Wir danken Annalisa Buffo für aufschlussreiche Anregungen und Kommentare, und Maurizio Grassano, Marina Boido und Ermira Pajaj für die Dreharbeiten. Diese Arbeit wurde von FP7-MC-214003-2 (Marie Curie Initial Training Network AXREGEN) und der Compagnia di San Paolo, gliarep Projekt finanziert.

1. Pre-Chirurgie <ol><li> Wiegen Rose Bengal in einer 1,5-ml-Röhrchen und lösen sich in steriler Kochsalzlösung bis zum Erreichen einer Endkonzentration von 15 mg / ml. Man filtriert durch ein 0,2 um Filter zu sterilisieren und speichern sie in der Dunkelheit bei Raumtemperatur bis zu zwei Monate. </li><li> Sterilisieren alle chirurgischen Instrumente durch Autoklavieren. Der OP-Bereich sollte weniger als eine Stunde vor dem Start der Operation sterilisiert werden. </li><li> Notieren Sie die Maus Körpergewicht, die Dosis von Rose Bengal injiziert werden anzupassen. Wir injizierten 10 ul / g Gewicht des Tieres in der weiblichen CD1-Mäusen 12 Wochen alt in der vorliegenden Protokoll. Die Höhe der Rose Bengal benötigt um die gewünschte kortikalen Läsion Größe leicht in einer separaten Reihe von Vorversuchen werden durch das Testen verschiedener Dosierungen (in der Regel 2 ul / g, 5 ul / g oder 10 ul / g Körpergewicht) bestimmt. Beachten Sie, dass die Menge von Rose Bengal injiziert werden stark von den experimentellen Bedingungen ist, insbesondere der Art der Lichtquellesowie die Dauer der Belichtung. In der vorliegenden Studie wurden 10 ul / g (150 g / g) Dosis erwies sich als notwendig, Photothrombose bei Einwirkung von Licht für 15 Minuten zu induzieren, während andere Gruppen berichtet, dass entweder 50 ug / g 6,8 und 100 ug / g 10 intraperitoneale Injektion war ausreichend zur Induktion einer photothrombotic Läsion. </li></ol> 2. Anästhesie Vorgehen <ol><li> Anesthetize Mäuse mit Isofluran in einem transparenten Ansaugkammer (3,5-4% für die Induktion, 1.5-2% zur Aufrechterhaltung) in 50% (v / v) oxygen/50% (v / v) Distickstoffmonoxid Gasgemisch. Gasförmige Anästhesie ermöglicht eine schnelle Aufwachen der Tiere und das Niveau der Narkosegas kann leicht angepasst werden. Alternativ können Mäuse auch betäubt werden durch eine Ketamin-Xylazin Mischung. </li><li> Wenn tiefe Narkose erreicht ist, entfernen Sie den narkotisierten Tier aus der Induktion Kammer, legen Sie es in den stereotaktischen Rahmen und Aufrechterhaltung einer Narkose mit einer Gesichtsmaske. Stellen Sie die isoflurane Dosis eine ausreichende Anästhesie Niveau zu erreichen. Überwachen Sie die Atemfrequenz während des gesamten Verfahrens und stellen Sie sicher, es ist konstant (40 - 60 Atemzüge pro Minute). </li><li> Verwenden Zeh drückt, um sicherzustellen, das Tier tief narkotisiert. </li><li> Bewerben Augensalbe, um die Augen vor dem Austrocknen zu verhindern. </li><li> Schieben Sie die rektale Sonde, um die Temperatur in den chirurgischen Verfahren zu überwachen. Stellen Sie die zugehörigen rückkopplungsgesteuerten Heizkissen für die Aufrechterhaltung der Maus Körpertemperatur bei 37 ± 0,5 ° C. </li></ol> 3. Chirurgie für die Illumination der Zielfläche <ol><li> Rasur der Maus Kopfhaut mit einem elektrischen Rasierer. </li><li> Fest sichern den Kopf und legen Sie die Ohr Bars in äusseren Gehörgang. Seien Sie vorsichtig, nicht zu beschädigen Trommelfelle. </li><li> Desinfizieren Sie die Haut auf der Oberfläche mit wechselnden Seitenhiebe von 70% Ethanol und betadine mit Wattestäbchen. </li><li> Mit einem Skalpell einen Schnitt entlang der Mittellinie machen aus dem Auge leVel bis in den Nacken. Wenden Sie Haut Aufrolleinrichtungen zu halten, der Schädel freigelegt. </li><li> Vorsichtig einfahren Periost zu den Rändern des Schädels mit einem Skalpell und lassen den Schädel Oberfläche trocknen mit sterilen Wattestäbchen. Identifizieren Sie die Bregma und Lambda. Legen Sie eine Glasmikropipette am Bregma als Bezugspunkt, dann verschieben Sie sie in den Koordinaten der Region von Interesse. Die Region von Interesse für diesen Artikel ausgewählt ist etwa rundweg geformt, zentriert etwa 2 mm lateral der Bregma und bedeckt eine Fläche von etwa 30 mm 2, die einen großen Teil des sensomotorischen Kortex umfasst nach der Maus Gehirn Atlas von Franklin und Paxinos 11. </li><li> Markieren Sie die Position von Interesse mit Bezugspunkten und legte einen Lichtwellenleiter in engem Kontakt mit dem Schädel Oberfläche der Lichtstreuung zu vermeiden, aber achten Sie nicht, um Druck auf sie auszuüben. Der beleuchtete Bereich durch Aufbringen auf den Schädel einer Maske mit kleinen Öffnung oder eine Kappe an der Spitze der optischen Faser GUI eingeschränktde. </li></ol> 4. Rose Bengal Injection und Aktivierung <ol><li> Laden der Rose Bengal Lösung in einer 1 ml Spritze und berechnen die nach einer Dosis von 10 ul / g Körpergewicht injiziert werden. </li><li> Gehen Sie zu einem langsamen intraperitoneale Injektion. </li><li> Lassen Sie den Farbstoff diffus und in die Blutbahn eindringen. Nach 5 min auf dem Kaltlichtbeleuchtung wechseln. Vermeiden Beleuchtung des Tieres durch eine andere Lichtquelle. Wir verwendeten Glasfaser-Beleuchtung von 150 W Intensität. </li><li> Nach 15 min der Beleuchtung, Bremslicht Belichtung und vernähen die Wunde. Fünf Minuten Beleuchtung produzieren bereits Infarkt und 10 min dürfte ausreichen, um eine maximale Wirkung zu erhalten 12. Um die Variabilität zu minimieren, wählen wir für 15 min zu beleuchten. </li></ol> 5. Naht <ol><li> Entfernen Sie die Haut Gurtstraffer und gelten steriler Kochsalzlösung, um eine Dehydratation zu vermeiden. </li><li> Schließen Sie die Wunde mit Reverse Schneiden needle und Seide oder Nylon Faden. </li><li> Unterbrechen Anästhesie, entfernen Sie vorsichtig mit der Maus aus dem stereotaktischen Apparat und legte es auf einen vorgewärmten Heizkissen, bis es vollständig wach ist, dann wieder in seinen Käfig. Die Körpertemperatur sollte sorgfältig im Laufe der Verfahren überwacht werden, um die Variabilität in der Infarkt-Erweiterung zu begrenzen. Nach der Konzentration und der Art der Verabreichung, Rose Bengal immer noch in den Blutstrom über mehrere Stunden nach der Injektion 13 detektiert werden. Ziehe die Heizdecke an Wärmelampe potenziellen Folgeschäden (Rose Bengal Absorption Wellenlänge im grünen Spektrum) zu vermeiden. </li></ol>

