Name: piezo high accuracy surgical osteal removal (phasor): a technique for improved cranial window surgery in mice
Uploaded: 2018-03-02T12:30:00
Duration: 6 min 9 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Piezo High Accuracy Surgical Osteal Removal PHASOR: A Technique for Improved Cranial Window Surgery in Mice at JoVE.com

Tamara Zeric voor het helpen om de multiphoton beeld in deze paper te krijgen. Ondersteund door de hersenen & gedrag, Parkinson en JPB stichtingen, R01 MH108186 en R01 DA07418. F31 fellowship 1F31MH109293-01A1 te S C.

Alle procedures waarbij dieren werden uitgevoerd volgens de standaarden ingesteld door de Columbia University Medical Center institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC). Euthanasie werd uitgevoerd via cervicale dislocatie onder verdoving met ketamine 100 mg/kg en xylazine 10 mg/kg geïnjecteerd intraperitoneally. Alle chirurgische ingrepen werden uitgevoerd in een steriele wijze (chirurg droeg hoofd GLB, gezichtsmasker, steriele handschoenen en schoon wegwerp laboratoriumjas) en chirurgische instrumenten waren gesteriliseerde met autoclaaf tussen elk gebruik.
1. prechirurgische stappen
<ol><li>Autoclaaf alle chirurgische instrumenten om ervoor te zorgen van de steriliteit.</li>
	<li>Anesthetize C57bl6 muizen met Isofluraan (4% voor de inductie en 1,5-2% voor chirurgie). Knijpen de achterste teen elke 10 min om te zorgen voor goede diepte van anesthesie. Verhogen verdoving als vocalisatie of hind-limb retractie wordt gezien.</li>
	<li>Toepassing veterinaire oog smeermiddel op de ogen om te voorkomen dat het drogen.</li>
	<li>Verwijder de haren op de hoofdhuid met een toepassing van de 3 min van verwijdering haargel of door scheren met een scheerapparaat.</li>
	<li>Plaatst u de muisaanwijzer in het stereotaxic frame op een verwarming pad of de geijkte water recirculatie deken ingesteld op 38° C.</li>
	<li>Buprenorfine (0,1 mg/kg) subcutaan zodat prechirurgische analgesie beheren.</li>
	<li>Desinfecteer de hoofdhuid met drie afwisselende toepassingen van chloorhexidine of betadine en 70% ethanol met behulp van een katoenen getipt applicator.</li>
	<li>Injecteren van 100 mL verdund bupivacaine 50% in een zoutoplossing onder de hoofdhuid om plaatselijke verdoving.</li>
</ol>2. piëzo-elektrische craniale venster chirurgie
<ol><li>Met behulp van gesteriliseerde met autoclaaf steriel chirurgische instrumenten, verwijder een cirkel van 1 cm van de hoofdhuid via de schedel door te snijden met chirurgische schaar in een circulaire patroon. Til de hoofdhuid van de schedel het beenvlies weefsel bloot over het bot.</li>
	<li>Gebruik het puntje van de verlostang om schrapen het blootgestelde bot duidelijk van eventuele resterende weefsel van het beenvlies. Dit is belangrijk om ervoor te zorgen dat de tandheelkundige cement niet later vallen zal.</li>
	<li>Stel de piëzo-elektrische chirurgie eenheid te trillen op de laagste instelling. Merk op dat hogere instellingen bloedvaten ten gevolge van hevige trillingen kunnen breken.</li>
	<li>De steriele circulaire tip om de handinstrument vast te stellen. Opmerking: Het cirkelvormige uiteinde van 4 mm is zeer geschikt voor chirurgie. De grote tip grootte draagt bij aan de snelheid van de operatie zoals het hele venster tegelijk kan worden verdund.</li>
	<li>Vul een 10 mL spuit met ijs koud kunstmatige cerebrospinale vloeistof (ACSF) en houd hem in de hand niet hebt de piëzo-elektrische handinstrument.</li>
