机器人钻孔开颅术对小鼠颅窗手术热损伤的评估

该协议提供了一种评估颅窗钻孔引起的血管损伤的方法。手术机器人提高了手术的一致性，同时减少了学习该技术的培训量。在此过程中，我们使用了可能非常具有挑战性的颅脑注射。

我们建议对那些刚接触该技术的人进行广泛的培训。首先，按照手稿中的描述设置系统，并按照手术机器人手册执行框架校准。导航到手术软件，并通过选择从干净的项目开始来创建新项目。

然后将主题设置为顶部的鼠标，以指定要使用的钻孔坐标图集。接下来，选择"开始新项目"，然后单击左下角的"计划"以导航到钻孔坐标计划屏幕。通过单击立体定位图谱上的任意位置为要执行的颅窗技术创建钻孔方案。

使用bregma作为参考，并输入手稿中描述的运动皮层的坐标。按键盘上的 Enter 键以更新所选坐标。单击存储目标以保存这些坐标并输入适当的名称。

然后单击左下角的移动按钮以导航回主钻孔屏幕。单击工具，然后单击投影，然后另存为选项以在以后的项目中重用此模板项目，因为它将自动保留钻孔坐标。首先，向麻醉小鼠皮下注射抗生素、头孢唑啉、镇痛药、卡洛芬和丁丙诺啡。

接下来，将鼠标放在加热垫上，并通过鼻锥吸入维持0.5%至2%异氟醚的麻醉。使用随附的耳杆将动物安装在手术机器人立体定位框架上，并通过捏住脚趾定期评估生命体征和麻醉深度。然后用葡萄糖酸氯己定和70%异丙醇擦洗手术区域进行灭菌。

并在鼠标和立体定向框架上放置无菌保鲜膜，以在手术过程中保持无菌。使用手术刀刀片，从眼睛后部开始，在颅骨中线做一个一英寸的切口，用 3% 过氧化氢和棉尖涂抹器擦干并清洁头骨。为了准备便于注射的尾巴，请用酒精擦拭。

使用拇指和食指弯曲尾巴，使尾部静脉暴露在尾巴弯曲的顶部。插入与静脉平行的注射器，并缓慢注入埃文斯蓝的体积。注射后，等待五分钟，让埃文斯蓝循环。

当小鼠的四肢和手术窗口变为蓝色时，会立即验证成功的注射。一旦颅骨准备好钻孔，导航回手术软件并单击工具。然后选择"项目"，然后选择"新建"，然后从下拉菜单中选择一个模板项目以选择模板项目。

选择相同的协议元素。单击"计划"，然后选择要结转到此新项目的钻取参数，然后单击"启动新项目"。接下来，通过单击工具校正钻头和框架以考虑当前动物的鼠标头骨的倾斜和缩放，然后选择"正确倾斜和缩放"以打开校正屏幕。

在屏幕顶部，通过单击浅红色钻头按钮确保钻头处于活动状态 执行校正后，通过单击屏幕底部中间的关闭退出校正窗口，并通过单击工具导航到钻孔屏幕，然后选择钻孔以开始钻孔过程。通过选择屏幕顶部的开颅形状窗口来确认钻孔位置，然后在下面的下拉列表中查看钻孔靶区详细信息。要执行手动脉冲钻孔，请通过取消选中钻头菜单中自动停止选项旁边的复选框来关闭自动停止功能，该复选框允许控制钻头何时关闭脉冲。

在钻头菜单中，选择 100 微米作为钻孔深度推进。打开钻井现场菜单并导航到第一个钻孔地点。使用前进按钮或手动控制降低钻头，直到它接触头骨，并在钻头到达头骨后按下固定表面。

准备就绪后，单击"前进"开始钻取。钻头前进 100 微米后，按 Esc 两次停止钻头。两秒钟后，对颅骨的深度重复此循环。

对于钻孔过程中的每个种子和边缘点，确保在达到硬脑膜后使用钻头菜单中的按钮设置 dura。使用热电偶结合连接到数据采集系统的三种不同钻孔方案来测量颅骨和大脑的温度变化，从而可以将测量结果读取到 MATLAB 中。将尸体鼠标安装到立体定位框架和机器人钻头设置上。

手动在距离颅窗将进入颅骨侧面的位置约两毫米处钻一个小孔，这允许热电偶滑入颅窗钻孔的位置。如前所述，开始三种方案中每一种方案的钻孔过程，由于温度变化导致峰值，表明当钻头穿过颅骨时，大脑附近发生加热。通过使用水平、逐点和脉冲逐点方法测量钻井引起的温度与基线的变化来评估热损伤的可能性。

水平钻孔和逐点钻孔方案均显示出热变化的显著差异。然而，改用脉冲逐点方法导致大脑的热量明显低于水平和逐点钻孔。水平边缘钻孔需要 300 秒，而逐点边缘钻孔需要 200 秒。

脉冲法在种子和边缘钻孔中花费的时间最长，每次大约需要 500 秒。为了监测钻孔方案与血管损伤之间的关系，进行了埃文斯蓝色荧光成像。通过水平和逐点切割进行的钻孔被认为会损害大脑中的脉管系统。

与对照组相比，脉冲逐点法在种子点和边缘点的局部损伤较小，但在颅窗内仍存在可见的埃文斯蓝。手动钻孔时，在推进钻头后检查开颅术以确保硬脑膜没有被破坏至关重要。除了颅窗外，手术机器人还可用于标准颅骨切开术，以改善手术结果。