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G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+histopathologic+consequences+of+photothrombotic+occlusion+of+the+distal+middle+cerebral+artery+in+Sprague-Dawley+and+Wistar+rats.">Comparative histopathologic consequences of photothrombotic occlusion of the distal middle cerebral artery in Sprague-Dawley and Wistar rats.</a> Stroke. 24, 286-292 (1993).</li><li>Wester, P., Watson, B. D., Prado, R., Dietrich, W. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+photothrombotic+'ring'+model+of+rat+stroke-in-evolution+displaying+putative+penumbral+inversion.">A photothrombotic 'ring' model of rat stroke-in-evolution displaying putative penumbral inversion.</a> Stroke. 26, 444-450 (1995).</li><li>Hu, X., Wester, P., Brannstrom, T., Watson, B. D., Gu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Progressive+and+reproducible+focal+cortical+ischemia+with+or+without+late+spontaneous+reperfusion+generated+by+a+ring-shaped,+laser-driven+photothrombotic+lesion+in+rats.">Progressive and reproducible focal cortical ischemia with or without late spontaneous reperfusion generated by a ring-shaped, laser-driven photothrombotic lesion in rats.</a> Brain Res. Brain Res. Protoc. 7, 76-85 (2001).</li><li>Maxwell, K. A., Dyck, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+reproducible+focal+ischemic+lesions+in+neonatal+mice+by+photothrombosis.">Induction of reproducible focal ischemic lesions in neonatal mice by photothrombosis.</a> Dev. Neurosci. 27, 121-126 (2005).</li><li>Kuroiwa, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+a+rat+model+of+photothrombotic+ischemia+and+infarction+within+the+caudoputamen.">Development of a rat model of photothrombotic ischemia and infarction within the caudoputamen.</a> Stroke. 40, 248-253 (2009).</li></ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Modifikationen und Substitutionen Wegen seiner Absorptions-Peak bei 562 nm, wurde ein grünes Licht Laser aus einer gefilterten Xenonbogenlampe ursprünglich gewählt, um die lichtempfindliche Rose Bengal bestrahlen. Obwohl Laser-vermittelte Erregung wurde noch recently5 verwendet, kann es durch Kaltlichtlampe ersetzt werden, auch dafür sorgen, Farbstoffanregung 10,15. Kaltlicht optischen Fasern sind leichter zu manipulieren und weniger teuer als Laserquellen. Es sollte jedoch bemer...