	<li>Bevloeiing van de schedel door druipend van het ACSF van de spuit op de schedel met een snelheid van 1 mL/min. alternatief, gebruik een peristaltische pomp op de schedel geplaatst om het gebruik van de andere hand vrij. Opmerking: Irrigatie met koude ACSF is belangrijk om oververhitting als gevolg van de wrijving van de hoogfrequente trillingen te voorkomen.</li>
	<li>Zachtjes de trillende chirurgische tip van toepassing op de schedel met een licht draaiende beweging (3 cirkels per 1 s) en dun van het bot aan de gewenste diepte uit te voeren van de voorbereiding van een dunne schedel (5 tot 10 min). Opmerking: Hier, 4 mm windows aangebracht die werden uitgedund tot 20 µm. Echter verschilt de grootte van het venster naargelang de grootte van de chirurgische tip. De dikte van de bone kan worden aangepast aan de gewenste diepte op basis van de lengte van de tijd bezig geweest met het puntje op de schedel toe te passen.</li>
	<li>Zachtjes de hoek van de handinstrument aanpassen en wijzigen van de hoek van het uiteinde tijdens het toepassen van druk op de schedel dunne de schedel uniform.</li>
	<li>Voor het uitvoeren van een volledige bot verwijderen zonder het verlaten van een dunne bone achter, dun het bot tot scheuren zichtbaar rond het gebied van het venster zijn. Verwijder de resterende vlokken van dunne bot met pincet zonder beschadiging van de onderliggende dura.</li>
	<li>Geniet van een 1 mm stuk van hemostatische collageen schuim in koude ACSF. Houd het natte schuim met een tang en plaats deze op de dunne schedel. Laat ze zitten op de dunne schedel voor ongeveer 30 s om te stoppen een micro bloedingen uit ontwikkelingslanden.</li>
	<li>Gebruik pincet om een 4 mm glas dekglaasje aan lateraal over de venster die in het bot heeft al uitgedund.</li>
	<li>Gebruik de achterkant van een kleine plastic of houten katoen getipt applicator toe te passen van ongeveer 100 µL van tandheelkundige acryl op de schedel aan het venster op zijn plaats houden.</li>
</ol>3. post chirurgische zorg
<ol><li>Verwijder de muis uit de chirurgische apparatuur en plaats deze in een verwarmde kooi voor herstel. Monitor voortdurend totdat het heeft herwonnen volledige bewustzijn (beoordeeld door normale mobiliteit, gang en gedrag).</li>
	<li>Beoordelen de dieren tweemaal per dag gedurende drie dagen voor uitingen van post chirurgische pijn, met inbegrip van verminderde activiteit, verzorging, voedsel, en waterverbruik, bewaken gedrag (bijvoorbeeld hinkend of een gebogen houding) of verhoogde agressie. Niet het dier tot terugkeren het gezelschap van andere dieren tot het volledig is hersteld.</li>
	<li>Beheren van buprenorfine (0.05-0.1 mg/kg) subcutaan als een pijnstillende 8 – 12 uur na de operatie voor 3 dagen. Toezicht op het gebied van het venster dat volgt op de voet chirurgie voor dehiscentie, ontsteking en tekenen van infectie. Als het dier niet naar de basislijn voederen terugkeren en verzorgen van gedrag, Raadpleeg een dierenarts met betrekking tot mogelijke interventies of euthanasie.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Holtmaat, A., 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=Long-term,+high-resolution+imaging+in+the+mouse+neocortex+through+a+chronic+cranial+window.">Long-term, high-resolution imaging in the mouse neocortex through a chronic cranial window.</a> Nat Protoc. 4, 1128-1144 (2009).