الوصول إلى دماغ الخنزير عن طريق استئصال القحف عالي السرعة بالهواء المضغوط

Summary

يصف هذا البروتوكول إجراء استئصال الجمجمة باستخدام مثقاب هوائي عالي السرعة على خنزير Landrace الدنماركي البالغ من العمر 3 أشهر. يتم الوصول من خلال العظم الجبهي ويكشف عن الأم الجافية البطنية ونصفي الكرة المخية الأساسيين. يسمح هذا الإجراء بالوصول إلى جزء كبير من دماغ الخنزير.

Abstract

يعد استخدام الخنازير كنموذج حيواني تجريبي ذا أهمية خاصة في أبحاث علم الأعصاب ، حيث يشترك الخنازير والجهاز العصبي المركزي البشري (CNS) في العديد من الخصائص الوظيفية والمعمارية المهمة. وبالتالي ، من المتوقع أن يكون للخنازير دور متزايد الأهمية في الأبحاث المستقبلية حول الأمراض العصبية المختلفة. هنا ، يتم وصف طريقة لإجراء استئصال القحف الأمامي من خلال العظم الجبهي الخنازير. بعد شق خط الوسط والتعرض اللاحق للعظم الجبهي للخنزير ، يتم استخدام المعالم التشريحية لضمان الموقع الأمثل لاستئصال القحف. من خلال التخفيف الدقيق والتدريجي للعظم الجبهي باستخدام مثقاب مستدير ، يتم تحقيق فتحة مستطيلة للأم الجافية ونصفي الكرة المخية الأساسيين. تتطلب الطريقة المقدمة مواد جراحية معينة ، بما في ذلك مثقاب هوائي عالي السرعة ، ودرجة معينة من الخبرة الجراحية. تشمل المضاعفات المحتملة آفات غير مقصودة في الأم الجافية أو الجيب السهمي الظهري. ومع ذلك ، فإن الطريقة بسيطة وفعالة من حيث الوقت وتوفر درجة عالية من التكرار للباحثين. إذا تم إجراؤها بشكل صحيح ، فإن هذه التقنية تكشف جزءا كبيرا من دماغ الخنزير غير المتأثر لمختلف عمليات المراقبة العصبية أو التحليلات.

Introduction

بشكل عام ، يتم استخدام النماذج الحيوانية عندما تحظر القيود العملية و / أو الأخلاقية استخدام المرضى من البشر لفحص الأمراض أو اختبار الأساليب الجراحية. يتم إنشاء نماذج حيوانية جديدة بشكل عام لتوفير معرفة جديدة ذات قيمة انتقالية للظروف البشرية. غالبا ما تستخدم القوارض لاعتبارات عملية ومالية ، ولكن لها قيمة متعدية محدودة للبشر ، خاصة بسبب الاختلافات التشريحية الكبيرة¹. الخنازير ، ومع ذلك ، تقدم العديد من المزايا مقارنة بالقوارض. لا تشترك الخنازير فقط في العديد من السمات التشريحية والفسيولوجية والأيضية والوراثية الرئيسية مع البشر ، ولكن يمكن مطابقة حجم أنظمة أعضاء الخنازير لتشبه الأعضاء البشرية ^2,3. هذا يعطي الخنازير دورا فريدا بين النماذج الحيوانية الجراحية وفي التدريب الإجرائي⁴. على الرغم من أن استخدام نماذج الخنازير يتطلب قدرات عملية ومالية معينة مقارنة باستخدام القوارض ، إلا أن الخنازير تقدم خيارا أكثر قبولا من الناحية المالية والأخلاقية مقارنة باستخدام الرئيسيات غير البشرية.

