Summary
适当的护理和维护对于侧位液体叩诊损伤 （LFPI） 装置的可靠运行至关重要。在这里，我们演示了如何正确清洁，填充和组装LFPI设备，并确保其得到充分维护以获得最佳结果。
Abstract
创伤性脑损伤（TBI）每年造成约250万次急诊就诊和住院治疗，是儿童和年轻人死亡和残疾的主要原因。TBI是由施加在头部的突然力引起的，为了更好地了解人类TBI及其潜在机制，实验性损伤模型是必要的。侧位液叩诊损伤 （LFPI） 是一种常用的损伤模型，因为与 LFPI 相比，人类 TBI 中发现的病理变化相似，包括出血、血管破坏、神经功能缺损和神经元丢失。LFPI采用一个摆锤和一个充满液体的气缸，后者的一端有一个可移动的活塞，另一端有一个鲁尔锁连接到刚性的、充满液体的管子。动物的准备包括进行颅骨切除术并在该部位安装鲁尔枢纽。第二天，来自损伤装置的管子连接到动物头骨上的鲁尔轮毂，钟摆被抬高到指定的高度并释放。钟摆与活塞的冲击产生压力脉冲，该脉冲 通过管道传递 到动物的完整硬脑膜并产生实验性TBI。适当的保养和维护对于LFPI设备的可靠运行至关重要，因为损伤的性质和严重程度可能会因设备的状况而有很大差异。在这里，我们演示了如何正确清洁、填充和组装LFPI设备，并确保其得到充分维护以获得最佳结果。
Introduction
创伤性脑损伤（TBI）是由施加在头部的突然力量引起的。在身体撞击导致的原发性损伤之后，TBI幸存者通常会经历继发性损伤，包括与对初始损伤的生理反应相关的认知缺陷和神经功能障碍1。据估计，全世界每年约有6900万人患有TBI2。仅在美国，每年就有大约250万例与TBI相关的急诊就诊和住院，使TBI成为儿童和年轻人残疾和死亡的主要原因之一3。TBI 可分为轻度、中度或重度，轻度 TBI （mTBI） 约占 TBI 病例的 70%-90%4。组织学和认知 TBI 病理学可在受伤后数分钟至数小时内发生，TBI 的影响可在初始损伤后持续数月至数年5。
实验模型的发展有助于理解TBI的影响和潜在机制。其中一种模型，即侧向液体叩诊损伤（LFPI），通常用于评估体内TBI。LFPI密切再现与人类TBI相关的病理，包括血管破坏，出血，神经元丢失，炎症，胶质增生和分子紊乱6，7，8。LFPI技术用于各种实验应用，包括对儿科TBI进行建模，以及慢性神经退行性疾病，例如慢性创伤性脑病9，10。LFPI是一种定义明确且可重复的实验性TBI方法，可以调整损伤的严重程度11。LFPI装置有几个重要组件，包括：带有加重锤的摆锤，活塞，充满液体的圆柱体，压力传感器，数字示波器以及圆柱体末端带有鲁尔锁的小管，该管连接到动物头骨上的轮毂上（图1）。LFPI的工作原理是将钟摆摆动到活塞中，通过流体（脱气去离子水或盐水）产生一波压力进入附着动物的大脑;这增加了颅内压，从而复制了TBI12的机械特征和生物学变化。此外，LFPI实验中使用的动物接受颅骨切除术，以使大脑暴露于设备流体压力的影响下。
日常维护和监控对于确保LFPI设备准确运行是必要的。以下方法对于防止将污染气泡引入设备至关重要。在这里，我们演示了正确清洁、填充和组装 LFPI 设备的方法。我们还将讨论示波器输出和鼠标校正时间，作为确认LFPI可行性的方法。
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Protocol
1. 清洁 LFPI 气缸
- 小心地拆下连接到传感器外壳和填充端口的注射器，以及连接到压力传感器的电缆（有关损伤装置组件的原理图，请参见 图1 ）。
- 在小心不要掉落气缸的同时，从气缸夹上拧下设备背面的手柄以释放气缸。
- 拆下气缸末端的活塞、传感器、传感器外壳和柱塞 O 形圈。
- 将液体排出气缸。
- 向圆筒中加入温和的洗涤剂，例如洗碗剂，并使用盘子或瓶刷轻轻擦洗13.