</li><li>Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thinned-skull+cranial+window+technique+for+long+term+imaging+of+the+cortex+in+live+mice.">Thinned-skull cranial window technique for long term imaging of the cortex in live mice.</a> Nat protoc. 12, 213-220 (2010).</li><li>Dorand, D. R., Barkauskas, D. S., Evans, T. A., Petrosiute, A., Huang, A. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+intravital+thinned+skull+and+cranial+window+approaches+to+study+CNS+immunobiology+in+the+mouse+cortex.">Comparison of intravital thinned skull and cranial window approaches to study CNS immunobiology in the mouse cortex.</a> Intravital. 3, e29728-1-e29728-8 (2014).</li><li>Drew, P. 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=Chronic+optical+access+through+a+polished+and+reinforced+thinned+skull.">Chronic optical access through a polished and reinforced thinned skull.</a> Nat Methods. 7, 981-984 (2010).</li><li>Wang, J., Zhang, Y., Xu, T. H., Luo, Q. M., Zhu, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+innovative+transparent+cranial+window+based+on+skull+optical+clearing.">An innovative transparent cranial window based on skull optical clearing.</a> Laser Physics Letters. 9, (2012).</li><li>Yang, X., 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=Skull+Optical+Clearing+Solution+for+Enhancing+Ultrasonic+and+Photoacoustic+Imaging.">Skull Optical Clearing Solution for Enhancing Ultrasonic and Photoacoustic Imaging.</a> IEEE Trans Med Imaging. 35, (2016).</li><li>Vercellotti, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piezoelectric+surgery+in+implantology:+a+case+report--a+new+piezoelectric+ridge+expansion+technique.">Piezoelectric surgery in implantology: a case report--a new piezoelectric ridge expansion technique.</a> Int J Periodontics Restorative Dent. 4, 358-365 (2000).</li><li>Vercellotti, T., De Paoli, S., Nevins, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+piezoelectric+bony+window+osteotomy+and+sinus+membrane+elevation:+introduction+of+a+new+technique+for+simplification+of+the+sinus+augmentation+procedure.">The piezoelectric bony window osteotomy and sinus membrane elevation: introduction of a new technique for simplification of the sinus augmentation procedure.</a> Int J Periodontics Restorative Dent. 6, 561-567 (2001).</li><li>Vercellotti, T., Podesta, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orthodontic+microsurgery:+a+new+surgically+guided+technique+for+dental+movement.">Orthodontic microsurgery: a new surgically guided technique for dental movement.</a> Int J Periodontics Restorative Dent. 4, 325-331 (2007).</li><li>Stubinger, S., Stricker, A., Berg, B. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Piezoelectric+surgery+in+implant+dentistry.">Piezoelectric surgery in implant dentistry.</a> Clin Cosmet Investig Dent. 7, 115-124 (2015).</li><li>Basheer, S. A., Govind, R. J., Daniel, A., Sam, G., Adarsh, V. J., Rao, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+Study+of+Piezoelectric+and+Rotary+Osteotomy+Technique+for+Third+Molar+Impaction.">Comparative Study of Piezoelectric and Rotary Osteotomy Technique for Third Molar Impaction.</a> J Contemp Dent Pract. 18, 60-64 (2017).</li><li>Pavlikova, 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=Piezoelectric+surgery+prevents+brain+tissue+damage:+an+experimental+study+on+a+new+rat+model.">Piezoelectric surgery prevents brain tissue damage: an experimental study on a new rat model.</a> Int J Oral Maxillofac Surg. 40, 840-844 (2011).</li></ol>

