Summary
Kafatası içindeki basınç kaydetmek için yeni bir yöntem tarif edilmiştir. Minimal invaziv yöntem doğru önemli bir beyin travması neden olmadan anestezi sıçanlarda kafa içi basınç (ICP) ölçmek için bir fiber-optik basıncı algılama sistemi kullanır. Tekniği deneysel model, geniş bir aralık içinde kullanılabilir.
Abstract
Artmış kafa içi basınç (ICP) inme, travmatik beyin hasarı ve kardiyak arrest gibi iskemik beyin hasarı çeşitli formları önemli bir sorundur. Bu yükseklik transtentoryal herniasyonu 1,2,3,4, orta beyin sıkıştırma, nörolojik defisit veya serebral infarkt 2,4 artış şeklinde, ileri nörolojik yaralanmalara neden olabilir. Mevcut tedaviler genellikle klinik ortamda 5,6,7 artmış ICP kontrol etmek için yetersiz kalmaktadır. Böylece, temel mekanizmasını anlamaya ilerletmek için ve yükseltilmiş ICP için yeni tedaviler geliştirmek için hayvan modellerinde ICP ölçüm doğru yöntemleri için bir ihtiyaç vardır.
Hem klinik ve deneysel ortamda ICP doğrudan ölçüm olmadan tahmin edilemez. ICP kateter çeşitli yöntemler şu anda mevcut. Bunlardan intraventriküler kateter insanlarda 8 ICP ölçümü klinik 'altın standart' haline gelmiştir. Bu yöntem, invKafatasının kısmen kaldırılması ve beyin dokusu ile kateterin enstrümantasyon olves. Sonuç olarak, intraventriküler kateterler 6-11% 9 bir bulaşma oranına sahip. Bu nedenle, subdural ve epidural cannulations iskemik yaralanma hayvan modellerinde tercih edilen yöntemler haline gelmiştir.
Çeşitli ICP ölçüm teknikleri hayvan modelleri için uyarlanmış ve bu, içi sıvı dolu telemetri kateter 10 ve katı hal kateterler en sık kullanılan 11,12,13,14,15 oldular. Sıvı dolu sistemleri yanlış ICP okuma sonuçlanan hattında hava kabarcıkları gelişmekte yatkındır. Katı hal sondalar bu sorunu (Şekil 1) kaçının. Ek bir sorun deney sonuçlarını değiştirebilir herhangi bir beyin hasarı yaratmadan kafatasının altında veya ventriküller içine uydurma kateterler olduğunu. Bu nedenle, epidural ile bitişik bir ICP kateter yerleştirir bir yöntem geliştirdi, ama ne engeller vared kafatası ve beyin arasında eklemek için.
Basınç sensörü yeri (kateter çok ucunda) bu model bir yüksek sadakat ICP sinyal üretmek için bulunamadığı için bir optik fiber basınç kateter (420LP, SAMBA Sensörler, İsveç) epidural yerde ICP ölçmek için kullanılır . Bizim metodoloji ile kullanılabilir benzer optik fiber teknolojileri 13 diğer üreticilerin vardır. Sinyalinin izlenmesi vida varlığı ile nemlendirilmiş olacak şekilde kateter ucu tarafında bulunan basınç sensörü sahip alternatif bir katı hal kateterler, bu model için uygun olmayacaktır.
Burada, ICP ölçmek için nispeten basit ve doğru bir metot sunduk. Bu yöntem, ICP ilgili hayvan modellerinde, geniş bir aralığı boyunca kullanılabilir.
Protocol
1. Kafatası Penetrasyon
- Izofluran (% 5 indüksiyon,% 1.5-2 bakım)% 70 N 2 ve% 30 O 2 ile sıçan uyuşturan. Anestezi indüksiyonundan sonra, bir anestezik burun konisi içinde sıçan burnu konumlandırma, bir ısınma plaka üzerine yüzükoyun sıçan yerleştirin.
- Anestezi korurken, baş stabilize oluncaya kadar kulak çubukları ekleyerek, bir stereotaksik çerçeve içinde kafası sabitleyin. Emin olun nefes bozulmaz. (Şekil 2-A).
- 1.5 cm'lik cilt orta hat kafa kesi yapmadan önce uzun süreli lokal anestezi, Bupivakain 0,3 ml% 0.5 (Pfizer, Avustralya) ile subkutan saç derisine enjekte edilir. (Steril aletler ve eldiven kullanılmalıdır.)
- Açıkça Lambda ve bregma bulmak için yumuşak doku ve çevresindeki kaslar teşrih künt. Deri ve bağ dokusu geri çekin.
