גישה למוח החזירי באמצעות כריתת מקדח פניאומטי במהירות גבוהה

Summary

פרוטוקול זה מתאר ביצוע כריתת גולגולת באמצעות מקדחה פניאומטית במהירות גבוהה על חזיר דני בן 3 חודשים. הגישה נעשית דרך העצם הקדמית וחושפת את הדורה מאטר הגחוני ואת ההמיספרות המוחיות שמתחתיו. הליך זה מאפשר גישה לחלק גדול של מוח החזיר.

Abstract

השימוש בחזירים כמודל ניסיוני של בעלי חיים רלוונטי במיוחד במחקר מדעי המוח, שכן מערכת העצבים המרכזית של החזירים והאדם (CNS) חולקת תכונות תפקודיות ואדריכליות חשובות רבות. כתוצאה מכך, לחזירים צפוי להיות תפקיד חשוב יותר ויותר במחקר עתידי על מחלות נוירולוגיות שונות. כאן מתוארת שיטה לביצוע כריתת גולגולת קדמית דרך העצם הקדמית החזירית. לאחר חתך בקו האמצע וחשיפה לאחר מכן של העצם הקדמית החזירית, ציוני דרך אנטומיים משמשים כדי להבטיח את המיקום האופטימלי של כריתת הגולגולת. על ידי דילול זהיר והדרגתי של העצם הקדמית עם מקדחה מעוגלת, מושג פתח מלבני לדורה מאטר ולהמיספרות המוחיות הבסיסיות. השיטה המוצגת דורשת חומרים כירורגיים מסוימים, כולל מקדחה פנאומטית במהירות גבוהה, ומידה מסוימת של ניסיון כירורגי. סיבוכים אפשריים כוללים נגעים לא מכוונים של dura mater או סינוס sagittal גבי. עם זאת, השיטה פשוטה, חסכונית בזמן, ומציעה רמה גבוהה של יכולת שחזור לחוקרים. אם היא מבוצעת כראוי, הטכניקה חושפת חלק גדול ממוח החזיר שלא נפגע לצורך ניטור עצבי או ניתוחים שונים.

Introduction

באופן כללי, מודלים של בעלי חיים משמשים כאשר מגבלות מעשיות ו / או אתיות אוסרות על שימוש בחולים אנושיים לבדיקת מחלות או לבדיקת שיטות ניתוח. מודלים חדשניים של בעלי חיים מבוססים בדרך כלל כדי לספק ידע חדש עם ערך תרגומי לתנאים אנושיים. מכרסמים משמשים לעתים קרובות בשל שיקולים מעשיים וכלכליים, אך יש להם ערך תרגומי מוגבל לבני אדם, במיוחד בשל הבדלים אנטומיים משמעותיים¹. חזירים, לעומת זאת, מציעים מספר יתרונות בהשוואה למכרסמים. לא רק שחזירים חולקים כמה תכונות אנטומיות, פיזיולוגיות, מטבוליות וגנטיות מרכזיות עם בני אדם, אלא שניתן להתאים את גודל מערכות האיברים החזיריים למשקל כדי להידמות לאיברים אנושיים ^2,3. זה נותן לחזירים תפקיד ייחודי בקרב מודלים של חיות כירורגיות ובאילוף פרוצדורלי⁴. למרות שהשימוש במודלים חזיריים דורש יכולות מעשיות ופיננסיות מסוימות בהשוואה לשימוש במכרסמים, חזירים מציעים אפשרות מקובלת יותר מבחינה כלכלית ואתית בהשוואה לשימוש בפרימטים שאינם אנושיים.

המוח החזירי מעניין במיוחד במחקר מדעי המוח התרגומיים. ראשית, הארכיטקטורה של מוח החזיר דומה לזו של המוח האנושי, שכן שניהם חומר לבן דומיננטי ו gyrencephalic ^3,5,6. שנית, גודל המוח הגדול יותר בחזירים בהשוואה למכרסמים מאפשר שימוש בציוד כירורגי ובשיטות הדמיה שונות המקבילות לאלה המשמשות במסגרות קליניות ^7,8. כתוצאה מכך, מודלים חזיריים שונים נמצאים בשימוש נרחב במחקר מדעי המוח בעשורים האחרונים⁹. עם זאת, רוב המודלים של מערכת העצבים המרכזית החזירית דורשים ניתוח ישיר של רקמת המוח, אותו ניתן להשיג בדרכים שונות (למשל, השתלת צנתרים או אלקטרודות, ביופסיות רקמות וכו ') ¹⁰. מכיוון שרוב השיטות הללו דורשות מידה מסוימת של אינסטרומנטליזציה וגישה ישירה למוח, יש לשקול גישות שונות לגישה כירורגית.

