صندوق أدوات قائم على التصوير بالرنين المغناطيسي للتخطيط لجرّة الأعصاب في الرئيسيات غير البشرية

هذا البروتوكول مهم في مجال الهندسة العصبية لأنه يوفر إجراءً مختصرًا ووارنًا مصممًا لتعزيز دقة وسلامة جراحة الأعصاب في الرئيسيات غير البشرية. هذه التقنية توفر للباحثين القدرة الفريدة لتصور كل جانب من جوانب عملية الزرع أو الحقن ، ويضمن أنهم يستطيعون دخول غرفة العمليات على استعداد ممكن. إن العرض المرئي لهذه الطريقة أمر بالغ الأهمية لأنه يسلط الضوء على التأثير والوضوح الذي يمكن أن تحدثه النماذج الفيزيائية بالحجم الطبيعي على التخطيط الجراحي.

لاستخراج الدماغ في برنامج التصوير بالرنين المغناطيسي، افتح القائمة المنسدلة الإضافات وحدد استخراج الدماغ. تعيين عتبة كثافة الاستخراج عند 2.5 و 2.7 وقيمة تدرج العتبة إلى صفر. بعد إنشاء صورة نقطية لصورة الدماغ، حدد سطح البنية ضمن قائمة الصور وقم بإدخال العتبة المستخدمة لإنشاء الصورة النقطية التي تحتوي على المنطقة ذات الأهمية.

ثم انقر فوق “موافق” لإنشاء السطح. وحفظ منطقة الدماغ المستخرجة من الفائدة باعتبارها NII أو NII. GZ ملف.

لإنشاء نموذج الدماغ، فتح ملف الدماغ المستخرجة في برنامج معالجة الصور الطبية المناسبة. وفي قائمة وحدة المحرر، حدد تأثير العتبة، وضبط المنزلقات نطاق عتبة بحيث يتم تمييز جزء من الصورة النقطية التي تحتوي على الدماغ في جميع الشرائح الثلاث. افتح الوحدة النمطية لصناعة الطرازات وفي القائمة المنسدلة لوحدات تخزين الإدخال، حدد ملف الصورة النقطية.

ضمن النماذج، حدد إنشاء تدرج هرمي جديد للنماذج وانقر فوق تطبيق لإنشاء وحدة التخزين. عند استيراد سطح دماغ الشبكة المستوردة، حدد الرسم واحد. وقمع أي ميزات الرسومات غير الضرورية حتى فقط الميزات التي تحتوي على الدماغ هي المتبقية في الملف.

ثم احفظ الملفات بتنسيق PRT لمزيد من المعالجة، وكـ STL للطباعة ثلاثية الأبعاد. لصب الدماغ، تحميل نموذج الدماغ المستخرجة في برنامج تصميم حاسوبي مناسب. تحت قسم الميزات من القائمة إدراج حدد تحويل إلى الجسم شبكة والجسم الرسم من الدماغ لتحويله، وفتح هذا الرسم التبويب وانقر فوق رسم لتحديد المستوى العلوي كما في مستوى رسم.

رسم مستطيل حول نصف الكرة الأرضية بأكمله من الفائدة، وحدد ميزة قاعدة بوس البثق لبثق مستطيل مكعب يحتوي على الجزء العلوي من الدماغ. ضمن قسم الميزات في قائمة الإدراج، حدد التحويل إلى نص شبكة وحدد المكعب مقذوف في مجلد الأجسام الصلبة لتحويله. لإنشاء المساحة السلبية، استخدم ميزة الجمع وحدد خيار الطرح لطرح نموذج الدماغ من المكعب مقذوف حديثا.

لجمجمة النمذجة، استيراد التصوير بالرنين المغناطيسي MPRAGE سريعة في برنامج معالجة مصفوفة مناسبة كملف DICOM. واستخدام الأوامر لدمج جميع الإطارات في مصفوفة واحدة 3D حسب الضرورة. تأكد من أن كل إطار ثنائي الأبعاد من المصفوفة يعرض شريحة إكليلية واستخدم عامل تشغيل أكبر من قيم البكسل الفردية لعتبة المصفوفة ثلاثية الأبعاد لإنشاء قناع ثنائي.

ثم ضبط عتبة بحيث يتم التقاط تشريح الجمجمة من قبل القناع. لإزالة طبقة العضلات، قم بالاستيلاء على شريحة ثنائية الأبعاد من القناع لمعالجة كل إطار من القناع ثلاثي الأبعاد بشكل منفصل، واستخدم عامل تشغيل التلدة لعكس قيم القناع. قيم الجمجمة ستكون تلك.

