ארגז כלים לתכנון שתלים עצביים עבור פרימטים לא אנושיים

Summary

מאמר זה מתאר תהליכים אוטומטיים לתכנון נוירוכירורגי של פרימטים לא אנושיים בהתבסס על סריקות דימות תהודה מגנטית (MRI). טכניקות אלה משתמשות בשלבים פרוצדורליים בפלטפורמות תכנות ועיצוב כדי לתמוך בתכנון שתלים מותאם אישית עבור NHPs. לאחר מכן ניתן לאשר את תוקפו של כל רכיב באמצעות מודלים אנטומיים תלת-ממדיים (תלת-ממדיים) מודפסים בגודל טבעי.

Abstract

מאמר זה מתאר שיטה פנימית של מידול תלת-ממדי של המוח והגולגולת באמצעות דימות תהודה מגנטית (MRI) המותאם לתכנון נוירוכירורגי של פרימטים לא אנושיים (NHP). טכניקה אוטומטית וחישובית מבוססת תוכנה זו מספקת דרך יעילה לחילוץ תכונות המוח והגולגולת מקבצי MRI, בניגוד לטכניקות חילוץ ידניות מסורתיות המשתמשות בתוכנת הדמיה. יתר על כן, ההליך מספק שיטה לדמיין את המוח ואת הגולגולת craniotomized יחד לתכנון כירורגי וירטואלי אינטואיטיבי. זה יוצר הפחתה דרסטית בזמן ובמשאבים מאלה שנדרשו על ידי עבודות קודמות, שהסתמכו על הדפסה תלת ממדית איטרטיבית. תהליך מידול הגולגולת יוצר טביעת רגל המיוצאת לתוכנת מידול לעיצוב תאי גולגולת מותאמים אישית ועמודי ראש להשתלה כירורגית. שתלים כירורגיים בהתאמה אישית ממזערים רווחים בין השתל לגולגולת שעלולים לגרום לסיבוכים, כולל זיהום או ירידה ביציבות. על ידי יישום צעדים טרום ניתוחיים אלה, סיבוכים כירורגיים וניסיוניים מופחתים. טכניקות אלה יכולות להיות מותאמות לתהליכים כירורגיים אחרים, מה שמקל על תכנון ניסויי יעיל ויעיל יותר עבור חוקרים, ופוטנציאלית, נוירוכירורגים.

Introduction

פרימטים לא אנושיים (NHPs) הם מודלים יקרי ערך למחקר רפואי תרגומי מכיוון שהם דומים מבחינה אבולוציונית והתנהגותית לבני אדם. NHPs זכו לחשיבות מיוחדת במחקרים פרה-קליניים של הנדסה עצבית מכיוון שהמוחות שלהם הם מודלים רלוונטיים ביותר של תפקוד עצבי ותפקוד לקוי^{1,2,3,4,5,6,7,8}. כמה טכניקות חזקות לגירוי מוחי והקלטה, כגון אופטוגנטיקה, דימות סידן ואחרות, מוגשות בצורה הטובה ביותר עם גישה ישירה למוח דרך חלונות גולגולת

Protocol

כל ההליכים הנוגעים לבעלי חיים אושרו על ידי הוועדה לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטת וושינגטון. במחקר זה נעשה שימוש בסך הכל בארבעה קופי מקוק רזוס זכרים בוגרים (Macaca mulatta). בעת רכישת MRI, קוף H היה בן 7, קוף L היה בן 6, קוף C היה בן 8.5 שנים וקוף B היה בן 5.5 שנים. קופים H ו-L הושתלו בחדרים כרוניים מו.......

Discussion

מאמר זה מתאר שיטה פשוטה ומדויקת לתכנון נוירוכירורגי שלא רק מועילה לפיתוח רכיבים המשמשים להשתלת חלון גולגולתי NHP, אלא גם ניתנת להעברה לתחומים אחרים של מחקר NHP במדעי המוח 13,15,25. בהשוואה לשיטות עכשוויות אחרות של תכנון ועיצוב שתל NHP 25,29,30, להליך.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
3D Printing Software (Simplify 3D) (Paid)	Simplify3D	Version 4.1	Used for 3D printing using MakerGear printer
C-Clamp	Bessey	CM22	Used for artificial dura fabrication, 2-1/2 Inch Capacity, 1-3/8 Inch Throat
Formlabs Form 3+ 3D Printer	Formlabs	Form 3+	Used for precise 3D printing
MakerGear M2 3D Printer	MakerGear	M2 revG	Used for 3D printing implant prototypes
MATLAB (Paid)	MathWorks	R2021b	Used for brain and skull isolation, virtual craniotomy visualization and skull STL reduction
Phillips Acheiva MRI System	Philips	4522 991 19391	Used for non-human primate imaging
Photopolymer Resin	Formlabs	FLGPGR04	1L, Grey, used for precise 3D prints with Formlabs printer
PreForm Print Preparation Software	Formlabs	Version 2.17.0	Used for 3D printing with Formlabs printer
Printing Filament (PLA)	MatterHackers	88331	PLA 1.75 mm White. Used for 3D printing with MakerGear printer
Silicone CAT-1300	Shin-Etsu		Used for artificial dura fabrication
Silicone KE1300-T	Shin-Etsu		Used for artificial dura fabrication
SolidWorks (Paid)	Dassault Systems	2020	Used for chamber and headpost design
Syn.Flex-S Multicoil	Philips	45221318123	Used for non-human primate imaging