שיטה זו כוללת ביצוע כריתת גולגולת קדמית דרך העצם הקדמית על נקבת חזיר דנית מורדמת בת 3 חודשים. מטרתו הכוללת של כתב יד זה היא לתאר שיטה לחשיפת חלק גדול מהמוח החזירי הגחוני באמצעות כריתת גולגולת באמצעות מקדחה פנאומטית במהירות גבוהה. הצעד הראשון הוא למקם את הנושא בתנוחה מתאימה עם ראש מורם. מכיוון שהגולגולת החזירית שונה למדי מזו של בני האדם, השלב השני כרוך בתכנון המיקום של כריתת הגולגולת באמצעות ציוני דרך אנטומיים שונים. השלב השלישי הוא לגשת לדורה מאטר הבסיסית המכסה את שתי ההמיספרות מבלי לפגוע בה.

Protocol

כל הניסויים המתוארים בבעלי חיים בוצעו בבית החולים האוניברסיטאי אלבורג, דנמרק, בהתאם לחוקים הקיימים ובאישור המפקח הדני על ניסויים בבעלי חיים (רישיון מס' 2020-15-0201-00401). חזיר ביתי, נקבה, כ 40 ק"ג ו 3 חודשים של גיל, שימשו במחקר זה. הפרטים לגבי ריאגנטים וציוד בשימוש מפורטים בטבלת החומרים.

1. דיור נושא

1. בית נבדקים בקבוצות עם מחזורי אור/חושך של 12 שעות בעטים מאושרים לפחות 7 ימים לפני ההליך הכירורגי כדי להבטיח התאקלמות.

2. הרדמה ומעקב

1. הרגיעו את בעל החיים בזריקה תוך שרירית של 2 מ"ל/10 ק"ג תערובת המכילה טילטמין 6.25 מ"ג/מ"ל, קטמין 6.25 מ"ג/מ"ל, זולאזפאם 6.25 מ"ג/מ"ל, בוטורפנול 1.25 מ"ג/מ"ל וקסילזין 6.25 מ"ג/מ"ל.
2. הניחו את בעל החיים במצב שכיבה על שמיכת חימום כדי להבטיח ויסות תרמי אופטימלי.
3. יש להכניס את הנבדק לאינטובציה עם צינור בגודל 6.5^{7 ולאוורר} אותו באופן מכני עם אוויר לא לח, נפח גאות של 8 מ"ל/ק"ג, וקצב נשימה של 16-20 נשימות לדקה בהתאם לריכוזי_CO2 של סוף הגאות <6.0 kPa.
   הערה: זה גם מבטיח מיקום נכון של הצינור בתוך קנה הנשימה.
4. יש לשמור על הרדמה על ידי שאיפה של 1% עד 2% sevoflurane.
5. יש למרוח משחת עיניים בזהירות על שתי העיניים של הנבדק כדי למנוע יובש במהלך ההרדמה.
6. ודא את מידת ההרדמה על ידי בדיקת רפלקסים ריסניים והתאמת sevoflurane בהתאם.
7. הכנס קטטר שלפוחית השתן עם מדחום לשלפוחית השתן של הנבדק דרך השופכה כדי לפקח על הטמפרטורה ולאסוף שתן בשקית קטטר.
8. עקוב אחר הסימנים החיוניים של בעל החיים לאורך כל ההליך.
   הערה: סימנים חיוניים כוללים דופק, לחץ דם עורקי מתמשך, טמפרטורה ו-CO₂ סופי.
9. הכנס קטטר ורידי מרכזי (נדן 6 Fr) לווריד הצוואר הימני על ידי ניקור מלעורית והשתמש בו לעירוי מלח רציף (NaCl, 0.9%), עירוי תרופות והמתת חסד בסוף המחקר.

3. מיקום בעלי חיים

1. הניחו את הנושא במצב נוטה כשהראש מורם ומיוצב בעזרת שקי חול עד שהעצם הקדמית כמעט אופקית כדי להבטיח מיקום אופטימלי.
   הערה: ודא שהראש משותק במידה מסוימת כדי למנוע תנועה לא רצויה.
2. יש לגלח את השיער מאתר הניתוח באמצעות גוזם או סכין גילוח.

