Una caja de herramientas de diseño de implantes neurales para primates no humanos

Rachel Iritani; Tiphaine Belloir; Devon J. Griggs; Zachary Ip; Zada Anderson; Azadeh Yazdan-Shahmorad

doi:10.3791/66167

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Artículo de método

Una caja de herramientas de diseño de implantes neurales para primates no humanos

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DOI:

10.3791/66167

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9 de febrero de 2024

Rachel Iritani¹ , Tiphaine Belloir¹ , Devon J. Griggs² , Zachary Ip¹ , Zada Anderson³ , Azadeh Yazdan-Shahmorad¹^,²

¹Department of Bioengineering, Washington National Primate Research Center, University of Washington, ²Department of Electrical and Computer Engineering, Washington National Primate Research Center, University of Washington, ³Department of Biomedical Engineering, Purdue University

En este artículo

Resumen

Este artículo describe los procesos automatizados para la planificación neuroquirúrgica de primates no humanos basados en imágenes de resonancia magnética (IRM). Estas técnicas utilizan pasos de procedimiento en plataformas de programación y diseño para respaldar el diseño de implantes personalizados para NHP. La validez de cada componente se puede confirmar utilizando modelos anatómicos tridimensionales (3D) impresos a tamaño real.

Resumen

Este artículo describe un método interno de modelado 3D del cerebro y el cráneo a partir de imágenes de resonancia magnética (IRM) adaptadas para la planificación neuroquirúrgica de primates no humanos (NHP). Esta técnica automatizada basada en software computacional proporciona una forma eficiente de extraer características del cerebro y el cráneo de los archivos de resonancia magnética, a diferencia de las técnicas tradicionales de extracción manual que utilizan software de imágenes. Además, el procedimiento proporciona un método para visualizar el cerebro y el cráneo craneotomizado juntos para una planificación quirúrgica virtual e intuitiva. Esto genera una reducción drástica de tiempo y recursos con respecto a los requeridos por trabajos anteriores, que se basaban en la impresión 3D iterativa. El proceso de modelado del cráneo crea una huella que se exporta al software de modelado para diseñar cámaras craneales y postes de cabeza a medida para la implantación quirúrgica. Los implantes quirúrgicos hechos a medida minimizan los espacios entre el implante y el cráneo que podrían introducir complicaciones, como infecciones o disminución de la estabilidad. Al implementar estos pasos prequirúrgicos, se reducen las complicaciones quirúrgicas y experimentales. Estas técnicas pueden adaptarse a otros procesos quirúrgicos, lo que facilita una planificación experimental más eficiente y eficaz para los investigadores y, potencialmente, para los neurocirujanos.

Introducción

Los primates no humanos (NHP, por sus siglas en inglés) son modelos invaluables para la investigación médica traslacional porque son evolutiva y conductualmente similares a los humanos. Los NHP han cobrado especial importancia en los estudios preclínicos de ingeniería neuronal porque sus cerebros son modelos muy relevantes de la función y la disfunción neuronal¹^,²^,³^,⁴^,⁵^,⁶^,⁷^,⁸. Algunas técnicas poderosas ....