İnsan olmayan Primatlarda Nöroşirürji Planlaması için MRI Tabanlı Araç Kutusu

Aşağıda özetlenen yöntem, üç boyutlu (3D) baskı yöntemleri ve MR Veri çıkarma nın yeni bir kombinasyonunu kullanarak insan dışı primat (NHP) nöroşirürji sinin hazırlanması için kapsamlı bir protokol sağlamayı amaçlamaktadır.

Bu protokol nöral mühendislik alanı için önemlidir, çünkü insan olmayan primatlarda nöroşirürji nin hassasiyetini ve güvenliğini artırmak için tasarlanmış kısa ve tek modal bir prosedür sunar. Bu teknik, araştırmacılara implantasyon veya enjeksiyon prosedürlerinin her yönünü görselleştirme konusunda eşsiz bir yetenek sunar ve mümkün olduğunca hazırlanmış bir ameliyathaneye girmelerini sağlar. Bu yöntemin görsel gösterimi çok önemlidir, çünkü gerçek boyutlu fiziksel modellerin cerrahi planlama üzerindeki etkisini ve netliğini vurgular.

Manyetik rezonans görüntüleme yazılımında beyni çıkarmak için eklentilerin açılır menüsünü açın ve özü beyin seçin. Çıkarma yoğunluğu eşiğini 2,5, 2,7 ve eşik degrade değerini sıfıra ayarlayın. Beyin görüntüsünün bitharitasını oluşturduktan sonra, görüntü menüsünün altındaki yapı yüzeyini seçin ve ilgi çekici bölgeyi içeren bit eşleği oluşturmak için kullanılan eşiği girdi.

Sonra yüzeyoluşturmak için tamam tıklatın. Ve bir NII veya NII olarak ilgi çıkarılan beyin bölgesi kaydedin. GZ dosyası.

Bir beyin modeli oluşturmak için, ilgili tıbbi görüntü işleme yazılımı çıkarılan beyin dosyasını açın. Ve düzenleyici modül menüsünde, eşik efektini seçin, eşik aralığı kaydırıcılarını ayarlayın, böylece beyni içeren bit haritasının üç dilimde de vurgulanır. Model oluşturucu modülünü açın ve giriş hacimleri açılır menüsünde bitmap dosyasını seçin.

Modelleraltında, yeni model hiyerarşisi oluştur'u seçin ve birim oluşturmak için Uygula'yı tıklatın. İthal örgü beyin yüzeyi içe aktarıldığında, grafik bir seçin. Ve sadece beyin içeren özellikler dosyada kalana kadar herhangi bir gereksiz grafik özellikleri bastırmak.

Ardından, daha fazla manipülasyon için PRT formatında dosyaları ve 3B yazdırma için STL olarak kaydedin. Beyin kalıplama için, uygun bir bilgisayarlı tasarım yazılımı programına çıkarılan beyin modeli yükleyin. Ekle menüsünün özellikler bölümünün altında, dönüştürmek için kafes gövdesine ve beynin grafik gövdesine dönüştür'ü seçin ve bu çizim sekmesini açın ve çizim düzlemi olarak üst düzlemi seçmek için çizimi tıklatın.

İlgi alanının tüm yarımküresi etrafında bir dikdörtgen çizin ve beynin üst kısmını içeren kübik bir dikdörtgen çıkarmak için ekstrüzyon patronu taban özelliğini seçin. Ekle menüsünün özellikler bölümünün altında, kafes gövdesine dönüştür'ü seçin ve dönüştürmek için katı gövdeler klasöründeki ekstrüzyon küpünü seçin. Negatif alanı oluşturmak için birleştirme özelliğini kullanın ve beynin modelini yeni ekstrüzyon küpünden çıkarmak için çıkarma seçeneğini seçin.

Kafatası modellemesi için, hızlı MPRAGE MRG'yi dicom dosyası olarak uygun bir matris manipülasyon yazılımı programına aktarın. Ve gerektiğinde tek bir 3B matris içine tüm çerçeveleri birleştirmek için komutları kullanın. Matrisin her 2B karesinin bir koronal dilim görüntülediğinden emin olun ve ikili maske oluşturmak için 3B matrisin eşiğine gelmek için tek tek piksel değerleri için operatörden daha büyük bir kullanım sağlayın.