Er zijn geen informatieverschaffing.

De operatie kan worden gewijzigd door het veranderen van de chirurgische tip. Er zijn vele verschillende maten van tip die kan worden toegepast op de handinstrument. Wijzigen van de grootte of vorm van de tip zal resulteren in verschillende grootte Vensters. Naast de tip van 4 mm, we ook een 3 mm tip geprobeerd en vond dat het werkte ook goed. Zelfs met irrigatie met ijs koud ACSF, wij waren niet in staat om goede resultaten met tips die waren te smal (ongeveer 0,25 mm) ten gevolge van de geconcentreerde trillingen veroorzaakt door teveel warmte en branden van het bot leidt tot schade aan de onderliggende dura. We hebben niet geprobeerd de veelheid van andere tips die beschikbaar zijn, en wij verwachten dat andere laboratoria nieuwe toepassingen voor deze verschillende tips kunnen vinden. Terwijl de operatie betrekkelijk eenvoudig is, vonden we zijn er verschillende stappen die oplossen wellicht. De eerste is dat de vibrerende tip veel turbulentie in de ACSF, die zichtbaarheid vermindert en produceert moeilijkheid produceert billijkerwijze bot diepte tijdens het bot uitdunnen van de stap van de operatie. Wij adviseren dat als het is te moeilijk om te zien hoe dun het bot is, neem een pauze om te drogen van de schedel en het venster door het toepassen van een steriele wattenstaafje aan de kant van het bot. Niet van toepassing de wattenstaafje rechtstreeks naar het raam, aangezien het ruwe oppervlak is schadelijk voor dunne bot. Na het controleren van de diepte, toepassen van ACSF en gaat u verder met de operatie. We vonden ook dat als er schade aan de dura, is meestal te wijten aan de chirurg die teveel druk op de tip. Houden de handinstrument meer voorzichtig en minder kracht zal waarschijnlijk dit probleem oplossen. Als de chirurg de tip over het bot onder dwang schrapen is, zal het veroorzaken van een pauze in het dunne bot en beschadigen van de schedel. Tot slot, als na het uitdunnen van het bot, de onderliggende dura gekneusd lijkt, het is waarschijnlijk te wijten aan de overtollige warmte van de trillingen. Optrekken van het steunpercentage van ACSF flow zal positiebepaling zulks uitvaardiging.
De belangrijkste beperking van FASOR is dat de handinstrument kan dun het bot, maar alle het bot over de dura niet verwijderen. De diamant gecoate tip heeft kleine ruwe hobbels. De wrijving die nodig zijn om de schedel te dun zou de dura abrade en bloeden als het werd gebruikt om het verwijderen van alle van het bot. Dus, het gebruik van pincet is vereist voor het verwijderen van de resterende dunne laag. Hoewel er lopende debat over of beeldvorming door een dunne schedel minder ontstekingen en minder proliferatie van microglia en reactieve astrocyten produceert, in sommige gevallen heeft een venster met geen bot resterende de voorkeur, bijvoorbeeld om te zorgen voor een meer diepgaande van imaging3 .
We hebben geoptimaliseerd craniale venster voorbereiding voor multiphoton imaging in muizen. FASOR is, om onze kennis, de eerste toepassing van piëzo-elektrische techniek op knaagdieren craniale venster chirurgie voor optische beeldvorming. Wij vinden dat het gebruik van piëzo-elektrische chirurgie in muizen de voordelen van grotere snelheid deelt en daalde van ongewenste voorvallen ook gemeld in mens7,,8,,9,10. Gebruik van het piëzo-elektrisch apparaat resulteerde in snellere chirurgie (figuur 2A) en minder ongewenste voorvallen van bloeden in vergelijking met een hoge snelheid roterende boren (figuur 2B). Ook vonden we, binnen ons lab, dat FASOR gemakkelijker voor nieuwe chirurgen was te leren dan de traditionele benaderingen craniale venster chirurgie. Voordelen van snelheid en gebruiksgemak zijn waarschijnlijk verschillen tussen chirurgen. Dunne schedel voorbereidingen vergen doorgaans 30-45 min dunne het bot met een boor en scalpel2, terwijl de FASOR aanpak doorgaans minder dan 10 min vereist.
We vonden dat we in windows bereid met FASOR calcium transiënten in laag 4 piramidale neuronen in motorische cortex, die had zijn transfected met adeno-associated virus codering van de calcium-indicator JRGECO1a kon beeld (AAV9. Syn.NES-jRGECO1a.WPRE.SV40). ook vonden We dat, in vergelijking met een dunne schedel craniale venster voorbereid met een roterende boor en scalpel, de imaging regio was groter, terwijl een dunne schedel bereid met een roterende boor en scalpel heeft een imaging venster van 20 µm diameter2 . Met FASOR konden we snel een gebied van 3-4 mm dunne. Dit is vergelijkbaar met het imaging venster gemeld met poorten4. Dit grotere venster behoudt het voordeel van snelle beeldvorming gemeld voor dunne schedel windows voorbereid met een tandheelkundige boor en scalpel. Bovendien, het venster bereid met FASOR onmiddellijk beeld kan worden, in tegenstelling tot traditionele bot verwijderen windows waarvoor weken om te genezen voordat het venster optimaal kunnen kunnen beeld3.
Deze techniek kan worden toegepast om te bestuderen van de veranderingen in de bloedstroom in de bakken onder de dura. Een belangrijke toekomstige studie is het vergelijken van immunoreactivity van FASOR met andere methoden van Cranio-venster. Dit zou belangrijk zijn om te bepalen als FASOR minder ontsteking in vergelijking met bestaande methoden produceert. Wij hopen dat de piëzo-elektrische chirurgische techniek hier gedocumenteerd meer labs craniale windows uitvoeren en met succes gebruiken multiphoton in vivoimaging zal toestaan.
Zorg ervoor dat de handinstrument te trillen op de laagste instelling is ingesteld en dat de ACSF is worden geïrrigeerd met een constante snelheid. De ijskoud die ACSF voortdurend moet worden toegepast of het zal opwarmen en beschadigen de dura. We vonden dat ACSF moet worden toegepast met een snelheid van ten minste 1 mL/min. beide gebruik een spuit in de hand gehouden, of gebruik een peristaltische pomp, in plaats van de ingebouwde irrigatie in de handinstrument. Het irrigatiesysteem in de handinstrument werpt ACSF ook krachtig en produceert te veel turbulentie, die aanzienlijk afbreuk zal doen aan de zichtbaarheid.

