Name: image-guided convection-enhanced delivery into agarose gel models of the brain
Uploaded: 2014-05-14T13:45:00
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저자는 셈스 - 머피 클리닉, 멤피스, 테네시뿐만 아니라 멤피스 테네시 건강 과학 센터의 대학, 테네시에서 신경 외과 부서에서 MRI 시설에서 직원에게 감사의 말씀을 전합니다.

1. 젤 팬텀의 준비 및 염료 <ol><li> 탈 이온수 1000 ml의 0.1 % 아가로 오스 분말 2g을 용해하여 0.2 % 아가 로스 겔을 제조. 적절한 혼합을 보장하기 위해 약 1 분간 저어; 즉시 간격 사이에 교반, 9 분 동안 3 분 간격으로하거나 해제 할 때까지 솔루션을 구비되어 있습니다. </li><li> 아가로 오스 겔은 액체이지만, 5cm X 5cm X 5cm 용기에 용액을 붓는다. 물을 추가하고 아가 로스 젤 냉각하고 정착 할 수 있도록 ?...

<ol>
	<li>Miranpuri, G. 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=Gene-based+therapy+of+Parkinson's+Disease:+Translation+from+animal+model+to+human+clinical+trial+employing+convection+enhanced+delivery.">Gene-based therapy of Parkinson's Disease: Translation from animal model to human clinical trial employing convection enhanced delivery.</a> Annals of Neurosciences. 19, 133-146 (2012).</li><li>Sillay, K., Hinchman, A., Akture, E., Salamat, S., Miranpuri, G., Williams, J., Berndt, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convection+Enhanced+Delivery+to+the+Brain:+Preparing+for+Gene+Therapy+and+Protein+Delivery+to+the+Brain+for+Functional+and+Restorative+Neurosurgery+by+Understanding+Low-Flow+Neurocatheter+Infusions+Using+the+Alaris&#174;+System+Infusion+Pump.">Convection Enhanced Delivery to the Brain: Preparing for Gene Therapy and Protein Delivery to the Brain for Functional and Restorative Neurosurgery by Understanding Low-Flow Neurocatheter Infusions Using the Alaris&#174; System Infusion Pump.</a> Annals of Neurosciences. 20, (2013).</li><li>Song, D. K., Lonser, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convection-enhanced+delivery+for+the+treatment+of+pediatric+neurologic+disorders.">Convection-enhanced delivery for the treatment of pediatric neurologic disorders.</a> Journal of child neurology. 23, 1231-1237 (2008).</li><li>Bobo, R. H., 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=Convection-enhanced+delivery+of+macromolecules+in+the+brain.">Convection-enhanced delivery of macromolecules in the brain.</a> Proc Natl Acad Sci USA. 91, 2076-2080 (1994).</li><li>Debinski, W., Tatter, S. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Convection-enhanced+delivery+for+the+treatment+of+brain+tumors.">Convection-enhanced delivery for the treatment of brain tumors.</a> Expert review of neurotherapeutics. 9, 1519-1527 (2009).</li><li>Morrison, P. F., Laske, D. W., Bobo, H., Oldfield, E. H., Dedrick, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-flow+microinfusion:+tissue+penetration+and+pharmacodynamics.">High-flow microinfusion: tissue penetration and pharmacodynamics.</a> The American journal of physiology. 266, 292-305 (1994).</li><li>Nguyen, T. 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=Convective+distribution+of+macromolecules+in+the+primate+brain+demonstrated+using+computerized+tomography+and+magnetic+resonance+imaging.">Convective distribution of macromolecules in the primate brain demonstrated using computerized tomography and magnetic resonance imaging.</a> Journal of neurosurgery. 98, 584-590 (2003).</li><li>Lonser, R. R., 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=Successful+and+safe+perfusion+of+the+primate+brainstem:+in+vivo+magnetic+resonance+imaging+of+macromolecular+distribution+during+infusion.">Successful and safe perfusion of the primate brainstem: in vivo magnetic resonance imaging of macromolecular distribution during infusion.</a> Journal of neurosurgery. 97, 905-913 (2002).</li><li>Raghavan, R., 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=Convection-enhanced+delivery+of+therapeutics+for+brain+disease,+and+its+optimization.">Convection-enhanced delivery of therapeutics for brain disease, and its optimization.</a> Neurosurg Focus. 20, (2006).</li><li>Sillay, K., 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=Benchmarking+the+ERG+valve+tip+and+MRI+Interventions+Smart+Flow+neurocatheter+convection-enhanced+delivery+system's+performance+in+a+gel+model+of+the+brain:+employing+infusion+protocols+proposed+for+gene+therapy+for+Parkinson's+disease.">Benchmarking the ERG valve tip and MRI Interventions Smart Flow neurocatheter convection-enhanced delivery system's performance in a gel model of the brain: employing infusion protocols proposed for gene therapy for Parkinson's disease.</a> Journal of neural engineering. 9, (2012).