חלונות גולגולת הפכו לטכניקה כירורגית המיושמת בכל מקום כדי לאפשר הדמיה תוך חיונית בעכברים טרנסגניים. פרוטוקול זה מתאר את השימוש ברובוט כירורגי המבצע קידוח עצם חצי אוטומטי של חלונות גולגולת ויכול לסייע בהפחתת השונות בין מנתח למנתח ולהפחית חלקית את הנזק התרמי למחסום הדם-מוח.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
הערכת נזק תרמי מקרניוטומיה שנקדחה על ידי רובוט לניתוח חלון גולגולת בעכברים
* These authors contributed equally
במאמר זה
סיכום
תקציר
ניתוח חלון גולגולת מאפשר הדמיה של רקמת המוח בעכברים חיים באמצעות מולטיפוטון או טכניקות הדמיה תוך חיוניות אחרות. עם זאת, בעת ביצוע כל craniotomy ביד, יש לעתים קרובות נזק תרמי לרקמת המוח, אשר משתנה מטבעו ניתוח לניתוח עשוי להיות תלוי בטכניקה מנתח בודד. הטמעת רובוט כירורגי יכולה לתקנן את הניתוח ולהוביל לירידה בנזק התרמי הקשור לניתוח. במחקר זה נבדקו שלוש שיטות של קידוח רובוטי להערכת נזק תרמי: אופקי, נקודה אחר נקודה ופעימות נקודה אחר נקודה. קידוח אופקי משתמש בסכמת קידוח רציפה, בעוד נקודה אחר נקודה קודח מספר חורים המקיפים את חלון הגולגולת. פעימות נקודה אחר נקודה מוסיפות סכימת קידוח "2 שניות על, 2 שניות כבויות" כדי לאפשר קירור בין הקידוחים. הדמיה פלואורסצנטית של צבע כחול אוונס (EB) המוזרק לווריד מודדת נזק לרקמת המוח, בעוד זוג תרמי הממוקם מתחת לאתר הקידוח מודד נזק תרמי. תוצאות זוג תרמי מצביעות על ירידה משמעותית בשינוי הטמפרטורה בקבוצת הפועמים נקודה אחר נקודה (6.90 ° C ± 1.35 ° C) בהשוואה לקבוצה האופקית (16.66 ° C ± 2.08 ° C) ונקודה אחר נקודה (18.69 ° C ± 1.75 ° C). באופן דומה, קבוצת הפולסים נקודה אחר נקודה גם הראתה נוכחות EB נמוכה משמעותית לאחר קידוח חלון גולגולתי בהשוואה לשיטה האופקית, מה שמצביע על פחות נזק לכלי הדם במוח. לפיכך, שיטת קידוח פועמת נקודה אחר נקודה נראית כתוכנית האופטימלית להפחתת נזק תרמי. מקדחה רובוטית היא כלי שימושי המסייע למזער אימונים, שונות ולהפחית נזק תרמי. עם השימוש המתרחב בדימות מולטיפוטונים במעבדות מחקר, חשוב לשפר את הקשיחות ואת יכולת השחזור של התוצאות. השיטות המטופלות כאן יסייעו ליידע אחרים כיצד להשתמש טוב יותר ברובוטים כירורגיים אלה כדי לקדם עוד יותר את התחום.
מבוא
חלונות גולגולת נמצאים בשימוש נפוץ בכל תחומי מדעי המוח, הנדסה עצבית וביולוגיה כדי לאפשר הדמיה ישירה והדמיה של קליפת המוח בבעלי חיים 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11 . השילוב רב העוצמה של עכברים טרנסגניים והדמיית מולטיפוטונים סיפק תובנות בעלות ערך רב על פעילות המעגלים ותובנות ביולוגיות אחרות במוח in vivo
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פרוטוקול
כל הנהלים ונוהלי הטיפול בבעלי חיים נבדקו, אושרו ובוצעו בהתאם לוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של המרכז הרפואי לואיס סטוקס קליבלנד.
1. הגדרת חומרת רובוט כירורגי
- לפני הניתוח, עקוב אחר המדריך לרובוט הכירורגי (ראה טבלת חומרים) ולמדריך להגדרת החומרה והתוכנה. בצע כיול מסגרות כמפורט במדריך. אם מקדחה או מסגרת זזים, מומלץ לכייל מחדש את המקדחה כדי להבטיח דיוק.