- 为确保冲洗掉所有洗涤剂，请用水完全填充滚筒并彻底冲洗。
2. 对用于填充气瓶的流体进行脱气
- 在重新填充气缸之前，使用真空泵对流体进行脱气，以防止形成新气泡并吸收现有气泡。
注意：大约需要 1.5 升流体来填充气瓶，尽管大约 2 升的脱气将留下少量供应来更换使用和测试期间损失的任何流体。
注意：室内真空太弱，无法有效地对流体进行脱气。真空必须能够产生 25-28 inHg 的压力。 - 在流体中加入搅拌棒，然后将流体容器放在搅拌板上。在脱气过程中搅拌流体有助于刺激鼓泡和气体释放。搅拌还可以防止鼓泡突然大幅增加。
注意：当产生的气泡很少时，脱气过程应该结束;这发生在大约 45 分钟后。
3. LFPI设备的重新组装
- 在活塞柱塞上涂上一层薄薄的凡士林。
- 连接活塞柱塞，柱塞从气缸14 伸出约 32 毫米。
注意：空气经常被困在前导O形圈之前的柱塞上。为了去除多余的空气，在将柱塞移入和移出的同时扭转柱塞，以将空气从这个间隙中排出。 - 在其他 O 形圈上也涂上一层薄薄的凡士林，并将它们连接到气缸上，但加注口上的 O 形圈除外。
- 将特氟龙胶带缠绕在换能器的螺纹上两次。
4. 重新填充 LFPI 设备并连接到底座
- 将装满脱气液体且无气泡的 10 mL 注射器连接到传感器外壳上的鲁尔锁轮毂。
- 握住探头，螺纹端朝上，并使用 10 mL 注射器用脱气液体完全填充换能器螺纹区域内的孔。这里的目标是在不引入任何气泡的情况下很好地填充传感器。注意不要损坏换能器底部的脆弱膜。
- 将气缸放置在一定角度以防止空气重新进入换能器外壳的情况下，将气缸外壳连接到气缸13 并使用扳手将其紧紧拧紧。
- 一旦脱气液达到气瓶容量的大约 2/3，就从加注口和气缸上取下盖子。
- 水平放置气瓶并用脱气液填充气瓶。
注意：为避免形成气泡，建议缓慢倒入流体14. - 装回加注口处的盖子并关闭所有旋塞阀。
- 操纵气缸以将任何气泡工作到填充口14。
- 打开填充口上的旋塞阀，使用换能器外壳上的注射器注入液体，以迫使任何气泡从端口14 中排出。
- 检查整个设备并确保没有气泡。
- 将装满脱气液体的 10 mL 注射器添加到填充盖上的鲁尔锁集线器中。
- 使用手动螺钉将气缸重新连接到底座。
- 确保圆柱体水平并与摆锤上的加重锤子的中心对齐。
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Representative Results
我们测试了LFPI器件中的气泡污染对波形形成的影响。我们将气泡注入设备，并将示波器输出与从未受污染的LFPI设备收集的示波器数据进行比较。条件如下：无污染，注入5 mL空气，注射10 mL空气，注射15 mL空气。对于所有条件下的所有冲击，我们将钟摆保持在一致的高度，并且每种条件进行了 15 次撞击。
在执行损伤或测试 LFPI 设备时，示波器上的压力波形应显示一个尖锐的峰值（图 2A）。器件中存在气泡将导致波形具有几个短峰（图2B），表明需要去除气泡。重新组装设备后，在任何伤害会议之前，我们还建议使用摆锤进行四到五次测试跌落（未连接鼠标），以确保设备可重复运行。除了压力波形的不规则外，受伤/假LFPI后的行为变化也可以表明设备是否正常工作。与假小鼠相比，受伤小鼠在LFPI后应具有更长的扶正反射时间，并且应监测和记录这些时间。矫正时间过长或过短可能表明设备组装和/或清洁不当15.类似的症状也可能逐渐出现在已正确清洁和填充的设备中（可能是由于在常规使用过程中气泡缓慢积累），表明是时候重复清洁和重新填充了。每 6 个月安排一次预防性维护有助于确保 LFPI 设备的一致性能。
如 表1所示，与完全填充、未受污染的LFPI器件相比，气泡的存在改变了波形的电压。增加气泡的大小会逐渐降低波的电压，如示波器输出所示。
图 1：LFPI 装置和损伤前进行的侧颅切除术示意图。 该装置用于通过引起颅内压升高引起的大脑移位和/或变形来复制动物模型中没有颅骨骨折的TBI。用 Biorender.com 创建。 请点击此处查看此图的大图。
图 2：监测压力传感器输出以评估 LFPI 设备的维护和功能状态13. （A）正确清洁和正常工作的LFPI设备产生的压力波形的代表性图像。（B）表明存在气泡污染的压力波形的样本图像。 请点击此处查看此图的大图。
图 3：所有四种条件下示波器输出的代表性图像 。 （A，B，C，D） 示波器输出分别用于无污染、5 mL 空气注入、10 mL 空气注入和 15 mL 空气注入。 请点击此处查看此图的大图。
| 气泡污染状况 | |||||
| 填充和未受污染的LFPI设备 | 5 mL 总空气注入 | 10 mL 总空气注入 | 15 mL 总进气量 | ||
| 波形输出（mV） | 240 | 218 | 230 | 218 | |
| 234 | 222 | 226 | 220 | ||
| 240 | 228 | 226 | 220 | ||
| 244 | 226 | 228 | 218 | ||
