JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

المقدمة هنا هي أساليب لأداء في الجسم النشاط اختبار علي الضفيرة العضلية في نموذج خنزير صغير حديثي الولادة.

Abstract

شلل الضفيرة العضلية الحديثة الولادة (NBPP) هو أصابه تمتد التي تحدث اثناء عمليه الولادة في المجمعات العصبية الموجودة في مناطق الرقبة والكتف ، يشار اليها مجتمعه باسم الضفيرة العضدي (BP). وعلي الرغم من التقدم الذي أحرز مؤخرا في مجال رعاية التوليد ، لا تزال مشكله الصحة العامة تشكل عبئا صحيا عالميا ، حيث بلغ عدد حالات الاصابه 1.5 حاله لكل 1,000 مولود حي. أنواع أكثر شده من هذه الاصابه يمكن ان يسبب الشلل الدائم للذراع من الكتف إلى أسفل. الوقاية والعلاج من NBPP يبرر فهم الاستجابات النشاطه والفسيولوجية من الأعصاب BP حديثي الولادة عندما تعرض لتمتد. يتم استقراء المعرفة الحالية لحديثي الولادة bp من الكبار الحيوانية أو الانسجه bp تاكل بدلا من الانسجه الجسم الحديث bp الوليد. تصف هذه الدراسة جهاز اختبار ميكانيكي في الجسم الخارجي واجراء لاجراء الاختبارات النشاطه في الخنازير حديثي الولادة. الجهاز يتكون من المشبك ، المحرك ، خليه الحمل ، ونظام الكاميرا التي تطبق ورصد في سلالات الجسم الفيفو والأحمال حتى الفشل. كما يسمح نظام الكاميرا بمراقبه موقع الأعطال اثناء التمزق. وعموما ، فان الطريقة المعروضة يسمح لتوصيف مفصل نشاط من BP الوليد عندما تتعرض للتمدد.

Introduction

وعلي الرغم من التطورات الاخيره في مجال التوليد ، فان مشكله nbpp الناجمة عن الاصابه بالتمدد في مجمع BP لا تزال تشكل عبئا صحيا عالميا ، مع حدوث 1.5 حاله لكل 1,000 مولود حي1،2. ويمكن ان تكون عوامل الخطر المرتبطة بالامومه (اي الوزن الزائد ، وداء السكري الأمومي ، وتشوات الرحم ، وتاريخ شلل BP) ، والجنين (اي الماكسوميا الجنيني) ، أو المرتبطة بالولادة (اي عسر الكتف ، والمخاض المطول ، والتوصيل المساعد بالملقط أو الفراغ ، وال في حين ان هذه المضاعفات لا مفر منها في بعض الظروف ، والوقاية والعلاج من NBPP يبرر فهم الاستجابات النشاطه والفسيولوجية من BP الوليد عندما تعرض لتمتد.

وذكرت الدراسات نشاط علي BP استخدمت الكبار الحيوانية والانسجه البشرية تاكل وتظهر التناقضات الكبيرة4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15. الصلة السريرية للخصائص النشاطه للانسجه المعقدة BP تبرر نموذج الحيوانية حديثي الولادة ، فضلا عن نهج الاختبار نشاط في الجسم الخارجي. وعلاوة علي ذلك ، والقيود مع دراسة الاصابه تمتد BP في سيناريوهات التسليم الحقيقي المعقدة يزيد من الاعتماد علي نماذج الكمبيوتر التي توفر الأساليب التي تسمح بالتحقيق في اثار مضاعفات التسليم المختلفة والتقنيات. المفتاح إلى الاهميه السريرية لهذه النماذج هو الدقة الحيوية (الاستجابة الشبيهة بالإنسان). النماذج الحسابية المتاحة من قبل Gonik et al.16 و جريم وآخرون17 تعتمد علي الأرنب والفئران الانسجه العصبية ولكن ليس الوليد الانسجه BP. الأداء في الجسم النشاط اختبار في نموذج الحيوانية الوليد ذات الصلة سريريا يمكن ان تملا الفجوة الحرجة من البيانات BP غير متوفرة المواليد.