دماغ الخنزير له أهمية خاصة في أبحاث علم الأعصاب الانتقالية. أولا ، تشبه بنية دماغ الخنزير بنية الدماغ البشري ، حيث أن كلاهما سائد في المادة البيضاء و gyrencephalic^3،5،6. ثانيا ، يسمح حجم الدماغ الأكبر في الخنازير مقارنة بالقوارض باستخدام المعدات الجراحية وطرق التصوير المختلفة المكافئة لتلك المستخدمة في الإعدادات السريرية ^7,8. وبالتالي ، تم استخدام نماذج الخنازير المختلفة على نطاق واسع في أبحاث علم الأعصاب على مدى العقود الأخيرة⁹. ومع ذلك ، تتطلب غالبية نماذج الجهاز العصبي المركزي الخنازير هذه تحليلا مباشرا لأنسجة المخ ، والتي يمكن الحصول عليها بطرق مختلفة (على سبيل المثال ، زرع القسطرة أو الأقطاب الكهربائية ، وخزعات الأنسجة ، وما إلى ذلك) ¹⁰. نظرا لأن معظم هذه الطرائق تتطلب درجة معينة من الاستخدام والوصول المباشر إلى الدماغ ، يجب النظر في طرق مختلفة للوصول الجراحي.

تتضمن هذه الطريقة إجراء استئصال القحف الأمامي من خلال العظم الجبهي على أنثى خنزير Landrace الدنماركي المخدر البالغ من العمر 3 أشهر. الغرض العام من هذه المخطوطة هو وصف طريقة لتعريض نسبة كبيرة من دماغ الخنزير البطني من خلال استئصال القحف باستخدام مثقاب هوائي عالي السرعة. الخطوة الأولى هي وضع الموضوع في وضع مناسب برأس مرتفع. نظرا لأن جمجمة الخنازير تختلف تماما عن جمجمة البشر ، فإن الخطوة الثانية تتضمن التخطيط لوضع استئصال الجمجمة باستخدام معالم تشريحية مختلفة. الخطوة الثالثة هي الوصول إلى الأم الجافية الأساسية التي تغطي نصفي الكرة الأرضية دون إتلافها.

Protocol

تم إجراء جميع التجارب على الموصوفة في مستشفى جامعة ألبورغ ، الدنمارك ، وفقا للقوانين الحالية وبموافقة مفتشية التجارب الحيوانية الدنماركية (ترخيص رقم 2020-15-0201-00401). تم استخدام الخنازير المحلية ، أنثى ، حوالي 40 كجم وعمر 3 أشهر ، لهذه الدراسة. التفاصيل المتعلقة بالكواشف والمعدات المستخدمة مذكورة في جدول المواد.

1. موضوع السكن

1. ضع الموضوعات المنزلية في مجموعات مع دورات الضوء / الظلام لمدة 12 ساعة في أقلام معتمدة لمدة 7 أيام على الأقل قبل الإجراء الجراحي لضمان التأقلم.

2. التخدير والمراقبة

1. قم بتخدير بحقن عضلي قدره 2 مل / 10 كجم من خليط يحتوي على تيلتامين 6.25 مجم / مل ، كيتامين 6.25 مجم / مل ، زولازيبام 6.25 مجم / مل ، بوتورفانول 1.25 مجم / مل ، وزيلازين 6.25 مجم / مل.
2. ضع في وضع ضعيف على بطانية التدفئة لضمان التنظيم الحراري الأمثل.
3. قم بتنبيب الموضوع بحجم 6.5 أنبوب⁷ وقم بتهويته ميكانيكيا بهواء غير مرطب ، وحجم مد وجزر يبلغ 8 مل / كجم ، ومعدل تنفس 16-20 نفسا / دقيقة وفقا_{لتركيزات} CO 2 في نهاية المد والجزر <6.0 كيلو باسكال.
   ملاحظة: هذا يضمن أيضا الوضع الصحيح للأنبوب داخل القصبة الهوائية.
4. الحفاظ على التخدير عن طريق استنشاق 1 ٪ إلى 2 ٪ سيفوفلوران.
5. ضع مرهم العيون بعناية على كلتا عيني الموضوع لمنع الجفاف أثناء التخدير.
6. تأكد من درجة التخدير عن طريق التحقق من ردود الفعل الهدبية وضبط سيفوفلوران وفقا لذلك.
7. أدخل قسطرة المثانة مع مقياس حرارة في مثانة الشخص من خلال مجرى البول لمراقبة درجة الحرارة وجمع البول في كيس قسطرة.
8. مراقبة العلامات الحيوية للحيوان طوال العملية.
   ملاحظة: تشمل العلامات الحيوية النبض وضغط الدم الشرياني المستمر ودرجة الحرارة وثاني أكسيد الكربون في نهاية المد والجزر₂.
9. أدخل قسطرة وريدية مركزية (6 Fr sheath) في الوريد الوداجي الأيمن عن طريق البزل عن طريق الجلد واستخدمها للتسريب الملحي المستمر (كلوريد الصوديوم ، 0.9٪) ، وتسريب الدواء ، والقتل الرحيم في نهاية الدراسة.