Zu Beginn des 21. Jahrhunderts, ist ischämischem Schlaganfall eine verheerende Krankheit, die die zweite Ursache für langfristige Behinderung 1 und die zweithäufigste Todesursache weltweit, in denen Schlaganfall etwa 5,7 Millionen Todesfälle im Jahr 2004 entfielen 2 darstellt. Trotz der vielen Anstrengungen, die gesetzt wurden in, gibt es noch keine wirksame Behandlung zur Verfügung funktionelle Erholung nach einem Schlaganfall verbessern. Tiermodelle von Schlaganfall sind weit verbreitet im Bereich der Hub Forschung verwendet, da sie Modellierung der Pathophysiologie des ischämischen Schadens und damit Prüfung der Wirksamkeit verschiedener neuroprotektive Strategien in vivo. Die meisten dieser Modelle sollen umfangreiche Infarkte durch Unterbrechung (vorübergehend oder dauerhaft) den Blutfluss in der Arteria cerebri media, während andere Modelle wurden entwickelt, um Läsionen der geringen Größe in bestimmten Bereichen, in der Regel der Motor und somatosensorischen Kortex studieren zu induzieren. Allerdings können mehrere Faktoren beitragen, ac erzeugenn eingetragen Maß an Variabilität in experimentellem Schlaganfall Studien, einschließlich der Maus-Stamm verwendet, dem Alter und Geschlecht der Tiere in die Studie eingeschlossen und vor allem hat die Technik, um die ischämische Schädigung induzieren. Im Hinblick auf den letztgenannten Punkt, der Dauer und Invasivität der Operation (dh die Notwendigkeit einer Kraniotomie) sowie der chirurgischen Geschick erforderlich, um den Bediener zuverlässig induzieren einen ischämischen Läsion sind kritische Faktoren für eine erfolgreiche und unvoreingenommene in vivo Studie Schlaganfall . Das Konzept wurde ursprünglich von Photothrombose Rosenblum und El-Sabban 1977 3 vorgeschlagen und wurde berühmt durch ihre Anwendung im Rattenhirn von Watson et al 1985 4, in dem die Technik wurde weitgehend verbessert und stellen die Basis des aktuellen Modells 3. - 6. Die photothrombotic Ansatz zielt auf eine kortikale Infarkt durch die Foto-Aktivierung eines lichtempfindlichen Farbstoff zuvor in Blutsystem, wh geliefert induzierenich ergibt lokalen Gefäß Thrombose in den Bereichen die dem Licht ausgesetzt. Wenn der zirkulierenden Farbstoff bei der geeigneten Wellenlänge wird von einer Kaltlichtquelle beleuchtet, gibt es Energie, um Sauerstoff-Moleküle, die wiederum erzeugen eine große Menge von hochreaktiven Singulettsauerstoff Produkte. Diese Sauerstoff-Zwischenstufen induzieren Endothelzellmembran Peroxidation führt zu Blutplättchen-Adhäsion und-Aggregation und schließlich zur Bildung von Thromben lokalen zerebralen Flussunterbrechung 7 zu bestimmen. Photothrombose ist ein nicht-kanonischen ischämischen Modell, das nicht verstopfen nicht oder brechen nur eine Arterie, wie es geschieht in der Regel in der menschlichen Schlaganfall, sondern induziert Läsionen in mehr oberflächlichen Gefäße, die in selektive Unterbrechung des Blutflusses in den Bereichen Licht ausgesetzt ergibt. Aus diesem Grund kann dieser Ansatz für Zell-und molekularbiologische Untersuchungen der kortikalen Plastizität. Der Hauptvorteil dieses Verfahrens liegt in seiner Einfachheit der Ausführung.1 min, um die Kopfhaut rasieren;; 3-5 min, um das Tier auf der stereotaktischen Gerät zu platzieren; Darüber hinaus können Photothrombose leicht in ca. 40 Minuten pro Tier, einschließlich zwanzig Minuten Wartezeit (3 min für Anästhesie durchgeführt werden 2 min auf die schrubben Kopfhaut mit einer antiseptischen Lösung, einen Einschnitt machen und reinigen Sie den Schädel; 2 bis 4 min, um die kalte Licht Faser platzieren; 1 min bis die Rose Bengal Lösung zu injizieren; 5 Minuten Wartezeit für die intraperitoneale Diffusion; 15 min von Beleuchtung und 5 min auf Reinigen Sie die Wunde und Naht das Tier). Darüber hinaus ist keine chirurgische Know-how benötigt, um diese Technik durchzuführen, wie die Läsion durch einfache Beleuchtung des intakten Schädel induziert wird. Im Gegensatz zu klassischen Arterienverschluss Diese Methode ermittelt selektive Verschlüsse Pia und intraparenchymal microvessels innerhalb der bestrahlten Zone und verringert die Variabilität unter Läsionen keine Sicherheiten Behälter gelassen wird Sauerstoff in dem Zielgebiet zu liefern. Trotz seiner besonderen Art, derphotothrombotic Schäden Aktien wesentlichen Mechanismen auftretenden Hirnschlag. Ähnlich wie in der menschlichen Arteria Schlaganfall bestimmen Thrombozytenaggregation und Gerinnselbildung Unterbrechung des Blutflusses in der bestrahlten Fläche 7. Ebenso auch dieses Modell teilt wesentliche Entzündungsreaktionen wie in Mitte Zerebralarterie 8. Da jedoch der gut abgegrenzt Grenzen ist die Penumbra-Zone, die zu einem Bereich des teilweise erhaltenen Stoffwechsel entspricht, sehr reduzierten oder existiert nach einem photothrombotic Läsion. Diese klare Grenze kann die Untersuchung von zellulären Reaktionen innerhalb ischämischen oder intakten kortikalen Bereich zu erleichtern. Photothrombose Mausmodell eignet sich besonders für Untersuchungen Hub in eine Vielzahl von transgenen Tieren. Tatsächlich klassischen Modelle können nicht an allen Stämmen und längere Studien in C57BL / 6 Maus-Stamm berichtet eine hohe Sterblichkeit Verhältnis, das Bias 9 führen kann passen.