وتصف الدراسة الحالية في جهاز الاختبار الميكانيكية المجرية والإجراءات لاجراء اختبار نشاط في 3-5 الذكور البالغين من العمر في اليوم يوركشاير الخنازير الولدان. الجهاز يتكون من المشبك ، المحرك ، خليه الحمل ، ونظام الكاميرا التي تطبق ورصد في سلالات الجسم الفيفو والأحمال اثناء الفشل. كما يسمح نظام الكاميرا بمراقبه موقع الأعطال اثناء التمزق. وعموما ، فان النظام يسمح لتوصيف مفصل نشاط لل BP عند التعرض للتمدد ، التالي توفير السلالات العتبة BP والضغوط للفشل الميكانيكية في الجسم المجري. البيانات التي تم الحصول عليها يمكن ان تزيد من تحسين السلوك الشبيه بالإنسان (الدقة البيولوجية) من النماذج الحسابية الموجودة التي تم تصميمها للتحقيق في اثار القوي الخارجية والمحلية علي BP تمتد في سيناريوهات التسليم المرتبطة NBPP.

Protocol

ووافقت اللجنة المؤسسية للعناية بالماشية واستخدامها في جامعه دريكسيل علي جميع الإجراءات (#20704).

1. وصول الحيوانية والتاقلم

  1. الحجر الصحي 1 – 2 الخنازير اليوم لمده 24 ساعة علي الأقل بعد الوصول.
  2. بيت الخنازير في أقفاص الفولاذ المقاوم للصدا نظيفه ومعقمه (36 في العاشر 48 في x 36 في) علي الفراش رقاقه اسبن وتغذيه الإعلان حسب مع بديل حليب الخنزير.
  3. الحفاظ علي درجه حرارة الغرفة في 85 درجه فهرنهايت لضمان بيئة الحرارية محايده.

2. يوم التجربة

  1. قم بازاله الموجز 2 h قبل التجربة.
  2. حقن الخنازير بحقنه عضلية من الكيتامين (10 – 40 ملغم/كغ)/اكسيليازين (1.5 – 3.0 ملغم/كغم من الام) والنقل عبر قفص نقل إلى المساحة الجراحية.

3. الحث والحفاظ علي التخدير

  1. أداره 4% ايزوفلواني استنشاق مخدر مختلطة في الأكسجين بواسطة مخروط الأنف وتاكيد ان الحيوانية تخدير عميق من خلال تقييم غياب جفني والانسحاب ردود الفعل.
  2. يستشعر الحيوانية عن طريق وضعها في موقف ضعيف واستخدام منظار الحنجرة (شفره مستقيمة) للمساعدة في توجيه أنبوب التنبيب (قطر 2.5 – 2 مم) في القصبة الهوائية.
  3. وضع الحيوانية علي جهاز التنفس الاصطناعي مره واحده يتم تامين أنبوب التنبيب.
  4. تاكد من ان الخنازير تحصل علي مزيج من ايزوفلواني (0.25 ٪-3 ٪ الصيانة) ، والأكسجين ، وأكسيد النيتروز.
  5. توفير جرعه من الفنتانيل (10 ميكروغرام/كغ) ومواصله إعطاء جرعه كل 1-2 h لضمان استمرار عمق كاف من التسكين والتخدير وتجنب التحف الحركة التي يمكن ان تخاطر بالمسكنات من أنبوب الرغامي.
  6. إنشاء الوصول الوريدي (IV) في الوريد تحت الجلد البطني أو اي وريد محيطي آخر.
  7. إنشاء خط الشرايين من خلال الشريان الفخذي. هذا يستطيع كنت أنجزت [نون-اينفاسيفيلي] أو ب ينجز [كت-لأسفل].

