Summary
Новый метод для записи давления внутри черепа описано. Малоинвазивных методов используются волоконно-оптические системы измерения давления для точного измерения внутричерепного давления (ВЧД) в анестезии крыс без причинения значительного травмы головного мозга. Методика может быть использована в широком диапазоне экспериментальных моделей.
Protocol
1. Череп Проникновение
- Анестезировать крыс с ИФ (5% индукции, 1,5-2% содержание) в 70% N 2 и 30% O 2. После вводного наркоза, поместите крысы ничком на потепление плиты, позиционирование нос крысы в конус нос анестезии.
- В то время как поддержание анестезии, обеспечение голову в стереотаксической раме, вставив в ухо-баров до головы стабилизировалась. Убедитесь, дыхание не нарушено. (Рис. 2).
- Вводите головы подкожно длительного местного анестетика, бупивакаин 0,3 мл 0,5% (Pfizer, Австралия), прежде чем 1,5 см кожи головы средней линии разреза. (Стерильные инструменты и перчатки должны быть использованы.)
- Притупить рассекают мягкие ткани и окружающие мышцы четко найти Lambda и темя. Уберите кожи и соединительной ткани.
- Стволовые любое кровотечение, применяя давление к воздействию черепа. Чрезмерное кровотечение череп может быть обезболивающий укол.
- Использование зубной DRILL с 1 мм кончик грата, заусенцев отверстие шириной 2 мм в правой теменной кости. Burr отверстие 2 мм боковые и 2 мм от задней брегмы избежать верхнего сагиттального синуса и обеспечить размещение датчиков ПМС по ишемической территории, на ход исследования. Альтернативные места были бы в равной степени подходят для других приложений. Burr отверстие на глубину, где черепа над твердой мозговой оболочки становится прозрачным. (Рис. 2-Б).
- Замените заусенцев с 0,5 мм наконечник для удаления заусенцев черепа в основании отверстия.
- Когда череп начинает трескаться, используйте щипцы 45 °, чтобы удалить все остальные черепа, обеспечивая базу отверстие очищается от мусора. (Рис. 3).
2. Модификация винт и вставка
- Просверлите 0,7 мм отверстия в гексагональную возглавляемых винт помощью токарного станка и 0,7 мм сверло.
- Вставьте мониторинга винт в отверстие, повернув его примерно 1,5 оборота (используйте минимальное количествоПолучается, необходимых для обеспечения винт в черепе, чтобы не повредить основной ткани). (Рис. 2-C и рисунок 4).
- Burr второе отверстие для крепления винта на левой теменной кости, 2 мм боковые и 2 мм от задней брегмы. Это отверстие не требует полного проникновения черепа, так что 1 мм наконечник бор используется для разбавления черепа для винтовых вставки.
- Вставьте 2 х 4 мм гексагональный возглавляемых винт на второе отверстие. Этот винт помогает закрепить стоматологического цемента и, следовательно, контроль винт к черепу.
- Использование передачи пипетки, чтобы смешивать и применять стоматологического цемента мономер и полимер на основе главы винтов.
- Позвольте стоматологического цемента высохнуть в течение по крайней мере 10 минут.
3. Внутричерепное Размещение датчика давления
- Использование белой жидкости коррекции, отмечают волоконно-оптический датчик 4 мм от кончика.
- Заполните отверстие мониторинга винт стерильным физиологическим раствором (0,9%) и убедиться в отсутствиипузырьки воздуха находятся в пределах винта.
- Вставьте ПМС зонд 4 мм на винт так, чтобы кончик зонда на одном уровне с конца винта. Убедитесь, что наконечник не прокалывают оболочку.
- Отрегулируйте зонда в винт до след ICP отражают вентиляции и кровь волны импульса давления может наблюдаться. (Рис. 5).
4. Формирование Seal Герметичная
- Уплотнение герметично Необходимо точное чтение ПМС. Смешайте вязкой биосовместимого материала уплотнения мономер и полимер в соотношении 1:1. Поскольку давление датчик на кончике зонда, и это в выдолбленных винт, применение уплотнительных материалов на валу волоконно-оптического датчика не оказывает влияния на давление чувствительность датчика.
- Нанесите тонкий слой вокруг зонда и глава мониторинга винт. Избегайте перемещения зонда ПМС.
- Позволяет установить в течение 5 минут.
- Нанесите второй мирянэ из уплотнительных материалов по всему винт мониторинга и зонда. Убедитесь, что нет утечки жидкости из трещины в любой уплотнения материала. (Рис. 2-D).
