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광섬유 압력 변환기를 사용하여 쥐에서 경막외 Intracranial 압력 측정

Published: April 25, 2012 doi: 10.3791/3689
Automatic Translation
1, 1, 1
1Biomedical Sciences and Pharmacy, The University of Newcastle

Summary

두개골 내의 압력을 기록하는 소설 기법이 설명되어 있습니다. 최소한 침략적 방법은 정확하게 심각한 뇌 손상을 유발하지 않고 anaesthetized 쥐에게 intracranial 압력 (ICP)를 측정하기위한 광섬유 압력 감지 시스템을 사용합니다. 기술은 실험적 모델의 넓은 범위에서 사용할 수 있습니다.

Abstract

고가 intracranial 압력 (ICP)은 뇌졸중, 외상성 뇌 손상 및 심장 마비를 포함한 허혈성 뇌 손상의 여러 형태에 중요한 문제입니다. 이 고도는 transtentorial 헤르 니아가되는 것 1,2,3,4, midbrain 압축, 신경학적인 결손이나 대뇌 경색 2,4 증가의 형태로, 더 신경 부상이 발생할 수 있습니다. 현재 요법은 종종 임상 설정 5,6,7에서 상승된 ICP를 제어할 수 불충 분한 수 있습니다. 따라서 기본적인 메커니즘 우리의 이해를 촉진하고 고가 ICP에 대한 새로운 치료법을 개발하기 위해 동물 모델의 ICP 측정의 정확한 방법에 대한 필요가있다.

모두 임상과 실험적인 분위기의 ICP는 직접 측정없이 견적 수 없습니다. ICP의 카테 테르 삽입의 몇 가지 방법은 현재 존재합니다. 이들 중 심실 카테터는 인간 8 ICP 측정의 임상적 '황금 표준'이되었습니다. 인보이스이 방법은두개골의 부분적인 제거 및 뇌 조직을 통해 카테터의 계측을 olves. 따라서, 심실 카테터는 6~11% 9 감염률이 있습니다. 이러한 이유로, 경막 및 경막외 cannulations은 허혈성 손상의 동물 모델에서 선호하는 방법이되었습니다.

다양한 ICP 측정 기술은 동물 모델에 대한 적응,이 때문에 액체가 채워진 텔레 메 트리 카테터 10과 고체 카테터는 가장 자주 사용되는 11,12,13,14,15 있습니다되었습니다. 유체 채워진 시스템은 잘못된 ICP의 판독 결과, 줄에 공기 방울을 개발하는 경향이 있습니다. 고체 프로브는이 문제 (그림 1)하지 마십시오. 추가 문제는 실험 결과를 바꿀 수있는 뇌 손상을 유발하지 않고 두개골 아래에 또는 심실로 피팅 카테터입니다. 따라서 경막외 공간과 연속 ICP의 카테터를 삽입 방법을 개발하지만, NE를 피할 수있다에드는 두개골과 뇌 사이를 삽입합니다.

압력 센서의 위치가 (카테터의 맨 끝부분에서)이 모델의 높은 충실도 ICP 신호를 생성하는 것으로했기 때문에 광섬유 압력 카테터 (420LP, 삼바 센서, 스웨덴)은 경막외 위치에서 ICP를 측정하는 데 사용된 . 우리의 방법론과 함께 사용할 수있는 유사한 광섬유 기술 13 다른 제조 업체가 있습니다. 신호 모니터링 나사의 존재에 의해 dampened되는 것처럼 카테터 선단의 측면에있는 압력 센서를 대체 고체 카테터는이 모델 적합도 없을거야.

여기서는 ICP를 측정하는 비교적 간단하고 정확한 방법을 제시. 이 방법은 ICP 관련 동물 모델의 광범위한 걸쳐 사용할 수 있습니다.