4-الرصد والرعاية

  1. مراقبه عمق التخدير عن طريق التاكد من عدم وجود رد فعل الموقي وعدم وجود استجابه الانسحاب إلى قرصه اصبع القدم.
  2. اجراء مراقبه مستمرة من المعلمات الفسيولوجية اثناء التخدير وطوال التجربة ، والتي تشمل ضغط الدم الشرياني ، كهربي (ECG) ، نهاية المد والجزر CO2، قياس التاكسج نبض ، ودرجه حرارة الجسم.
  3. رصد غازات الدم وسكريات الدم كل 0.5-1 h وإعطاء السوائل في الوريد (50 ٪ سكر العنب و 50 ٪ المالحة العادية) للحيوانات تخدير أطول من 1 ح في ~ 100 سم مكعب/كغ/يوم ، حسب الحاجة ، لضمان يوجليسيميا.
  4. مراقبه الطائرة مخدر الحيوانية عن كثب وبشكل متكرر. توفير تسكين و/أو زيادة التخدير المستنشق.
  5. الحفاظ علي الحيوانية في توتر الأكسجين العادي عن طريق السيطرة علي المعلمات التنفس الاصطناعي وجرعات المخدرات حسب الحاجة لضمان normoxia ، ثم وضع الحيوانية علي بطانية المياه التي تنظم درجه الحرارة التي يتم الحفاظ عليها درجه حرارة الجسم العادية في 39 درجه مئوية لمده التجربة.

5. جراحه الضفيرة العضدي

  1. وضع الحيوانية في موقف الضعيف علي طاوله العمليات بعد التخدير السليم كما هو موضح في القسم 3, مع الطرف العلوي في الخطف, تعريض المنطقة الابطيه.
  2. استخدام اي ثني الجراحية لتغطيه الحيوانية. استخدام تقنيات نظيفه ولكن غير معقمه.
  3. اكشف مجمع الضفيرة العالية علي جانبي العمود الفقري عن طريق شق الخط النصفي (باستخدام شفره #10ه) علي الجلد واللفافة العلوية التي تغمر القصبة الهوائية ، وصولا إلى الثلث الأعلى من القص ، والتي تتطابق مع مستويات العمود الفقري بين C3-T3.
  4. استقراء الشق باستخدام الملقط والاصبغه الدموية أفقيا علي كل جانب من الشق فوق الأعلى علي طول حافه الترقوة إلى الذراع العلوي ، مع تجنيب الاورده الراسية والباسيليك.
  5. حرر اللوحات المتفوقة والسفلية بواسطة التشريح الحاد باستخدام المقص والملقط ، مما يسمح بالوصول إلى مناطق عنق الرحم والصدر في الضفيرة الصدرية ، علي التوالي.
  6. تحديد المحور (C2) والضلع الأول في T1. باستخدام هذه المعالم ، حدد السفلية الثلاثة عنق الرحم (C6-8) وأول الصدر (T1) العمود الفقري الشوكي ، ثم فحص الضفيرة بعناية لتحديد التشعبات من الانقسامات (M الشكل) لتحقيق التعرض.
  7. التسمية (باستخدام الحلقات العصبية) المناطق الضفيرة العالية فوق هذه التشعبات أقرب إلى العمود الفقري كما الجذر/الجذع وتسميه تلك أدناه هذه التشعبات كما وتر تليها العصب ، والتي تقع أقرب إلى الذراع.