| 246 | 228 | 230 | 218 | ||
| 248 | 232 | 226 | 220 | ||
| 248 | 230 | 226 | 220 | ||
| 250 | 230 | 228 | 220 | ||
| 248 | 232 | 228 | 224 | ||
| 252 | 232 | 228 | 222 | ||
| 250 | 232 | 226 | 220 | ||
| 250 | 230 | 228 | 222 | ||
| 252 | 230 | 228 | 222 | ||
| 252 | 232 | 228 | 220 | ||
| 平均波形输出（mV） | 246.7 | 228.7 | 227.6 | 220.3 | |
表 1：未污染对照组的示波器电压输出与污染条件的比较。 在未污染条件和每个污染条件之间进行配对t检验。与未受污染条件相比，所有污染条件均显著降低（p < 0.0001）。
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Discussion
上面概述的技术演示了如何正确维护 LFPI 设备。日常清洁和监控对于保持LFPI设备正常运行是必要的。此外，由于LFPI程序的侵入性，必须彻底清洁设备以防止感染实验动物。
避免在设备中形成气泡对于获得最佳伤害和压力波形至关重要。气泡会改变传递到大脑的压力脉冲的特性，导致不一致的损伤，并且难以正确再现临床TBI。这里收集的补充数据表明，气泡污染会改变撞击产生的波的电压。 图 3 所示的示波器输出有助于说明空气对压力波的影响;波形没有那么尖锐，而是在存在空气污染时有多个峰值。LFPI装置的目标是为大脑提供单一的可测量流体脉冲;结果表明，当气泡存在时，会产生多个脉冲，因此很难辨别施加到大脑的压力。
这里采用的技术降低了将气体引入设备的可能性和/或有助于去除任何可能污染流体的小气体袋。使用脱气液可降低气泡污染的风险，并可延长维护间隔13.因此，在步骤2中执行的操作对于减少LFPI设备中形成气泡的机会至关重要。步骤3.4-3.9强调了在进行伤害之前清除设备中残留气体的重要性。值得注意的是，在重新组装损伤装置后，压力传感器和填充口中心的能见度都受到限制;因此，在检查填充气缸后气泡的形成时，需要特别注意这些区域。
此过程是专门为Custom Design & Fabrication Inc.制造的LFPI设备量身定制的，当使用其他公司制造的LFPI设备时，可能需要对协议进行微小的更改。
清洁和重新组装LFPI设备需要时间和精力，但这是产生持续伤害的关键。避免气泡尤为重要，因为它可以帮助减少错误的结果并限制进行额外实验的需要。
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Disclosures
未声明利益冲突。
Acknowledgments
作者要感谢Custom Design & Fabrication Inc.的技术援助和支持。这项工作由美国国立卫生研究院拨款R01NS120099-01A1和R37HD059288-19资助。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 2 - 10 mL syringes with Luer lock capability | Ensures that needle is secure and reduces possible leaks of fluid | ||
| Degassed fluid | Helps to reduce air bubble formation during injury procedure | ||
| Fluid Percussion Injury (FPI) device (Model 01-B) | Custom Designs & Fabrications Inc. | N/A | Injury device used to model TBI in rodents |
| Mild detergent | Allows to thoroughly clean the LFPI cylinder | ||
| Petroleum Jelly | Used as a water-repellent and protects LFPI device form rust | ||
| Teflon tape | Helps with tight seal of pipe joints on the LFPI device | ||
| *Materials other than the LFPI device can be purchased from any reliable company. |
References
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