4. הכנת ציוד כירורגי

1. הכינו את ציוד הניתוח כמפורט בטבלת החומרים.

5. חשיפת העצם הקדמית

1. זהו את הבולטות העורפית ואת ההיבט הקאודלי של כל פסגה מסלולית עליונה (איור 1) כדי להגדיר את קו האמצע הסגיטלי הצפוי.
2. התחל עם חתך קו האמצע באמצעות אזמל מס '24 כדי לחתוך הן את העור ואת aponeurotica galea על periosteum של העצם הקדמית.
3. נגבו את הדם במקלונים כירורגיים.
4. מפרידים בהדרגה את גליאה אפונוירוטיקה מהעצם הקדמית התחתונה סביב החתך באמצעות רונגור שטוח בקוטר 12 מ"מ.
5. השתמשו ברסרקטור כירורגי כדי להפריד את גליאה אפונוירוטיקה ולחשוף את העצם המצחית שמתחתיה (איור 2).

6. זיהוי נקודות ציון אנטומיות של העצם הקדמית החשופה

1. זהו את תפר הקשת כנקודת התייחסות לקו האמצע האנטומי ולתפר העטרה (איור 2).
2. זהו את שלושת מבני העצם באמצעות מישוש ידני: הבולטות העורפית וההיבט הקאודלי של שני הפסגות האורביטליות העליונות (איור 1 ואיור 3).
   הערה: ציוני הדרך האלה יוצרים משולש שבתוכו מתבצעת כריתת הגולגולת (איור 1 ואיור 4A).

7. גישה לדורה מאטר

1. באמצעות מקדחה פניאומטית מהירה עם בור מעוגל מצופה יהלום (איור 3A), הגדירו כל פינה של מלבן בתוך גבולות המשולש שהוגדר קודם לכן.
2. חברו כל פינה עם בור יהלום מעוגל בקוטר 4 מ"מ כדי להבטיח את המיקום הנכון של הפתח (איור 4B).
3. מדללים בהדרגה את העצם הקדמית עם בור יהלום מעוגל בקוטר 4 מ"מ עד לחשיפת הדורה מאטר.
   הערה: הימנעו מיצירת נקודת המגע הראשונה עם הדורה מאטר בקו האמצע, המתאים לתפר הקשת (איור 1), מכיוון שהסינוס הסגיטלי הגבי הגדול נמצא כאן. ניקוב בשלב זה עלול לגרום לדימום ורידי משמעותי.
4. השתמש בנקודת המגע הראשונה עם הדורה כדי להעריך חזותית את עובי העצם הקדמית הנותרת.
5. ממשיכים לדלל בזהירות את העצם הקדמית במלבן המוגדר באמצעות בור יהלום מעוגל בקוטר 4 מ"מ.
   הערה: שמור את אבק העצם עבור hemostasis מאוחר יותר של דימום מן הוורידים או spongiosa חשוף של העצם הקדמית.
6. יש להחליק דיסקציה בקוטר 3 מ"מ מתחת לעצם הדקה מספיק סביב צלחת העצם ולסדוק אותה בלחץ ידני עדין כדי להרחיב את הפתח לדורה מאטר.
   הערה: יש להחליף בין קידוח לחיתוך העצם עד לחשיפת נקודות מרובות של הדורה מאטר סביב לוחית העצם.
7. החל מלוחים סטריליים עם מזרק כדי לנקות את הנוף.

8. הסרת צלחת העצם

1. הכנס את החתך בקוטר 3 מ"מ מתחת ללוחית העצם והפעל לחץ הדרגתי כלפי מטה על הידית שלה כדי לנתק את צלחת העצם.
   הערה: הדורה מאטר הבסיסית צריכה כעת להיחשף, ולחשוף את קווי המתאר של שתי ההמיספרות המוחיות (איור 5 ואיור 6).
2. להעריך את שלמות הדורה מאטר על ידי בדיקה חזותית לדליפות נוזל מוחי (CSF).
   הערה: שתי ההמיספרות יעלו בפעימה סינכרונית אם אין פגמים משמעותיים בדורה מאטר.
3. עצור דימומים ורידיים קלים באמצעות אבק עצם שמור או על ידי יישום זהיר של קרישה מונופולרית או דו קוטבית עם צריבה במתח נמוך.
   הערה: צפויים דימומים ורידיים קלים מוורידים שליחים או דיפלואיים.