- Maruz kafatasına basınç uygulayarak herhangi bir kanama kaynaklanıyor. Aşırı kanama kafatası koterize edilebilir.
- Bir diş dri kullanma1 mm uç çapak, çapak sağ parietal kemiğe geniş bir delik 2 mm ll. Burr deliği yanal 2 mm ve superior sagittal sinüs önlemek ve ICP sensör yerleşimini sağlamak için bregmadan posterior 2 mm inme çalışmaları için, iskemik toprakları üzerindedir. Alternatif konumları diğer uygulamalar için de uygun olabilir. Burr dura üzerinde kafatası saydam hale derinliğe kadar delik. (Şekil 2-B).
- Deliğin dibinde kafatası kaldırmak için 0.5 mm uç çapak ile çapak değiştirin.
- Kafatasının çatlamasına başladığında, enkaz temizlenir delik tabanı sağlanması, kalan tüm kafatası kaldırmak için 45 ° forseps kullanabilir. (Şekil 3).
2. Vida Modifikasyon ve Yerleştirme
- Bir torna ve 0.7 mm matkap ucu kullanarak bir altıgen başlı vida ile bir 0.7 mm delik delin.
- Yaklaşık 1.5 tur (minimum miktarda kullanılması çevirerek deliğe izleme vidasınışekilde) altta yatan doku zarar vermemeye kafatasında vida sabitlemek için gerekli döner. (Şekil 2-C ve Şekil 4).
- Burr bir sol parietal kemik bir demirleme vidası için ikinci bir delik, yanal 2 mm ve bregmadan posterior 2 mm. Bu delik kafatasının tam nüfuz gerektirmez, 1 mm uç çapak vida için kafatası inceltmek için kullanılır bu yüzden.
- İkinci deliğe 2 x 4 mm altıgen başlı vida takın. Bu vida diş çimento ve böylece kafatasına izleme vidalı demir yardımcı olur.
- Vida başının tabanına diş çimento monomer ve polimer karıştırmak ve uygulamak için bir transfer pipet kullanın.
- En az 10 dakika kuruması için diş çimento izin verin.
3. İntrakranial Basıç Ekleme
- Beyaz düzeltme sıvısı kullanarak, ucundan fiber-optik sensör 4 mm işaretleyin.
- Steril salin (% 0.9) ile kontrol vida deliğine doldurmak ve hiçbir sağlamakhava kabarcıkları vida içinde mevcut bulunmaktadır.
- Probun ucu vida sonu ile aynı hizada ise böylece vida içine ICP prob 4 mm yerleştirin. Ucu delip dura değil emin olun.
- Ventilasyon ve kan basıncı nabız dalgaları yansıtan bir ICP iz görülebilir kadar vida içinde probun ucu ayarlayın. (Şekil 5).
4. Bir hava geçirmez Seal Şekillendirme
- Hava geçirmez bir mühür doğru bir ICP okuma zorunludur. 01:01 oranında bir viskoz materyalin biyouyumlu kalafatlama monomer ve polimer karıştırılır. Basınç sensörü prob ucunda, ve bu çıkış oyuklu vida içinde olduğu için, fiber optik prob miline kalafatlama malzemenin uygulanması sensörünün basınç hassasiyeti üzerinde bir etkisi yoktur.
- Prob etrafında ince bir katman ve izleme vida başı geçerlidir. ICP prob yerinden kaçının.
- 5 dakika ayarlamak için izin ver.
- Ikinci bir lay uygulayınTüm izleme vida ve prob etrafında doldurmayı malzeme er. Sıvı doldurmayı malzeme herhangi bir crevasses sızan olduğundan emin olun. (Şekil 2-D).
- Kulak çubukları kaldırın.
- Sıçan pozisyonda kalabilir, ya da dikkatle ICP izleme sırasında yatar pozisyona döndürülmeli.
- Tamamlanmış prosedürü şematik (Şekil 6) içinde tasvir edilmiştir.
5.. İntrakranial Basıç Kaldırma ve Reinsertion
- Tamamlanmasından ICP izleme az, ICP sensörü yavaşça vida ve kalafatlama malzemeden kateter çekerek kaldırılabilir.
- SAMBA sensör ucunun korozyonu önlemek için% 1 Terg-A-zyme çözüm içine hemen yer olmalıdır.
- Kalafatlama malzemenin geri kalan deliği kalafatlama malzeme ilave bir tabaka ile kaplanmıştır. (Rat bu aşamada uyandı olabilir).
- Ek monitorizasyon için SAMBA kateter takın için, dilimvida başının seviyesinde kalafatlama materyal.
- 5.3 - 3.2 adımları tekrarlayın.
