Vedligeholdelse af en lateral væskepercussion skadeanordning
Summary
Korrekt pleje og vedligeholdelse er afgørende for, at en lateral fluid percussion injury (LFPI) enhed kan fungere pålideligt. Her demonstrerer vi, hvordan man korrekt rengør, fylder og samler en LFPI-enhed og sikrer, at den vedligeholdes tilstrækkeligt for optimale resultater.
Abstract
Traumatisk hjerneskade (TBI) tegner sig for ca. 2,5 millioner skadestuebesøg og indlæggelser årligt og er en førende årsag til død og handicap hos børn og unge. TBI er forårsaget af en pludselig kraft, der påføres hovedet, og for bedre at forstå human TBI og dens underliggende mekanismer er eksperimentelle skademodeller nødvendige. Lateral fluid percussion injury (LFPI) er en almindeligt anvendt skademodel på grund af ligheder i de patologiske ændringer, der findes i human TBI sammenlignet med LFPI, herunder blødninger, vaskulær forstyrrelse, neurologiske underskud og neurontab. LFPI anvender et pendul og en væskefyldt cylinder, hvor sidstnævnte har et bevægeligt stempel i den ene ende og en Luer-låseforbindelse til stive, væskefyldte slanger i den anden ende. Forberedelse af dyret indebærer at udføre en kraniektomi og fastgøre et Luer-nav over stedet. Den næste dag forbindes slangen fra skadeanordningen til Luer-navet på dyrets kranium, og pendulet hæves til en bestemt højde og frigives. Pendulets påvirkning med stemplet genererer en trykpuls, som overføres til dyrets intakte dura mater via slangen og producerer den eksperimentelle TBI. Korrekt pleje og vedligeholdelse er afgørende for, at LFPI-enheden fungerer pålideligt, da skadens karakter og sværhedsgrad kan variere meget afhængigt af enhedens tilstand. Her demonstrerer vi, hvordan man korrekt rengør, fylder og samler LFPI-enheden og sikrer, at den vedligeholdes tilstrækkeligt for optimale resultater.
Introduction
Traumatisk hjerneskade (TBI) er forårsaget af en pludselig kraft påført hovedet. Efter primære skader som følge af den fysiske påvirkning oplever TBI-overlevende ofte sekundære skader, herunder kognitive underskud og neurologiske dysfunktioner, der er forbundet med fysiologiske reaktioner på den oprindelige skade1. Det anslås, at omkring 69 millioner individer verden over lider af TBI årligt2. I USA alene forekommer ca. 2,5 millioner TBI-relaterede skadestuebesøg og hospitalsindlæggelser hvert år, hvilket gør TBI til en af de førende årsager til handicap og død blandt børn og unge voksne3. TBI kan klassificeres som mild, moderat eller svær, hvor mild TBI (mTBI) tegner sig for ca. 70% -90% af TBI-tilfældene4. Histologisk og kognitiv TBI-patologi kan forekomme inden for minutter til timer efter skade, og virkningerne af TBI kan fortsætte i måneder til år efter den første skade5.
Udviklingen af eksperimentelle modeller har været medvirkende til at forstå virkningerne og de underliggende mekanismer i TBI. En sådan model, lateral fluid percussion injury (LFPI), bruges almindeligvis til at vurdere TBI in vivo. LFPI reproducerer tæt patologier forbundet med human TBI, herunder vaskulære forstyrrelser, blødninger, neuronalt tab, inflammation, gliose og molekylære forstyrrelser 6,7,8. LFPI-teknikken bruges til et forskelligt sæt eksperimentelle applikationer, herunder modellering af pædiatrisk TBI samt kroniske neurodegenerative tilstande, såsom kronisk traumatisk encefalopati 9,10. LFPI er en veldefineret og reproducerbar metode til eksperimentel TBI, der gør det muligt at justere skadens sværhedsgrad11. LFPI-enheden har flere vigtige komponenter, herunder: et pendul med en vægtet hammer, et stempel, en væskefyldt cylinder, en tryktransducer, et digitalt oscilloskop og et lille rør i enden af cylinderen med en Luer-lås, der fastgøres til et nav på dyrets kranium (figur 1). LFPI virker ved at svinge pendulet ind i stemplet, hvilket skaber en bølge af tryk gennem væsken (afgasset deioniseret vand eller saltvand) ind i hjernen hos det vedhæftede dyr; dette øger intrakranielt tryk og replikerer således de mekaniske egenskaber og biologiske ændringer af TBI12. Derudover gennemgår dyr, der anvendes i LFPI-eksperimenter, en kraniektomi for at udsætte hjernen for virkningen af enhedens væsketryk.