Protocol

1. 해골 삽입

  1. isoflurane (5 % 유도, 1.5-2 %의 유지 보수) 70% N 2 30 % O 2 쥐를 마취시키다. 마취의 유도에 따라 마취 코 콘에서 쥐의 코 포지셔닝, 온난 플레이트에서 자주 발생하는 쥐를 놓습니다.
  2. 마취를 유지하고 수시로 찾아내는 '머리가 안정화 될때까지 귀 막대를 삽입 stereotaxic 프레임에 머리를 고정하십시오. 확인 호흡이 장애되지 않습니다. (그림 2).
  3. 1.5 cm의 피부 중간선 헤드 절개를하기 전에 오래 지속 국소 마취제, Bupivacaine 0.3 ML 0.5 % (화이자, 오스트 레일 리아)와 subcutaneously 두피를 삽입. (무균 악기와 장갑을 사용해야합니다.)
  4. 확실히 람다와 Bregma를 찾습니다 부드러운 조직과 주변 근육을 해부 무딘. 피부와 결합 조직을 접어야합니다.
  5. 노출된 두개골에 압력을 적용하여 출혈을 막기. 과도한 두개골 출혈이 불로 지졌죠 수 있습니다.
  6. 치과 dri 사용1mm 팁 버, 버 오른쪽 정수리 뼈에 넓은 구멍을 2mm로됩니다. 버 구멍 측면 2mm과 우수한 화살 부비동을 피하고 ICP 센서의 배치를 보장하는 Bregma에서 후부 2mm는 뇌졸중 연구를 위해, 허혈성 영토 이상입니다. 대체 위치는 다른 응용 프로그램에 동일하게 적합합니다. 버는 경질 위의 두개골은 반투명되는 깊이로 구멍. (그림 2-B).
  7. 구멍의 기지에서 두개골을 제거하는 0.5 mm 끝 버와 버를 교체합니다.
  8. 두개골이 갈라지기 시작하면, 잔해에서 벗어날되는 구멍의 기반을 확보, 모든 남아있는 두개골을 제거하려면 45 °의 집게를 사용합니다. (그림 3).

2. 스크류 수정 및 삽입

  1. 선반과 0.7 mm 드릴 비트를 사용하는 육각 머리 나사를 통해 0.7 밀리미터 구멍을 드릴 다운합니다.
  2. 그것을 약 1.5 회전합니다 (최소 액을 사용하여 설정하여 구멍에 모니터링 나사를 삽입그래서 같은) 기본 조직을 손상하지 해골에 나사를 확보하는 데 필요한 변합니다. (그림 2-C와 그림 4).
  3. 버 왼쪽 정수리 뼈의 고정 나사를위한 두번째 구멍, 가로 2mm와 Bregma에서 후부 2mm. 이 구멍은 두개골의 완전한 섹스를 요구하지 않는, 1mm 팁 버는 나사 삽입을위한 두개골을 희석하기 위해 사용됩니다 그래서.
  4. 두 번째 구멍에 2 X 4mm 육각 머리 나사를 삽입합니다. 이 나사는 치과용 시멘트시키고 그럼으로써 두개골에 대한 모니터링 나사를 꽂을 수 있도록 도와줍니다.
  5. 나사의 머리의 기지로 치과용 시멘트 모노머 및 폴리머를 혼합 적용하는 전송 피펫을 사용합니다.
  6. 적어도 10 분 동안 건조하는 치과 시멘트를 허용합니다.

3. Intracranial 압력 변환기 삽입

  1. 백색 수정액을 사용 팁에서 광섬유 센서 4mm을 표시합니다.
  2. 멸균 식염수 (0.9 %)과 모니터링 나사의 구멍을 채울 수 없기를 보장기포가 나사 내에 존재한다.
  3. 프로브의 끝이 나사의 끝 부분과 레벨되도록 나사에 ICP 프로브 4mm를 삽입합니다. 끝이 피어스 경질하지 않습니다 확인하십시오.
  4. 환기 및 혈압 펄스 파장을 반영 ICP 추적이 지켜지 수있을 때까지 나사 내에서 프로브의 끝부분을 조정합니다. (그림 5).

