Underhåll av en lateral vätskeslagverksskada
Summary
Korrekt skötsel och underhåll är avgörande för att en lateral vätskeslagskada (LFPI) -enhet ska fungera tillförlitligt. Här visar vi hur du rengör, fyller och monterar en LFPI-enhet ordentligt och ser till att den underhålls tillräckligt för optimala resultat.
Abstract
Traumatisk hjärnskada (TBI) står för ungefär 2,5 miljoner akutbesök och sjukhusvistelser årligen och är en ledande orsak till dödsfall och funktionshinder hos barn och unga vuxna. TBI orsakas av en plötslig kraft som appliceras på huvudet och för att bättre förstå human TBI och dess underliggande mekanismer krävs experimentella skademodeller. Lateral fluid percussion injury (LFPI) är en vanlig skademodell på grund av likheter i de patologiska förändringar som finns i human TBI jämfört med LFPI, inklusive blödningar, vaskulär störning, neurologiska underskott och neuronförlust. LFPI använder en pendel och en vätskefylld cylinder, den senare har en rörlig kolv i ena änden och en Luer-låsanslutning till styva, vätskefyllda slangar i andra änden. Förberedelse av djuret innebär att man utför en kraniektomi och fäster ett Luer-nav över platsen. Nästa dag ansluts slangen från skadeanordningen till Luer-navet på djurets skalle och pendeln höjs till en viss höjd och släpps. Pendelns påverkan med kolven genererar en tryckpuls som överförs till djurets intakta dura mater via slangen och producerar experimentell TBI. Korrekt skötsel och underhåll är avgörande för att LFPI-enheten ska fungera tillförlitligt, eftersom skadans karaktär och svårighetsgrad kan variera kraftigt beroende på enhetens tillstånd. Här visar vi hur du rengör, fyller och monterar LFPI-enheten ordentligt och ser till att den underhålls tillräckligt för optimala resultat.
Introduction
Traumatisk hjärnskada (TBI) orsakas av en plötslig kraft som appliceras på huvudet. Efter primära skador till följd av den fysiska påverkan upplever TBI-överlevande ofta sekundära skador, inklusive kognitiva underskott och neurologiska dysfunktioner som är förknippade med fysiologiska svar på den initiala skadan1. Det uppskattas att ungefär 69 miljoner individer världen över lider av TBI årligen2. Bara i USA inträffar cirka 2,5 miljoner TBI-relaterade akutbesök och sjukhusvistelser varje år, vilket gör TBI till en av de främsta orsakerna till funktionshinder och död bland barn och unga vuxna3. TBI kan klassificeras som mild, måttlig eller svår, med mild TBI (mTBI) som står för cirka 70% -90% av TBI-fallen4. Histologisk och kognitiv TBI-patologi kan inträffa inom några minuter till timmar efter skada, och effekterna av TBI kan kvarstå i månader till år efter initial skada5.
Utvecklingen av experimentella modeller har varit avgörande för att förstå effekterna och underliggande mekanismer för TBI. En sådan modell, lateral fluid percussion injury (LFPI), används ofta för att bedöma TBI in vivo. LFPI reproducerar nära patologier associerade med human TBI, inklusive vaskulära störningar, blödningar, neuronal förlust, inflammation, glios och molekylära störningar 6,7,8. LFPI-tekniken används för en mängd olika experimentella tillämpningar, inklusive modellering av pediatrisk TBI, liksom kroniska neurodegenerativa tillstånd, såsom kronisk traumatisk encefalopati 9,10. LFPI är en väldefinierad och reproducerbar metod för experimentell TBI som gör det möjligt att justera skadans allvarlighetsgrad11. LFPI-enheten har flera viktiga komponenter, inklusive: en pendel med en viktad hammare, en kolv, en vätskefylld cylinder, en tryckgivare, ett digitalt oscilloskop och ett litet rör i slutet av cylindern med ett Luer-lås som fästs vid ett nav på djurets skalle (figur 1). LFPI fungerar genom att svänga pendeln i kolven, vilket skapar en våg av tryck genom vätskan (avgasat avjoniserat vatten eller saltlösning) in i hjärnan hos det bifogade djuret; Detta ökar det intrakraniella trycket och replikerar därmed de mekaniska egenskaperna och biologiska förändringarna av TBI12. Dessutom genomgår djur som används i LFPI-experiment en kraniektomi för att utsätta hjärnan för effekterna av enhetens vätsketryck.
Rutinunderhåll och övervakning är nödvändigt för att säkerställa att LFPI-enheten fungerar korrekt. Följande metoder är avgörande för att förhindra införande av förorenande luftbubblor i enheten. Här demonstrerar vi metoder för att rengöra, fylla och montera LFPI-enheten ordentligt. Vi kommer också att diskutera oscilloskoputgångar och musrätningstider som sätt att bekräfta LFPI: s livskraft.
Protocol
Representative Results
Discussion
Teknikerna som beskrivs ovan visar hur man korrekt underhåller en LFPI-enhet. Rutinmässig rengöring och övervakning är nödvändig för att LFPI-enheten ska fungera korrekt och tillförlitligt. På grund av LFPI-förfarandets invasiva karaktär är det dessutom absolut nödvändigt att enheten rengörs noggrant för att förhindra infektion av laboratoriedjur.
Att undvika bildandet av luftbubblor i enheten är avgörande för att få optimala skador och tryckvågformer. Luftbubblor för?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Författarna vill tacka Custom Design &; Fabrication Inc. för deras tekniska hjälp och support. Detta arbete finansierades av National Institutes of Health-bidragen R01NS120099-01A1 och 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).
