Kontuzif omurilik hasarın üretmek için Yeni Bir Omurga Stabilizasyon Yöntemi

Vertebra stabilizasyonu, değişkenliği en aza indirmek ve tutarlı deneysel spinal kord yaralanmaları üretmek için gereklidir. New York Üniversitesi / MASCIS darbe cihazı ile bağlantılı olarak özel bir dengeleyici cihaz kullanarak, yetişkin sıçanlarda tekrarlanabilir yarı-çürük servikal (C5), omurilik yaralanmaları üretilmesi için uygun bir cihaz ve prosedür göstermiştir.

Klinik-ilgili hayvan servikal spinal kord yaralanması (SKY) modelleri potansiyel tedavilerin geliştirilmesi ve test edilmesi için gerekli olan; Her ne kadar güvenilir servikal omurilik üreten bağlı omurga sabitleme tatmin edici yöntemlerinin eksikliği zordur. omurgayı stabilize etmek için geleneksel yöntem servikal spinoz süreçlere bağlı kelepçeler vasıtasıyla rostral ve kaudal servikal omurgayı askıya etmektir. Ancak, stabilizasyon bu yöntem servikal spinal süreçlerinin etkin kelepçeler (Şekil 1) ile güvence altına kadar kısa olduğu gibi kontüzyon sırasında elde doku önlemek için başarısız olur. Burada tamamen darbe yaralanma aynı düzeyde servikal vertebra stabilize için yeni bir yöntem tanıtmak. Bu yöntem etkili bir şekilde önemli ölçüde tutarlı SCI üretimini artırır darbe bölgesinde, spinal kolonun hareket en aza indirir. Biz ekipman (Şekil 2-4) görsel açıklamasını, yöntems ve servikal vertebra 5 Yetişkin farelerin (C5) stabilizasyonu için adım adım protokolü, laminektomi (Şekil 5) ve daha sonra yerine bir çürük omurilik üretmek. Sadece nyu / MASCIS darbe cihazı kullanılarak servikal hemi-ezilme göstermesine karşın, bu omurga sabitleme sistemi omuriliğin diğer bölgelerine de tatbik edilebilir, ya da, diğer omurilik yaralanması cihazları uyarlanabilir. Vertebra stabilizasyonu ile omurilik pozlama ve tespit iyileştirilmesi omuriliğe tutarlı ve güvenilir yaralanmaları üretmek için değerli olabilir. Bu omurga sabitleme yöntemi, aynı zamanda, çeşitli nörobiyolojik çalışmalarda iki foton mikroskopi kullanılarak görüntülenmesi için bir hücre ve izleyicilerin stereotaktik enjeksiyon için kullanılabilir.

Hedef omurilik dokusuna tutarlı ve tekrarlanabilir mekanik kuvvet fonksiyonel ve histolojik değişkenliği en aza indirmek için ve başarılı Kontuzif omurilik yaralanması (SKY) modelleri ^1-7 kurulması için kritik öneme sahiptir. spinal kord, bir hedef bölgeye tatbik edilen kuvvetin miktarı, omurga stabilizasyonu için kullanılan yöntemlerden bağlıdır. Darbe piston ve spinal kord arasındaki temas sırasında hedef omurganın Pozisyonel kayması Elde edilen yaralanma kuvvetini değiştirir. Servikal kontuzif SCI modeli, insan SKY vakalarının yaklaşık olarak% 50, bu seviyede ⁸ meydana ve birkaç SCI çalışmaları hayvan servikal yaralanma modelleri ^9-14 kullanılarak yapılmıştır, SCI diğer formları daha klinik olarak uygun bir modeldir. Kontuzif SCI modelleri genellikle yaralanma siteye spinal süreçleri anterior ve posterior sıkma yoluyla istikrar çeşit kullanmak rağmen, bu hazırlık servikal omurilik üretmek için zordur. &# 160; Bu tasvirde gösterildiği gibi, gelişmiş stabilizasyon usulü olup, kalite ve kontüzyon yaralanmasının tekrarlanabilirliği, gerekse de arttırma yeteneğinden avantajlıdır. Laminektomi bitişik dorsal spinöz prosesler rostral ve kaudal sıkma yoluyla oluşabilecek darbe kuvveti altında elde vertebra 1) değişkenlik: Özellikle, vertebra stabilizasyonu bu yöntem eksiklikleri ve diğer modellerin zorlukları değiştirme çabası içinde kurulmuştur. vertebra vites derecesi etkisi ve stabilize olan vertebra (Şekil 1) arasındaki vertebra eklem sayısına bağlıdır. Bu nedenle, daha fazla eklem omurga olur daha az stabil yer; 2) dorsal spinöz prosesler spinöz proses kırığı veya sürecin kaymasını kelepçenin bir sonucu olarak kırılgan ve neden kelepçe hatası vardır; ve 3) bu omurları üzerinde spinöz prosesler C3 göğüs verte kıyasla vertebra T1 arasında son derece kısaGeleneksel kelepçeler kullanarak zorlaştırır brae, servikal omurga stabilizasyonu için spinöz süreçleri kavramak.