3. تحديد المواقع الحيوانية

1. ضع الهدف في وضع الانبطاح مع رفع الرأس وتثبيته بأكياس الرمل حتى يصبح العظم الأمامي أفقيا تقريبا لضمان الوضع الأمثل.
   ملاحظة: تأكد من تثبيت الرأس إلى حد ما لمنع الحركة غير المرغوب فيها.
2. حلق الشعر من موقع الجراحة باستخدام أداة تشذيب أو ماكينة حلاقة.

4. إعداد المعدات الجراحية

1. قم بإعداد المعدات الجراحية كما هو موضح في جدول المواد.

5. تعريض العظم الجبهي

1. تحديد البروز القفوي والجانب الذيلي لكل قمة مدارية عليا (الشكل 1) لتحديد خط الوسط السهمي المتوقع.
2. ابدأ بشق خط الوسط باستخدام المشرط رقم 24 لقطع كل من الجلد و galea aponeurotica على سمحاق العظم الجبهي.
3. امسح الدم بالمسحات الجراحية.
4. افصل تدريجيا galea aponeurotica عن العظم الجبهي الأساسي حول الشق باستخدام رونجور مسطح 12 مم.
5. استخدم ضامنا جراحيا لفصل galea aponeurotica وكشف العظم الجبهي الأساسي (الشكل 2).

6. تحديد المعالم التشريحية للعظم الجبهي المكشوف

1. حدد الدرز السهمي كمرجع لخط الوسط التشريحي والخيط الإكليلي (الشكل 2).
2. حدد الهياكل العظمية الثلاثة من خلال الجس اليدوي: البروز القفوي والجانب الذيلي لكل من القمم المدارية العليا (الشكل 1 والشكل 3).
   ملاحظة: تشكل هذه المعالم مثلثا يتم فيه استئصال القحف (الشكل 1 والشكل 4 أ).

7. الوصول إلى الأم الجافية

1. باستخدام مثقاب هوائي عالي السرعة مع نتوء دائري مطلي بالماس (الشكل 3 أ) ، حدد كل ركن من أركان المستطيل داخل حدود المثلث المحدد مسبقا.
2. قم بتوصيل كل زاوية بلدغ ماسي دائري 4 مم لضمان الموقع الصحيح للفتحة (الشكل 4 ب).
3. قم بترقق العظم الأمامي تدريجيا باستخدام نتوء الماس المستدير مقاس 4 مم حتى تنكشف الأم الجافية.
   ملاحظة: تجنب جعل نقطة الاتصال الأولى مع الأم الجافية في خط الوسط ، المقابلة للخياطة السهمية (الشكل 1) ، حيث يوجد الجيب السهمي الظهري الكبير هنا. ثقب في هذه المرحلة يمكن أن يسبب نزيف وريدي كبير.
4. استخدم نقطة الاتصال الأولى مع الجافية لتقييم سمك العظم الجبهي المتبقي بصريا.
5. استمر في ترقق العظم الأمامي بعناية في المستطيل المحدد باستخدام نتوء الماس المستدير مقاس 4 مم.
   ملاحظة: احفظ غبار العظام للإرقاء اللاحق للنزيف من الأوردة أو الإسفنج المكشوف للعظم الجبهي.
6. حرك تشريح 3 مم تحت العظم الرقيق بدرجة كافية حول الصفيحة العظمية وقم بقطعه بضغط يدوي لطيف لتوسيع الفتحة إلى الأم الجافية.
   ملاحظة: قم بالتبديل بين حفر العظم وتقطيعه حتى تنكشف نقاط متعددة من الأم الجافية حول الصفيحة العظمية.
7. ضع محلول ملحي معقم مع حقنة لمسح الرؤية.