Rutinemæssig vedligeholdelse og overvågning er nødvendig for at sikre, at LFPI-enheden fungerer nøjagtigt. Følgende metoder er afgørende for at forhindre introduktion af forurenende luftbobler i enheden. Her demonstrerer vi metoder til korrekt rengøring, påfyldning og samling af LFPI-enheden. Vi vil også diskutere oscilloskopudgange og muserettiderne som måder at bekræfte LFPI’s levedygtighed på.
Protocol
Representative Results
Discussion
De ovenfor skitserede teknikker demonstrerer, hvordan man korrekt vedligeholder en LFPI-enhed. Rutinemæssig rengøring og overvågning er nødvendig for at holde LFPI-enheden fungerer korrekt og pålideligt. På grund af LFPI-procedurens invasive karakter er det desuden bydende nødvendigt, at enheden rengøres grundigt for at forhindre infektion af forsøgsdyr.
Undgå dannelse af luftbobler i enheden er afgørende for at opnå optimale skader og trykbølgeformer. Luftbobler ændrer egenskab…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Forfatterne vil gerne takke Custom Design & Fabrication Inc. for deres tekniske assistance og support. Dette arbejde blev finansieret af National Institutes of Health-tilskud R01NS120099-01A1 og R37HD059288-19.
Materials
| 2 – 10 mL syringes with Luer lock capability | Ensures that needle is secure and reduces possible leaks of fluid | ||
| Degassed fluid | Helps to reduce air bubble formation during injury procedure | ||
| Fluid Percussion Injury (FPI) device (Model 01-B) | Custom Designs & Fabrications Inc. | N/A | Injury device used to model TBI in rodents |
| Mild detergent | Allows to thoroughly clean the LFPI cylinder | ||
| Petroleum Jelly | Used as a water-repellent and protects LFPI device form rust | ||
| Teflon tape | Helps with tight seal of pipe joints on the LFPI device | ||
| *Materials other than the LFPI device can be purchased from any reliable company. |
References
- Centers for Disease Control and Prevention. Surveillance Report of Traumatic Brain Injury-related Emergency Department Visits, Hospitalizations, and Deaths. Centers for Disease Control and Prevention, U.S. Department of Health and Human Services. , (2014).
- Dewan, M. C. Estimating the global incidence of traumatic brain injury. Journal of Neurosurgery. 130 (4), 1080-1097 (2018).
- National Center for Injury Prevention and Control; Division of Unintentional Injury Prevention. . Traumatic Brain Injury in the United States: Epidemiology and Rehabilitation. , (2015).
- Holm, L., Cassidy, J. D., Carroll, L. J., Borg, J. Summary of the WHO Collaborating Centre for neurotrauma task force on mild traumatic brain injury. Journal of Rehabilitation Medicine. 37 (3), 137-141 (2005).
- Pavlovic, D., Pekic, S., Stojanovic, M., Popovic, V. Traumatic brain injury: neuropathological, neurocognitive and neurobehavioral sequelae. Pituitary. 22 (3), 270-282 (2019).
- Dixon, C. E. A fluid percussion model of experimental brain injury in the rat. Journal of Neurosurgery. 67 (1), 110-119 (1987).
- McIntosh, T. K. Traumatic brain injury in the rat: characterization of a lateral fluid-percussion model. Neurosciences. 28 (1), 233-244 (1989).
- Ma, X., Aravind, A., Pfister, B. J., Chandra, N., Haorah, J. Animal models of traumatic brain injury and assessment of injury severity. Molecular Neurobiology. 56 (8), 5332-5345 (2019).
- Nwafor, D. C. Pediatric traumatic brain injury: an update on preclinical models, clinical biomarkers, and the implications of cerebrovascular dysfunction. Journal of Central Nervous System Disease. 14, (2022).
- Turner, R. C. Modeling chronic traumatic encephalopathy: the way forward for future discovery. Frontiers in Neurology. 6, 223 (2015).
- Petersen, A., Soderstrom, M., Saha, B., Sharma, P. Animal models of traumatic brain injury: a review of pathophysiology to biomarkers and treatments. Experimental Brain Research. 239 (10), 2939-2950 (2021).
- Sullivan, H. G. Fluid-percussion model of mechanical brain injury in the cat. Journal of Neurosurgery. 45 (5), 521-534 (1976).
- Pernici, C. D. Longitudinal optical imaging technique to visualize progressive axonal damage after brain injury in mice reveals responses to different minocycline treatments. Scientific Reports. 10, 7815-78 (2020).