</li><li>Schomberg, D., Wang, A., Marshall, H., Sillay, K., Miranpuri, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ramped-Rate+vs.+continuous+rate+infusions:+An+in+vitro+comparison+of+Convection+Enhanced+Delivery+protocols.">Ramped-Rate vs. continuous rate infusions: An in vitro comparison of Convection Enhanced Delivery protocols.</a> Annals of Neurosciences. 20, (2013).</li><li>Sillay, K. 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L., 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=Pathways+of+infusate+loss+during+convection-enhanced+delivery+into+the+putamen+nucleus.">Pathways of infusate loss during convection-enhanced delivery into the putamen nucleus.</a> Stereotactic and functional neurosurgery. 91, 69-78 (2013).</li><li>White, E., 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=An+evaluation+of+the+relationships+between+catheter+design+and+tissue+mechanics+in+achieving+high-flow+convection-enhanced+delivery.">An evaluation of the relationships between catheter design and tissue mechanics in achieving high-flow convection-enhanced delivery.</a> J Neurosci Methods. 199, 87-97 (2011).</li><li>Fiandaca, M. S., Forsayeth, J. R., Dickinson, P. J., Bankiewicz, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-guided+convection-enhanced+delivery+platform+in+the+treatment+of+neurological+diseases.">Image-guided convection-enhanced delivery platform in the treatment of neurological diseases.</a> Neurotherapeutics : the journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics. 5, 123-127 (2008).</li><li>Jagannathan, J., Walbridge, S., Butman, J. A., Oldfield, E. H., Lonser, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+ependymal+and+pial+surfaces+on+convection-enhanced+delivery.">Effect of ependymal and pial surfaces on convection-enhanced delivery.</a> Journal of neurosurgery. 109, 547-552 (2008).</li><li>Chen, Z. J., Broaddus, W. C., Viswanathan, R. R., Raghavan, R., Gillies, G. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intraparenchymal+drug+delivery+via+positive-pressure+infusion:+experimental+and+modeling+studies+of+poroelasticity+in+brain+phantom+gels.">Intraparenchymal drug delivery via positive-pressure infusion: experimental and modeling studies of poroelasticity in brain phantom gels.</a> IEEE transactions on bio-medical engineering. 49, 85-96 (2002).</li><li>Chen, Z. J., 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=A+realistic+brain+tissue+phantom+for+intraparenchymal+infusion+studies.">A realistic brain tissue phantom for intraparenchymal infusion studies.</a> Journal of neurosurgery. 101, 314-322 (2004).</li><li>Richardson, R. 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=Interventional+MRI-guided+Putaminal+Delivery+of+AAV2-GDNF+for+a+Planned+Clinical+Trial+in+Parkinson's+Disease.">Interventional MRI-guided Putaminal Delivery of AAV2-GDNF for a Planned Clinical Trial in Parkinson's Disease.</a> Mol Ther. 19, 1048-1057 (2011).</li><li>Thorne, R. G., Hrabetova, S., Nicholson, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffusion+of+epidermal+growth+factor+in+rat+brain+extracellular+space+measured+by+integrative+optical+imaging.">Diffusion of epidermal growth factor in rat brain extracellular space measured by integrative optical imaging.</a> Journal of neurophysiology. 92, 3471-3481 (2004).</li><li>Panse, S. J., Fillmore, H. L., Chen, Z. J., Gillies, G. T., Broaddus, W. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+coaxial+tube+catheter+for+central+nervous+system+infusions:+performance+characteristics+in+brain+phantom+gel.">A novel coaxial tube catheter for central nervous system infusions: performance characteristics in brain phantom gel.</a> J Med Eng Technol. 35, 408-414 (2010).</li><li>Linninger, A. A., Somayaji, M. R., Zhang, L., Smitha Hariharan, M., Penn, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rigorous+mathematical+modeling+techniques+for+optimal+delivery+of+macromolecules+to+the+brain.">Rigorous mathematical modeling techniques for optimal delivery of macromolecules to the brain.</a> IEEE transactions on bio-medical engineering. 55, 2303-2313 (2008).</li><li>Sampson, J. H., 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=Clinical+utility+of+a+patient-specific+algorithm+for+simulating+intracerebral+drug+infusions.">Clinical utility of a patient-specific algorithm for simulating intracerebral drug infusions.</a> Neuro-oncology. 9, 343-353 (2007).</li></ol>