6. اختبار نشاط

  1. اعداد جهاز اختبار النشاط
    ملاحظه: تم تصميم جهاز الاختبار الميكانيكية المصممة خصيصا وملفقه لأداء في امتداد فيفو من BP (الشكل 1).
    1. ارفق قاعده الاعداد لعربه.
    2. نعلق المحرك الكهروميكانيكية علي قاعده باستخدام المشابك C كبيره. المحرك قادر علي توفير 150 رطل من القوه ، 10 "السكتة الدماغية ، وسرعه 15 ملم/ثانيه. ويمكن خفض السرعة إلى 0.2 مم/ثانيه ولا تزال تعمل علي النحو المطلوب.
    3. قم بتوصيل خليه تحميل N 200 إلى المحرك.
    4. نعلق (المسمار في) المشبك إلى خليه الحمل التي تتكون من زجاج شبكي مبطن ، والذي يمنع تركيز الإجهاد في موقع لقط.
    5. قم بتوصيل كاميرا بحامل ثلاثي القوائم. تاكد من ان الكاميرا لديها القدرة علي تسجيل ما يصل إلى 120 f/s بدقه 658 × 4926 بكسل.
    6. ارفق كابلات USB من الكاميرا والمحرك وخليه التحميل إلى الكمبيوتر لدمج جميع مكونات الاعداد ومزامنتها.
    7. قم بتوصيل الكمبيوتر والمحرك وخليه التحميل إلى مصدر طاقة.
  2. معايره خليه التحميل قبل تسجيل الأحمال المطبقة. للقيام بذلك ، قم بتنفيذ الخطوات التالية:
    1. تعيين المحرك في زاوية 90 درجه باستخدام مقبض قابل للتعديل والتحقق من زاوية مع منقلة.
    2. افتح البرنامج الذي يعمل مع خليه التحميل (جدول المواد). اضغط علي زر أبدا لإظهار قراءات حيه من الجهد.
    3. شنق الأوزان من المشبك تتراوح بين 0-1000 غرام في زيادات من 100 g من الاعداد وتسجيل الفولتية المقاسه.
    4. احسب المعادلة الخطية للجهد والأوزان من خلال إيجاد الميل (م) والتقاطع (ب). يتم ذلك باستخدام برنامج جداول البيانات وداله الانحدار المضمنة لحساب b من المعادلة 1 أدناه. ادراج المعادلة 2 الموضحة أدناه في رمز الاعداد الميكانيكي.
      المعادلة 1: b = y-mx
      حيث: y هو الوزن ، x هو الجهد ، m هو الميل ، و b هو تقاطع (ثابت).
      المعادلة 2: y = mx + b
      حيث: y هو الوزن ، x هو الجهد ، m هو الميل ، و b هو الثابت.
  3. الاختبار: يتم قطع العصب BP وترتكز علي الاختبار الذي تم إنشاؤه بواسطة مشبك مخصص الصنع.
    1. قطع العصب BP باستخدام مقص غرامه.
    2. المشبك الجانب قطع من العصب BP في المشبك المخصصة التي بنيت كما هو مبين في الشكل 1.
    3. وضع الطلاء الأكريليك الأسود يدويا أو الهند الحبر علي الجزء BP فرضت (الشكل 2).
    4. وضع شبكه معايره ، وهو مسطره 1 سم ، شقه داخل الحيوانية لتعيين مقياس لتحليل البيانات.
    5. استخدم برنامج الكاميرا لعرض موضع الكاميرا مباشره علي الأجزاء التي تم اختبارها ، مما يسمح بمراقبه حركه/أزاحه العلامات وتحديد سلاله الانسجه الفعلية في اي وقت.
    6. تسجيل القياسات الاوليه مثل الارتفاع الذي يدخل العصب في الجسم من الجدول وارتفاع المشبك من الجدول ، وزاوية المحرك ، وطول كامل من الانسجه.
    7. افتح برنامج البرمجة (الجدول الذي يحتوي علي واجهه المستخدم الرسوميه [GUI] كما هو موضح في الشكل 3).
    8. تشغيل واجهه المستخدم الرسوميه عن طريق الضغط علي زر تشغيل .
    9. تهيئه النظام عن طريق الضغط علي الزر تهيئه .
    10. Tare نظام عن طريق الضغط علي زر tare .
    11. تمدد الجزء BP عن طريق الضغط علي زر اختبار البداية. وهذا يسحب الانسجه بمعدل معين من 500 مم/دقيقه حتى يحدث الفشل الكامل في اي جزء من BP. يتم تحديد معدل التمدد هذا استنادا إلى المؤلفات المتاحة4و8و18. كما يحفظ البرنامج ملف فيديو ، وحمل الشد المطبق ، وأزاحه الانسجه ، ومده الاختبار.
    12. تسجيل موقع الفشل ، والذي هو النقطة التي تمزق الانسجه.
  4. القتل الرحيم: موت ببطء خنازير في نهاية التجربة مع جرعه مميته من البنتوباربيتال (120 ملغم/كغ وريدي).
  5. تحليل البيانات: استخدام برنامج تتبع الحركة لتحليل مقاطع الفيديو التي تم الحصول عليها اثناء الاختبار.
    1. افتح ملف الفيديو من التجربة ضمن برنامج تتبع الحركة عن طريق تحديد ملف | فتح ملف الفيديو.
    2. استخدم شبكه المعايرة لاعداد المقياس في برنامج تتبع الحركة باستخدام أداه الخط ، والنقر بزر الأيمن علي الخط بعد رسمه ، وتحديد معايره القياس، وإدخال قيمه معروفه بالسنتيمتر (الشكل 4).
    3. تتبع علامات علي الانسجه داخل البرنامج تتبع الحركة عن طريق النقر بزر الأيمن علي الفيديو واختيار مسار الطريق ومحاذاة وسط العلامة مع علامة علي النسيج والتكبل حتى تمزق.
    4. تصدير الإحداثيات س و ص من العلامات عن طريق تحديد ملف التصدير إلى جدول البيانات بحيث يمكن استخدامه لحساب السلالات.
    5. استيراد البيانات إلى برنامج برمجه لحساب المسافة بين إحداثيات س و ص مع مرور الوقت لحساب السلالات.
    6. حساب قيم السلالة في كل نقطه زمنيه عن طريق تقسيم التغيير في المسافة بالمسافة الاصليه بعد حساب التغيرات في الميل اثناء التمدد. يتم تحديد قيم السلالة الفعلية بين كل زوج من علامات المجاورة في كل نقطه زمنيه. ويحسب أيضا متوسط هذه السلالات.

