Bir Fiber optik Basıç kullanarak Sıçanlarda Epidural İntrakraniyal Basınç Ölçümü
April 25th, 2012
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.
Bu prosedürün genel amacı, bir hayvan modelinde kafa içi basıncı basit ve doğru bir şekilde ölçmektir. Bu durumda, sıçan. Bu, kafatasında iki küçük delik olan ilk çapak alma ile gerçekleştirilir.
Daha sonra, kafatasına bir ICP izleme vidası ve bir ankraj vidası yerleştirilir ve yerine yapıştırılır Vida yerleştirildikten sonra, epidural boşlukta ICP ölçümü için izleme vidasına bir fiber optik basınç dönüştürücü yerleştirilir. Son adımda, kraniyal kasayı kapatmak için izleme vidasındaki basınç dönüştürücüsünün etrafında hava geçirmez bir conta oluşturulur. Sonuç olarak, bir epidural fiber optik basınç dönüştürücü kullanılarak intrakraniyal basınç fizyolojik izi gösteren sonuçlar elde edilebilir.
Bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi kritik öneme sahiptir, çünkü temel adımların öğrenilmesi zordur, çünkü beyin prosedür sırasında kolayca zarar görebilir ve deneysel sonuçları karıştırabilir. Bu tekniğin invaziv intraventriküler veya intraparankimal ICP ölçümleri gibi mevcut yöntemlere göre en büyük avantajı, epidural ICP ölçüm tekniğimizin beyin zarlarını sağlam tutarak beyne zarar vermesini önlemesidir. Bir ayak tutamağı kullanarak toplam anesteziyi onayladıktan sonra, sıçanı yüzüstü bir ısıtma plakasına yerleştirin ve sıçanın burnunu anestezik bir burun konisine yerleştirin, kafa derisini tıraş edin ve ardından klorheksidin ile yıkayın ve dezenfekte edin, anesteziyi korurken uzun etkili lokal anestezik ile insizyon bölgesinde cilde sızın.
Kafayı stereotaksik bir çerçeveye sabitleyin ve kafa stabilize olana kadar kulak çubuklarını yerleştirin. Solunumun bozulmadığından emin olun. Hayvan yerine oturduktan sonra, 1,5 santimetrelik bir deri orta hat baş kesisi yapın.
Daha sonra künt, lambda ve bgma'yı net bir şekilde bulmak için yumuşak dokuyu ve çevresindeki kasları inceleyin. Steril gazlı bez çubukları kullanarak açıkta kalan kafatasına basınç uygulayarak cildi ve bağ dokusunu geri çekin. Bir milimetre uçlu çapaklı bir diş matkabı kullanarak, inme çalışmaları için sağ parietal kemiğe iki milimetre genişliğinde bir delik açın.
Superior sagital sinüsten kaçınmak ve ICP sensörünün yerleştirilmesinin iskemik bölge üzerinde olmasını sağlamak için Breg MA'dan iki milimetre lateral ve iki milimetre arkada bir delik açın, deliği duranın üzerindeki kafatasının yarı saydam hale geldiği bir derinliğe kadar gömün. Ardından, kafatası çatlamaya başladığında deliğin tabanındaki kafatasını çıkarmak için 0,5 milimetrelik bir uç çapak kullanın. Kalan tüm kafatasını çıkarmak için 45 derecelik forseps kullanın ve deliğin tabanının kalıntılardan arındırıldığından emin olun.
İzleme vidasının bir torna tezgahı ve 0,7 milimetre matkap ucu kullanarak altıgen başlı bir vidadan 0,7 milimetrelik bir delik açmasını sağlamak için, izleme vidasını yaklaşık 1,5 tur çevirerek deliğe sokun. Altta yatan herhangi bir dokuya zarar vermemeye dikkat etmek. Sol parietal kemikte, breg ma'dan iki milimetre lateral ve iki milimetre arkada bir ankraj vidası için ikinci bir delik açmak için bir milimetrelik bir matkap ucu kullanın, ancak kafatasına tamamen nüfuz etmeyin.
İkinci deliğe iki x dört milimetre altıgen başlı bir vida yerleştirin. Bu vida, diş çimentosunu ve izleme vidasını kafatasına sabitlemeye yardımcı olur. Karıştırmak için bir transfer pipeti kullanın ve ardından vidaların başının tabanına diş çimentosu, monomer ve polimer uygulayın, çimentonun beyaz düzeltme sıvısı kullanarak en az 10 dakika kurumasını bekleyin, fiber optik sensörü uçtan dört milimetre uzakta işaretleyin, izleme vidasının deliğini steril tuzlu su ile doldurun ve vidanın içinde hava kabarcığı olmadığından emin olun.