<table border="1">
<tbody>
 <tr>
 <td>MATERIAL NAME</td>
 <td>COMPANY </td>
 <td>CATALOGUE NUMBER</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Solutions and chemicals</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Rose Bengal </td>
 <td>Sigma, Italy </td>
 <td>330000 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Isoflurane Vet </td>
 <td>Merial </td>
 <td> 103120022 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Betadine </td>
 <td>Asta Medica </td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Paraformaldehyde </td>
 <td>Sigma-Aldrich </td>
 <td> 158127 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td>Surgical material and equipment</td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Fluosorber Filter </td>
 <td>Havard apparatus </td>
 <td> 340415 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>150W fiber optic illuminator</td>
 <td>Photonic</td>
 <td>PL3000</td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Temperature Controller for Plate TCAT-2DF </td>
 <td>Havard apparatus</td>
 <td>727561 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Stereotaxic Instrument </td>
 <td>Stoelting</td>
 <td> 51950 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Operating microscope </td>
 <td>Takagi </td>
 <td> OM8 </td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Heating pad </td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Oxygen and nitrogen gas</td>
 <td></td>
 <td></td>
 <td></td>
 </tr>
 <tr>
 <td>Surgery Tools</td>
 <td>World precision instrument </td>
 <td></td>
 <td>Optic fiber taps and mask are custom-made </td>
 </tr>
 </tbody>
</table>

photothrombotic ischemia: a minimally invasive and reproducible photochemical cortical lesion model for mouse stroke studies

Die photothrombotic Hubmodell zielt auf eine ischämische Schädigung innerhalb einer bestimmten kortikalen Bereich mittels Foto-Aktivierung eines zuvor injizierten lichtempfindlichen Farbstoff induzieren. Nach der Belichtung wird der Farbstoff aktiviert und Singulett-Sauerstoff, die Schäden Komponenten Endothelzellen Membranen mit anschließender Thrombozytenaggregation und Thrombenbildung, die schließlich bestimmt, die Unterbrechung der lokalen Durchblutung. Dieser Ansatz, der ursprünglich von Rosenblum und El-Sabban 1977 vorgeschlagen, wurde später von Watson im Jahr 1985 verbesserte sich im Rattenhirn und stellen die Grundlage für das aktuelle Modell. Auch die zunehmende Verfügbarkeit von transgenen Mauslinien weiter dazu beigetragen, das Interesse an der Photothrombose Modell zu erhöhen. Kurz gesagt, wird eine lichtempfindliche Farbstoff (Rose Bengal) intraperitoneal injiziert und gelangt in den Blutkreislauf. Wenn von einer Kaltlichtquelle beleuchtet wird, wird der Farbstoff aktiviert und induziert Endothelschädigung mit Thrombozytenaktivierung und Thrombose, was zu lokalenBlutfluss Unterbrechung. Die Lichtquelle kann auf dem intakten Schädel ohne Notwendigkeit der Kraniotomie, die ein Targeting jeder kortikalen Bereich von Interesse in einer reproduzierbaren und nicht-invasive Art und Weise angewendet werden können. Die Maus wird dann vernäht und erlaubt aufzuwachen. Die Auswertung der ischämischen Schädigung schnell von Triphenyl-Tetrazoliumchlorid oder Kresylviolett Färbung durchgeführt werden. Diese Technik erzeugt Infarkt der geringen Größe und gut abgegrenzt Grenzen, was sehr vorteilhaft für die präzise Charakterisierung Zelle oder funktionelle Studien ist. Weiterhin ist es besonders geeignet für die Untersuchung zellulären und molekularen Reaktionen zugrunde Plastizität des Gehirns in transgenen Mäusen.

Dieses Protokoll wird einen kortikalen Läsionen, die bereits sichtbar auf Dissektion der Rinde mit dem bloßen Auge (1A bis 1C). Die photothrombotic Läsion entwickelt in oberflächlichen und tiefen kortikalen Schichten, in denen das Gewebe ausreichend durchscheinend ist, um das Foto-Aktivierung des Rose Bengal zu ermöglichen. Messung des Ausmaßes der Hirninfarkt schnell durch histologische Färbung durchgeführt werden mit Triphenyl-Tetrazoliumchlorid (TTC) auf einem Gewebe oder Kresylviolett nach F...