- Удалить ухо-бары.
- Крыса может оставаться в лежачем положении, или тщательно повернут в положении лежа на спине во время мониторинга ПМС.
- Схема завершена процедура изображена на (рис. 6).
5. Внутричерепное удаления датчика давления и реинтеграции
- По завершении мониторинга ПМС, датчик ПМС могут быть удалены, осторожно потянув за катетером с винта и уплотнительных материалов.
- Датчик SAMBA должна быть немедленно место в 1%-КГТО-Zyme решение, чтобы избежать коррозии наконечник.
- Отверстий, оставшихся в уплотнительных материалов должны быть покрыты дополнительным слоем уплотнения материала. (Крыса может быть разбужен на данном этапе).
- Чтобы вставить катетер SAMBA для дополнительного контроля, нарежьтеуплотнительных материалов на уровне головки винта.
- Повторите шаги 3.2 - 5.3.
6. Представитель Результаты
Рисунок 5 является представлением показания ПМС в течение десяти секунд. В начале исследования средний ПМС у крыс Вистар на 6 мм рт. События короткой периодичностью изображено на рисунке 5 отражают крови волны импульса давления. События показывают, больше периодичность вентиляции событий. Обратите внимание, что датчик SAMBA отражает вентиляции амплитудой 3-4 мм рт.ст. и амплитуда импульса на 1-2 мм рт.
Чтобы проверить положение датчика SAMBA в каждом эксперименте, МСП следы должны быть проверены на отзывчивость к брюшной сжатия и дыхательной события, такие как периоды апноэ. Брюшной сжатия изображен на рисунке 7.
Периоды апноэ (показано на рисунке 8) наблюдается в большинстве экспериментов инво lving спонтанно дышащих животных. Эти события определили на физиологические записи, отсутствие дыхательных отклонений от органов дыхания (диафрагма преобразователя) и артериальное давление следы. Эквивалентные изменения в ПМС след подтверждает позиционирование ПМС зонда.
На рисунке 9 изображена типичная след ПМС после удаления ухо-бары (шаг 4.6). Вставки в ухо-бары в шаге 1,2 приводит к небольшому сжатию черепа и, как следствие нарушения внутричерепного объема и, следовательно, повышения ВЧД. Если датчик установлен правильно, МСП снизится по крайней мере 4 - 5 мм с удалением ухо-бары.
Гистологический анализ может быть использован, чтобы проверить наличие повреждений области коры непосредственно под датчик давления и винтом. Пример травматических и нетравматических винт вставки изображен на рисунке 4.
_upload/3689/3689fig1.jpg "/>
Рисунок 1. Заполненных жидкостью против SAMBA ПМС следы. ПМС был записан одновременно через SAMBA волоконно-оптический катетер (вверху) и заполненных жидкостью катетер (внизу). Средние значения ПМС были одинаковыми в обеих следы, однако заполненных жидкостью катетер сигнал смоченной в частности по сравнению с ясным дыхательной и артериального давления сигналов видели с волоконно-оптического катетера.
Рисунок 2. Внутричерепного давления катетера процедуры. Голова крысы был обеспечен в стереотаксической раме с ухом-бары и конус анестезии нос [A]. Отверстие, около 2 мм в диаметре, была пробурена в правой теменной кости [B]. 2 х 4 мм с винтом 0,7 мм отверстие в шахту была вставлена [C]. Винт крепления была вставлена в левой теменной кости и черепа и хирургические сайт покрыты зубным цементом. ПМС катетэ (черная стрелка) был затем вставляется в отверстие винта и герметичное уплотнение производится с уплотнительных материалов (белая стрелка) [D]. Скоба (для масштаба) = 12 мм х 5 мм.
Рисунок 3. Мониторинг Винт Burr отверстие ориентации. Череп был очищен от соединительной ткани, чтобы найти Lambda (черная звездочка) и темя (белая звездочка) и отверстием 2 мм боковые и 2 мм от задней брегмы. Дыра была очищена от мусора оставив оболочки и мягкой мозговой оболочки сосудов (черная стрелка) без изменений. Скоба (для масштаба) = 12 мм х 5 мм.
Рисунок 4. Гистологии мозга крыс через 24 часа после приборостроения Винт мониторинга ПМС. Haemotoxylin и эозином, 6 мкм корональные разделы. Слева: без травматического винт вставки. Справа: Травматические вставки винт,области бледность изображены поврежденные ткани с аналогичными клеточной морфологии, чтобы погладить поврежденный участок (стрелка). Вставки в 4x цели.