Cranial venster chirurgie voor te bereiden op knaagdieren multiphoton in vivo imaging is uitgegroeid tot een belangrijke techniek in de neurowetenschappen. De verwijdering of het dunner worden van bot is nodig om te bereiden de muis voor optische beeldvorming met een multiphoton Microscoop. Deze operatie wordt uitgevoerd door het volledig verwijderen van een gebied van bot te ontmaskeren van de onderliggende dura1of door het uitdunnen van een regio van bot zonder volledige verwijdering van de dura-2. De dunne schedel aanpak kan leiden tot minder ontstekingen en activering van microglia3 maar biedt een ondiepe scherptediepte imaging, beeldvorming venster kleiner (200 µm) en een beperkte periode gedurende welke het venster kan worden beeld als gevolg van bot hergroei2 . De toevoeging van een gepolijst en versterkte glazen venster (poorten) kan de grootte van de beeldvorming en imaging periode verhogen maar is moeilijk uit te voeren van4.
Beide huidige operaties gebruik een hoge snelheid roterende boor te dun of te verwijderen van het bot van de schedel. De dunne schedel techniek gebruikt ook een scalpel na de boor verder de bot2dunne. De poorten-techniek verlangt de extra stap van hoge snelheid schuren met korrel4. In een hoge snelheid roterende boor, luchtgedreven turbine of elektromotor zorgt ervoor dat de boor te draaien op een hoge snelheid. Zoals in roterende boren zowel bot als weke delen punt, bestaat het risico van beschadiging van de dura en onderliggende bloedvaten. Het succes van de operatie is afhankelijk van de vaardigheid van de chirurg. Naast deze vensters bereid met mechanische chirurgische methoden, is een chemische methode van optisch schakelen de schedel met verschillende oplossingen ontwikkelde5,6. Aangezien piëzo-elektrische chirurgie een mechanische methode van chirurgie is, zullen onze vergelijkingen hier echter beperkt tot andere mechanische methoden.
Piëzo-elektrische chirurgische apparaten gebruik maken van ultrasone trillingen te breken gemineraliseerde bot zonder schadelijke onderliggende weke delen en bieden dus een benadering van dunne snel een groot gebied van bot. In een piëzo-elektrische chirurgische handinstrument, de turbine is vervangen door een stapel van keramische schijven en wanneer stroom wordt toegepast, de schijven trillen bij ultrasone frequenties. De trillingen worden overgebracht via de handinstrument naar diamond gecoate tips om dwars door het bot zonder schadelijke zachte weefsels, een voordeel ten opzichte van roterende boren die geen onderscheid tussen weefseltypes (HLA maken). Piëzo-elektrische chirurgie werd oorspronkelijk ontwikkeld voor gebruik in de mens door de Tomaso Vercellotti en heeft geleid tot verbeteringen in de tandheelkundige en cranio-maxilofacial chirurgie7,8,9,10,11 .
Piëzo-elektrische chirurgie is gebruikt bij het maken van een osteotomie bij Wistar ratten en werd gevonden door magnetische resonantie beeldvorming (MRI) en histologie te produceren aanzienlijk minder schade dan een traditionele tandheelkundige boor-12. De auteurs concludeerden dat piëzo-elektrische operatie veilig was voor het verwijderen van het bot in de buurt van zachte hersenweefsel. Muizen, hebben echter een dunner dura dat gemakkelijker beschadigd is, en die studie deed niet voorbereiden op windows chronische optische beeldvorming. Chronische imaging vereist dat de bloedvaten niet beschadigd zijn en dat bloedstolsels niet onder het venster vormen. Schade aan de dura leidt tot ontsteking die het venster veroorzaakt Cloud, en activeert u microglia en de verspreiding van reactieve astrocyten. Hier hebben we piëzo-elektrische chirurgie voor muizen te scheppen die zowel dunne schedel en volledige bot verwijdering craniale windows geschikt voor chronische imaging geoptimaliseerd. We vergeleken dit chirurgische techniek aan Cranio venster operaties bereid met een hoge snelheid roterende boor.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Piezosurgery Touch</td>
			<td>Mectron</td>
			<td>5120062</td>
			<td>Piezosurgery GP model has the same settings</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circular 4mm flat piezosurgery tip (# OT11)</td>
			<td>Mectron</td>
			<td>3370019</td>
			<td>This tip was ideal for our windows but there are many other tips of different sizes availible.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereotax frame</td>
			<td>Kopf</td>
			<td>963</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mouse adaptor</td>
			<td>Stoelting</td>
			<td>51625</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump for irrigation.</td>
			<td>Cole-Parmer</td>
			<td>WU-77120-42</td>
			<td>Makes it easier to irrigate and frees up the other hand to provide stability. Irrigation can be performed by hand with a syringe if necessary.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avitene Ultrafoam</td>
			<td>Bard-Davol</td>
			<td>1050020</td>
			<td>Important to stop any minor bleeding instantly.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>C&#38;B Metabond</td>
			<td>Parkell</td>
			<td>S380</td>
			<td>Much stronger than regular dental acrylic.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artificial cerebro spinal fluid (ACSF)</td>
			<td>Tocris</td>
			<td>3525</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Puralube opthalmic ointment</td>
			<td>Dechra</td>
			<td>17033-211-38</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mice</td>
			<td>JAX</td>
			<td>664</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Prairie Ultima multiphoton microscope</td>
			<td>Olympus</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>JRGECO1a (AAV9.Syn.NES-jRGECO1a.WPRE.SV40)</td>
			<td>UPENN Vector Core</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

