Техническое обслуживание устройства для ударной травмы боковой жидкостью
Summary
Надлежащий уход и техническое обслуживание необходимы для надежного функционирования устройства для ударной травмы боковой жидкости (LFPI). Здесь мы продемонстрируем, как правильно очистить, наполнить и собрать устройство LFPI, а также обеспечить его надлежащее обслуживание для достижения оптимальных результатов.
Abstract
Черепно-мозговая травма (ЧМТ) является причиной примерно 2,5 миллионов посещений отделений неотложной помощи и госпитализаций ежегодно и является основной причиной смерти и инвалидности у детей и молодых людей. ЧМТ вызывается внезапной силой, приложенной к голове, и, чтобы лучше понять человеческую ЧМТ и лежащие в ее основе механизмы, необходимы экспериментальные модели травм. Боковая жидкостная перкуссионная травма (LFPI) является широко используемой моделью травмы из-за сходства патологических изменений, обнаруженных при ЧМТ человека, по сравнению с LFPI, включая кровоизлияния, сосудистые нарушения, неврологический дефицит и потерю нейронов. В LFPI используется маятник и заполненный жидкостью цилиндр, последний имеет подвижный поршень на одном конце и соединение замка Луера с жесткой, заполненной жидкостью трубкой на другом конце. Подготовка животного включает в себя выполнение краниэктомии и прикрепление втулки Луера к участку. На следующий день трубка от травматического устройства подключается к ступице Луера на черепе животного, и маятник поднимается на заданную высоту и отпускается. Удар маятника поршнем генерирует импульс давления, который передается на неповрежденную твердую мозговую оболочку животного через трубку и производит экспериментальную ЧМТ. Надлежащий уход и техническое обслуживание необходимы для надежной работы устройства LFPI, поскольку характер и тяжесть травмы могут сильно различаться в зависимости от состояния устройства. Здесь мы продемонстрируем, как правильно очистить, наполнить и собрать устройство LFPI, а также обеспечить его надлежащее обслуживание для достижения оптимальных результатов.
Introduction
Черепно-мозговая травма (ЧМТ) вызывается внезапной силой, приложенной к голове. После первичных травм, полученных в результате физического воздействия, выжившие после ЧМТ обычно испытывают вторичные травмы, включая когнитивный дефицит и неврологические дисфункции, которые связаны с физиологическими реакциями на первоначальную травму1. По оценкам, примерно 69 миллионов человек во всем мире ежегодно страдают от ЧМТ2. Только в Соединенных Штатах ежегодно происходит около 2,5 миллионов посещений отделений неотложной помощи и госпитализаций в связи с ЧМТ, что делает ЧМТ одной из основных причин инвалидности и смерти среди детей и молодых людей3. ЧМТ можно классифицировать как легкую, среднюю или тяжелую, при этом легкая ЧМТ (мЧМТ) составляет примерно 70-90% случаев ЧМТ4. Гистологическая и когнитивная патология ЧМТ может возникнуть в течение нескольких минут или часов после травмы, а последствия ЧМТ могут сохраняться в течение нескольких месяцев или лет после первоначального повреждения5.
Разработка экспериментальных моделей сыграла важную роль в понимании эффектов и основных механизмов ЧМТ. Одна из таких моделей, боковая жидкостная перкуссионная травма (LFPI), обычно используется для оценки ЧМТ in vivo. LFPI тесно воспроизводит патологии, связанные с ЧМТ человека, включая сосудистые нарушения, кровоизлияния, потерю нейронов, воспаление, глиоз и молекулярные нарушения 6,7,8. Метод LFPI используется для разнообразных экспериментальных приложений, включая моделирование детской ЧМТ, а также хронических нейродегенеративных состояний, таких как хроническая травматическая энцефалопатия 9,10. LFPI – это четко определенный и воспроизводимый метод экспериментальной ЧМТ, который позволяет корректировать тяжесть травмы11. Устройство LFPI состоит из нескольких важных компонентов, в том числе: маятника с утяжеленным молотком, поршня, заполненного жидкостью цилиндра, преобразователя давления, цифрового осциллографа и небольшой трубки на конце цилиндра с замком Луэра, который прикрепляется к ступице на черепе животного (рис. 1). LFPI работает, раскачивая маятник в поршень, создавая волну давления через жидкость (дегазированную деионизированную воду или физиологический раствор) в мозг прикрепленного животного; это повышает внутричерепное давление, тем самым воспроизводя механические особенности и биологические изменения ЧМТ12. Кроме того, животные, используемые в экспериментах LFPI, подвергаются краниэктомии, чтобы подвергнуть мозг воздействию давления жидкости устройства.
Плановое техническое обслуживание и мониторинг необходимы для обеспечения точного функционирования устройства LFPI. Следующие методы жизненно важны для предотвращения попадания загрязняющих пузырьков воздуха в устройство. Здесь мы продемонстрируем методы правильной очистки, заполнения и сборки устройства LFPI. Мы также обсудим выходы осциллографа и время выпрямления мыши как способы подтверждения жизнеспособности LFPI.
Protocol
Representative Results
Discussion
Методы, описанные выше, демонстрируют, как правильно обслуживать устройство LFPI. Регулярная очистка и мониторинг необходимы для правильной и надежной работы устройства LFPI. Кроме того, из-за инвазивного характера процедуры LFPI крайне важно, чтобы устройство было тщательно очищено, чтобы ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Авторы выражают благодарность компании Custom Design & Fabrication Inc. за техническую помощь и поддержку. Эта работа финансировалась грантами Национального института здравоохранения R01NS120099-01A1 и 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. |
Riferimenti
- 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. Neuroscienze. 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).