الخارجي والدماغ سيكون لهما قيم صفر أضف voxels فارغة إضافية إلى قناع 3D حتى أقل البعد دقة من القناع أكبر من قبل عامل محدد من قبل عامل مقياس. وتُقيم القيم خطياً في القناع حتى يملأ القناع المساحة الجديدة.

ثم، تصدير الجمجمة كملف STL أو نوع ملف مماثل للطباعة ثلاثية الأبعاد. لإنشاء استئصال القحف في نموذج الجمجمة ثلاثية الأبعاد ، افتح ملف التصوير بالرنين المغناطيسي وامسح يدويًا جيئة وذهاباً من خلال المصفوفة ثلاثية الأبعاد لتحديد الموقع التقريبي لعملية استئصال القحف باستخدام المعالم التشريحية الموجودة في أطلس الدماغ المكاك. لإنشاء قالب agarose، صب agarose حل في كامل أو نصف نصف نصف الدماغ العفن والسماح للحل لترسيخ داخل القالب لمدة ساعتين تقريبا.

عندما تم تعيين agarose، واستخدام ملعقة لإزالة بلطف نموذج هلام من القالب، مع الحرص، وليس لتلف سطح القالب. للحصول على ضخ وهمية من نموذج هلام agarose، جبل مضخة حقنة على ذراع ستيريوإكسي على إطار ستيريو وملء حقنة 250 ميكرولتر مع الماء المتأين. تحميل الحقنة على مضخة الحقنة وملء تماما كانولا حقن بالماء.

استخدام برنامج تشغيل مضخة لتحميل الحجم المستهدف من تلوين الطعام في حقنة للحقن. وإخراج تلوين الطعام حتى تتشكل حبة صغيرة على طرف القنية. جفف الخرزة من طرف القنية وضع نموذج الجل تحت القنية.

خفض كانولا حتى غيض تلامس سطح نموذج هلام، وملاحظة القياسات على الذراع stereotaxic. ثم بسلاسة وبسرعة خفض القنية في نموذج هلام إلى عمق الحقن الهدف. التأكد من أن سطح الجل قد ختم حول القنية وتشغيل المضخة مع مراقبة انتشار يموت حتى تم تسليم الحجم المستهدف.

باستخدام هذا البروتوكول، يمكن إنشاء نموذج مادي دقيق تشريحياً للدماغ الرئيسيات غير البشري. وبالمثل، يمكن أيضا أن تولد نموذج مادي دقيق تشريحيا من الجمجمة الرئيسيات المستخرجة من الصور الرنين المغناطيسي. يمكن الجمع بين النماذج الفيزيائية للجمجمة والدماغ مع نوبة تدخل ضيقة ، والتحقق من صحة دقة النموذجين بالنسبة لبعضهما البعض وإضفاء الشرعية على بيانات تحليل التصوير بالرنين المغناطيسي استقرائي.

إدخال استئصال القحف في الجمجمة قبل الطباعة، يسمح مزيج من جميع أجزاء واجهة عينة لتقييم هندسة مختلف المكونات فيما يتعلق الجمجمة والدماغ. على سبيل المثال، في هذه التجربة، تم التلاعب في القدمين من رئيس وظيفة وتركيبها إلى انحناء الجمجمة في موقع زرع قبل الإجراء. مما أدى إلى تقليل الوقت الجراحي من حوالي 2.5 ساعة إلى ساعة واحدة من الفتح إلى الزرع ، مما يقلل إلى حد كبير من خطر حدوث مضاعفات العمليات.

يمكن حقن نماذج الدماغ خليط Agarose مع صبغة صفراء في منطقة ذات أهمية لتقدير حجم التسريب المقترح والجمع بين نموذج agarose مع الجمجمة المطبوعة 3D يمكن استخدامها لنموذج جراحة حقن ناقلات الفيروسية. مع الأخذ في الاعتبار الاختلافات في الجمجمة وتشريح الدماغ في الحيوانات المختلفة، والنجاح في عملية الاستخراج سوف تتطلب تعديلات في الخطوات المتكررة. لذلك يمكن استخدام هذا الأدوات للحد من المخاطر في جراحة الأعصاب غير البشرية الرئيسيات ويمكن تقنيات التصنيع تعزيز العملية التجريبية في طليعة علم الأعصاب.