Burada yetişkin dişi Sprague-Dawley farelerinde C5 Kontuzif omurilik üretilmesi için omurga sabitleme için yeni bir yöntem tarif eder. Bu yöntem New York Üniversitesi / Çok Merkezli Hayvan Omurilik Felçlileri Çalışması (NYU / MASCIS) dahil olmak üzere, diğer kontuzif SKY cihazları ile diğer vertebral kolon ve spinal kord düzeyleri ve konjügatlann stabilizasyonu için kullanılabilecek darbe ¹⁵ (Şekil 2) Hassas Sistemleri ve Enstrümantasyon, LLC Sonsuz Horizon (İH) cihazı ^16, Ohio State Üniversitesi / Elektromanyetik Omurilik Felçlileri Cihazı ^1, ve SKY araştırma yaygın kullanım için izin Louisville Yaralanma Sistemi Aparatı (LISA) ^17.

Servikal Spinal tabakaların 1. Pozlama

1. % 70 etanol ile cerrahi yüzeyini, bir ısıtma yastığı ile önceden ısıtılmıştır. Cerrahi alanında steril gazlı bez, pamuk bezlerden ve Otoklavlanmış cerrahi aletleri yerleştirmeden önce steril cerrahi örtü ile kaplanmalıdır. Cerrahi aletlerin arası cerrahi sterilizasyon için microbead sterilizatör kullanın.
2. Ketamin (87.7 mg / kg) / ksilazin (12.3 mg / kg) intraperitoneal (ip) ile sıçan anestezisi. Anestezi uygun düzlem hayvan ayak parmağı sıkıştırma uyansına cevap sona erdiğinde ulaşılır. Subkutanöz olarak enjekte edilmiş 0,01-0,05 mg / kg Buprenorfin ve 5 mg / kg Karprofen sonra cerrahi prosedüre geçilmiştir enjekte edilir. Buprenorfin sonra ameliyat sonrası ilk 4-7 gün için, günde bir kez, her 8-12 saat ve karprofen tatbik edilmelidir.
3. Ameliyat sırasında kornea kurumasını önlemek için hayvanın gözlerine koruyucu merhem sürün.
4. Dorsal cerrahi alan Tıraşmakasları ile başın arkasına orta göğüs bölgesinden sıçan yüzey. HEPA filtresi ile donatılmış bir vakum kullanılarak traş kürk çıkarın.
5. Cerrahi bodur sonra% 70 izopropil alkol mendil ile bölgeyi temizleyin olarak traş alana betadin çözümü uygulayın.
6. Orta-toraks kaudal kafa tabanından deride 3-4 cm'lik orta hat kesi gerçekleştirmek için bir neşter bıçak kullanın.
7. Alt boyun hibernating bezi fasya ve cilt altı kas anterior orta hat belirlenmesi; trapezius kesti ve orta hat boyunca diğer kaslar kanamayı azaltmak için.
8. Kas yatan yağ dokusunun iki bölge orta hat bulun; spinöz ulaşıldığında göğüs T2 düzeyinde kadar küçük bir doku kafes kullanarak orta hat boyunca kaudal kesinlikle paraspinöz kasları kesti, ve ayrı kas tabakaları.
9. Belirleyin ve Thi yararlanmak için T2 spinöz sürecine bağlı kas kesipbir anatomik dönüm noktası olarak s yapısı.
10. Servikal vertebra görünürlüğünü artırmak için T2 spinöz sürecinin kıkırdak ucunu çıkarın.
11. Spinöz proses ve C4-T1 lamina yanal Paraspinal kasları ayırın; Ancak, kanamayı önlemek için C3 lamina üzerinde kapsayan kas yedek.
12. Yanal omurga her iki tarafına doğru yönü C4-T1 tabaka üzerinde kasları kesilir.
13. Spinal tabakalar maruz sonra, stabilizatörün U-şekilli kanal ventral yüzeyi üzerinde hayvan.
14. T1, C7, C6, ve nihayet C5 T2 dönüm noktası rostrally spinöz süreçleri sayarak C5 vertebra belirleyin.