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Photothrombotic Ischemia: A Minimally Invasive and Reproducible Photochemical Cortical Lesion Model for Mouse Stroke Studies

Photothrombose ist eine schnelle, minimal-invasive Technik zur Induktion von kleinen und gut abgegrenzt Infarkt in Bereiche von Interesse in sehr reproduzierbar. Es ist besonders geeignet für die Untersuchung zellulären und molekularen Reaktionen zugrunde Plastizität des Gehirns in transgenen Mäusen.

Photothrombotic Ischämie: eine minimal-invasive und reproduzierbare photochemische kortikale Läsion Modell für Mouse Stroke Studies

The photothrombotic stroke model aims to induce an ischemic damage within a given cortical area by means of photo-activation of a previously injected ...

photothrombotic-ischemia-minimally-invasive-reproducible

Research

JoVE Journal

Medicine

34.4K Aufrufe.  University of Turin. Photothrombose ist eine schnelle, minimal-invasive Technik zur Induktion von kleinen und gut abgegrenzt Infarkt in Bereiche von Interesse in sehr reproduzierbar. Es ist besonders geeignet für die Untersuchung zellulären und molekularen Reaktionen zugrunde Plastizität des Gehirns in transgenen Mäusen.

Serie: Photothrombotic Ischemia: A Minimally Invasive and Reproducible Photochemical Cortical Lesion Model for Mouse Stroke Studies

A Murine Model of Subarachnoid Hemorrhage

In this video publication a standardized mouse model of subarachnoid hemorrhage (SAH) is presented. Bleeding is induced by endovascular Circle of Willis perforation (CWp) and proven by intracranial pressure (ICP) monitoring. Thereby a homogenous blood distribution in subarachnoid spaces surrounding the arterial circulation and cerebellar fissures is achieved. Animal physiology is maintained by intubation, mechanical ventilation, and continuous on-line monitoring of various physiological and cardiovascular parameters: body temperature, systemic blood pressure, heart rate, and hemoglobin saturation. Thereby the cerebral perfusion pressure can be tightly monitored resulting in a less variable volume of extravasated blood. This allows a better standardization of endovascular filament perforation in mice and makes the whole model highly reproducible. Thus it is readily available for pharmacological and pathophysiological studies in wild type and genetically altered mice.

A standardized mouse model of subarachnoid hemorrhage by intraluminal Circle of Willis perforation is described. Vessel perforation and subarachnoid bleeding are monitored by intracranial pressure monitoring. In addition various vital parameters are recorded and controlled to maintain physiologic conditions.

Einem Mausmodell der Subarachnoidalblutung

In this video publication a standardized mouse model of subarachnoid  hemorrhage (SAH) is presented. Bleeding is induced by endovascular Circle of  Willis ...

Forschung

Medizin

Lesion Explorer: A Video-guided, Standardized Protocol for Accurate and Reliable MRI-derived Volumetrics in Alzheimer's Disease and Normal Elderly

Obtaining in vivo human brain tissue volumetrics from MRI is often complicated by various technical and biological issues. These challenges are exacerbated when significant brain atrophy and age-related white matter changes (e.g. Leukoaraiosis) are present. Lesion Explorer (LE) is an accurate and reliable neuroimaging pipeline specifically developed to address such issues commonly observed on MRI of Alzheimer's disease and normal elderly. The pipeline is a complex set of semi-automatic procedures which has been previously validated in a series of internal and external reliability tests1,2. However, LE's accuracy and reliability is highly dependent on properly trained manual operators to execute commands, identify distinct anatomical landmarks, and manually edit/verify various computer-generated segmentation outputs.
LE can be divided into 3 main components, each requiring a set of commands and manual operations: 1) Brain-Sizer, 2) SABRE, and 3) Lesion-Seg. Brain-Sizer's manual operations involve editing of the automatic skull-stripped total intracranial vault (TIV) extraction mask, designation of ventricular cerebrospinal fluid (vCSF), and removal of subtentorial structures. The SABRE component requires checking of image alignment along the anterior and posterior commissure (ACPC) plane, and identification of several anatomical landmarks required for regional parcellation. Finally, the Lesion-Seg component involves manual checking of the automatic lesion segmentation of subcortical hyperintensities (SH) for false positive errors.
While on-site training of the LE pipeline is preferable, readily available visual teaching tools with interactive training images are a viable alternative. Developed to ensure a high degree of accuracy and reliability, the following is a step-by-step, video-guided, standardized protocol for LE's manual procedures.

Lesion Explorer: A Video-guided, Standardized Protocol for Accurate and Reliable MRI-derived Volumetrics in Alzheimer&#039;s Disease and Normal Elderly

Lesion Explorer (LE) is a semi-automatic, image-processing pipeline developed to obtain regional brain tissue and subcortical hyperintensity lesion volumetrics from structural MRI of Alzheimer's disease and normal elderly. To ensure a high level of accuracy and reliability, the following is a video-guided, standardized protocol for LE's manual procedures.

