجمجمة في قاعدة الحفرة.
- عندما تبدأ الجمجمة للقضاء، واستخدام الملقط 45 درجة لإزالة كل ما تبقى في الجمجمة، وضمان قاعدة الحفرة وازالة الانقاض. (الشكل 3).
2. تعديل وإدخال المسمار
- حفر حفرة 0.7 مم من خلال المسمار سداسية الرأس باستخدام مخرطة و 0.7 مثقاب ملم.
- إدراج المسمار الرصد في حفرة بتحويلها ما يقرب من 1.5 المنعطفات (استخدام الحد الأدنى منيتحول اللازمة لتأمين المسمار في الجمجمة حتى لا تتلف نسيج الأساسي). (الشكل 2-C والشكل 4).
- لدغ حفرة ثانية لترسيخ المسمار في العظم الجداري الأيسر، 2 مم و 2 مم الجانبي الخلفي من Bregma. هذا الثقب لا يتطلب اختراق كامل للجمجمة، لذلك يتم استخدام 1 ملم طرف لدغ لرقيقة الجمجمة لإدخال المسمار.
- اضافة الى وجود 2 × 4 مم سداسية الرأس المسمار في الحفرة الثانية. هذا المسمار يساعد على ترسيخ الاسمنت الأسنان، وبالتالي المسمار الرصد في الجمجمة.
- استخدم ماصة نقل إلى خلط وتطبيق طب الأسنان مونومر الاسمنت والبوليمر إلى قاعدة للرئيس البراغي.
- السماح للأسمنت الأسنان لتجف لمدة 10 دقائق على الأقل.
3. داخل الجمجمة الإدراج الضغط محول
- باستخدام الطامس الأبيض، بمناسبة الألياف البصرية الاستشعار 4 ملم من الحافة.
- سد ثقب المسمار الرصد مع ملحي معقم (0.9٪)، وضمان عدم وجودفقاعات الهواء موجودة داخل المسمار.
- إدراج التحقيق ICP 4 مم في المسمار بحيث غيض من التحقيق هو مستوى مع نهاية المسمار. ضمان طرف لا يخترق الجافية.
- ضبط غيض من التحقيق داخل المسمار حتى يمكن ملاحظتها تتبع برنامج المقارنات الدولية التي تعكس والتهوية، وأمواج الدم نبض الضغط. (الشكل 5).
4. تشكيل ختم محكم السد
- وختم محكم لا بد من القراءة الدقيقة لبرنامج المقارنات الدولية. مزيج لزج حيويا مونومر مادة البوليمر والسد في نسبة 1:1. لأن استشعار الضغط على طرف لجنة التحقيق، وهذا هو المسمار داخل تجويف بها، وتطبيق المادة السد إلى رمح من لجنة التحقيق من الألياف البصرية له أي تأثير على حساسية الضغط من أجهزة الاستشعار.
- تطبيق طبقة رقيقة حول التحقيق ورئيس المسمار الرصد. تجنب تشريد التحقيق برنامج المقارنات الدولية.
- السماح لمجموعة لمدة 5 دقائق.
- تطبيق العلمانية 2إيه المواد السد حول المسمار رصد كامل والتحقيق. ضمان عدم وجود السائل يتسرب من أي الصدوع في المواد السد. (الشكل 2-D).
- إزالة الأذن القضبان.
- يجوز للفأر البقاء في وضعية الانبطاح، أو يتم تناوب بعناية في موقف ضعيف خلال رصد برنامج المقارنات الدولية.
- وصفت والتخطيطي لإجراء اكتمل في (الشكل 6).
5. إزالة محول الضغط داخل الجمجمة وإعادة الإدماج
- عند اكتمال برنامج المقارنات الدولية للرصد، قد تتم إزالة أجهزة الاستشعار برنامج المقارنات الدولية من خلال سحب بلطف القسطرة من المواد المسمار والسد.
- وينبغي أن أجهزة الاستشعار سامبا على الفور إلى مكان حل Terg-A-إنزيم 1٪ لمنع التآكل طرف.
- يجب تغطية الحفرة المتبقية في مادة السد مع طبقة إضافية من مادة السد. (قد يكون استيقظ الجرذ في هذه المرحلة).
- إلى معاودة القسطرة سامبا لرصد إضافية، شريحةالمادة السد على مستوى رئيس المسمار.
- كرر الخطوات من 3،2-5،3.
6. ممثل النتائج
الشكل 5 هو تمثيل من خلال قراءات ICP عشر ثوان. في الأساس، وبرنامج المقارنات الدولية في متوسط جرذ ويستار هو 6 ملم زئبقي. أحداث الأقصر دورية صورت في الشكل 5 تعكس موجات الدم نبض الضغط. أحداث تعد دورية تظهر أحداث التهوية. لاحظ أن أجهزة الاستشعار سامبا يعكس اتساع التهوية من زئبق 3-4 والسعة نبض من 1-2 مم زئبق.
للتحقق من صحة موقف الاستشعار سامبا في كل تجربة، يجب اختبار آثار برنامج المقارنات الدولية لالتجاوب مع الضغط على البطن والأحداث في الجهاز التنفسي، مثل فترات انقطاع النفس. وصفت لضغط البطن في الشكل 7.
ويلاحظ وفترات انقطاع النفس (موضح في الشكل 8) في invo معظم التجارب lving عفويا تنفس الحيوانات. ويتم تحديد هذه الأحداث في سجلات الفسيولوجية من قبل عدم وجود انحرافات في الجهاز التنفسي الجهاز التنفسي (محول الحجاب الحاجز) وآثار الضغط الشرياني. وهو تغيير مكافئ في تتبع برنامج المقارنات الدولية بالتحقق من وضع مسبار برنامج المقارنات الدولية.
الشكل 9 يصور تتبع برنامج المقارنات الدولية النموذجية بعد ازالة قضبان الأذن (الخطوة 4.6). إدراج أشرطة الأذن في الخطوة 1.2 يؤدي إلى ضغط طفيف من الجمجمة ويترتب على ذلك اضطراب في حجم داخل الجمجمة، وبالتالي زيادة 1 برنامج المقارنات الدولية. إذا تم وضع حساس بشكل صحيح، وبرنامج المقارنات الدولية إسقاط ما لا يقل عن 4 - مع إزالة القضبان الأذن 5 ملم زئبقي.
ويمكن استخدام التحليل النسيجي للتحقق من أي ضرر للمنطقة القشرية على الفور في إطار استشعار الضغط والمسمار. ويصور مثال على إدخال المسمار مؤلمة وغير مؤلمة، في الشكل 4.
_upload/3689/3689fig1.jpg "/>
الشكل 1. السائل معبأ مباراة سامبا آثار برنامج المقارنات الدولية. تم تسجيلها لبرنامج المقارنات الدولية في وقت واحد عن طريق القسطرة من الألياف البصرية سامبا (أعلى) والقسطرة السوائل تملأ (القاع). وكان متوسط القيم لبرنامج المقارنات الدولية المماثلة في كل من آثار، ولكن كان أبرزها السائل إشارة القسطرة تملأ قلل مقارنة مع الجهاز التنفسي واضحة والشرايين الطول الموجي الضغط الذي يشهده القسطرة من الألياف البصرية.
الشكل 2. تم تأمين داخل الجمجمة الإدراج إجراء قسطرة الضغط. رأس فأر في إطار التجسيمي بقضبان الأذن والأنف مخروط مخدر [A]. وقد حفر حفرة، ما يقرب من 2 مليمتر في القطر، في العظم الجداري الأيمن [B]. أدرجت 2 × المسمار 4 ملم مع وجود ثقب مم 0.7 في رمح [C]. تم إدراجها على المسمار رسو في عظم الجداري الأيسر والجمجمة وموقع الجراحية التي يغطيها الاسمنت الأسنان. برنامج المقارنات الدولية cathetتم إدراج ثم إيه (السهم الأسود) في ثقب المسمار وختم محكم المصنوعة من المواد السد (أبيض السهم) [D]. التيلة (على النطاق) = 12 مم × 5 مم.
الشكل 3. رصد ثقب الأزيز برغي التوجيه. تم مسح الجمجمة من النسيج الضام لتحديد موقع لامبدا (النجمة السوداء) وBregma (أبيض النجمة) وثقب حفر 2 مم الجانبية والخلفية من 2 ملم Bregma. تمت تبرئة حفرة من الحطام مغادرة الجافية والأوعية حنوني (السهم الأسود) على حالها. التيلة (على النطاق) = 12 مم × 5 مم.
الشكل 4. الأنسجة من المخ الجرذ بعد 24 ساعة من أجهزة الرصد لولب برنامج المقارنات الدولية. Haemotoxylin يوزين وتلطيخ، 6 أقسام الاكليلية ميكرون. اليسار: عدم صدمة إدخال المسمار. اليمين: صدمة إدخال المسمار،منطقة من شحوب يصور الأنسجة التالفة مع التشكل الخلوي مماثلة لمنطقة تضررت السكتة الدماغية (السهم). تدرج في الهدف 4X.
الشكل 5. وصفت نموذجي لبرنامج المقارنات الدولية تتبع الضغط نبض. موجات من الأحداث الصغيرة سعة (*). وينعكس التهوية بواسطة أحداث تعد دورية (#).
الشكل 6. برنامج المقارنات الدولية تخطيطي دقق الإدراج. رسم بياني يوضح وضع المسمار الدعم (يمين) والمواد المغلفة السد برنامج المقارنات الدولية التحقيق في المسمار (يسار).
الشكل 7. ضغط البطن. تم ضغط مؤقتا البطن (~ 1 ثانية) للتحقق من صحة صلاحية إشارة برنامج المقارنات الدولية. نتائج ضغط في انخفاض العائد الوريدي الدماغي،زيادة حجم داخل الجمجمة، وبالتالي زيادة برنامج المقارنات الدولية. وانخفض الضغط الشرياني (باسكال) إلا بعد ظهور برنامج المقارنات الدولية الأولي.
الرقم 8. فترة Apnoea. وينعكس الوقف المؤقت للتنفس في الحجاب الحاجز أثر محول، والضغط الشرياني (باسكال) اثر وتتبع برنامج المقارنات الدولية.
الشكل 9. الأذن بار إزالة. برنامج المقارنات الدولية يجب أن تسقط مع إزالة القضبان الأذن إطار التجسيمي.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
الإجراء المقدمة هنا يمكن تسجيل حساسة جدا ودقيقة من الضغط داخل الجمجمة. هذه التقنية مينيملي يتجنب كبيرة صدمة في الدماغ عن طريق وضع جهاز استشعار الضغط في الفضاء فوق الجافية، وليس أنسجة المخ أو البطينين.
الخطوات الحاسمة يلي: 1) من خلال حفر الجمجمة - يجب الحرص على عدم الجافية أو بيرس تلف أنسجة المخ التي يقوم عليها، 2) ضمان وجود ختم ضيق مع المواد السد - إذا كان هناك أي تسرب، وسوف تتبع برنامج المقارنات الدولية لا تكون يمكن الاعتماد عليها. عندما يتم وضع مناسب للاستشعار برنامج المقارنات الدولية، والقراءة تعطي التتبع الدقيق لبرنامج المقارنات الدولية، ليس فقط، وإنما أيضا في الجهاز التنفسي ومعدل ضربات القلب. مع إلهام، ومزيد من الضغط السلبي داخل الصدر يخفف الضغط داخل الأوعية المصب، وخلق مزيد من الانحدار الضغط وزيادة العائد الوريدي الدماغي. ويترتب على ذلك تخفيض في حجم الدم الدماغي النتائج إلى انخفاض في برنامج المقارنات الدولية. وفي المقابل، expiالتموينية يزيد من الضغط الوريدي المصب ويزيد من برنامج المقارنات الدولية. باختصار، يمكن أن يؤديها 1 الضغط على البطن الثاني في كل حيوانات التجارب لمحاكاة حافز مماثل لمناورة فالسالفا. عند تطبيقها، ويعرف هذا التحفيز الفسيولوجية للحد من عودة الدماغي الوريدي ويؤدي إلى ارتفاع عابر في برنامج المقارنات الدولية. وعدم وجود استجابة لضغط البطن (أي ارتفاع في برنامج المقارنات الدولية) يشير إلى وجود تسرب في ختم محكم أو انسداد في برغي أجوف. إذا تسرب هو واضح، قد يتم تطبيق طبقة ثالثة من المواد السد حول الاستشعار للحصول على ختم محكم. لاحظ أن المواد السد لن تضغط على الألياف البصرية، لذلك طبقة إضافية سيضمن مجرد ختم كاف. إذا تم حظر المسمار، وإزالة المواد السد والاستشعار، ومسح المسمار بلطف مع ملحي معقم وكرر الخطوات من 3،2-4،5. إذا كانت تتبع برنامج المقارنات الدولية لا يزال ضعيفا، لا بد من التحقق من كابلات الالياف البصرية. يمكن أن كابل الألياف البصرية سامبا تتسامح مع منحنى نصف قطرها 10 سم، إذا كان هذا هو هxceeded سوف يثير الشبهة تتبع برنامج المقارنات الدولية.
والجافية على مقربة جدا من الجمجمة، ويجب أن تؤخذ بعناية فائقة لذا عند إزالة الجمجمة في الخطوة 1.8. عندما تعلم هذه التقنية، قد يكون دورا اخترقت عن طريق الخطأ، والسائل النخاعي (CSF) وسوف تتسرب في الفضاء فوق الجافية، وإلى المسمار الرصد. والمواهب في بلدة دورا، ولكن، لن تؤثر على برنامج المقارنات الدولية لقياس وختم قبو الجمجمة.
هذا الأسلوب هو مناسبة للاستخدام في الحيوانات تحت تأثير مخدر، ومع ذلك فإنه بسهولة تعديل لتنفيذ التسجيلات باستخدام نظام حبل في الحيوانات المستيقظة. ووصف هذه التقنية لديها القدرة على أن تستخدم في العديد من نماذج قياس برنامج المقارنات الدولية. والألياف البصرية المستخدمة في هذا الأسلوب هو غير حساس إلى أي شكل من أشكال الكهربائية والمجالات المغناطيسية وبالتالي فهو متوافق مع تقنيات التصوير مثل MR، CT، PET و SPECT. جودة تسجيلات وموثوقية القياسات مع مرور الوقت متفوقة على ثوحصلت حد ذاتها باستخدام النظم المتاحة تجاريا القسطرة مملوءة بسائل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
ليس لدينا ما يكشف.
Acknowledgments
وقد تم تمويل هذا المشروع من قبل مؤسسة السكتة الدماغية الوطنية، هنتر معهد البحوث الطبية (HMRI) والوطنية للصحة ومجلس البحوث الطبية (NH & MRC)، وأستراليا. شكر خاص لكلية الموظفين ورشة عمل الصحة في جامعة نيوكاسل لخبرتهم التقنية.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Dental Cement Monomer | Henry Schein | VX- SC500MLL | |
| Dental Cement Polymer | Henry Schein | VX- SC1000GCL4 | |
| Dental drill burr- size 12 | Gunz Dental | EL104S001012/10 | |
| Dental drill burr- size 6 | Gunz Dental | EL104S001006/10 | |
| Metal Screw | Hardware Store | 2 x 4 mm, hexagonal head. (laboratory-modified by 0.7 mm hole drilled through shaft) | |
| SAMBA Control Unit | Harvard Apparatus | 50433102 | |
| SAMBA Sensor | Harvard Apparatus | 50461122 | 420 LP, 15cm bare fibre, radio-opaque coating |
| Silagum AV Mono caulking material | Gunz Dental | RG 9152 | Vinylpolysiloxanes, hydrogen polysiloxanes, filler, pigments, additives, plantinum catalyst |
| Terg-A-Zyme | Alconox, Inc. | 1304 | Enzyme-active powdered detergent |
References
- 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).