8. إزالة الصفيحة العظمية

1. أدخل تشريح 3 مم تحت الصفيحة العظمية وقم بالضغط التدريجي لأسفل على مقبضها لكسر الصفيحة العظمية.
   ملاحظة: يجب الآن كشف الأم الجافية الأساسية ، والكشف عن ملامح نصفي الكرة المخية (الشكل 5 والشكل 6).
2. تقييم سلامة الأم الجافية عن طريق الفحص البصري لتسرب السائل الدماغي الشوكي (CSF).
   ملاحظة: سيرتفع نصفي الكرة الأرضية في نبض متزامن إذا لم تكن هناك عيوب كبيرة في الأم الجافية.
3. أوقف النزيف الوريدي الطفيف باستخدام غبار العظام المحفوظ أو عن طريق تطبيق التخثر أحادي القطب أو ثنائي القطب بعناية مع الكي عند الجهد المنخفض.
   ملاحظة: من المتوقع حدوث نزيف وريدي بسيط من الأوردة المبعوثة أو ثنائية الصبغية.

9. حماية الأم الجافية المكشوفة

1. قم بتغطية الأم الجافية المكشوفة بمسحة جراحية معقمة مبللة بمحلول ملحي معقم لمنع جفاف الأنسجة الكامنة.

10. إدخال قسطرة غسيل الكلى (MDC)

1. استخدم الجيب السهمي الظهري كمرجع لخط الوسط. ضع قسطرة غسيل الكلى الدقيقة (MDC) داخل تجويف إبرة 18 G التي تستخدم لمرة واحدة. اخترق الأم الجافية 10 مم أفقيا من الجيب السهمي الظهري بالإبرة بزاوية 10 درجات -15 درجة في اتجاه الجمجمة المنضدية حتى 20 مم من الإبرة داخل الأنسجة.
2. اسحب الإبرة ببطء مع التأكد من بقاء MDC في نفس الموقع داخل القشرة الدماغية السطحية.
3. اربط القسطرة بإحكام بالجلد القريب لمنع خلع MDC.
   ملاحظة: تأكد من عدم ملامسة طرف MDC للطرف الحاد للإبرة لتجنب التلف.
4. كرر الإجراء باستخدام الجيب السهمي الظهري كمرجع لخط الوسط. ضع MDC داخل إبرة كما هو موضح أعلاه واخترق الأم الجافية على نصف الكرة المقابل 15 مم من خط الوسط مع الإبرة عموديا (زاوية 90 درجة).
   1. أدخل الإبرة 20 مم قبل سحبها ببطء كما هو موصوف ، تاركا MDC داخل الأنسجة الدماغية تحت القشرية. تأمين MDC كما هو موضح أعلاه.
5. تحضير حقنة بلاستيكية 2 مل يمكن التخلص منها بإبرة 18 جرام يمكن التخلص منها. املأ المحقنة ب 0.5 مل من محلول ملحي معقم.
6. اخترق الأم الجافية 20 مم بشكل جانبي من خط الوسط مع إبقاء الإبرة بزاوية 45 درجة موجهة نحو خط الوسط. أدخل الإبرة ببطء 1 مم في المرة الواحدة مع الشفط برفق مع كل خطوة من خطوات الإدخال.
7. راقب المحقنة أثناء كل شفط حتى يتم الحصول على السائل النخاعي (CSF).
8. افصل الإبرة عن المحقنة مع إبقاء الإبرة في نفس الموقع التشريحي. أدخل نتواجي متعدد التخصصات من خلال الإبرة في البطين الجانبي حتى تشعر بالمقاومة.
9. اربط MDC بإحكام بشريط جراحي كما هو موضح أعلاه.