Рисунок 5. Типичные ПМС Trace. Волны импульсного давления изображены события меньшую амплитуду (*). Вентиляция отражает события больше периодичность (#).
Рисунок 6. ПМС Probe вставки схемы. Диаграмма иллюстрирует размещение поддержки винта (справа) и уплотнительных материалов покрытием ПМС расследование винтом (слева).
Рисунок 7. Брюшной сжатия. Живот был временно сжатый (~ 1 сек), чтобы проверить жизнеспособность сигнал ПМС. Сжатие приводит к снижению мозговой венозного возврата,повышение внутричерепного объема и, следовательно, увеличение ПМС. Артериальное давление (Па) упал только после первоначального роста ПМС.
Рисунок 8. Период апноэ. Временной остановки дыхания отражается на след датчик диафрагмы, артериальное давление (Па) следов и следов ПМС.
Рисунок 9. Ухо-бар удаления. ПМС должна снизиться с удалением стереотаксической кадров ухо-бары.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Процедуры, представленные здесь дает очень чувствительный и точный учет внутричерепного давления. Это малоинвазивная методика позволяет избежать значительных травм мозга, поместив датчик давления в эпидуральном пространстве, а не ткани мозга или желудочков.
Важные шаги включают в себя: 1) бурение через череп - необходимо позаботиться, чтобы не проткнуть оболочку или повреждения мозга, лежащие в основе ткани; 2) обеспечение герметичности уплотнения с материалом - если есть утечка, следом ПМС не будет надежность. Когда датчик ПМС правильно размещена, чтение может дать точный след не только ДЦП, а также дыхательной и частоту сердечных сокращений. С вдохновением, чем больше отрицательное давление грудной снижается вниз по течению внутрисосудистого давления, создавая большой градиент давления и увеличение церебрального венозного возврата. Последующее снижение мозгового объема крови приводит к снижению внутричерепного давления. С другой стороны, ехррационе увеличивается вниз по течению венозного давления и увеличивает ПМС. Краткая, одна секунда брюшной сжатия может быть выполнена в любом подопытных животных, чтобы имитировать стимул похож на пробы Вальсальвы. Когда применяется этот физиологический стимул, как известно, снижения мозгового венозного возврата и привести к транзиторное повышение внутричерепного давления. Отсутствие реакции на брюшной сжатия (без роста МСП) предполагает утечки в герметичное уплотнение или блокирование полый винт. Если утечка очевидна, третий слой уплотнения материала может применяться вокруг датчика для получения герметичного уплотнения. Обратите внимание, что уплотнения материала, не будет сжимать оптического волокна, так что дополнительный слой будет только обеспечить адекватное уплотнение. Если винт заблокирован, удалить уплотнение материала и датчика, очистить винт мягко стерильным физиологическим раствором и повторите шаги 3.2 - 4.5. Если след МСП по-прежнему слаб, волоконно-оптического кабеля должны быть проверены. SAMBA оптоволоконного кабеля может выдержать изгиб радиусом 10 см, если это электроннаяxceeded след ICP будут поставлены под угрозу.
Оболочки в непосредственной близости к черепу, и поэтому особой тщательностью должны быть приняты при снятии череп в шаге 1.8. При изучении этой техники, твердой мозговой оболочки может быть случайно пронзил и спинномозговой жидкости (ликвора) будет протекать в эпидуральное пространство и в мониторинге винт. Безделушки в твердой мозговой оболочки, однако, не влияет на измерение ПМС, потому что свод черепа предрешена.
Этот метод подходит для использования у животных под наркозом, однако это легко модифицируемые для выполнения записи на основе тросовой системы у бодрствующих животных. Техника, описанная имеет потенциал, чтобы быть использованы во многих моделях измерения ПМС. Оптического волокна, используемые в этом методе не чувствителен к любой форме электро-магнитных полей и поэтому совместим с изображениями технологий, таких как МРТ, КТ, ПЭТ и ОФЭКТ. Качество записи и надежность измерений в течение долгого времени превосходят Тхосебе полученные с использованием коммерчески доступных заполненных жидкостью системах катетер.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Нам нечего раскрывать.
Acknowledgments
Этот проект финансируется Национальным фондом инсульта, Хантер Института медицинских исследований (HMRI) и Национального Здоровья и Медицинского исследовательского совета (NH и MRC), Австралия. Особая благодарность факультет Медицинский персонал семинар в Университете Ньюкасла своих технических знаний.
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).