النتائج

ويبين الشكل 5 والشكل 6، علي التوالي ، مؤامرة وسلالات تمثيليه لوقت التحميل من أربعه أجزاء من ضفيرة BP (بين أربع علامات). الحصول علي فشل تحميل 8.3 N في 35% متوسط الفشل الإجهاد تقارير الاستجابات نشاط من BP الوليد عندما تعرض لتمتد. بعض مناطق العصب الخ?...

Discussion

الأدبيات المتاحة علي ردود نشاط من تمتد علي الانسجه BP يحمل مجموعه واسعه من قيم العتبة ، فضلا عن التناقضات المنهجية4،6،8،18،19،20،21،22،

Disclosures

وليس لدي المؤلفين ما يفصحون عنه.

Acknowledgements

وقد دعمت البحوث الواردة في هذا المنشور معهد يونيس كينيدي شريفر الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية التابع للمعاهد الوطنية للصحة تحت الجائزة رقم R15HD093024 والجائزة المهنية للمؤسسة الوطنية للعلوم رقم 1752513

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
Omega Subminature Tension & Compression Load CellOmegaLCM201-200N200N load cell
Basler acA640-120uc cameraBasleracA640-120uc
Feedback Linear ActuatorProgressive AutomationsPA-14P10" stroke, 150lb force, 15mm/s speed
Motion Tracking SoftwareKinoveaN/AOpen Source
Proramming Software - MATLABMathworksN/Aversion 2018A
Surgical instruments
ForcepsFine Science Tools Inc11006-12 and 11027-12 or 11506-12
HemostatsFine Science Tools Inc13009-12
ScissorsFine Science Tools Inc14094-11 or 14060-09