İntrakraniyal basıncı veya ICP probunu, probun ucu vidanın ucu ile aynı hizada olacak şekilde vidanın içine dört milimetre yerleştirin. Ucun durayı delmediğinden emin olun. Ventilasyon ve kan basıncı nabız dalgalarını yansıtan bir ICP izi gözlemlenene kadar probun ucunu vida içinde ayarlayın.
Bire bir oranında viskoz biyouyumlu kalafatlama malzemesi, monomer ve polimerin ilk karışımını oluşturmak için doğru bir ICP okuması için hava geçirmez bir sızdırmazlık zorunludur, probun etrafına ve izleme vidasının kafasına ince bir kalafat tabakası uygulayın. ICP probunu yerinden çıkarmamaya dikkat edin. İlk katmanın beş dakika sertleşmesine izin verdikten sonra, tüm izleme vidasının ve probunun etrafına ikinci bir doldurma malzemesi tabakası uygulayın.
Kalafatlama malzemesindeki herhangi bir çatlaktan sıvı sızmadığından emin olun. Kulak çubuklarını çıkarın ve farenin yüzüstü pozisyonda kalmasına izin verin. ICP izlemesinin tamamlanmasının ardından ICP izleme sırasında, kateteri vidadan ve kalafatlama malzemesinden nazikçe çekerek ICP sensörü çıkarılabilir, uç korozyonunu önlemek için fiber optik sensörü hemen %1 zime çözeltisine yerleştirin.
Kalafatlama malzemesinde kalan delik, gösterilen ek bir kalafatlama malzemesi tabakası ile kapatılmalıdır. İşte başlangıçta 10 saniyenin üzerindeki ICP okumalarının bir temsili. Bir wistar sıçanındaki ortalama ICP, altı milimetre cıvadır.
Daha kısa genlikli olaylar, kan basıncı nabız dalgalarını yansıtırken, daha uzun periyodiklikli olaylar, her deneyde fiber optik sensörün konumunu doğrulamak için ventilasyon olaylarını gösterirken, ICP izleri abdominal kompresyonlara yanıt verme açısından test edilmelidir. Burada karın geçici olarak sıkıştırıldı, bu da intrakraniyal hacmin artmasında serebral venöz dönüşün azalmasına neden oldu ve böylece artan ICP arteriyel basıncı ancak ilk ICP artışından sonra düştü. Kendiliğinden nefes alan hayvanları içeren deneylerin çoğunda apne dönemleri gözlenir.
Bu olaylar, burada gösterilen fizyolojik kayıtlarda, solunum ve arteriyel basınç izlerinde solunum sapmalarının olmaması ile tanımlanır. ICP izindeki eşdeğer bir değişiklik, burada ICP probu konumlandırmasını doğrular. Kulak çubuklarının çıkarılmasından sonra tipik bir ICP izi gösterilir, kulak çubuklarının ilk takılması kafatasının hafif bir şekilde sıkışmasına ve bunun sonucunda bozulmaya, kafa içi hacme ve dolayısıyla artmış bir ICP'ye neden olur.
Sensör doğru şekilde konumlandırılırsa, ustalaştıktan sonra kulak Çubuklarının çıkarılmasıyla ICP en az dört ila beş milimetre cıva bırakacaktır. Bu teknik doğru uygulandığı takdirde yaklaşık 30 dakika içinde yapılabilir. Bu videoyu izledikten sonra, minimal invaziv bir teknik kullanarak kafa içi basıncın nasıl doğru ve doğru bir şekilde ölçüleceğini iyi anlamış olmalısınız.
Bu tekniğin en zor kısmı burada vida takmayı içerir. Altta yatan meninkslere ve beyne zarar vermemek için kafatasından geçerken dikkatli olunmalıdır.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Genel Bakış
Bu makale, anestezi altındaki sıçanlarda intrakraniyal basınç (ICP) ölçümünü minimal invaziv bir fiber optik basınç algılama sistemi kullanarak ölçmek için yeni bir tekniği açıklamaktadır. Yöntem, önemli beyin travmasına neden olmadan doğru ICP ölçümleri sağlamayı amaçlamakta ve bu da onu çeşitli deneysel modellere uygulanabilir kılmaktadır.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Nörobilim
- Biyomedikal Mühendisliği
- Hayvan Modelleri
Arka Plan
- İntrakraniyal basınç, nörolojik çalışmalarda kritik bir parametredir.
- Geleneksel ICP ölçüm yöntemleri invaziv ve travmatik olabilir.
- Hayvan refahını iyileştirmek için minimal invaziv tekniklere ihtiyaç vardır.