<html> 주입의 성공을 보장하기위한 중요한 단계가있다 : 공기의 주입 라인 정화 아가 로스 겔을 혼합, MR 데이터를 분석, 작은 내부 도관의 직경을 사용하여 역류를 최소화하기 위해 카테터 디자인을 강화하고 느껴지는 압력을 최소화 약물이 주입되는 젤 또는 조직 처. 전술 한 바와 같이, 주입 성공 메인 손해는 주입 라인 공기이다. 정확하고 철저하게 공기의 주입 라인을 정화하는 공기가 주입을 ?...

대류 강화 된 배달 (CED)는 악성 뇌종양, 간질, 신진 대사 장애 (파킨슨 병 등) 신경 퇴행성 질환 1, 뇌졸중, 외상 2 등의 신경 질환의 광범위한 스펙트럼에 대한 치료 옵션으로 제안되었다. CED는 약물이나 다른 infusate의 분포에 대한 긍정적 인 압력 대량 흐름을 고용하고있다. CED는 임상 적으로 볼륨 3에서, 낮은에서 높은에 이르기까지, 분자량 화합물의 안전, 신뢰성, 균일 한 전달을 제공합니다. 뇌 조직에 기존의 약물 전달은 심각한 혈액 - 뇌 장벽 (4)에 의해 제한된다. 뇌 실질 들어가는 혈액 - 뇌 장벽 블록 극성 및 고 분자량 분자, 뇌의 모세 혈관을 이루는 내피 세포 간의 긴밀한 접합함으로써 형성. CED 통해 직접 뇌 실질 내출혈 주입 이전 치료 약물 전달 양식의 한계를 극복 할 수있다및 혈액 - 뇌 장벽을 통과하지 않을 치료제의 사용을 허용하고, 따라서 가능한 치료 옵션 5와 같은 이전에 사용할 수 있었다. 미국 국립 보건 연구소 (NIH)의 연구진은 혼자가 확산 6-8으로보다 큰 치료 약물 농도를 달성하는 수단으로 1990 년대 초에 CED을 설명했다. CED의 첫 번째 방법은, 뇌에 하나 이상의 카테터를 주입 카테터를 주입 펌프를 연결하고, 대상 지역에 직접 치료제 펌핑 참여. 증가 분배 분획 비교적 안정한 농도는 주입 펌프에 의해 생성 된 정압이 조직이 팽창 및 약물 (9)의 투과를 허용하는 원인으로 발생하는 것으로보고된다. CED위한 기본적인 기술은 주로이 제 한 바와 같이 동일하게 유지된다. 카테터 디자인 (10), 주입 기술의 진보 <suP&gt; 11 일, 뇌의 변화 (12, 13)을 보정 여러 선상에 주입 (14)을 최적화하며, infusate 손실 15을 모니터링하는 라인 압력 모니터링 (2) 및 실시간 MRI 모니터링 치료 (10)의 안전성과 효능을 증가하고있다. 추가의 중요성은 유량 등 카테터 디자인 및 주입 전략에 게재되어있다. 성공 CED는 제한 카테터 역류 및 조직 손상, 카테터 설계 및 주입 속도와 상관 관계가있다. 좁은 직경과 카테터 팁 (16)에서 카테터를 뇌 - 인터페이스를 따라 역류 제한 할뿐만 아니라 손상을 제한하기 위해 낮은 주입 속도를 가진 카테터의 사용. 또한 주입 역류 또는 탈선 배달 (17)의 보정을 허용하는 동시에 MR 영상은 시각적 주입 카테터 위치에 대한 정확한 위치를 확인하고, 따라서 약물 전달을 제공합니다. MR 영상은 VD (분포의 볼륨을 대략하고 추적하는 데 사용할 수 있습니다) 주입 된 약물. VD는 세그먼트 (18)에 대한 임계 값으로 둘러싼 비 주입 된 겔로부터 상기 세 평균 표준 편차보다 큰 MR 촬상 신호 강도 값을 이용하여 계산된다. 이 뇌에 분포 약물의 양을 나타 내기 때문에 VD는 CED 대한 유용한 측정이다. (VI) 주입 부피와 함께, 비 약물 주입에 의해 덮여 볼륨을 정량화 (VD / 바이올렛)를 생성 할 수있다. VD, 젤 카테터의 상호 작용, poroelastic 속성 및 주입 구름의 형태 10 : 아가 로스 젤 팬텀과 같은 CED를 이해하기위한 중요한 인간 두뇌의 여러 가지 중요한 기계적 특성을 모방. 0.2 % 아가 로스 젤의 혼합물로 인해 CED에 젤의 팽창에 의해 발생 지역의 기공 부분의 생체 내 변화를 모방하는 것으로 나타났다. 인간의 뇌와 유사한 기공 분율은 유사한 상호 작용과 VD (19)의 정확한 측정을 촉진한다. 의 또한 유사한 농도같은 0.6 %와 0.8 %로 garose 젤은 뇌 (20)와 유사한 주입 압력 프로파일을 보여 주었다. 또한, 반투명 아가 로스 겔 카테터 배치 및 주입 환류의 실시간 시각화의 이점을 제공한다. 아가로 오스 젤 팬텀은 생산 상대적으로 저렴합니다. 아가 로스 젤 팬텀의 비용은 신경 수술 전반에 걸쳐 미래의 광범위한 훈련에 열쇠가 될 수 있습니다. 