piezo high accuracy surgical osteal removal (phasor): a technique for improved cranial window surgery in mice

Multiphoton microscopie is sterk aangepast voor beeldvorming neuronen in vivo. Herhaalde imaging vereist implantatie van een Cranio-venster of herhaalde verdunning van de schedel. Cranial venster chirurgie wordt meestal uitgevoerd met een hoge snelheid roterende boor, en veel onderzoekers vinden het uitdagend om te voorkomen dat de boor de delicate dura en bloedvaten beschadigen. Uitgebreide training en praktijk dient te verwijderen van het bot zonder schade aan onderliggende weefsel en aldus craniale venster chirurgie kan worden moeilijk, tijdrovend en produceren van weefselbeschadiging. Piëzo-elektrische chirurgie, die uitgebreid voor maxillofacial en tandheelkundige chirurgie gebruikt wordt, maakt gebruik van ultrasone trillingen om bot te verwijderen zonder beschadiging van de zachte weefsels. We hebben een methode toe te passen piëzo-elektrische chirurgie ter verbetering van de craniale venster chirurgie in muizen in voorbereiding voor multiphoton imaging ontwikkeld. Vergelijkingen binnen ons lab vinden dat de methode minder tijd chirurgie vergt en heeft een lagere gemiddelde tarief van complicaties als gevolg van dural bloeden dan craniale venster chirurgie met een roterende boor.