Läsion Explorer: Ein Video-geführt, standardisiertes Protokoll für genaue und zuverlässige MRI-abgeleiteten Volumetrics in der Alzheimer-Krankheit und Normale Ältere

Obtaining in vivo human brain tissue volumetrics from MRI is often complicated by various technical and biological issues. These challenges are ...

Minimally Invasive Thumb-sized Pterional Craniotomy for Surgical Clip Ligation of Unruptured Anterior Circulation Aneurysms

Less invasive surgical approaches for intracranial aneurysm clipping may reduce length of hospital stay, surgical morbidity, treatment cost, and improve patient outcomes. We present our experience with a minimally invasive pterional approach for anterior circulation aneurysms performed in a major tertiary cerebrovascular center and compare the results with an aged matched dataset from the Nationwide Inpatient Sample (NIS). From August 2008 to December 2012, 22 elective aneurysm clippings on patients &#8804;55 years of age were performed by the same dual fellowship-trained cerebrovascular/endovascular neurosurgeon. One patient (4.5%) experienced transient post-operative complications. 18 of 22 patients returned for follow-up imaging and there were no recurrences through an average duration of 22 months. A search in the NIS database from 2008 to 2010, also for patients aged &#8804;55 years of age, yielded 1,341 hospitalizations for surgical clip ligation of unruptured cerebral aneurysms. Inpatient length of stay and hospital charges at our institution using the minimally invasive thumb-sized pterional technique were nearly half that of NIS (length of stay: 3.2 vs 5.7 days; hospital charges: $52,779 vs. $101,882). The minimally invasive thumb-sized pterional craniotomy allows good exposure of unruptured small and medium-sized supraclinoid anterior circulation aneurysms. Cerebrospinal fluid drainage from key subarachnoid cisterns and constant bimanual microsurgical techniques avoid the need for retractors which can cause contusions, localized venous infarctions, and post-operative cerebral edema at the retractor sites. Utilizing this set of techniques has afforded our patients with a shorter hospital stay at a lower cost compared to the national average.

Minimally invasive thumb-sized pterional craniotomy for aneurysm clipping has afforded our patients with a shorter hospital stay at a lower cost compared to the national average.

Minimal Invasive Thumb-Größe pterionale Craniotomy für Chirurgische Clip Ligation von nicht aufgebrochenen Anterior Circulation Aneurysmen

Less invasive surgical approaches for intracranial aneurysm clipping may reduce length of hospital stay, surgical morbidity, treatment cost, and improve ...

A Thrombotic Stroke Model Based On Transient Cerebral Hypoxia-ischemia

Stroke research has endured many setbacks in translating neuroprotective therapies into clinical practice. In contrast, the real-world therapy (tPA thrombolysis) rarely produces benefits in mechanical occlusion-based experimental models, which dominate preclinical stroke research. This split between the bench and bedside suggests the need to employ tPA-responsive models in preclinical stroke research. To this end, a simple and tPA-reactive thrombotic stroke model is invented and described here. This model consists of transient occlusion of the unilateral common carotid artery and delivery of 7.5% oxygen through a face mask in adult mice for 30 min, while maintaining the animal rectal temperature at 37.5 &#177; 0.5 &#176;C. Although reversible ligation of the unilateral carotid artery or hypoxia each suppressed cerebral blood flow only transiently, the combination of both insults caused lasting reperfusion deficits, fibrin and platelet deposition, and large infarct in the middle cerebral artery-supplied territory. Importantly, tail-vein injection of recombinant tPA at 0.5, 1, or 4 hr post-tHI (10 mg/kg) provided time-dependent reduction of the mortality rate and infarct size. This new stroke model is simple and can be standardized across laboratories to compare experimental results. Further, it induces thrombosis without craniectomy or introducing pre-formed emboli. Given these unique merits, the tHI model is a useful addition to the repertoire of preclinical stroke research.

Thromboembolic stroke models are vital tools for optimizing the recanalization therapy. Here we report a murine thrombotic stroke model based on transient cerebral hypoxic-ischemic (tHI) insult, which triggers thrombosis and infarction, and responds favorably to tissue plasminogen activator (tPA)-mediated fibrinolysis in a therapeutic window similar to those in stroke patients.

A thrombotischer Schlaganfall Modell basierend auf Transient zerebrale Hypoxie-Ischämie

Stroke research has endured many setbacks in translating neuroprotective therapies into clinical practice. In contrast, the real-world therapy (tPA ...