이러한 속성으로 인해, 아가 로스 겔은 뇌 조직을 사용하지 않고 인간의 두뇌 주입의 주요 특성의 많은 복제, 유용한 서로 게이트를 제공한다. 전술 한 바와 같이, 아가 로스 젤 모델로 CED을 영상 유도 테스트, 연구 및 교육을위한 생체 외 방법에 도움을 제공합니다. 이 문서의 목적은, 아가 로스 젤 팬텀을 다시하는 방법을 설명하는 적절한 CED 테스트 및 분석 프로토콜 개요하고, 신경 질환의 치료를위한 CED 주입하는 동안 직면 일반적인 오류를 해결하는 것입니다.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="590">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Prohance</td>
			<td style="width:71px;">Bracco</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:195px;">Gadoteridol radio contrast media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Bromophenol Blue Dye</td>
			<td style="width:71px;">Biorad</td>
			<td style="width:119px;">161-0404</td>
			<td>Dye for infusate visualization</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:205px;">Agarose Gel Powder</td>
			<td style="width:71px;">Biorad</td>
			<td style="width:119px;">161-3101EDU</td>
			<td>Agarose powder for creating gels</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">Medrad Veris MR Vital Signs Monitor</td>
			<td style="width:71px;">Medrad</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>MR safe infusion pressure monitor</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">16 Gauge SmartFlow Catheter</td>
			<td style="width:71px;">SurgiVision</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Infusion catheter</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">Medrad Continuum MR Infusion System</td>
			<td style="width:71px;">Medrad</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>MR safe infusion pump</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:205px;">SMART Frame MRI Guided Trajectory Frame</td>
			<td style="width:71px;">ClearPoint</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Infusion catheter frame</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:205px;">Osirix Imaging Software and DICOM Viewer</td>
			<td style="width:71px;">Osirix Imaging Software</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>OsiriX 32-bit DICOM Viewer</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