Voordat u verdergaat met piëzo-elektrische chirurgie, Verwijder eventuele resterende beenvlies van de schedel. Zodra de schedel ondoorzichtig en glad is (Figuur 1a), de chirurg kan beginnen piëzo-elektrische chirurgie. Bij het verwijderen van bot met de trillende piëzo-tip, het is van cruciaal belang voor de irrigatie van de schedel met ijs koud ACSF. Goede irrigatie wordt bereikt wanneer de bodem 1 mm van het uiteinde is ondergedompeld in ACSF (Figuur 1b). Zonder goede irrigatie, zal de bot oververhit raken en de hersenen beschadigen. Nadat de schedel heeft zijn verdund tot de gewenste diepte door de chirurg gekozen, kan er sommige overblijvende bloeden uit bloedvaten, gelegen in het bot. Om snel ophouden alle bloeden, een kleine 1 mm stuk van collageen schuim gedrenkt in ACSF op het gebied van het venster van toepassing. Laat de collageen zitten op de schedel voor ongeveer 30 s (Figuur 1 c). Nadat het collageen schuim is verwijderd, verschijnt het doorschijnend, waardoor duidelijk visualisatie van de bloedvaten in de dura. De dura zullen intact zonder significante kneuzingen. (Figuur 1 d). Als de dura rood en ontstoken verschijnt, is het waarschijnlijk te wijten aan gebroken bloedvaten van teveel druk op de tip toegepast tijdens de operatie. Ter bescherming van het nieuwe venster en het voorbereiden van chronische imaging, moet een glas dekglaasje aan worden geplaatst over het gebied. Een juist toegepaste glas dekglaasje aan zachtjes zal zitten op de top van het venster en zal niet leiden tot schade aan het gebied. De glazen dekglaasje aan moet betrekking hebben op het hele venster. Als het glas dekglaasje aan goed op de schedel wordt toegepast, blijft het venster doorschijnend onder het glas. De bloedvaten in de dura zullen nog steeds zichtbaar (Figuur 1e). Tandheelkundige acryl moet rond het dekglaasje glas aan te houden het permanent aan het oppervlak van de schedel gelden. Ook de randen van het glas dekglaasje aan à la baisse moet gedekt zijn in tandheelkundige acryl (Figuur 1f).
We vonden dat de piëzo-elektrische chirurgie is meestal veel sneller dan een traditionele craniale venster, nemen ongeveer 10-12 min per operatie (figuur 2A). We vonden ook dat er minder complicaties als gevolg van dura blauwe plekken en bloedingen zoals waargenomen door oog (figuur 2B). Een goed voorbereide venster zal multiphoton beeldvorming van fluorescerende indicatoren in corticale neuronen in vivotoestaan. We hebben gekozen om het imago van de rode calcium indicator JRGECO1a in cel organen van laag 4 corticale neuronen (figuur 3A-3B). Wij kon calcium transiënten in deze cel organen door het raam opgesteld op basis van FASOR waarnemen.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56172/56172fig1.jpg"> Figuur 1: piëzo-elektrische chirurgie. (een) de schedel na het correct opgesteld voor FASOR. Alle het periosteal weefsel is verwijderd, waardoor een gladde en schone ondergrond. (b) een representatief beeld van FASOR in vooruitgang. De bodem 1 mm van de trillende chirurgische tip wordt ondergedompeld in ijs koud ACSF. De vloeistof wordt toegepast op de schedel met een snelheid van 1 mL/min. Een licht draaiende beweging wordt toegepast op de schedel en het bot is uitgedund via ultrasone trillingen. (c) na de schedel heeft zijn uitgedund, een stuk 1 mm circulaire van collageen schuim gedrenkt in koude die ACSF is toegestaan om te rusten op het venster om te stoppen met alle micro afloop van het bot. (d) een succesvolle venster met een doorschijnend dura weergegeven van alle van de intact bloedvaten. Er is geen zichtbare schade of kneuzingen op het oppervlak van de hersenen. (e) een glas dekglaasje aan wordt geplaatst over het venster ter bescherming van het oppervlak van de hersenen. (f) tandheelkundige acryl wordt toegepast op de schedel permanent het dekglaasje glas aan over het venster vast te stellen. Schaal bar 1 mm in alle beelden.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56172/56172fig2.jpg"> Figuur 2. Vergelijking van slagingspercentage in opleiding voor FASOR of tandheelkundige boor chirurgie. (A) de gemiddelde tijd per operatie was lager voor FASOR tandheelkundige boor chirurgie (p < 0,05, twee tailed t-test) n = 30 operaties per groep en gemiddelde 10 operaties per chirurg. (B) het percentage van succesvolle operaties (gedefinieerd als geen bloeden of zichtbare schade aan de dura zoals waargenomen door de surgeon's oog door het doel ingesteld op 350 X zoom) was FASOR hoger dan tandheelkundige boor chirurgie (n = 30 chirurgie voor elke groep, een staart z test). Foutbalken Toon SD.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56172/56172fig3.jpg"> Figuur 3. Multiphoton imaging in vivo door een cranial raam verdund met FASOR. (A) Calcium transiënten waargenomen met de rode calcium indicator JRGECO1a waren beeld in laag 4 piramidale neuronen in lymfkliertest motorische cortex in vivo. Schaal bar = 100 µm. (B) hetzelfde venster maar verschillende regio van laag 4 motorische cortex. Headfixed muis met 3 mm venster bereid met FASOR. Schaal bar = 30 µm. Imaged met een multiphoton Microscoop 40 X-doelstelling, 1040 nm excitatie golflengte.

Watch this Scientific Journal Video about Piezo High Accuracy Surgical Osteal Removal PHASOR: A Technique for Improved Cranial Window Surgery in Mice at JoVE.com

Piezo High Accuracy Surgical Osteal Removal PHASOR: A Technique for Improved Cranial Window Surgery in Mice

Piëzo-elektrische chirurgie heeft geleid tot verbeteringen in de menselijke maxillofacial en tandheelkundige chirurgie. We hebben een protocol voor het optimaliseren van de piëzo-elektrische chirurgie voor Cranio venster chirurgie in muizen ontwikkeld.