Reproducible Motor Deficit Following Aortic Occlusion in a Rat Model Of Spinal Cord Ischemia

Spinal cord ischemia is a fatal complication following thoracoabdominal aortic aneurysm surgery. Researchers can investigate the strategies for preventing and treating this complication using experimental models of spinal cord ischemia. The model described here demonstrates varying degrees of paraplegia that relate to the length of occlusion following thoracic aortic occlusion in a rat spinal cord ischemia model.
A 2-Fr. balloon-tipped catheter was advanced through the femoral artery into the descending thoracic aorta until the catheter tip was placed at the left subclavian artery in anesthetized male Sprague-Dawley rats. Spinal cord ischemia was induced by inflating the catheter balloon. After a set period of occlusion (9, 10, or 11 min), the balloon was deflated. Neurologic assessment was performed using the motor deficit index at 24 h after surgery, and the spinal cord was harvested for histopathological examination.
Rats that underwent 9 min of aortic occlusion showed mild and reversible motor impairment in the hind limb. Rats subjected to 10 min of aortic occlusion presented with moderate but reversible motor impairment. Rats subjected to 11 min of aortic occlusion displayed complete and persistent paralysis. The motor neurons in the spinal cord sections were more preserved in rats subjected to shorter duration of aortic occlusion.
Researchers can achieve a reproducible hind limb motor deficit following thoracic aortic occlusion using this spinal cord ischemia model.

This study demonstrates the technique to make a minimally invasive and easily reproducible model of spinal cord ischemia in rats. Various degrees of hind limb motor deficit can be produced by controlling the aortic occlusion time.

Reproduzierbare motorische Defizit nach Aortengelenk in einem Rattenmodell der Rückenmark Ischämie

Spinal cord ischemia is a fatal complication following thoracoabdominal aortic aneurysm surgery. Researchers can investigate the strategies for preventing ...

A Minimally Invasive Model to Analyze Endochondral Fracture Healing in Mice Under Standardized Biomechanical Conditions

Bone healing models are necessary to analyze the complex mechanisms of fracture healing to improve clinical fracture treatment. During the last decade, an increased use of mouse models in orthopedic research was noted, most probably because mouse models offer a large number of genetically-modified strains and special antibodies for the analysis of molecular mechanisms of fracture healing. To control the biomechanical conditions, well-characterized osteosynthesis techniques are mandatory, also in mice. Here, we report on the design and use of a closed bone healing model to stabilize femur fractures in mice. The intramedullary screw, made of medical-grade stainless steel, provides through fracture compression an axial and rotational stability compared to the mostly used simple intramedullary pins, which show a complete lack of axial and rotational stability. The stability achieved by the intramedullary screw allows the analysis of endochondral healing. A large amount of callus tissue, received after stabilization with the screw, offers ideal conditions to harvest tissue for biochemical and molecular analyses. A further advantage of the use of the screw is the fact that the screw can be inserted into the femur with a minimally invasive technique without inducing damage to the soft tissue. In conclusion, the screw is a unique implant that can ideally be used in closed fracture healing models offering standardized biomechanical conditions.

This protocol describes a minimally invasive osteosynthesis technique using an intramedullary screw for standardized stabilization of femur fractures, which can be used to analyze endochondral bone healing in mice.

Eine Minimal-Invasive Modell Endochondral Frakturheilung bei Mäusen unter standardisierten Bedingungen biomechanische Analyse

Bone healing models are necessary to analyze the complex mechanisms of fracture healing to improve clinical fracture treatment. During the last decade, an ...

Electromagnetic Navigation Transthoracic Nodule Localization for Minimally Invasive Thoracic Surgery

The increased use of chest computed tomography (CT) has led to an increased detection of pulmonary nodules requiring diagnostic evaluation and/or excision. Many of these nodules are identified and excised via minimally invasive thoracic surgery; however, subcentimeter and subsolid nodules are frequently difficult to identify intra-operatively. This can be mitigated by the use of electromagnetic transthoracic needle localization. This protocol delineates the step-by-step process of electromagnetic localization from the pre-operative period to the postoperative period and is an adaptation of the electromagnetically guided percutaneous biopsy previously described by Arias et al. Pre-operative steps include obtaining a same day CT followed by the generation of a three-dimensional virtual map of the lung. From this map, the target lesion(s) and an entry site are chosen. In the operating room, the virtual reconstruction of the lung is then calibrated with the patient and the electromagnetic navigation platform. The patient is then sedated, intubated, and placed in the lateral decubitus position. Using a sterile technique and visualization from multiple views, the needle is inserted into the chest wall at the prechosen skin entry site and driven down to the target lesion. Dye is then injected into the lesion and, then, continuously during needle withdrawal, creating a tract for visualization intra-operatively. This method has many potential benefits when compared to the CT-guided localization, including a decreased radiation exposure and decreased time between the dye injection and the surgery. Dye diffusion from the pathway occurs over time, thereby limiting intra-operative nodule identification. By decreasing the time to surgery, there is a decrease in wait time for the patient, and less time for dye diffusion to occur, resulting in an improvement in nodule localization. When compared to electromagnetic bronchoscopy, airway architecture is no longer a limitation as the target nodule is accessed via a transparenchymal approach. Details of this procedure are described in a step-by-step fashion.

Presented here is a protocol for lung nodule localization using dye marking via electromagnetically navigated transthoracic needle access. The technique described here can be accomplished in the peri-operative period to optimize nodule localization and to successful resection when performing minimally invasive thoracic surgery.

Elektromagnetische Navigation Transthorakale Knotenlokalisation für die minimalinvasive Thoraxchirurgie

The increased use of chest computed tomography (CT) has led to an increased detection of pulmonary nodules requiring diagnostic evaluation and/or ...

A Pre-clinical Rat Model for the Study of Ischemia-reperfusion Injury in Reconstructive Microsurgery

Ischemia-reperfusion injury is the main cause of flap failure in reconstructive microsurgery. The rat is the preferred preclinical animal model in many areas of biomedical research due to its cost-effectiveness and its translation to humans. This protocol describes a method to create a preclinical free skin flap model in rats with ischemia-reperfusion injury. The described 3 cm x 6 cm rat free skin flap model is easily obtained after the placement of several vascular ligatures and the section of the vascular pedicle. Then, 8 h after the ischemic insult and completion of the microsurgical anastomosis, the free skin flap develops the tissue damage. These ischemia-reperfusion injury-related damages can be studied in this model, making it a suitable model for evaluating therapeutic agents to address this pathophysiological process. Furthermore, two main monitoring techniques are described in the protocol for the assessment of this animal model: transit-time ultrasound technology and laser speckle contrast analysis.

Here, we describe a pre-clinical animal model for studying the pathophysiology of ischemia-reperfusion injury in reconstructive microsurgery. This free skin flap model based on the superficial caudal epigastric vessels in the rat may also allow for the evaluation of different therapies and compounds to counteract ischemia-reperfusion injury-related damage.

Ein präklinisches Rattenmodell zur Untersuchung von Ischämie-Reperfusionsverletzungen in der rekonstruktiven Mikrochirurgie

Ischemia-reperfusion injury is the main cause of flap failure in reconstructive microsurgery. The rat is the preferred preclinical animal model in many ...

Evaluation of Capnography Sampling Line Compatibility and Accuracy when Used with a Portable Capnography Monitor

Capnography is commonly used to monitor patient&#8217;s ventilatory status. While sidestream capnography has been shown to provide a reliable assessment of end-tidal CO2 (ETCO2), its accuracy is commonly validated using commercial kits composed of a capnography monitor and its matching disposable nasal cannula sampling lines. The purpose of this study was to assess the compatibility and accuracy of cross-paired capnography sampling lines with a single portable bedside capnography monitor. A series of 4 bench tests were performed to evaluate the tensile strength, rise time, ETCO2 accuracy as a function of respiratory rate, and ETCO2 accuracy in the presence of supplemental O2. Each bench test was performed using specialized, validated equipment to allow for a full evaluation of sampling line performance. The 4 bench tests successfully differentiated between sampling lines from different commercial sources and suggested that due to increased rise time and decreased ETCO2 accuracy, not all nasal cannula sampling lines provide reliable clinical data when cross-paired with a commercial capnography monitor. Care should be taken to ensure that any cross-pairing of capnography monitors and disposable sampling lines is fully validated for use across respiratory rates and supplemental O2 flow rates commonly encountered in clinical settings.

The goal of this study was to evaluate the accuracy of capnography sampling lines used in conjunction with a portable bedside capnography monitor. Sampling lines from 7 manufacturers were evaluated for tensile strength, rise time, and ETCO2 accuracy as a function of respiratory rate or supplemental oxygen flow rate.

Bewertung der Kompatibilität und Genauigkeit der Capnography Sampling Line bei Verwendung mit einem tragbaren Capnographie-Monitor

Capnography is commonly used to monitor patient&#8217;s ventilatory status. While sidestream capnography has been shown to provide a reliable assessment ...

A Non-Invasive Method for Generating the Cyclic Loading-Induced Intra-Articular Cartilage Lesion Model of the Rat Knee

The pathophysiology of primary osteoarthritis (OA) remains unclear. However, a specific subclassification of OA in relatively younger age groups is likely correlated with a history of articular cartilage damage and ligament avulsion. Surgical animal models of OA of the knee play an important role in understanding the onset and progression of post-traumatic OA and aid in the development of novel therapies for this disease. However, non-surgical models have been recently considered to avoid traumatic inflammation that could affect the evaluation of the intervention. 
In this study, an intra-articular cartilage lesion rat model induced by in vivo cyclic compressive loading was developed, which allowed researchers to (1) determine the optimal magnitude, speed, and duration of load that could cause focal cartilage damage; (2) assess post-traumatic spatiotemporal pathological changes in chondrocyte vitality; and (3) evaluate the histological expression of destructive or protective molecules that are involved in the adaptation and repair mechanisms against joint compressive loads. This report describes the experimental protocol for this novel cartilage lesion in a rat model.

Here, we present the cyclic loading-induced intra-articular cartilage lesion model of the rat knee, generated by 60 cyclic compressions over 20 N, resulting in damage to the femoral condylar cartilage in rats.

Eine nicht-invasive Methode zur Erzeugung des zyklischen Belastungsinduzierten intraartikulären Knorpelläsionsmodells des Rattenknies

The pathophysiology of primary osteoarthritis (OA) remains unclear. However, a specific subclassification of OA in relatively younger age groups is likely ...