2. vertebra Dengeleyici ve Etki Yaralanması Sahne

1. Latera altında silah tırtıklı kenarları koyarak hayvan askıya dengeleyici iki paslanmaz çelik kollarını yerleştirinC5-6 vertebra (Şekil 1C) l yönleri. Yerine (Şekil 2B) vertebra ile silah güvence sonra, omurga düzeyi ve merkezli sağlamak için dengeleyici cihazı ayarlayın. Son olarak, sabitleyici vidaları sıkarak Kollarımı.
2. C5 lamina marjı tespit etmek C4-5 ve C5-6 spinal süreçler ve lamina arasındaki ligament kesin.
3. SCI (Şekil 5C-E) yönelik olarak, bir mikro-rongeur kullanarak, C5 sağdaki tabakanın yarısını uzak keserler. Laminektomi sonra, yaralanma cihazla altında sabitleyici ile hayvan taşıma. Tam bir yanal mikro-manipülatör (Şekil 3) kullanılarak omurilik hedef pistonu hizalamak için bir montaj (Şekil 3A-C) sabitleyici ile birlikte hayvan sabitleyin.
4. Yüksek büyütme altında, du olmadan maruz dorsal spinal kord yüzeyinde C5 ve C6 dorsal kök giriş bölgeleri (DREZs) bulunrotomy. Iki tespit DREZs ortasında yarıya orta hat ve omurilik (Şekil 5B) yanal kenarı arasında pistonu Amaç.
5. 2.5 mm çaplı ucu (Şekil 3A ve B) Bir üniversite / MASCIS darbe aygıtı kullanılarak, 10 g çubuk x 12.5 mm yükseklik damla (Şekil 2A) ile bir C5 hemi-çürük (Şekil 5B ve E) meydana getirir.
6. Görsel omurilik (Şekil. 5E, ok) morarma ile yaralanma doğrulayın ve NYU yazılımı ^12,17 (Şekil 6) tarafından sağlanan yaralanma parametrelerini kontrol edin.
7. Sütür kasları ve steril 4-0 vicryl ile yumuşak doku, ardından cerrahi zımba (EZ Klipler) ile cilt kesisi kapatın.
8. Cerrahi siteye antibakteriyel merhem sürün.
9. Hidrasyon için hayvana steril% 0.9 tuzlu su, deri altından 5.0 ml uygulayın.
10. Bir ısı hayvan yerleştirinhissesi kontrol günlük değişti yatak (sağlanan nemli gıda ile) (bir ısıtma yastığı sıcak su padcage Çevrimli) çevre), ve kafesin zeminine yerleştirilen kolay erişim için uzun bir ağzı olan bir su şişesi. Ev kafesine hayvan dönmeden önce yeterli iyileşme sağlamak için bakım sağlayın.
11. Bu tek taraflı servikal kontuzif yaralanma olduğu gibi, hayvan olasılıkla yaralanma sonrası ilk birkaç hafta boyunca kurtarmak başlar geçici ipsilateral ön ayakları fonksiyonu, kaybedersiniz. Ancak, karşı işlevi böylece hayvan yemek ve değer düşüklüğü olmadan içki gerekir, sağlam kalır, ve hareket ve damat sadece küçük bozulma olmalıdır.