6. Temsilcisi Sonuçlar
Şekil 5 on saniye içinde ICP okumaların bir temsilidir. Başlangıçta, bir Wistar sıçan ortalama ICP 6 mmHg. Şekil 5'te gösterilmiştir kısa periyodik olaylar kan basıncı nabız dalgaları yansıtır. Artık periyodik olaylar havalandırma olayları gösterir. SAMBA sensör 3-4 mmHg ve 1-2 mmHg darbe genlik bir havalandırma genlik yansıttığını unutmayın.
Her deneyde SAMBA sensörünün konumunu doğrulamak için, ICP izleri karın kompresleri ve bu tür apne dönemleri gibi solunum olaylara tepki için test edilmelidir. Karın sıkıştırma Şekil 7'de gösterilmiştir.
Apne (Şekil 8 de gösterilen) Dönemleri en deneyleri invo gözlenir hayvanların solunum kendiliğinden lving. Bu olaylar solunum (diyafram dönüştürücü) ve kan basıncı izleri solunum sapmaların olmaması ile fizyolojik kayıtları tanımlanır. ICP iz eşdeğer bir değişiklik ICP prob konumlandırma doğrular.
Şekil 9 kulak çubukları (adım 4.6) çıkarıldıktan sonra, tipik bir ICP iz gösteriyor. Dolayısıyla intrakranial hacim kafatası ve buna bağlı olarak bozulma hafif bir sıkıştırma adım 1.2 sonuçları kulak-bar ve artan ICP ekleme. Algılayıcı doğru yerleştirilirse, ICP en az 4 düşecek - 5 mmHg kulak çubuklarının kaldırılması ile.
Histolojik analiz hemen basınç sensörü ve vida altında kortikal alanda herhangi bir hasar olup olmadığını kontrol etmek için kullanılabilir. Travmatik ve non-travmatik vida bir örneği, Şekil 4 içinde tasvir edilmiştir.
_upload/3689/3689fig1.jpg "/>
Şekil 1.. Akışkan Vs SAMBA ICP izleri dolu. ICP SAMBA fiber-optik kateter (üstte) ve bir sıvı dolu kateter (alt) ile eş zamanlı olarak kaydedildi. ICP ortalama değerler ancak sıvı dolu kateter sinyal özellikle açık solunum ve fiber-optik kateter ile görülen kan basıncı dalga göre nemlendirilmiş edildi, hem de izleri benzerdi.
Şekil 2. İntrakranial Basınç Kateter Yerleştirme Prosedürü. Sıçan başını kulak-bar ve bir anestezi burun konisi [A] ile bir stereotaksik çerçeve içinde güvenlik altına alınmıştır. Bir delik, çapı yaklaşık 2 mm, sağ parietal kemik [B] içine açılmış. Mili bir 0.7 mm delik olan 2 x 4 mm vida takıldı [C]. Çapa vida sol parietal kemik ve kafatası ve diş çimento kaplı cerrahi alan yerleştirildi. ICP catheter (siyah ok) sonra vidalı delik ve derz dolgu malzemesi (beyaz ok) [D] ile yapılan hava geçirmez bir mühür yerleştirildi. Zımba (ölçek için) = 12 mm x 5 mm.
Şekil 3. İzleme Vida Burr Hole Oryantasyon. Kafatası Lambda (siyah yıldız) ve bregma (beyaz yıldız) bulmak için bağ dokusu temizlenir ve delik yanal 2 mm ve bregmadan posterior 2 mm açılmış. Delik dura ve pial gemiler (siyah ok) zedelemeden enkaz aklandı. Zımba (ölçek için) = 12 mm x 5 mm.
Şekil 4. 24 Saat ICP İzleme Fiksasyonlu Enstrümantasyon sonra Rat Beyin Histoloji. Haemotoxylin ve Eosin boyama, 6 mikron koronal kesitler. Sol: Non-travmatik vida. Sağ: Travmatik vida,solukluk alan inme hasar alan (ok) benzer hücresel morfoloji ile hasarlı dokuyu gösteriyor. 4x hedefi de ekler.
Şekil 5. Tipik ICP Trace. Nabız basıncı dalgaları daha küçük genlikli (*) olayları tasvir ediliyor. Havalandırma uzun periyodiklik (#) olayları yansıtıyor.
6 Şekil. ICP Probe Yerleştirme şematik. Diyagram destek vidası (sağda) ve vida (sol) içine doldurmayı malzeme ile kaplı ICP prob yerleşimini gösterir.