9. הגנה על דורה מאטר חשופה

1. כסו את הדורה מאטר החשופה במקלון כירורגי סטרילי ספוג במי מלח סטריליים כדי למנוע התייבשות של הרקמה שמתחתיה.

10. החדרת צנתרי מיקרודיאליזה (MDC)

1. השתמש בסינוס הסגיטלי הגבי כהפניה לקו האמצע. יש להניח צנתר מיקרודיאליזה (MDC) בתוך לומן של מחט חד פעמית 18 גרם. חודרים את הדורה מאטר 10 מ"מ לרוחב מהסינוס הסגיטלי הגבי עם המחט בזווית של 10°-15° בכיוון גולגולתי-רוסטרלי עד 20 מ"מ של המחט בתוך הרקמה.
2. משכו לאט את המחט תוך הבטחה שה-MDC נשאר באותו מיקום בתוך קליפת המוח השטחית.
3. הדקו היטב את הצנתר לעור הסמוך כדי למנוע נקע של ה-MDC.
   הערה: ודא שקצה ה-MDC אינו בא במגע עם הקצה החד של המחט כדי למנוע נזק.
4. חזור על ההליך באמצעות הסינוס הסגיטלי הגבי כהפניה לקו האמצע. מניחים MDC בתוך מחט כמתואר לעיל וחודרים את הדורה מאטר על חצי הכדור הנגדי 15 מ"מ מקו האמצע עם המחט בניצב (זווית 90°).
   1. הכנס את המחט 20 מ"מ לפני למשוך אותו לאט כמתואר, משאיר את MDC בתוך רקמת המוח subcortical. אבטח את MDC כמתואר לעיל.
5. הכינו מזרק פלסטיק חד פעמי 2 מ"ל עם מחט חד פעמית 18 גרם. ממלאים את המזרק עם 0.5 מ"ל של מלוחים סטריליים.
6. חודרים את הדורה מאטר 20 מ"מ לרוחב מקו האמצע תוך שמירה על המחט בזווית של 45° מכוונת לכיוון קו האמצע. הכניסו את המחט באיטיות 1 מ"מ בכל פעם תוך שאיפה עדינה עם כל שלב של החדרה.
7. שימו לב למזרק במהלך כל שאיפה עד לקבלת נוזל מוחי שדרתי (CSF).
8. יש להפריד את המחט מהמזרק תוך שמירה על המחט באותו מיקום אנטומי. הכנס MDC דרך המחט לחדר הלטרלי עד שתורגש התנגדות.
9. הדקו היטב את ה-MDC באמצעות סרט כירורגי כמתואר לעיל.

11. מיקרודיאליזה (MD)

1. חבר כל צנתר מיקרודיאליזה (MDC) למשאבת מיקרודיאליזה נפרדת.
2. להתחיל את תהליך המיקרודיאליזה על ידי שאיבת מי מלח סטריליים דרך MDC ואיסופם בדגימה מתאימה. ודא זרימה דרך כל MDC על ידי התבוננות במי מלח בכל דגימה.
3. התחל תקופת כיול רקמות של 30 דקות של מיקרודיאליזה רציפה בקצב זרימה של 1 μL/min.

12. המתת חסד

1. מתן בולוס של פנטוברביטל תוך ורידי (50 מ"ג/ק"ג) דרך הצנתר הוורידי המרכזי (בהתאם לפרוטוקולים שאושרו על ידי מוסדות).
2. שימו לב לדופק, לחץ הדם ועקומות CO₂ בסוף הגאות והשפל במכונת ההנשמה לקו שטוח כאישור לדום לב.

תוצאות

תנוחת הנטייה של ראש החזיר מספקת גישה אופטימלית למנתח במהלך ההליך, והשימוש בשקי חול מייצבים מפחית את הסיכון לתזוזות לא מכוונות בתנוחת ראש החזיר בזמן הקידוח.

במהלך הדגמה זו, ציוני הדרך האנטומיים השטחיים של הגולגולת העליונה של החזיר (הן פסגות אורביטליות עליונות והן סמל העורף) ...

Discussion

ההליך המוכח כולל מספר שלבים קריטיים. ראשית, התכנון המדויק של מיקום הגולגולת הוא קריטי בשל הרכב הגולגולת החזירית. מכיוון שעובי העצם הקדמית החזירית גדל בקצוות הרוחביים, הצבת הפתח לרוחב¹¹ עלולה להקשות על הגעה לדורה מאטר במהלך הקידוח. בנוסף, מיקום נכון של הפתח בתוך קו האמצע חשוב כד...

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