2. הכנת תוכנה
- נווט אל תוכנת הניתוח (ראה טבלת חומרים) וצור פרוייקט חדש על-ידי בחירה באפשרות התחל עם פרוייקט נקי. הגדר את הנושא כעכבר ....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תוצאות
הערכה תרמית
פוטנציאל לנזק תרמי הוערך על-ידי מדידת השינוי בטמפרטורה מנקודת ההתחלה כתוצאה מקידוח בשיטות אופקיות (איור 2A), נקודה אחר נקודה (איור 2B) ופעימות נקודה אחר נקודה (איור 2C). איור 2D מציג את מערך הניסוי לקבלת נתונים תרמיים. גודל מדגם של N = 4 חלונות גולגולת שימש להערכה תרמית. אופקי ונקודה אחר נקודה משתמשים באותה סכימת קידוח זרעים, אך משתנים בהתאם לאופן חיתוך נקודות הקצה. Pulse.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
דיון
השימוש בצבע EB והדמיה הוא פשוט, מהיר ושימושי להערכת נזק לכלי הדם במוח עבור שיטות וטכניקות חדשות. בין אם באמצעות רובוט כירורגי ובין אם מדובר בשיטות אישור הנעשות כיום במעבדה, חשוב לתקף שיטות כירורגיות כדי לבודד את ההשפעות של טיפולים ניסיוניים לעומת השפעה כירורגית ולשפר את רווחת בעלי החיים. התקנה תרמית שימושית גם בהערכת שיטות קידוח כדי להבטיח שלא יתרחש חימום. עלייה בטמפרטורה עקב קידוח עצם ידועה כגורמת נזק לרקמות, ואפילו עלייה של 5 מעלות צלזיוס מספיקה כדי לגרום נזק לכלי דם גדולים במוח 32,33,34,35,36.<.......
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
גילויים
למחברים אין ניגודי עניינים לדווח עליהם. התוכן אינו מייצג את הדעות של המחלקה לענייני חיילים משוחררים של ארה"ב, המכונים הלאומיים לבריאות או ממשלת ארצות הברית.
תודות
מחקר זה נתמך בחלקו על ידי Merit Review Awards GRANT12418820 (Capadona) ו- GRANTI01RX003420 (Shoffstall/Capadona), ופרס מדען קריירת מחקר # GRANT12635707 (קפדונה) משירות המחקר והפיתוח השיקומי של המחלקה לענייני חיילים משוחררים בארצות הברית (ארה"ב). בנוסף, עבודה זו נתמכה בחלקה גם על ידי המכון הלאומי לבריאות, המכון הלאומי להפרעות נוירולוגיות ושבץ מוחי GRANT12635723 (קפדונה), והמכון הלאומי לדימות ביו-רפואי וביו-הנדסה, T32EB004314, (קפדונה / קירש). חומר זה מבוסס על עבודה הנתמכת על ידי מלגת המחקר לתארים מתקדמים של הקרן הלאומית למדע במסגרת מענק מס' GRANT12635723. כל דעה, ממצאים, מסקנות או המלצות המובעות בחומר זה הן של המחברים/ות ואינן משקפות בהכרח את השקפותיה של הקרן הלאומית ל....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
חומרים
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1x פוספט מאגר מלח סוג: מגיב | VWR | MRGF-6235 | לדילול כחול של אוונס |
| תוכנת Aura סוג: כלי | Spectral Instruments Imaging | תוכנת עיבוד הדמיה בגישה פתוחה עבור מערכות הדמיה של לומינה | |
| בופרנורפין סוג: תרופה | שמקורה במקדח קרביד מתקן | ||
| , 0.6 מ"מ (מקדחה רובוטית) : | Tool Stoelting | 58640-1 | |
| Carprofen סוג: תרופה | שמקורה במתקן | ||
| Cefazolin סוג: תרופה | שמקורה במתקן | ||
| Evans Blue Dye סוג: Reagent | Millipore Sigma | E2129 | משוחזר ב-1x תמיסת מלח |
| Isoflurane חוצץ פוספט סוג: תרופה | מקורו במתקן | ||
| IVIS Lumina II סוג: כלי | Perkin Elmer | CLS136334 | IVIS Lumina III כרגע במקום Lumina II בשוק |
| Jenco מדחום ליניארי סוג: כלי | Jenco | 765JF | להגדרת צמד תרמי |
| קטמין סוג: תרופה | שמקורה במתקן | ||
| LivingImage סוג: כלי | Perkin Elmer | תוכנה עבור IVIS Lumina III | |
| Marcaine סוג: תרופה | שמקורה במתקן | ||
| Neurostar Software סוג: Tool | Stoelting | מגיע עם רכישת רובוט כירורגי | |
| Physiosuite עם MouseSTAT® אוקסימטר דופק & מוניטור דופק סוג: כלי | Kent Scientific | PS-03 | משמש לניטור |
| עכברי PrismPlus PrismPlus סוג: Animal | Jackson Labortory | 031478, RRID:IMSR_JAX:031478, זכר, ~ 8 חודשים | בעלי חיים המשמשים למחקר |
| מקדחה והזרקה רובוט למכשירים סטריאוטקסיים ממונעים סוג: Tool | Stoelting | 58640 | מקדחה רובוטית ראשית עם מסגרת סטריאוטקסית |
| צמד תרמי סוג: כלי | TC Direct | 206-557 | להגדרת צמד תרמי |
| USB-6008 רב תכליתי קלט/פלט DAQ סוג: כלי | National Instruments | USB-6008 | להגדרת צמד תרמי |
| קסילזין סוג: תרופה | שמקורה במתקן |
מקורות
- Kilic, K., et al. Chronic cranial windows for long term multimodal neurovascular imaging in mice. Frontiers in Physiology. 11, 612678(2020).
- Goldey, G. J., et al. Removable cranial windows for long-term imaging in awake mice. Nature Prot....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הדפסות חוזרות והרשאות