Piezo hoge nauwkeurigheid chirurgische Osteal verwijdering (FASOR): Een techniek voor verbeterde craniale venster chirurgie in muizen

Multiphoton microscopy has been widely adapted for imaging neurons in vivo. Repeated imaging requires implantation of a cranial window or repeated ...

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Piezo High Accuracy Surgical Osteal Removal (PHASOR): A Technique for Improved Cranial Window Surgery in Mice

A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation

A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation

Een dunne-schedel Window Techniek voor chronische Twee-foton In vivo Imaging Murine Microglia in modellen van ontstekingsprocessen

Traditionally in neuroscience, in vivo two photon imaging of the murine central nervous system has either involved the use of open-skull1,2 or ...

Intravital Microscopy of the Mouse Brain Microcirculation using a Closed Cranial Window

Intravitale Microscopie van de hersenen van muizen microcirculatie met behulp van een gesloten Cranial Window

This experimental model was designed to assess the mouse pial microcirculation during acute and chronic, physiological and pathophysiological hemodynamic, ...

Progressive-ratio Responding for Palatable High-fat and High-sugar Food in Mice

Progressive-ratio Reageren voor Palatable High-vet en veel suiker eten in Muizen

Foods that are rich in fat and sugar significantly contribute to over-eating and escalating rates of obesity. The consumption of palatable foods can ...

Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging

Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging

Verdund-schedel Corticale Venster Techniek voor<em&gt; In Vivo</em&gt; Optical Coherence Tomography Imaging

Optical coherence tomography (OCT) is a biomedical imaging technique  with high spatial-temporal resolution. With its minimally invasive approach OCT  has ...

Surgical Method for Virally Mediated Gene Delivery to the Mouse Inner Ear through the Round Window Membrane

Chirurgische methode voor viraal gemedieerde Gene Levering aan de Mouse Inner Ear door het ronde venster membraan

Gene therapy, used to achieve functional recovery from sensorineural deafness, promises to grant better understanding of the underlying molecular and ...

A Simple and Inexpensive Method for Determining Cold Sensitivity and Adaptation in Mice

Een eenvoudige en goedkope methode voor het bepalen Koude Gevoeligheid en aanpassing in Muizen

Cold hypersensitivity is a serious clinical problem, affecting a broad subset of patients and causing significant decreases in quality of life.  The cold ...

Lateral Chronic Cranial Window Preparation Enables In Vivo Observation Following Distal Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

Lateral Chronic Cranial Window Preparation Enables In Vivo Observation Following Distal Middle Cerebral Artery Occlusion in Mice

Laterale Chronische Cranial Window Voorbereiding Maakt<em&gt; In Vivo</em&gt; Observatie Na distale midden cerebrale slagader Occlusie in Muizen

Focal cerebral ischemia (i.e., ischemic stroke) may cause major brain injury, leading to a severe loss of neuronal function and consequently to a host of ...

Biodegradable Magnesium Stent Treatment of Saccular Aneurysms in a Rat Model - Introduction of the Surgical Technique

Biologisch afbreekbaar Magnesium Stent behandelingvan Saccular aneurysma in een Rat Model - introductie van de chirurgische techniek

The steady progess in the armamentarium of techniques available for endovascular treatment of intracranial aneurysms requires affordable and reproducable ...

An Improved Method for Collection of Cerebrospinal Fluid from Anesthetized Mice

Een verbeterde methode voor de verzameling van de cerebrospinale vloeistof van narcose muizen

The cerebrospinal fluid (CSF) is a valuable body fluid for analysis in neuroscience research. It is one of the fluids in closest contact with the central ...

Functional MRI in Conjunction with a Novel MRI-compatible Hand-induced Robotic Device to Evaluate Rehabilitation of Individuals Recovering from Hand Grip Deficits

Functionele MRI in combinatie met een nieuw, met MRI compatibel, hand-geïnduceerde robot apparaat om revalidatie te evalueren van individuen die herstellen van handgreep tekorten

Functional magnetic resonance imaging (fMRI) is a non-invasive magnetic resonance imaging technique that images brain activation in vivo, using endogenous ...