- Fiber optik teknolojisi, doğru ölçümler için potansiyel bir çözüm sunar.
Çalışmanın Amacı
- Sıçanlarda doğru ICP ölçümü için bir teknik geliştirmek.
- Ölçüm sürecinde beyin travmasını en aza indirgemek.
- Bu tekniğin çeşitli deneysel modellere uygulanabilirliğini sağlamak.
Kullanılan Yöntemler
- Sıçanın kafatasında iki küçük delik açılır.
- Bir ICP izleme vidası ve bir ankraj vidası yerleştirilir ve yerine çimentolanır.
- Bir fiber optik basınç transdüseri izleme vidasına yerleştirilir.
- Basınç transdüseri etrafına kafatasının kasesini sızdırmaz hale getirmek için hava geçirmeyen bir sızdırmazlık sağlanır.
Ana Sonuçlar
- Teknik, epidural alanda ICP ölçümüne olanak tanır.
- İntrakraniyal basıncın fizyolojik bir izini gösteren sonuçlar elde edilebilir.
- Yöntem beyin dokusu üzerinde minimal etkiye sahiptir.
- Çeşitli deneysel ortamlarda uygulanabilir.
Sonuçlar
- Bu yeni teknik, ICP ölçümü için güvenilir bir yöntem sunar.
- Hayvan modellerinde intrakraniyal basınç dinamiklerini inceleme kabiliyetini artırır.
- Yöntemin minimal invaziv doğası hayvan refahını iyileştirir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Accurate intracranial pressure (ICP) measurement is essential for evaluating therapeutic interventions in preclinical models of stroke, traumatic brain injury, and cardiac arrest. This minimally invasive epidural fiber-optic technique enables reliable physiological monitoring without compromising brain tissue integrity, supporting mechanistic de-risking in neuroprotective compound screening. By preserving meninges and avoiding parenchymal penetration, the method enhances data fidelity and translational continuity in discovery pipelines targeting ischemic injury pathways.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses by providing quantitative ICP readouts that reflect pathophysiological states in ischemic injury models.
- Operational Value: Supports biological de-risking through real-time validation of target engagement via ICP normalization in response to pharmacological interventions.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Generates high-fidelity ICP traces with detectable ventilation and blood pressure pulse waves, enabling precise temporal correlation with compound administration.
- Operational Value: Ensures assay standardization via airtight sealing and probe stabilization, reducing variability in longitudinal pressure measurements across experimental cohorts.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Facilitates disease-relevant system modeling by allowing ICP monitoring in territories overlying ischemic zones, improving anatomical specificity of readouts.
- Operational Value: Promotes preclinical continuity through serial ICP tracking that aligns with hemodynamic and respiratory biomarkers used in clinical translation.
Pipeline & Workflow Integration
The method integrates into early discovery workflows by providing a quantitative functional readout that bridges target modulation and phenotypic outcomes in neurological disease models.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing by linking ICP fluctuations to pathway activity in models of cerebral edema and infarct progression.
- Screening: Delivers assay readiness through reproducible epidural catheter placement and signal validation via physiological responsiveness to abdominal compression.
- Analytics: Enables quantitative comparison of ICP baselines and dynamic responses, aiding in dose-response characterization and target confidence assessment.
- Translational Research: Connects to preclinical validation by mirroring clinical ICP monitoring parameters, including normal Wistar rat baselines (~6 mmHg) and ventilatory waveforms.
- Enterprise Reuse: Represents a reusable platform for epidural pressure measurement across diverse ischemic and traumatic injury models, reducing redevelopment costs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence by minimizing surgical confounds and preserving native cerebrovascular reactivity.
- Operational Value: Enhances reproducibility through standardized screw fixation, probe depth control, and dual-layer biocompatible sealing.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision-making by providing early, translatable safety signals related to intracranial hypertension risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of neuroprotective candidates based on ICP-lowering efficacy in validated disease-relevant systems.
Implementation Considerations
- Requires expertise in stereotaxic surgery, microsurgical burr techniques, and sterile cement application to avoid meningeal or vascular injury.
- Depends on fiber-optic transducer compatibility with epidural screw interfaces and biocompatible sealing materials to maintain signal integrity.
- Necessitates cross-team standardization of probe insertion depth (4 mm from tip) and airtight sealing protocols to ensure inter-laboratory reproducibility.
- Involves adaptation considerations for different rat strains or skull thicknesses, where burr depth must be adjusted to achieve translucent dura without penetration.
- Limited by the technical challenge of screw fabrication and placement, which demands precision to prevent sinus injury or cortical damage during burr expansion.