Bu protokol üzerine, tutarlı ve tekrarlanabilir servikal hemi-kontuzif SCI (Şekil 5 ve 6) üretilir. SCI yönelik düzeyinde aynı vertebra lateral süreçlerini stabilize etmek bir omur sabitleyici kullanımı, tatmin edici sonuçlar sağlar. Bu yöntemi kullanarak, hedef C5 omurga, hem de komşu C4 veya C6 sadece katı sabitlenir.

NYU / MASCIS yazılımı bir x ve y-ekseni üzerinde ayarlanmış bir grafik ile bir okuma-out sağlar ve bizim vertebra stabilizasyonu yönteminin kullanımını destekler ve ekipmanlar (Şekil 6). Stabilizasyon yöntemi, hedef doku ve omurga (Şekil 1) aşağı doğru yer değiştirmesi, yaralanma değişkenliği azaltır. Yaralanma sonrasında, C5 ve C6 DREZs arasında merkezli bir açık tek taraflı mavimsi görünür hematom (Şekil 5E) 'dir. Bu yaralanma parametreleri hayvandan ani tutarlı olanNYU / MASCIS yazılımı tarafından sağlanan okuma göre mal (Şekil 6).

Servikal hemi-kontüzyon net ön ayakları açıkları üretir gibi, bu model gibi, ulaşan ¹³ tımar olarak ön ayakları fonksiyonel yeteneklerini değerlendirmek için idealdir ve manipülasyon ^18-19 nesne. Arka bacak motorlu açıkları daha az belirgin Basso gibi, Beattie ve Bresnahan (BBB) ​​lokomotor puanlama ölçeği ⁴ Bu modelde kullanım için uygun değildir. yaralanma aşağıdaki fonksiyonel sonuç sıçan bir "clubbed" sergileyen ipsilateral forepaw ekstansör açıkları, en çok dikkat çeken tüm hane ile yumruk ¹⁸ gerdi. Aynı yaralanma şiddeti ve omurilik seviyesine maruz Bütün hayvanlar doğru yaralanması üzerine bu protokolde gösterilen aynı tarafta ön ayakları, benzer açıklarını göstermelidir. Hayvanlar yanlış açıkları ^13,18 çok farklı tezahürü ve süresi ile ortaya çıkabilir yaralandı.

Histolojik, bu model omurilik yaralı tarafında içinde neredeyse sadece içerdiği önemli lezyon ve kavite oluşumuna yol açan, yaralanma siteye yaralanma merkez üssü ve rostral ve kaudal de geniş gri ve beyaz cevher hasarı üretir. Masif nöronal ölüm ¹⁸ ile lezyon sınırlardaki büyük, öncelikle astrosit tabanlı glial skar formları.

Şekil 1: Farklı sıkma yöntemleri ile kontuzif SKY sırasında omurga esnekliği İllüstrasyon. Şekil A ve B gösterisi esnekliği veya spinöz prosesler uygunsuz etkileri ve tutarsız verileri sağlayan, dorsal kenetlenir omurganın "verim". A gösterilen illüstrasyon darbe (kırmızı kesikli çizgi üzerine daha fazla esneklik görüntülerkelepçeler uzak laminektomi ve yaralanma sitesinden olarak ve büyük kavisli ok B) de gösterilene göre (daha küçük eğri oklar). Şekil C güvenli enine süreci altında sıkılır stabilize kolu ile tarif edilen cihaz ile yanal denge gösterir etkisi site yapılacaktır omur. Çevrede bulunan omur tamamen stabilize olduğu gibi, bu işlem sırasında omurganın bir esneklik vardır.