Sonra kafatası anatomisi maske tarafından yakalanır şekilde eşik ayarlayın. Kas tabakasını kaldırmak için, 3B maskeden her kareyi ayrı ayrı işlemek için maskeden yinelemeli olarak 2B dilim alın ve maskenin değerlerini tersine çevirmek için tilde işlecini kullanın. Kafatası değerleri olanlar olacak.

Dış ve beyin sıfır değerlere sahip olacaktır. Maskenin en düşük çözünürlük boyutu ölçek faktörü tarafından tanımlanan bir faktör tarafından daha büyük olana kadar 3B maskeye ek boş voxel'ler ekleyin. Ve maske yeni alanı doldurana kadar maskedeki değerleri doğrusal olarak interpole edin.

Ardından, kafatasını STL dosyası veya 3B yazdırma için benzer bir dosya türü olarak dışa aktarın. 3D kafatası modelinde kraniyotomi oluşturmak için MRDosyasını açın ve makak beyin atlasında bulunan anatomik işaretleri kullanarak kraniyotominin yaklaşık konumunu belirlemek için 3D matris üzerinden el ile ileri geri tarayabilirsiniz. Bir agarose kalıp oluşturmak için, tam veya yarım yarımküre beyin kalıbına agarose çözeltisi dökün ve çözelti yaklaşık iki saat boyunca kalıp içinde katılaşmak için izin.

Agarose ayarlandığında, jöle modelini yavaşça kalıptan çıkarmak için bir spatula kullanın, dikkatli olmak, kalıbın yüzeyine zarar vermemek için. Agarose jel modelinin sahte bir infüzyonu için, stereotaksik bir çerçeve üzerinde stereotaksik bir kola bir şırınga pompası monte edin ve iyonize su ile 250 mikrolitrelik şırınga doldurun. Şırınga pompası üzerine şırınga yükleyin ve tamamen su ile enjeksiyon kanül doldurun.

Enjeksiyon için şırınga içine gıda boyama hedef hacmi yüklemek için pompa sürücüsü kullanın. Ve kanülün ucunda küçük bir boncuk formları kadar gıda boyama dışarı. Kanül ucundan boncuk kuru ve kanül altında jel modeli konumlandırın.

Ucu jel modelinin yüzeyine değene kadar kanül aşağı, ve stereotaksik kol ölçümleri unutmayın. Sonra sorunsuz ve hızlı bir şekilde hedef enjeksiyon derinliği jel modeli içine kanül indirin. Jel yüzeyinin kanülün etrafına mühürlenmiş olduğundan emin olmak ve hedef hacim teslim edilene kadar kalıp yayılmasını gözlemlerken pompayı çalıştırın.

Bu protokol kullanılarak, insan olmayan primat beyninan anatomik olarak doğru bir fiziksel modeli oluşturulabilir. Benzer şekilde, manyetik rezonans görüntülerinden çıkarılan primat kafatasının anatomik olarak doğru bir fiziksel modeli de oluşturulabilir. Kafatası ve beynin fiziksel modelleri sıkı bir girişim uyumu ile kombine edilebilir, birbirine göre iki modelin doğruluğunu doğrulamak ve ekstrapolated MRG analiz verileri meşrulaştırarak.

Baskı dan önce kafatasıiçine bir kraniyotomi eklenmesi, kafatası ve beyin ile ilgili olarak çeşitli bileşenlerin geometrisi değerlendirilmesi için örnek arayüzütüm parçaların kombinasyonu sağlar. Örneğin, bu deneyde, baş direğin ayakları manipüle edilmiş ve işlemden önce implantasyon yerindeki kafatasıeğrilirine yerleştirilmişti. Cerrahi sürenin açılıştan implantasyona yaklaşık 2,5 saatten bir saate düşürülmesi, operatif komplikasyon riskini büyük ölçüde azaltır.

Agarose karışımı beyin modelleri önerilen infüzyon hacmini tahmin etmek ve 3D baskılı kafatası ile agarose modeli birleştirerek viral vektör enjeksiyon cerrahisi modeli için kullanılabilir ilgi bir alanda sarı boya ile enjekte edilebilir. Farklı hayvanlarda kafatası ve beyin anatomisi varyasyonları dikkate alınarak, çıkarma sürecinde başarı yinelemeli adımlar ayarlamaları gerektirecektir. Yani bu alet kutusu insan dışı primat nöroşirürji riskini azaltmak için kullanılabilir ve üretim teknikleri nörolojinin kesme kenarında deneysel süreci artırabilir.