Şekil 7. Karın sıkıştırma. Karın geçici ICP sinyal canlılığı doğrulamak için (~ 1 sn) sıkıştırılmıştır. Azalmış serebral venöz dönüşünün Sıkıştırma sonuçları,intrakraniyal hacminin artırılması ve böylece ICP artmaktadır. Arter basıncı (Pa) ilk ICP yükselişi sonra sadece düştü.
Şekil 8. Apne süresi. Nefes geçici olarak durdurulması diyafram dönüştürücü iz yansıtılır, arter basıncı (Pa) iz ve ICP iz.
Şekil 9. Kulak-Bar Kaldırma. ICP stereotaksik frame kulak çubuklarının kaldırılması ile damla gerekir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Burada sunulan prosedür kafa içi basıncı çok hassas ve doğru bir kayıt sağlar. Bu minimal invaziv teknik epidural basınç sensörü konumlandırma değil, beyin doku veya ventriküllerden önemli beyin travması önler.
Kritik adımları içerir: 1) kafatası yoluyla sondaj - bakım delmeyin dura veya beyin dokusu hasarı altta yatan değil dikkat edilmelidir; 2) doldurmayı malzeme ile sıkı bir mühür sağlanması - Herhangi bir sızıntı varsa, ICP iz olmayacak güvenilir. ICP sensörü uygun şekilde yerleştirildiğinde, okuma ICP sadece doğru bir iz vermek değil, aynı zamanda, solunum ve kalp atım hızı olacaktır. Ilham ile, daha negatif intratorasik basınç daha büyük bir basınç farkı ve artan serebral venöz dönüşü oluşturarak, aşağı intravasküler basıncı düşürür. ICP bir azalma serebral kan hacmi sonuçlarında gelen azalmayı. Bunun tersine, expirasyon aşağı venöz basınç artar ve ICP artar. Kısaca, bir saniye karın sıkıştırma Valsalva benzer bir uyarıcı simüle etmek için her deneysel hayvan yapılabilir. Uygulandığında, bu fizyolojik uyaran serebral venöz dönüş azaltmak ve ICP geçici bir artışa neden olduğu bilinmektedir. Abdominal basınç (ICP hiçbir artış) yanıt eksikliği içi boş vida hava geçirmez bir mühür ya da blokaj sızıntı göstermektedir. Bir sızıntı ortaya ise, kalafatlama malzemenin üçüncü bir tabaka hava geçirmez bir sızdırmazlık temin etmek sensörü etrafında uygulanabilir. Derz dolgu malzemesi fiber optik sıkıştırmak unutmayın, ek bir katman sadece yeterli bir sızdırmazlık sağlayacak. Vida bloke olursa, kalafatçı malzeme ve sensör kaldırmak steril tuzlu ve adımları tekrarlayın 3.2 hafifçe vida flush - 4.5. ICP iz hala zayıf olması durumunda, fiber optik kablo kontrol edilmelidir. Bu e ise SAMBA fiber optik kablo, 10 cm bir viraj yarıçapı tolere edebilirICP iz tehlikeye edilecektir xceeded.
Duranın kafatasına çok yakın olduğunu ve adım 1.8 'de kafatası çıkarırken bu nedenle son derece dikkatli alınmalıdır. Bu teknik öğrenirken, dura kazara deldi olabilir ve beyin omurilik sıvısı (BOS) epidural boşluğa ve izleme vida içine sızdırıyor. Kafa kubbe sızdırmaz çünkü dura içinde A knick, bununla birlikte, ICP ölçümü etkilemez.
Bu yöntem, anestezi altında hayvanların kullanım için uygun olan, ancak uyanık hayvanlarda bir ip sistemi kullanılarak kayıt gerçekleştirmek için kolaylıkla değiştirilebilir olup. Tanımlanan teknik ICP ölçüm birçok model kullanılmak üzere potansiyeline sahiptir. Bu yöntemde kullanılan fiber optik elektro-manyetik alan herhangi bir biçimde karşı duyarsızdır ve bu nedenle MR, BT, PET ve SPECT gibi görüntüleme teknolojileri ile uyumludur. Zaman içinde kayıtları ve ölçümlerin güvenilirliği ve kalitesi tho üstündürse piyasada bulunan sıvı dolu bir kateter sistemleri kullanılarak elde edilmiştir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Biz ifşa hiçbir şey yok.
Acknowledgments
Bu proje Ulusal İnme Vakfı, Hunter Tıbbi Araştırma Enstitüsü (HMRI) ve Ulusal Sağlık ve Tıbbi Araştırma Konseyi (NH & MAM), Avustralya tarafından finanse edildi. Teknik uzmanlık için Newcastle Üniversitesi Sağlık Çalıştayı personel Fakültesi özel teşekkürler.
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).