Şekil 2: NYU / MASCIS impaktör ve özel stabilizasyon konteyner. Şekil A yaralanma şiddeti için birden çubuk yükseklik ayarları (ilave) ile, parça ve NYU / MASCIS omurilik yaralanması cihazın özelliklerini gösterir. Şekil B ve C tutan U-şekilli kap göstermektedirSıçan ve güvenli bir ameliyat ve yaralanma sırasında vertebra sütun stabilize tırtıklı stabilizasyon kolları (tasarlanmış ve YP Zhang tarafından üretilen).

Şekil 3: Özel NYU / MASCIS impactor sistemi ve yanal microadjuster montaj Şekil A omurilik yaralanması U-şekilli fare sabitleyici için özel montaj sisteminin farklı bileşenlerini göstermektedir.. B Şekil. Yaralanma sıçan omuriliğin kesin uyum için çok önemli rakam A yanal microadjuster, Not ve C (B) olmadan stabilizatör daha tasviri sağlamak ve diğer önemli göre U-şekilli fare kap (C) yaralanma, cihazın parçaları (montaj sistemi tasarlanmış ve YP Z tarafından üretilenasmak).

Şekil 4:. Cerrahi stabilizasyon cihaz ve ekleri tek tek bileşenlerinin ölçülmesi özel sabitleme sistemi her bir bileşeni boyutları ve ölçeği (A, C, ve D) göstermek için vurgulanır. Göğüs sabitleme kolu (B), çeşitli omurga cerrahi modellerinde kullanılmak için, aletin potansiyel uygulanabilirliğini göstermek üzere gösterilmiştir.

Şekil 5: Cerrahi görülecek ve servikal hemi-kontüzyon spinal kord yaralanması için hazırlık. Şekil A ve B doğru IMPA için doğru işaretlerini canlandıracakmaruz sıçan omurilik ct hizalama. Uygun darbe noktası C5 ve C6 dorsal sinir kökleri (rostral-kaudal) ve orta hatta ve omurilik (B) yanal kenarları arasındaki doğrudan. Şekil CE gösterisi, yüksek büyütme, istenen yarısını açığa süreci Dikkatli tek taraflı laminektomi ile yaralanma için servikal spinal kord,. Ayrıca, D ve E rakamlar hemen önce ve omurilik hasarı sonrası kontüzyon kablosunu göstermektedir. Görünür kanama etkisi (siyah ok) neden (E) Not.

Şekil 6, :. NYU / MASCIS impactor ile darbe aşağıdaki kabul edilemez veri okumalanna karşı kabul edilebilir örnekleri. Üst grafik (A) ve üst veri seti (C) , darbe çubuk hızı, başlangıçtaki yükseklik ve zaman başlatmak için "% hatası" veri ölçümleri ile, çok iyi bir etki bir okuma göstermektedir. Tüm değerler kabul edilebilir hata penceresi içinde de düşer. Bunun aksine, alt panel darbe çubuğunun "sıfırlama" ve omurilik yüzeyi üzerine, önce darbe çubuğunun yükseklik ayarı ucu boyunca omurga (B) ve bir hata yanlış stabilizasyonu kaynaklanan uygun olmayan bir etkisi ile üretilen verileri göstermektedir (C). Kırmızı ok ile gösterilen ve altı çizili olarak, ilk yüksekliği için belirtilen önemli hatayı Not ve darbe damla başlangıç ​​zamanı. Yazılım aynı zamanda bu hata bu parametreler (Panel C alt) için tespit edilmiş bir uyarı sağlar.