References

  1. Chauhan, S. P., Blackwell, S. B., Ananth, C. V. Neonatal brachial plexus palsy: Incidence, prevalence, and temporal trends. Seminars in Perinatology. 38 (4), 210-218 (2014).
  2. Foad, S. L., Mehlman, C. T., Ying, J. The epidemiology of neonatal brachial plexus palsy in the United States. Journal of Bone and Joint Surgery - Series A. 90 (60), 1258-1264 (2008).
  3. García Cena, C. E., et al. Skeletal modeling, analysis and simulation of upper limb of human shoulder under brachial plexus injury. Advances in Intelligent Systems and Computing. 252, 195-207 (2014).
  4. Marani, E., van Leeuwen, J. L., Spoor, C. W. The tensile testing machine applied in the study of human nerve rupture: a preliminary study. Clinical Neurology and Neurosurgery. 95, S33-S35 (1993).
  5. Zapałowicz, K., Radek, A. Mechanical properties of the human brachial plexus. Neurologia i Neurochirurgia Polska. 34 (6), 89-93 (2000).
  6. Singh, A., Shaji, S., Delivoria-Papadopoulos, M., Balasubramanian, S. Biomechanical Responses of Neonatal Brachial Plexus to Mechanical Stretch. Journal of Brachial Plexus and Peripheral Nerve Injury. 13 (1), e8-e14 (2018).
  7. Driscoll, P. J., et al. An in vivo study of peripheral nerves in continuity: biomechanical and physiological responses to elongation. Journal of Orthopaedic Research. 20 (2), 370-375 (2002).
  8. Zapalowicz, K., Radek, A. Experimental investigations of traction injury of the brachial plexus. Model and results. Annales Academiae Medicae Stetinensis. 51 (2), 11-14 (2005).
  9. Ma, Z., et al. In vitro and in vivo mechanical properties of human ulnar and median nerves. Journal of Biomedical Materials Research - Part A. 101 (9), 2718-2725 (2013).
  10. Rydevik, B. L., et al. An in vitro mechanical and histological study of acute stretching on rabbit tibial nerve. Journal of Orthopaedic Research. 8 (5), 694-701 (1990).
  11. Kwan, M. K., Wall, E. J., Massie, J., Garfin, S. R. Strain, stress and stretch of peripheral nerve rabbit experiments in vitro and in vivo. Acta Orthopaedica. 63 (3), 267-272 (1992).
  12. Takai, S., et al. In situ strain and stress of nerve conduction blocking in the brachial plexus. Journal of Orthopaedic Research. 20 (6), 1311-1314 (2002).
  13. Zhe, S., Feng, T., Sun, C., Ma, H. Tensile mechanical properties of the brachial plexus of experimental animals. Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research. 14 (20), 3730-3733 (2010).
  14. Alexander, M. J., Barkmeier-Kraemer, J. M., Geest, J. P. Vande Biomechanical properties of recurrent laryngeal nerve in the piglet. Annals of Biomedical Engineering. 38 (8), 2553-2562 (2010).
  15. Zilic, L., et al. An anatomical study of porcine peripheral nerve and its potential use in nerve tissue engineering. Journal of Anatomy. 227 (3), 302-314 (2015).
  16. Gonik, B., Zhang, N., Grimm, M. J. Prediction of brachial plexus stretching during shoulder dystocia using a computer simulation model. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 189 (4), 1168-1172 (2003).
  17. Grimm, M. J., Costello, R. E., Gonik, B. Effect of clinician-applied maneuvers on brachial plexus stretch during a shoulder dystocia event: Investigation using a computer simulation model. Obstetrical and Gynecological Survey. 203 (4), (2011).
  18. Kawai, H., et al. Stretching of the brachial plexus in rabbits. Acta Orthopaedica. 60 (6), 635-638 (1989).
  19. Narakas, A. O. Lesions found when operating traction injuries of the brachial plexus. Clinical Neurology and Neurosurgery. 95, S56-S64 (1993).
  20. Kleinrensink, G. J., et al. Upper limb tension tests as tools in the diagnosis of nerve and plexus lesions - Anatomical and biomechanical aspects. Clinical Biomechanics. 15 (1), 9-14 (2000).
  21. Zapałowicz, K., Radek, A. Mechanical properties of the human brachial plexus. Neurologia, i Neurochirurgia Polska. 34 (6), 89-93 (2000).
  22. Singh, A., Lu, Y., Chen, C., Cavanaugh, J. Mechanical properties of spinal nerve roots subjected to tension at different strain rates. Journal of Biomechanics. 39 (9), 1669-1676 (2006).
  23. Singh, A., Lu, Y., Chen, C., Kallakuri, S., Cavanaugh, J. M. A new model of traumatic axonal injury to determine the effects of strain and displacement rates. Stapp Car Crash Journal. 50, 601-623 (2006).
  24. Gonik, B., et al. The timing of congenital brachial plexus injury: A study of electromyography findings in the newborn piglet. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 178 (4), 688-695 (1998).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

154

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved