Die Autoren danken allen klinischen Teams, die täglich zur Versorgung neurovaskulärer Patienten an der UCSD beitragen.

1. Simulator-Setup
<ol><li>Montieren Sie vor allen Verfahren den Simulator wie in Abbildung 1 dargestellt, und schalten Sie es ein. Die vollständige Liste der Simulatorausrüstungen, die zum Abschließen jeder Simulation erforderlich sind, finden Sie in Tabelle 1.</li>
	<li>Wählen Sie das Patientenszenario über die Softwareschnittstelle auf dem angeschlossenen Laptop aus (Abbildung 1C).</li>
	<li>Wählen Sie den entsprechenden arteriellen Mantel oder Führungskatheter aus dem Dropdown-Menü aus. Dies muss nicht physisch als Teil der Simulation eingefügt werden, sondern fungiert als Femoral-Zugangsstelle und ermöglicht die nachträgliche Eingabe von Drähten und Kathetern in das System (Abbildung 1D). Im Folgenden werden spezifische Mantel-/Führungsgrößen für jedes Szenario erläutert.</li>
	<li>Wählen Sie den geeigneten Katheter(n), den Führungsdraht und/oder das Mikrosystem basierend auf dem nachstehend beschriebenen Szenario aus (Abbildung 1D).</li>
	<li>Schalten Sie die Fluoroskopie der A-Ebene (PA) und der B-Ebene (seitlich) auf der Softwareschnittstelle ein. Aktivieren Sie die Fluoroskopie mit den Fußpedalen (Abbildung 1H) und passen Sie sowohl die Patienten- als auch die Bildverstärkerpositionen mit den Joysticks (Abbildung 1I) an, bis die korrekte PA- und Seitenansicht erhalten ist.</li>
</ol>2. Erstes Patientenszenario: Viergefäß-Angiographie
HINWEIS: Dieses Szenario zeigt einen 52-jährigen Mann mit einem ungebrochenen linken Karotis-Terminus-Aneurysmus, der nebenbei auf einem kontrastreichen Computertomographie-Scan des Kopfes gefunden wurde.
<ol><li>Wählen Sie einen 5-französischen Femoralmantel, einen 0,035 in Guidewire und einen 4-französischen Diagnosekatheter aus dem Dropdown-Menü als Werkzeuge für diese Simulation aus.</li>
	<li>Setzen Sie den Führungsdraht in die Simulatormaschine ein (Abbildung 1D), bis er sich auf dem Simulationsbildschirm registriert und signalisiert, dass der Zugriff gewonnen wurde. Fördern Sie den Führungsdraht, bis er in der absteigenden Thoraxaorta visualisiert wird und in den Aortenbogen weitergeht.</li>
	<li>Wenn sich der Führungsdraht sicher im Aortenbogen befindet, halten Sie den Führungsdraht an Ort und Stelle und legen Sie einen Diagnosekatheter über den Führungsdraht durch die simulierte Femoralscheide zum Aortenbogen ein.</li>
	<li>Entfernen Sie den Führungsdraht und nutzen Sie die Fluoroskopie-Pufftechnik, indem Sie die Kontrastspritze(Abbildung 1E) sanft drücken, um die Kontrastinjektion zu simulieren und die Gefäße kurz zu opazifizieren, während der Katheter in die gewünschte Arterie vorrückt.</li>
	<li>Erstellen Sie als Nächstes eine Roadmap-Anleitung, die einen Kontrast mit der Kontrastspritze eingibt (Abbildung 1E), während das Fluoroskopie-Fußpedal gedrückt ist (Abbildung 1H). Als nächstes setzen Sie den Draht wieder ein, um das gewünschte Gefäß selektiv katheterisieren zu können, indem Sie den Katheter über den Draht vorrücken. Entfernen Sie den Draht für nachfolgende Angiographieläufe. Die rechten und linken inneren und äußeren Karotisarterien und die rechte und linke Wirbelarterie närgwerden alle mit dieser Technik.</li>
	<li>Mit dem Diagnosekatheter und der Simulator-Kontrastspritze (Abbildung 1E) führen Sie Angiogramme jeder der oben genannten Zirkulationen durch, indem Sie das Fluoroskopie-Pedal (Abbildung 1H) während der Injektion von Kontrast mit der Spritze deprimieren. Erhalten Sie bei Bedarf ansichten mit hoher Vergrößerung des Aneurysmus. Überprüfen Sie Angiogramme auf Angemessenheit, bevor Sie den Katheter entfernen.</li>
	<li>Sobald die notwendigen Bilder erhalten sind, entfernen Sie den Diagnosekatheter/Führungsdraht aus dem Simulationsmantel. Simulierte Schließung der femoralen Arteriotomie-Website wird nicht durchgeführt.</li>
</ol>3. Zweites Patientenszenario: Carotid endus aneurysm coiling
HINWEIS: Dieses Szenario zeigt einen 52-jährigen Mann mit einem bekannten gebrochenen linken Karotis-Terminus-Aneurysmus, starken Kopfschmerzen, nicht fokalen Prüfungen und einer Glasgow Coma Scale-Punktzahl von 15.
<ol><li>Wählen Sie aus dem Dropdown-Menü einen 6-französischen Führungskatheter, 0,035 im Guidewire und einen 4-französischen Diagnosekatheter aus.</li>
	<li>Legen Sie einen Diagnosekatheter über einen Führungsdraht in den Aortenbogen wie in den Schritten 2.2–2.3 ein.</li>
	<li>Legen Sie einen Führungskatheter über den Diagnosekatheter durch die Femoral-Zugangsstelle (Abbildung 1D) in den Aortenbogen ein.</li>
	<li>Entfernen Sie den Führungsdraht und erstellen Sie eine Roadmap-Führung der linken gemeinsamen Halsschlagader durch Roadmap Mehlkopie Fußpedal Injektion Kontrast mit der Kontrastspritze (Abbildung 1E) während die Fluoroskopie Fußpedal (Abbildung 1H) gedrückt ist.</li>
	<li>Setzen Sie den Guidewire wieder ein und katheterisieren Sie selektiv die linke gemeinsame Karotisarterie und die innere Karotisarterie mittels Fluoroskopie und der Roadmap-Overlay, die auf dem Bildprojektionsmonitor (Abbildung 1B) visualisiert wird, indem Sie mit dem Guidewire führen und den Diagnosekatheter und Führungskatheter voranbringen, sobald ein sicherer Zugriff gewonnen ist.</li>
	<li>Wenn sich der Führungskatheter innerhalb der inneren Karotisarterie befindet, entfernen Sie den diagnostischen Katheter und Draht und führen sie angiographische Ausführungen der linken internen Karotis-Zerebrale durch, indem Sie das Fluoroskopiepedal drücken (Abbildung 1H) während der Injektion des Kontrasts zur Spritze (Abbildung 1E).</li>
	<li>Messen Sie das Aneurysmus mit der Berechnungsoption auf der Softwareschnittstelle (Abbildung 1C). Unter Berücksichtigung der Berücksichtigung, dass der Spulendurchmesser für die erste Spule 1 mm breiter als der mittlere Aneurysmdurchmesser sein sollte, wählen Sie eine geeignete Spule aus.</li>
	<li>Wählen Sie einen Mikrokatheter und Mikrodraht aus dem Dropdown-Menü aus.</li>
	<li>Legen Sie den Mikrokatheter und den Mikrodraht durch die Femoral-Zugangsstelle (Abbildung 1D) und unter Roadmap-Anleitung, wie in Schritt 3.6 erhalten, selektiv katheterisieren Sie das Aneurysmus mit dem Mikrosystem.</li>
	<li>Entfernen Sie den Mikrodraht, legen Sie die zuvor ausgewählte Spule durch die Femoral-Zugangsstelle ein (Abbildung 1D), und bringen Sie ihn langsam in das Aneurysmus vor.</li>
	<li>Sobald die Spule vollständig eingesetzt ist, führen Sie ein diagnostisches zerebrales Angiogramm durch, indem Sie das Fluoroskopie-Pedal(Abbildung 1H) während der Injektion von Kontrast zur Spritze drücken und die Durchgängigkeit der Elternarterie und Aneurysmusfüllung bewerten. Ziel ist es, die Durchgängigkeit der Elternarterie aufrechtzuerhalten und entweder das Aneurysmus vollständig zu beleben oder eine ausreichende Abdeckung der Kuppel oder des vermuteten Bruchpunkts zu gewährleisten, um das Bruchrisiko angemessen zu reduzieren.</li>
	<li>Lösen Sie die Spule an der Softwareschnittstelle (Abbildung 1C) und entfernen Sie den Spulendraht. Bei Bedarf wiederholen Sie die Schritte 3.11 und 3.12 mit zusätzlichen Spulen, bis eine Aneurysmokklusion von 30 % erreicht ist.</li>
	<li>Entfernen Sie den Mikrokatheter und den Führungskatheter von der Simulationshüllenstelle (Abbildung 1D). Simulierte Schließung der femoralen Arteriotomie-Website wird nicht durchgeführt.</li>
</ol>4. Drittes Patientenszenario: Linke mittlere Zerebrale Arteriethrombektomie
HINWEIS: Dieses Szenario zeigt eine 64-jährige Frau mit einem NIHSS-Score (National Institutes of Health Stroke Scale) von 12 für Aphasie und rechtsseitige Schwäche, von der zuletzt bekannt war, dass sie 4 h früher normal war. Head CT enthüllte ein hyperdichtes linkes mittleres Hirnarterienzeichen (MCA) und eine Alberta Stroke Program Early CT Score (ASPECTS) von 10, aber keine Blutung. Ein CT-Angiogramm zeigte eine vollständige Okklusion des linken M1-Segments.
<ol><li>Wählen Sie aus dem Dropdown-Menü einen 6-französischen Führungskatheter, 0,035 im Guidewire und einen 4-französischen Diagnosekatheter aus.</li>
	<li>Setzen Sie den Führungskatheter in die linke innere Halsschlagader ein und führen Sie angiographische Ausführungen der linken internen Karotis-Zerebrale Zirkulation durch, wie in den Schritten 3.2–3.6 beschrieben.</li>
	<li>Wählen Sie aus dem Dropdown-Menü einen Mikrokatheter/Mikrodraht und ein Stent-Retriever-Gerät aus.</li>
	<li>Setzen Sie den Mikrokatheter und den Mikrodraht in die simulierte Femoral-Zugangsstelle (Abbildung 1D) und in die linke innere Halsschlagader ein.</li>
	<li>Unter Roadmap-Anleitung, die wie in Schritt 3.5 erhalten wurde, bringen Sie den Mikrodraht und den Mikrokatheter in den linken MCA und vorsichtig am Okklusionsbereich vorbei. Mögliche Komplikationen während dieses Manövers sind vaskuläre Perforationen und/oder die Embolisierung eines Gerinnsels flussabwärts.</li>
	<li>Entfernen Sie den Mikrodraht, und legen Sie ein Stent-Retriever-Gerät in die simulierte Femoral-Zugangsstelle ein (Abbildung 1D) und treten Sie in die MCA-Distal bis zur Okklusion vor. Entfernen Sie dann den Mikrokatheter, sodass der Stent-Retriever auf der Ebene der Okklusion an Ort und Stelle bleibt.</li>
	<li>Schalten Sie die simulierte Aspiration auf der Softwareschnittstelle ein (Abbildung 1C), und ziehen Sie das Stent-Retriever-Gerät in den Führungskatheter zurück, indem Sie den Mikrodraht zurückziehen.</li>
	<li>Entfernen Sie beide Stent-Retriever von der simulierten Femoral-Zugriffsstelle (Abbildung 1D).</li>
	<li>Führen Sie ein Angiogramm durch den Führungskatheter durch, indem Sie das Fluoroskopie-Pedal(Abbildung 1H) drücken, während Sie kontrastierend mit der Spritze injizieren, um die Entfernung der Okklusion zu gewährleisten.</li>
	<li>Entfernen Sie den Führungskatheter von der Simulationsmantelstelle (Abbildung 1D). Simulierte Schließung der femoralen Arteriotomie-Website wird nicht durchgeführt.</li>
</ol>

<ol>
	<li>See, K. W., Chui, K. H., Chan, W. H., Wong, K. C., Chan, Y. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evidence+for+Endovascular+Simulation+Training:+A+Systematic+Review.">Evidence for Endovascular Simulation Training: A Systematic Review.</a> European Journal of Vascular and Endovascular Surgery. 51 (3), 441-451 (2016).</li><li>Pannell, J. S., 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=Simulator-Based+Angiography+and+Endovascular+Neurosurgery+Curriculum:+A+Longitudinal+Evaluation+of+Performance+Following+Simulator-Based+Angiography+Training.">Simulator-Based Angiography and Endovascular Neurosurgery Curriculum: A Longitudinal Evaluation of Performance Following Simulator-Based Angiography Training.</a> Cureus. 8 (8), 756 (2016).</li><li>Liebig, 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=Metric-Based+Virtual+Reality+Simulation:+A+Paradigm+Shift+in+Training+for+Mechanical+Thrombectomy+in+Acute+Stroke.">Metric-Based Virtual Reality Simulation: A Paradigm Shift in Training for Mechanical Thrombectomy in Acute Stroke.</a> Stroke. 49 (7), 239-242 (2018).</li><li>Spiotta, A. M., 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=Diagnostic+angiography+skill+acquisition+with+a+secondary+curve+catheter:+phase+2+of+a+curriculum-based+endovascular+simulation+program.">Diagnostic angiography skill acquisition with a secondary curve catheter: phase 2 of a curriculum-based endovascular simulation program.</a> Journal of Neurointerventional Surgery. 7 (10), 777-780 (2015).</li><li>Spiotta, A. M., Rasmussen, P. A., Masaryk, T. J., Benzel, E. C., Schlenk, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simulated+diagnostic+cerebral+angiography+in+neurosurgical+training:+a+pilot+program.">Simulated diagnostic cerebral angiography in neurosurgical training: a pilot program.</a> Journal of Neurointerventional Surgery. 5 (4), 376-381 (2013).</li><li>Fargen, K. M., 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=Experience+with+a+simulator-based+angiography+course+for+neurosurgical+residents:+beyond+a+pilot+program.">Experience with a simulator-based angiography course for neurosurgical residents: beyond a pilot program.</a> Neurosurgery. 73, 46-50 (2013).</li><li>Fargen, K. M., 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=Simulator+based+angiography+education+in+neurosurgery:+results+of+a+pilot+educational+program.">Simulator based angiography education in neurosurgery: results of a pilot educational program.</a> Journal of Neurointerventional Surgery. 4 (6), 438-441 (2012).</li><li>Cates, C., L&#246;nn, L., Gallagher, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prospective,+randomised+and+blinded+comparison+of+proficiency-based+progression+full-physics+virtual+reality+simulator+training+versus+invasive+vascular+experience+for+learning+carotid+artery+angiography+by+very+experienced+operators.">Prospective, randomised and blinded comparison of proficiency-based progression full-physics virtual reality simulator training versus invasive vascular experience for learning carotid artery angiography by very experienced operators.</a> BMJ Simulation and Technology Enhanced Learning. 2, 1-5 (2016).</li><li>Guo, J., Jin, X., Guo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+the+Operational+Safety+of+a+Vascular+Interventional+Surgical+Robotic+System.">Study of the Operational Safety of a Vascular Interventional Surgical Robotic System.</a> Micromachines. 9 (3), 119 (2018).</li><li>Tedesco, M. M., 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=Simulation-based+endovascular+skills+assessment:+the+future+of+credentialing.">Simulation-based endovascular skills assessment: the future of credentialing.</a> Journal of Vascular Surgery. 47 (5), 1008 (2008).</li></ol>

AAK hat zuvor Wettbewerbsstipendien von Covidien Ltd. und Penumbra Inc. erhalten und bietet Beratungsvereinbarungen für die Ausbildung von Ärzten bei Stryker Neurovascular, Covidien Ltd. und Penumbra Inc.JSP als medizinischer Berater von Stryker Neurovascular und Dart NeuroScience LLC tätig. AAK und JSP haben keine direkten finanziellen Interessen im Zusammenhang mit dieser Arbeit. Die übrigen Autoren haben keine Angaben zu den in dieser Studie verwendeten Materialien oder Methoden oder zu den in diesem Papier genannten Erkenntnissen.

Die endovaskuläre Chirurgie ist ein expandierendes Feld, das einen minimalinvasiven Behandlungsansatz für eine Vielzahl von Pathologien bietet. Die erheblichen Risiken im Zusammenhang mit Gefäßverletzungen stellen jedoch einzigartige pädagogische Herausforderungen dar. Mit Fortschritten in der simulationsbasierten Ausbildung ermöglicht die Ausbildung von Auszubildenden nun die Praxis in einer risikofreien Umgebung, die reale Fälle nachahmt. Dementsprechend hat sich gezeigt, dass endovaskuläresimulationsbasierte S...

Simulationsbasiertes Training ist ein etabliertes pädagogisches Werkzeug für medizinische Auszubildende und besonders in Risikobereichen wie der endovaskulären Neurochirurgie von Vorteil. Es gibt mehrere Virtual-Reality-Trainingsgeräte, die Katheter-basierte Systeme verwenden, wie den ANGIO Mentor Simulator (Simbionix Ltd., Airport City, Israel) und VIST-C- und VIST G5-Simulatoren (Mentice AB, Göteborg, Schweden), mit einem bedeutenden Datenbestand, der den Nutzen von Schulungen zur Verfahrensfähigkeit1demonstriert. Trotz der Nützlichkeit der Simulatoren fehlen schrittweise Verfahrensanweisungen für deren Verwendung.
Präsentiert wird ein detailliertes Protokoll für den Einsatz des ANGIO Mentor Simulators, ein System, das Kompetenzverbesserungen in gemeinsamen endovaskulären neurochirurgischen Verfahren unterstützt, einschließlich diagnostischer zerebraler Angiogramme, mechanischer Thrombektomien und Aneurysmenspulenembolisationen2. Frühere Arbeiten zeigen, dass, nachdem Auszubildende aller Niveaus fünf simulierte Angiogramme, fünf Thrombektomien und zehn Aneurysmenspulenembolisierungen am ANGIO Mentor Simulator durchgeführt hatten, signifikante Verbesserungen in der Verfahrenszeit, Fluoroskopie und Kontrastdosen sowie negative technische Ereignisse2zeigten.
Die folgenden Schritt-für-Schritt-Anleitungen sind in Fallszenarien unterteilt und können problemlos in einen akademischen Lehrplan für Medizinstudenten, Bewohner oder Stipendiaten integriert werden2. Es sollte jedoch beachtet werden, dass ein grundlegendes Verständnis der zerebralen arteriellen Anatomie, Angiographie, Schlaganfall und Aneurysmus Behandlungen erforderlich ist, um das pädagogische Potenzial des Simulationsgeräts zu optimieren.
Alle unten beschriebenen Verfahren (z. B. diagnostisches zerebrales Angiogramm, Coiling von Karotis-Terminus-Aneurysmen, mechanische Thrombektomie) können von einem einzigen Bediener mit dem ANGIO Mentor Simulator (Simbionix Ltd.) durchgeführt werden. (Abbildung 1). Dieses Trainingsgerät ermöglicht es neurochirurgischen Auszubildenden aller Qualifikationsstufen, in einem präklinischen Umfeld endovaskuläre Techniken zu bedrängen, wobei die drei Patientenszenarien auf der Grundlage eines zuvor veröffentlichten Curriculums für simulatorbasiertes Angiographietraining2verwendet werden. Um endovaskuläre Techniken mit hoher Genauigkeit zu reproduzieren, verwendet der Simulator tatsächliche Katheter und Drähte, die durch einen Port ähnlich dem Zwerchfell einer Femoralarterienscheide eingeführt werden. Die Drähte und Katheter greifen interne Rollen ein, die sowohl Rotations- als auch Translationsbewegungen aufzeichnen, die auf den Monitoren angezeigt werden. Geräteauswahl und Patienten-Vitalzeichen sind auch für den Simulator-Betreiber sichtbar.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>ANGIO Mentor simulator</td>
			<td>Simbionix Ltd., Airport City, Israel</td>
			<td>N/a</td>
			<td>The setup for the ANGIO Mentor simulator includes the simulator housing as pictured in Figure 1: (A), an external monitor for image projection (x-ray, angiography; B), a laptop for interfacing with the Simbionix Software (C), the simulated femoral artery sheath (with an outer guide-catheter, inner diagnostic microcatheter and guidewire shown; D), a contrast syringe (E), an insufflator for balloon inflation (F), a stent delivery device (G; not used in these patient scenarios), foot pedals for fluoroscopy, roadmap guidance, and angiographic runs (H), and the operator control panel on the simulator housing where the operator is able to control patient and image intensifier positioning (I).</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

simulator training for endovascular neurosurgery

Simulationsbasiertes Training ist in allen medizinischen Fachrichtungen zur gängigen Praxis geworden, insbesondere für das Erlernen komplexer Fähigkeiten, die in Umgebungen mit hohem Risiko durchgeführt werden. Im Bereich der endovaskulären Neurochirurgie führte die Nachfrage nach folge- und risikofreien Lernumgebungen zur Entwicklung von Simulationsgeräten, die für medizinische Auszubildende wertvoll sind. Das Ziel dieses Protokolls ist es, lehrreiche Richtlinien für den Einsatz eines endovaskulären Neurochirurgie-Simulators in einem akademischen Umfeld zu liefern. Der Simulator bietet den Auszubildenden die Möglichkeit, realistisches Feedback zu ihrem Wissen über Anatomie zu erhalten, sowie haptisches Feedback, das auf ihren Erfolg im Umgang mit den katheterbasierten Systemen ohne negative Folgen hinweist. Der Nutzen dieses spezifischen Protokolls in Bezug auf andere neuroendovaskuläre Trainingsmodalitäten wird ebenfalls diskutiert.

Der ANGIO Mentor Simulator wurde zuvor gezeigt, um die Fähigkeiten von chirurgischen Auszubildenden mit unterschiedlicher neuroendovaskulärer Erfahrung bei der Durchführung simulierter diagnostischer Angiogramme, Thrombektomien und gebrochener Aneurysmenspulenembolisierungen in einem akademischen Umfeld zu verbessern2. In dieser Studie wurden Leistungsmetriken für die oben genannten Verfahren im Laufe von 30 Tagen in einem Medizinstudenten, einem Neurochirurgen, zwei diagnostischen Neuroradiol...

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Simulator Training for Endovascular Neurosurgery

Die Simulation komplexer, risikohlassarer Verfahren ist für die Ausbildung medizinischer Auszubildender von entscheidender Bedeutung. Ein Protokoll für simulatorbasiertes endovaskuläres Neurochirurgietraining in einer kontrollierten akademischen Umgebung wird beschrieben. Das Protokoll enthält schrittweise Leitlinien für Auszubildende unterschiedlicher Ebenen, wobei die Vorteile und Grenzen dieses Modells erörtert werden.

Simulator Training für endovaskuläre Neurochirurgie

Simulation-based training has become common practice across medical specialties, especially for learning complex skills performed in high-risk ...

simulator-training-for-endovascular-neurosurgery

Research

JoVE Journal

Neuroscience

3.5K Aufrufe.  University of California. Die Simulation komplexer, risikohlassarer Verfahren ist für die Ausbildung medizinischer Auszubildender von entscheidender Bedeutung. Ein Protokoll für simulatorbasiertes endovaskuläres Neurochirurgietraining in einer kontrollierten akademischen Umgebung wird beschrieben. Das Protokoll enthält schrittweise Leitlinien für Auszubildende unterschiedlicher Ebenen, wobei die Vorteile und Grenzen dieses Modells erörtert werden.

Serie: Simulator Training for Endovascular Neurosurgery

Focal Cerebral Ischemia Model by Endovascular Suture Occlusion of the Middle Cerebral Artery in the Rat

Stroke is the leading cause of disability and the third leading cause of death in adults worldwide1. In human stroke, there exists a highly variable clinical state; in the development of animal models of focal ischemia, however, achieving reproducibility of experimentally induced infarct volume is essential. The rat is a widely used animal model for stroke due to its relatively low animal husbandry costs and to the similarity of its cranial circulation to that of humans2,3. In humans, the middle cerebral artery (MCA) is most commonly affected in stroke syndromes and multiple methods of MCA occlusion (MCAO) have been described to mimic this clinical syndrome in animal models. Because recanalization commonly occurs following an acute stroke in the human, reperfusion after a period of occlusion has been included in many of these models. In this video, we demonstrate the transient endovascular suture MCAO model in the spontaneously hypertensive rat (SHR). A filament with a silicon tip coating is placed intraluminally at the MCA origin for 60 minutes, followed by reperfusion. Note that the optimal occlusion period may vary in other rat strains, such as Wistar or Sprague-Dawley. Several behavioral indicators of stroke in the rat are shown. Focal ischemia is confirmed using T2-weighted magnetic resonance images and by staining brain sections with 2,3,5-triphenyltetrazolium chloride (TTC) 24 hours after MCAO.

Surgical induction of ischemic brain damage in the rat is a widely used model for stroke research. Here we demonstrate the induction of focal cerebral ischemia by occlusion of the middle cerebral artery. Visualization of the resulting infarct by histological staining and magnetic resonance imaging is also shown.

Fokaler zerebraler Ischämie-Modell von Endovascular Suture Verschluss der mittleren Hirnarterie im Rat

Stroke is the leading cause of disability and the third leading cause of death in adults worldwide1. In human stroke, there exists a highly variable ...

Forschung

Neurowissenschaften

MPI CyberMotion Simulator: Implementation of a Novel Motion Simulator to Investigate Multisensory Path Integration in Three Dimensions

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. Humans can do path integration based exclusively on visual 2-3, auditory 4, or inertial cues 5. However, with multiple cues present, inertial cues - particularly kinaesthetic - seem to dominate 6-7. In the absence of vision, humans tend to overestimate short distances (&lt;5 m) and turning angles (&lt;30&deg;), but underestimate longer ones 5. Movement through physical space therefore does not seem to be accurately represented by the brain.
Extensive work has been done on evaluating path integration in the horizontal plane, but little is known about vertical movement (see 3 for virtual movement from vision alone). One reason for this is that traditional motion simulators have a small range of motion restricted mainly to the horizontal plane. Here we take advantage of a motion simulator 8-9 with a large range of motion to assess whether path integration is similar between horizontal and vertical planes. The relative contributions of inertial and visual cues for path navigation were also assessed.
16 observers sat upright in a seat mounted to the flange of a modified KUKA anthropomorphic robot arm. Sensory information was manipulated by providing visual (optic flow, limited lifetime star field), vestibular-kinaesthetic (passive self motion with eyes closed), or visual and vestibular-kinaesthetic motion cues. Movement trajectories in the horizontal, sagittal and frontal planes consisted of two segment lengths (1st: 0.4 m, 2nd: 1 m; &plusmn;0.24 m/s2 peak acceleration). The angle of the two segments was either 45&deg; or 90&deg;. Observers pointed back to their origin by moving an arrow that was superimposed on an avatar presented on the screen.
Observers were more likely to underestimate angle size for movement in the horizontal plane compared to the vertical planes. In the frontal plane observers were more likely to overestimate angle size while there was no such bias in the sagittal plane. Finally, observers responded slower when answering based on vestibular-kinaesthetic information alone. Human path integration based on vestibular-kinaesthetic information alone thus takes longer than when visual information is present. That pointing is consistent with underestimating and overestimating the angle one has moved through in the horizontal and vertical planes respectively, suggests that the neural representation of self-motion through space is non-symmetrical which may relate to the fact that humans experience movement mostly within the horizontal plane.

An efficient way to gain insight into how humans navigate themselves in three dimensions is described. The method takes advantage of a motion simulator capable of moving observers in ways unattainable by traditional simulators. Results confirm that movement in the horizontal plane is underestimated, while vertical movement is overestimated.

MPI CyberMotion Simulator: Implementierung eines neuartigen Motion Simulator zu Multisensorische Pfadintegration in drei Dimensionen erforschen

Path integration is a process in which self-motion is integrated over time to obtain an estimate of one's current position relative to a starting point 1. ...

Extinction Training During the Reconsolidation Window Prevents Recovery of Fear

Fear is maladaptive when it persists long after circumstances have become safe. It is therefore crucial to develop an approach that persistently prevents the return of fear. Pavlovian fear-conditioning paradigms are commonly employed to create a controlled, novel fear association in the laboratory. After pairing an innocuous stimulus (conditioned stimulus, CS) with an aversive outcome (unconditioned stimulus, US) we can elicit a fear response (conditioned response, or CR) by presenting just the stimulus alone1,2 . Once fear is acquired, it can be diminished using extinction training, whereby the conditioned stimulus is repeatedly presented without the aversive outcome until fear is no longer expressed3. This inhibitory learning creates a new, safe representation for the CS, which competes for expression with the original fear memory4. Although extinction is effective at inhibiting fear, it is not permanent. Fear can spontaneously recover with the passage of time. Exposure to stress or returning to the context of initial learning can also cause fear to resurface3,4.
Our protocol addresses the transient nature of extinction by targeting the reconsolidation window to modify emotional memory in a more permanent manner. Ample evidence suggests that reactivating a consolidated memory returns it to a labile state, during which the memory is again susceptible to interference5-9. This window of opportunity appears to open shortly after reactivation and close approximately 6hrs later5,11,16, although this may vary depending on the strength and age of the memory15. By allowing new information to incorporate into the original memory trace, this memory may be updated as it reconsolidates10,11. Studies involving non-human animals have successfully blocked the expression of fear memory by introducing pharmacological manipulations within the reconsolidation window, however, most agents used are either toxic to humans or show equivocal effects when used in human studies12-14. Our protocol addresses these challenges by offering an effective, yet non-invasive, behavioral manipulation that is safe for humans.
By prompting fear memory retrieval prior to extinction, we essentially trigger the reconsolidation process, allowing new safety information (i.e., extinction) to be incorporated while the fear memory is still susceptible to interference. A recent study employing this behavioral manipulation in rats has successfully blocked fear memory using these temporal parameters11. Additional studies in humans have demonstrated that introducing new information after the retrieval of previously consolidated motor16, episodic17, or declarative18 memories leads to interference with the original memory trace14. We outline below a novel protocol used to block fear recovery in humans.

Conditioned fear can be diminished through an inhibitory process called extinction, but can resurface under conditions such as the passage of time or exposure to stress. Our protocol presents a novel way of preventing fear recovery by introducing extinction during the reconsolidation window (the re-storage phase of a reactivated memory).

Extinction Training Während der Rückverfestigung Fenster Verhindert Recovery-of Fear

Fear is maladaptive when it persists long after circumstances have become safe. It is therefore crucial to develop an approach that persistently prevents ...

Exposure of the Pig CNS for Histological Analysis: A Manual for Decapitation, Skull Opening, and Brain Removal

Pigs have become increasingly popular in large-animal translational neuroscience research as an economically and ethically feasible substitute to non-human primates. The large brain size of the pig allows the use of conventional clinical brain imagers and the direct use and testing of neurosurgical procedures and equipment from the human clinic. Further macroscopic and histological analysis, however, requires postmortem exposure of the pig central nervous system (CNS) and subsequent brain removal. This is not an easy task, as the pig CNS is encapsulated by a thick, bony skull and spinal column. The goal of this paper and instructional video is to describe how to expose and remove the postmortem pig brain and the pituitary gland in an intact state, suitable for subsequent macroscopic and histological analysis.

The goal of this paper and instructional video is to describe how to expose and remove the postmortem pig brain and pituitary gland in an intact state, suitable for subsequent macroscopic and histological analysis.

Belichtung des Schweins CNS für die histologische Analyse: Ein Handbuch für Enthauptung, Schädel öffnen und Gehirn Removal

Pigs have become increasingly popular in large-animal translational neuroscience research as an economically and ethically feasible substitute to ...

Comprehensive Endovascular and Open Surgical Management of Cerebral Arteriovenous Malformations

Arteriovenious malformations (AVMs) are associated with significant morbidity and mortality, and have a rupture risk of ~3% per year. Treatment of AVMs must be tailored specifically to the lesion, with surgical resection being the gold standard for small, accessible lesions. Pre-operative embolization of AVMs can reduce nidal blood flow and remove high-risk AVM features such as intranidal or venous aneurysms, thereby simplifying a challenging neurosurgical procedure. Herein, we describe our approach for the staged endovascular embolization and open resection of AVMs, and highlight the advantages of having a comprehensively trained neurovascular surgeon leading a multi-disciplinary clinical team. This includes planning the craniotomy and resection to immediately follow the final embolization stage, thereby using a single session of anesthesia for aggressive embolization, and rapid resection. Finally, we provide a representative case of a 22-year-old female with an unruptured right frontal AVM diagnosed during a seizure workup, who was successfully treated via staged embolizations followed by open surgical resection.

Surgery is the gold standard for accessible arteriovenious malformations (AVMs), and pre-operative embolization can simplify this procedure. We describe our approach for staged endovascular embolization and open resection of AVMs, and provide a representative clinical example highlighting the advantages of a comprehensively trained neurovascular surgeon leading a multi-disciplinary clinical team.

Umfassende endovaskuläre und offene chirurgische Behandlung der zerebralen arteriovenösen Malformationen

Arteriovenious malformations (AVMs) are associated with significant morbidity and mortality, and have a rupture risk of ~3% per year. Treatment of AVMs ...

A Protocol for the Administration of Real-Time fMRI Neurofeedback Training

Neurologic disorders are characterized by abnormal cellular-, molecular-, and circuit-level functions in the brain. New methods to induce and control neuroplastic processes and correct abnormal function, or even shift functions from damaged tissue to physiologically healthy brain regions, hold the potential to dramatically improve overall health. Of the current neuroplastic interventions in development, neurofeedback training (NFT) from functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) has the advantages of being completely non-invasive, non-pharmacologic, and spatially localized to target brain regions, as well as having no known side effects. Furthermore, NFT techniques, initially developed using fMRI, can often be translated to exercises that can be performed outside of the scanner without the aid of medical professionals or sophisticated medical equipment. In fMRI NFT, the fMRI signal is measured from specific regions of the brain, processed, and presented to the participant in real-time. Through training, self-directed mental processing techniques, that regulate this signal and its underlying neurophysiologic correlates, are developed. FMRI NFT has been used to train volitional control over a wide range of brain regions with implications for several different cognitive, behavioral, and motor systems. Additionally, fMRI NFT has shown promise in a broad range of applications such as the treatment of neurologic disorders and the augmentation of baseline human performance. In this article, we present an fMRI NFT protocol developed at our institution for modulation of both healthy and abnormal brain function, as well as examples of using the method to target both cognitive and auditory regions of the brain.

The ability to induce and/or control neural plasticity may be critical in future treatments for neurologic disorders and the recovery from brain injury. In this paper, we present a protocol on the use of neurofeedback training with functional magnetic resonance imaging to modulate human brain function.

Ein Protokoll für die Verwaltung von Real-Time-fMRT Neurofeedback Training

Neurologic disorders are characterized by abnormal cellular-, molecular-, and circuit-level functions in the brain. New methods to induce and control ...

Fiber Connections of the Supplementary Motor Area Revisited: Methodology of Fiber Dissection, DTI, and Three Dimensional Documentation

The purpose of this study is to show the methodology for the examination of the white matter connections of the supplementary motor area (SMA) complex (pre-SMA and SMA proper) using a combination of fiber dissection techniques on cadaveric specimens and magnetic resonance (MR) tractography. The protocol will also describe the procedure for a white matter dissection of a human brain, diffusion tensor tractography imaging, and three-dimensional documentation. The fiber dissections on human brains and the 3D documentation were performed at the University of Minnesota, Microsurgery and Neuroanatomy Laboratory, Department of Neurosurgery. Five postmortem human brain specimens and two whole heads were prepared in accordance with Klingler's method. Brain hemispheres were dissected step by step from lateral to medial and medial to lateral under an operating microscope, and 3D images were captured at every stage. All dissection results were supported by diffusion tensor imaging. Investigations on the connections in line with Meynert's fiber tract classification, including association fibers (short, superior longitudinal fasciculus I and frontal aslant tracts), projection fibers (corticospinal, claustrocortical, cingulum, and frontostriatal tracts), and commissural fibers (callosal fibers) were also conducted.

The purpose of this study is to show each step of the fiber dissection technique on human cadaveric brains, the 3D documentation of these dissections, and the diffusion tensor imaging of the anatomically dissected fiber pathways.

Faserverbindungen des Ergänzungsmotorenbereichs Revisited: Methodik der Faserdissektion, DTI und Dreidimensionale Dokumentation

The purpose of this study is to show the methodology for the examination of the white matter connections of the supplementary motor area (SMA) complex ...

Optimized Management of Endovascular Treatment for Acute Ischemic Stroke

This manuscript describes a streamlined protocol for the management of patients with acute ischemic stroke, which aims at the minimization of time from hospital admission to reperfusion. Rapid restoration of cerebral blood flow is essential for the outcomes of patients with acute ischemic stroke. Endovascular treatment (EVT) has become the standard of care to accomplish this in patients with acute stroke due to large vessel occlusion (LVO). To achieve reperfusion of ischemic brain regions as fast as possible, all in-hospital time delays have to be carefully avoided. Therefore, management of patients with acute ischemic stroke was optimized with an interdisciplinary standard operating procedure (SOP). Stroke neurologists, diagnostic as well as interventional neuroradiologists, and anesthesiologists streamlined all necessary processes from patient admission and diagnosis to EVT of eligible patients. Target times for every step were established. Actually achieved times were prospectively recorded along with clinical data and imaging scores for all endovascularly treated stroke patients. These data were regularly analyzed and discussed in interdisciplinary team meetings. Potential issues were evaluated and all staff involved was trained to adhere to the SOP. This streamlined patient management approach and enhanced interdisciplinary collaboration reduced time from patient admission to reperfusion significantly and was accompanied by a beneficial effect on clinical outcomes.

The outcome of patients with acute ischemic stroke depends on swift restoration of cerebral blood flow. This protocol aims at optimizing the management of such patients by minimizing peri-procedural timings and rendering the time from hospital admission to reperfusion as short as possible.

Optimierte Verwaltung der endovaskulären Behandlung von akuten ischämischen Schlaganfall

This manuscript describes a streamlined protocol for the management of patients with acute ischemic stroke, which aims at the minimization of time from ...

Real-Time fMRI Brain Mapping in Animals

Dynamic fMRI responses vary largely according to the physiological conditions of animals either under anesthesia or in awake states. We developed a real-time fMRI platform to guide experimenters to monitor fMRI responses instantaneously during acquisition, which can be used to modify the physiology of animals to achieve desired hemodynamic responses in animal brains. The real-time fMRI set-up is based on a 14.1T preclinical MRI system, enabling the real-time mapping of dynamic fMRI responses in the primary forepaw somatosensory cortex (FP-S1) of anesthetized rats. Instead of a retrospective analysis to investigate confounding sources leading to the variability of fMRI signals, the real-time fMRI platform provides a more effective scheme to identify dynamic fMRI responses using customized macro-functions and a common neuroimage analysis software in the MRI system. Also, it provides immediate troubleshooting feasibility and a real-time biofeedback stimulation paradigm for brain functional studies in animals.

Animal brain functional mapping can benefit from the real-time functional magnetic resonance imaging (fMRI) experimental set-up. Using the latest software implemented in the animal MRI system, we established a real-time monitoring platform for small animal fMRI.

Echtzeit-fMRT-Kartierung des Gehirns bei Tieren

Dynamic fMRI responses vary largely according to the physiological conditions of animals either under anesthesia or in awake states. We developed a ...

Endovascular Perforation Model for Subarachnoid Hemorrhage Combined with Magnetic Resonance Imaging (MRI)

The endovascular filament perforation model to mimic subarachnoid hemorrhage (SAH) is a commonly used model - however, the technique can cause a high mortality rate as well as an uncontrollable volume of SAH and other intracranial complications such as stroke or intracranial hemorrhage. In this protocol, a standardized SAH mouse model is presented, induced by endovascular filament perforation, combined with magnetic resonance imaging (MRI) 24 h after operation to ensure the correct bleeding site and exclude other relevant intracranial pathologies. Briefly, C57BL/6J mice are anesthetized with an intraperitoneal ketamine/xylazine (70 mg/16 mg/kg body weight) injection and placed in a supine position. After midline neck incision, the common carotid artery (CCA) and carotid bifurcation are exposed, and a 5-0 non-absorbable monofilament polypropylene suture is inserted in a retrograde fashion into the external carotid artery (ECA) and advanced into the common carotid artery. Then, the filament is invaginated into the internal carotid artery (ICA) and pushed forward to perforate the anterior cerebral artery (ACA). After recovery from surgery, mice undergo a 7.0 T MRI 24 h later. The volume of bleeding can be quantified and graded via postoperative MRI, enabling a robust experimental SAH group with the option to perform further subgroup analyses based on blood quantity.

Endovascular Perforation Model for Subarachnoid Hemorrhage Combined with Magnetic Resonance Imaging MRI

Here we present a standardized SAH mouse model, induced by endovascular filament perforation, combined with magnetic resonance imaging (MRI) 24 h after operation to ensure the correct bleeding site and exclude other relevant intracranial pathologies.

Endovaskuläres Perforationsmodell für Subarachnoidalblutungen in Kombination mit Magnetresonanztomographie (MRT)

The endovascular filament perforation model to mimic subarachnoid hemorrhage (SAH) is a commonly used model - however, the technique can cause a high ...