Burada C5 tek taraflı kontuzif SKY üretmek için bir servikal stabilizasyon yöntemi göstermiştir. Bu stabilizasyon yöntemi anatomik travma hassasiyetini arttırır ve tutarlı fonksiyonel açıkları ^13,18 üretir. Spinöz proses dorsal sıkma kullanan diğer modellerde, spinöz hasar veya vertebra gelen kelepçeler dekolmanı riski oldukça yüksektir. Bu modeller aynı zamanda önemli omurga kayması ve kontüzyon gücü ve omurga ve omurga sütunları (Şekil 1A ve B) esnek doğasından elde izin verebilir. değiştiren piston-doku temas süresi ve öngörülemeyen yaralanma yürürlükteki sonuçları (Şekil 1A-B & 6B) elde doku. 1) Bu yöntem tamamen altında C5 merkezli omurga stabilize: Bizim açıklanan vertebra stabilizasyonu da cerrahi hazırlık diğer faydalar sağlarlaminektomileri (Şekil 1C) doğruluğunu artırır cerrahi mikroskop; 2) Hayvan SCI cihazlarda hayvan yeniden bağladıkları prosedürü önler ve zamandan tasarruf özelleştirilmiş montaj eki, cerrahi yerden doğrudan alınabilir U-şekilli sabitleyici içinde monte; Başka bir önlem değişkenliği azaltmak ve 3) yaralanma seviyesinde omurga stabilizasyon ve doğrudan büyük ölçüde solunum neden vücut hareketini düşürebilir yaralanma amaçlanan siteye dorsal ve kaudal.

Bu istikrar yöntemi kullanan birincil avantajı elde azaltılmış miktarı, ya da etkisi üzerine omurilik ve kolonun ventral hareketidir. Bir çürük yaralanma basit fizik dayanarak, etki gücü ve enerji etkisi yerinde bu enerjiyi emen kablosu ile ideal, omuriliğe çubuk transfer olacak. Ancak kordon altına omurga verimleri, mümkün, eğerdorsal spinöz sıkma yöntemiyle (Şekil 1A ve B), gerçek kuvvet verim derecesine bağlı olarak, azalmış olan kord ve değişken başvurdu.

Bu video servikal kontuzif SKY modelinin tüm prosedürü göstermektedir rağmen, bu makalenin özü özellikle SCI çalışmaları için, bizim laboratuvarda çeşitli uygulamalarda kullanmak spinal stabilizasyon yönteminin giriştir. Bu sabitleme cihazı ve yöntemin değiştirilmiş bir versiyonu farelerde omurilik yaralanması ²³ kullanılmıştır. Omurga stabilizasyonu Bu basit yöntem, SCI araştırma için son derece yararlıdır, ve biz daha önce göğüs ezilme yanı sıra laserasyon SCI modelleri gerçekleştirmek için bu yöntem ve ekipmanı kullandık. Başka bir laboratuvar son zamanlarda bu dergide ²² servikal yaralanma istikrar bu formun bir varyasyonu tarif etmiştir. Özetle, biz birkaç Surgic bu yeni vertebra stabilizasyonu yöntemi tanıtmaklaminektomi gelen yaralanma üretimine kadar tekrarlanabilir deneysel omurilik üretmek için el prosedürleri. Bu stabilizasyon yöntemi, cisterna magna hemisection ve transeksiyon yaralanmaları içi omurilik enjeksiyon, hücre nakli, BOS toplama gibi deneyler çok çeşitli için adapte edilmiş olarak, bu sabitleme cihazının avantajları, servikal spinal kord kontüzyon bunlarla sınırlı değildir in vivo görüntüleme göğüs yaralanmaları kontüzyon, iki-foton mikroskopi ve spinal elektrofizyolojik kayıt istihdam. Deneysel değişkenlik omurilik cerrahi ve yaralanma prosedürlerinin kalitesini arttırmak ve azaltılması yaralanma ve iyileşme gerçek mekanizmaları içgörü sağlamaya yardımcı ve SCI yıkıcı bozukluk farklı tedavilerin etkilerini gösterilecek.

Biz ifşa hiçbir şey yok.

Bu çalışma [X-MX NS36350, NS52290 ve NS50243] Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından desteklenmiştir; Mari Hulman George Endowment Fonu; Indiana State; ve 1F31NS071863 CLW bir Ruth L. Kirschstein Ulusal Araştırma Hizmet Ödülü (NRSA)