image-guided convection-enhanced delivery into agarose gel models of the brain

대류 향상된 우편 (CED)는 신경 질환의 광범위한 치료 옵션으로 제안되었다. Neuroinfusion 카테터 CED는 기존의 약물 전달 방법보다 두개 대상으로 치료제의 큰 수량을 제공하는 긍정적 인 압력 대량 흐름 수 있습니다. 실시간 MRI의 임상 적 유용성이 CED (rCED)를 유도 정확하게 표적 치료를 모니터링하고, 합병증을 식별하는 능력에있다. 교육, rCED는 효율적이고 합병증을 최소화 할 수있다. 뇌의 아가로 오스 겔 모델은 CED 테스트, 연구 및 교육에 대한 접근 도구를 제공합니다. 또한 주입의 시각적 인 피드백을 제공하면서 시뮬레이션 뇌 rCED는 모의 수술 연습을 할 수 있습니다. 주입의 분석은 인간 뇌 조직에 비해 훈련생이 모델의 유사도를 검증 할 수 있도록 분배 분획 (VD / VI)의 계산을 허용한다. 이 문서는 우리 아가 로스 젤 뇌 팬텀을 설명하고 중요한 날을 설명신경 질환의 치료를위한 CED 주입하는 동안 직면 한 일반적인 함정을 해결하면서 CED 주입 및 분석 프로토콜 동안 trics.

해석 및 CED 주입 분석은 분배 비율 및 infusate 역류와 같은 몇 가지 중요한 요소를 포함한다. 유통 부분의 계산은 VD의 계산에 크게 의존한다. 따라서 MR 영상의 정확한 해석은 매우 중요하다. 우리는 위에서 열거 된 신뢰성있는 측정을 재생하기위한 반 - 자동화 된 방법을 제안한다. 이러한 방법은 객관적으로 infusate 구름의 단면적과 대략 반경을 결정합니다. 변수는, 아가 로스 겔에 주입 클라우드는...

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Image-guided Convection-enhanced Delivery into Agarose Gel Models of the Brain

대류 향상된 우편 (CED)는 신경 질환의 광범위한 치료 옵션으로 제안되었다. CED의 채택을위한 보건 의료 전문가를 준비하기 위해, 접근 교육 모델이 필요합니다. 우리는 테스트, 연구 및 교육에 대한 인간 두뇌의 같은 모델로 아가 로스 젤의 사용을 설명합니다.

뇌의 아가 로스 젤의 모델로 영상 유도 대류 강화 된 납품

Convection-enhanced delivery (CED) has been proposed as a treatment option for a wide range of neurological diseases. Neuroinfusion catheter CED allows ...

Research

JoVE Journal

Medicine

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Myocardial infarction is one of the leading causes of death in the Western world. The similarity of the mouse heart to the human heart has made it an ...

연구

의학

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An urgent need exists to test the contribution of new genes to the pathogenesis and progression of human glioblastomas (GBM), the most common primary ...

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