11. غسيل الكلى (MD)

1. قم بتوصيل كل قسطرة غسيل الكلى (MDC) بمضخة غسيل الكلى الدقيقة المنفصلة.
2. بدء عملية غسيل الكلى عن طريق ضخ محلول ملحي معقم من خلال MDC وجمعها في عينة مناسبة. تأكد من التدفق عبر كل MDC من خلال مراقبة المياه المالحة في كل عينة.
3. ابدأ فترة معايرة الأنسجة لمدة 30 دقيقة من غسيل الكلى المستمر بمعدل تدفق 1 ميكرولتر / دقيقة.

12. القتل الرحيم

1. تطبيق بلعة من البنتوباربيتال الوريدي (50 ملغ/كغ) من خلال القسطرة الوريدية المركزية (باتباع البروتوكولات المعتمدة مؤسسيا).
2. راقب النبض وضغط الدم ومنحنيات CO₂ في نهاية المد والجزر على جهاز التنفس الصناعي للحصول على خط مسطح كتأكيد للسكتة القلبية.

النتائج

يوفر وضع الانبطاح لرأس الخنزير الوصول الأمثل للجراح أثناء العملية ، كما أن استخدام أكياس الرمل المثبتة يقلل من خطر حدوث تحولات غير مقصودة في موضع رأس الخنزير أثناء الحفر.

خلال هذا العرض التوضيحي ، تم استخدام المعالم التشريحية السطحية لجمجمة الخنزير العلوية (كل من القمم الم...

Discussion

يتضمن الإجراء الموضح عدة خطوات حاسمة. أولا ، يعد التخطيط الدقيق لموقع استئصال القحف أمرا بالغ الأهمية بسبب تكوين جمجمة الخنازير. نظرا لأن سمك العظم الجبهي للخنزير يزداد عند الحواف الجانبية ، فإن وضع الفتحة بشكل جانبي^{للغاية 11} يمكن أن يجعل من الصعب الوصول إلى الأم الجافية أثنا?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
10 mL plastic syrringes	Becton, Dickinson and Company	303219
107 Microdialysis pump	M Dialysis	P000127	107 Microdialysis Pump
2 mL plastic syrringes	Becton, Dickinson and Company	300928
25 mm, 18 G needles	Becton, Dickinson and Company	304100
Bair Hugger heater	3M	B5005241003
Bair Hugger heating blanket	3M	B5005241003
Batery for microdialysis pump	M Dialysis	8001788	Battery 6V, 106 & MD Pump
Dissector	Karl Storz	223535	Flattended 3 mm dissector
Endotracheal tube size 6.5	DVMed	DVM-107860	Cuffed endotracheal tube
Euthasol Vet	Dechra Veterinary Products A/S	380019	phentobarbital for euthanazia, 400 mg/mL
Farabeuf Rougine	Mahr Surgical		Flat headed rougine (12 mm)
Foley Catheter 12 F	Becton, Dickinson and Company	D175812E	Catherter with in-built thermosensor
Intravenous sheath	Coris Avanti		Avanti Cordis Femoral Sheath 6 F
Microdialysis brain catheters	M Dialysis	P000050	membrane length 10 mm -shaft 100 mm 4/pkg
Microdialysis syringe	M Dialysis	8010191	106 Pump Syringe 20/pkg
Microvials for microdialysis sampling	M Dialysis	P000001	Microvials 250/pkg
Operating table
Pneumatic high-speed drill	Medtronic		Medtronic Midas Rex 7 drill
Primus respirator	Dräger		Respirator with in-built vaporiser for supplementary Sevofluran anesthesia
Rounded diamond drill	Medtronic	7BA40D-MN
Self-retaining retractor	World Precission Instruments	501722	Weitlander retractor, self-retaining, 14 cm blunt
Sterile Saline	Fresnius Kabi	805541	1000 mL
Sterile surgical swaps
Surgical scalpel no 24	Swann Morton	5.03396E+12	Swann Morton Sterile Disposable Scalpel No. 24
Zoletil Vet	Virbac		Medical mixture for induction of anesthesia