4. 공기 차단 인감을 형성

  1. 밀폐된 도장은 정확한 ICP 읽기에 필수적입니다. 1시 1분의 비율에 점성 biocompatible 코킹 재료 모노머 및 폴리머를 섞습니다. 압력 센서가 프로브의 끝에 있으며,이 섬에 밖으로 나사 이내이기 때문에 광섬유 프로브의 샤프트에 코킹 재료의 응용 프로그램은 센서의 압력 감도에 영향을 미치지 않습니다.
  2. 프로브 주위에 얇은 레이어와 모니터링 나사의 머리를 적용합니다. ICP 프로브를 생기죠 피하십시오.
  3. 5 분 설정할 수 있습니다.
  4. 두 번째 레이를 적용전체 모니터링 나사와 프로브 주위 코킹 재료의 어. 어떤 액체가 코킹 재료의 모든 크레바스로부터 누출되지 않도록 확인하십시오. (그림 2-D).
  5. 귀, 바를 제거합니다.
  6. 쥐이 발생하기 쉬운 위치에 남아있을 수도 있고, 신중하게 ICP 모니터링 중에 부정사 위치로 회전한다.
  7. 완성된 절차의 개략도는 (그림 6)에 그려져 있습니다.

5. Intracranial 압력 변환기 제거 및 Reinsertion

  1. 완료 ICP 모니터링에서 ICP 센서가 부드럽게 나사 및 코킹 재료에서 카테터를 당기는 제거할 수 있습니다.
  2. 삼바 센서 팁 부식을 방지하기 1% Terg-- 효소 용액으로 즉시 자리 여야합니다.
  3. 코킹 재료에 남아있는 구멍은 코킹 재료의 추가적인 계층으로 덮여 있어야합니다. (쥐이이 단계에서 깨우지 수 있습니다.)
  4. 추가 모니터링을위한 삼바 카테터를 다시 삽입하려면 썰어나사의 머리 수준에서 코킹 재료.
  5. 5.3 - 3.2 단계를 반복합니다.

6. 대표 결과

그림 5 10 초 이상 ICP의 판독 값의 표현입니다. 베이스 라인에서 Wistar 쥐의 평균 ICP은 6 mmHg입니다. 그림 5에 묘사된 짧은 주기성의 이벤트가 혈압 맥박의 파동을 반영합니다. 이상 주기성의 이벤트 환기 이벤트를 보여줍니다. SAMBA 센서 3-4 mmHg로 1-2 mmHg의 펄스 진폭의 환기 진폭을 반영합니다.

각 실험에서 삼바 센서의 위치를​​ 확인하려면 ICP 트레이스는 복부 압박과 같은 가사의 기간과 같은 호흡기 이벤트에 대한 대응을 위해 테스트해야합니다. 복부 압축은 그림 7에 그려져 있습니다.

가사 상태 (그림 8 그림)의 기간이 가장 실험 invo에서 관찰되는 동물을 호흡 자발적 lving. 이러한 이벤트는 호흡기 (격막 변환기) 및 동맥 압력 흔적에 호흡기 deflections의 부재에 의해 생리 레코드에서 식별됩니다. ICP 추적에서 이에 상응하는 변화를 ICP 프로브 위치를 확인합니다.

그림 9는 귀, 바 (단계 4.6)의 제거 후에 전형적인 ICP 추적을 묘사. 따라서 intracranial 볼륨의 두개골과 결과의 파괴의 약간의 압축 단계에서 1.2 결과의 귀, 바, 증가된 ICP의 삽입. 센서가 올바르게 위치되면, ICP는 최소한 4 떨어질 것이다 - 5 mmHg를 귀, 막대의 제거와 함께.

Histological 분석은 즉시 압력 센서와 나사 아래에있는 대뇌 피질 영역 손상을 확인하는 데 사용할 수 있습니다. 외상 및 비 외상성 나사 삽입의 예제는 그림 4에 그려져 있습니다.

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1 그림. 유체는 대 SAMBA ICP의 흔적이 가득한. ICP는 SAMBA 광섬유 카테터 (위)과 유체 가득한 카테터 (아래)를 통해 동시에 기록되었다. 평균 ICP 값을 그러나 유체 가득 카테터 신호가 특히 맑은 호흡기와 광섬유 카테터로 볼 동맥 압력 파형에 비해 dampened되었다 두 성분이 유사했다.

그림 2
그림 2. Intracranial 압력 카테터 삽입 절차. 쥐의 머리는 귀, 바, 마취 코 콘 [A]와 stereotaxic 프레임에 고정되었다. 구멍 직경 약 2mm, 오른쪽 정수리 뼈 [B]로 뚫고되었다. 샤프트에 0.7 밀리미터 구멍이있는 2 × 4 밀리미터 나사가 삽입되었습니다 [C]. 고정 나사는 왼쪽 정수리 뼈와 두개골 및 치과용 시멘트로 덮여 외과 사이트에 삽입되었다. ICP cathet어 (검은색 화살표)은 다음 나사 구멍과 코킹 재료 (흰색 화살표) [D]로 만든 밀폐 씰에 삽입되었다. 스테플 (규모) ​​= 12mm X 5mm.

그림 3
그림 3. 모니터링 스크류 버 전당 오리 엔테이션. 두개골은 람다 (블랙 별표)와 Bregma (흰색 별표)를 찾습니다 결합 조직에서 벗어날와 구멍이 수평 2mm와 Bregma에서 후부 2mm을 뚫고되었다. 구멍은 경질 및 pial 혈관 (검은색 화살표) 그대로두고 파편 지워졌습니다. 스테플 (규모) ​​= 12mm X 5mm.

그림 4
4 그림. 24 시간 ICP 모니터링 스크류의 계측 후 쥐 두뇌의 조직학. Haemotoxylin과 Eosin의 염색법, 6 μm의 코로나 섹션. 왼쪽 : 비 외상성 나사 삽입. 오른쪽 외상 나사 삽입,증상의 면적은 뇌졸중 손상 영역 (화살표)에 유사한 세포 형태로 손상된 조직을 묘사. 4X 목적에 삽입합니다.

그림 5
그림 5. 전형적인 ICP 추적. 펄스 압력 파동은 작은 진폭 (*)의 이벤트로 표시됩니다. 환기는 더 이상 주기성 (#)의 이벤트로 반영됩니다.

그림 6
6 그림. ICP 프로브 삽입 도식. 다이어그램 지원 나사 (오른쪽)과 나사 (왼쪽)에 코킹 재료 코팅 ICP 프로브의 위치를 보여줍니다.

그림 7
그림 7. 복부 압축. 복부가 일시적으로 ICP 신호의 생존 능력을 검증 (~ 1 초) 압축되었습니다. 감소 대뇌 정맥 대가로 압축 결과intracranial 볼륨을 증가하기 때문에 ICP 증가. 동맥 압력 (PA)는 초기 ICP 상승 이후에만 떨어졌다.

그림 8
그림 8. Apnoea 기간. 호흡의 일시 정지는 격막 변환기 추적에 반영되며, 동맥 압력 (PA) 추적 및 ICP 추적.

그림 9
9 그림. 귀 - 바 제거. ICP는 stereotaxic 프레임 귀, 막대의 제거로 떨어뜨해야합니다.

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Discussion

여기에 제시된 절차는 intracranial 압력에 매우 민감하고 정확한 레코딩을 가능하게합니다. 이것은 최소한 침략적 기술은 경막외 공간에 압력 센서를 배치한 아니라 뇌 조직이나 심실에 의해 상당한 뇌 손상을 방지합니다.

중요한 단계는 다음과 같습니다 : 1) 두개골을 통해 시추 -주의 피어스 경질이나 뇌 조직의 기초가 손상되지 촬영되어야하며 2) 코킹 재료로 단단히 밀봉을 보장 - 모든 누설이있다면, ICP 추적되지 않습니다 신뢰성. ICP 센서가 적절하게 배치되면 독서는 ICP뿐만 아니라의 정확한 추적을 줄뿐만 아니라 호흡과 심장 박동을 것입니다. 영감으로 더 부정적인 intrathoracic 압력은 더 큰 압력 구배와 증가하는 대뇌 정맥 수익을 만들어 하류 intravascular 압력을 줄여줍니다. ICP의 감소에서 대뇌 혈액 볼륨 결과의 후속 감소. 반대로, expi배급은 하류 정맥 압력을 증가 시키며, ICP 증가한다. 간략한, 잠시 만요 복부 압박은 Valsalva의 책략과 유사한 자극을 시뮬레이션하기 위해 모든 실험 동물에서 수행할 수 있습니다. 적용할 때이 생리적 자극은 대뇌 정맥 반환을 줄이고 ICP의 과도 상승을 초래할 것으로 알려져 있습니다. 복부 압축 (ICP 관련없이 상승)에 대한 응답의 부족 빈 나사의 밀폐된 도장이나 막힘에서 누출을 제안합니다. 누수가 명백한 경우, 코킹 재료의 세 번째 계층은 완벽한 밀봉을 얻기 위해 센서 주위에 적용될 수 있습니다. 코킹 재료 광섬유를 압축하지 않습니다, 추가적인 레이어에만 적절한 밀봉을 보장합니다 그래서. 나사가 차단되는 경우, 코킹 재료 및 센서를 제거 멸균 식염수 단계를 반복 3.2과 함께 부드럽게 나사를 플러시 - 4.5. ICP 추적이 아직 약한 경우에는 광섬유 케이블이 확인되어야합니다. 이 E 인 경우 SAMBA 광섬유 케이블은 10cm의 굽힘 반경을 용인할 수ICP 추적에 문제가 발생한 것입니다 xceeded.

경질은 두개골과 매우 가까운 거리에 있으며 단계 1.8에서 두개골을 제거하면되므로 최대한의주의가되어야합니다. 이 기법을 배우고, 경질 우발적으로 뚫었 수 있으며 뇌척수 (CSF)은 경막외 공간으로하고 모니터링 스크류로 세어 나갑니다. 두개골 천장이 밀폐되어 있기 때문에 경질의 장식용 그러나, ICP 측정에 영향을 미치지 않습니다.

이 방법은 마취 하에서 동물에서 사용하기에 적합하지만 그것은 깨어있는 동물에 밧줄 시스템을 사용하여 레코딩을 수행하도록 쉽게 수정할 수있다. 설명된 기술은 ICP 측정의 여러 모델에 사용할 수있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 방법에 사용되는 광섬유는 전자 자기장의 형태로 구분하지 않습니다 따라서 같은 MR, CT, PET 및 SPECT와 같은 이미징 기술과 호환됩니다. 시간의 경과에 레코딩 및 측정의 신뢰성의 품질은 tho에 우수SE는 상용 유체 가득한 카테 테르 시스템을 사용하여 획득하였습니다.

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Disclosures

우리는 공개 할게 없다.

Acknowledgments

이 프로젝트는 국립 뇌졸중 재단 헌터 의학 연구소 (HMRI)와 국립 보건 의학 연구위원회 (NH & MRC), 오스트 레일 리아에 의해 재정 지원되었다. 그들의 기술력에 대한 뉴캐슬의 대학에서 보건 워크샵 직원의 학부에 특별 감사합니다.

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

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References

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Murtha, L., McLeod, D., Spratt, N. Epidural Intracranial Pressure Measurement in Rats Using a Fiber-optic Pressure Transducer. J. Vis. Exp. (62), e3689, doi:10.3791/3689 (2012).

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