Cerebral perfusion overvågning har vist sig at forbedre nøjagtigheden af iskæmisk slagtilfælde modeller. Tekniske vanskeligheder ofte begrænser anvendelsen af dette vigtige værktøj for cerebrovaskulær forskning. I denne video, er et optimeret system vist at opnå en enkelt eller multi-site hæmodynamisk monitorering ved intraluminal mellem-cerebral arterieokklusion hos rotter.
Den translationel potentiale præklinisk slagtilfælde forskning afhænger af nøjagtigheden af eksperimentel modellering. Cerebral perfusion overvågning i dyremodeller af akut iskæmisk slagtilfælde tillader at bekræfte vellykket arterieokklusion og omfatter subarachnoid blødning. Cerebral perfusion overvågning kan også bruges til at studere intrakraniel sikkerhedsstillelse omsætning, der er ved at opstå som en magtfuld faktor for udfaldet af slagtilfælde og en eventuel terapeutisk mål. Trods en anerkendt rolle Laser Doppler perfusion overvågning som en del af de nuværende retningslinjer for eksperimentel cerebral iskæmi, findes en række tekniske vanskeligheder, der begrænser dens udbredelse. En af de store problemer er at opnå en sikker og langvarig fastgørelse af en dyb-penetration Laser Doppler probe til dyret kraniet. I denne video viser vi vores forbedrede system for cerebral perfusion overvågning under transient mellem-cerebral arterieokklusion ved intraluminal filament i rotten. Vi udviklede in-house en enkel metode til at opnå en skræddersyet holder til to-fiber (deep-penetration) Laser Doppler-prober, som muliggør multi-site overvågning hvis nødvendigt. En kontinuerlig og langvarig overvågning af cerebral perfusion let kunne opnås over den intakte kranium.
Translationel forskning i hæmodynamiske faktorer, der påvirker slagtilfælde patofysiologi og behandling skal gennemføres, da dette vigtige spørgsmål ofte er paradoksalt nok overset af basale undersøgelser 1.
Cerebral perfusion overvågning er et vigtigt, men underudnyttet, værktøj til præcis iskæmisk slagtilfælde modellering 2. Bortset fra bekræftelse af arteriel tillukning af blodkar og udelukkelse af subarachnoid blødning 3 kan kontinuerlig cerebral perfusion overvågning giver nyttige data om graden og sammenhængen mellem perfusion underskud, den funktionelle status af intrakranielle kollaterale kar og den hæmodynamiske effekt af nye behandlingsformer.
En nylig undersøgelse fra vores gruppe viser, at multi-site hæmodynamisk monitorering kan anvendes til at vurdere intrakraniel sikkerhedsstillelse omsætning og kan forudsige infarktstørrelse og funktionel underskud 4. Disse eksperimentelle resultater er consistent med kliniske undersøgelser, som viste, at den funktionelle ydeevne cerebral sikkerhedsstillelse omsætning er forudsigende for det kliniske resultat hos iskæmiske patienter med slagtilfælde 5, 6. Af denne grund er cerebrale soeskende blevet anbefalet som et potentielt terapeutiske mål i den akutte fase af iskæmisk slagtilfælde 7.
Laser-Doppler (LD) instrumenter er den mest almindelige værktøj, der anvendes til at måle cerebral perfusion i eksperimentel iskæmisk slagtilfælde og deres brug anbefales af de seneste retningslinjer for dette tema 8. LD instrumenter foranstaltning mikrovaskuløs perfusion i et lille cortical volumen, dybden af det optagede signal er afhængig af bredden af fiber separation, med dobbelte fiber LD prober muliggør en dybere indtrængen i forhold til enkeltfiber-LD prober 9. Blodgennemstrømningen værdier er udtrykt som arbitrære perfusion enheder (PU), som angiver relative og ikke absolutte cerebral blodstrøm. Kalibrering af PU er normalt udføres using motilitet standarder, i overensstemmelse med producentens instruktioner. LD flowmetri tillader en kontinuerlig dynamisk overvågning og generering af kvantitative data inden for samme session.
Blandt de tekniske problemer, der i øjeblikket begrænser anvendelsen af LD, er et stort problem at opnå en sikker og langvarig fastgørelse af en dyb-penetration Laser Doppler probe til dyret kraniet. Dette er vigtigt for langvarig overvågning og hvis flere prober anvendes til forskellige cerebrale arterielle områder, som vi udfører i vores laboratorium.
Især er forlænget kirurgisk tid, der kræves, hvis prober fastgjort til kraniet med burr huller eller craniale skruer, hvorimod dårlig signal og usikker fastgørelse opstår, hvis en enkelt fiber (lav penetration) LD prober fastgjort til kraniet ved simpel kirurgisk lim. Twin fiber (dyb-penetration) LD sonder giver en højere og mere ensartet signal, men de er større end en enkelt fiber sonder og kan ikke være påvedhæftet til kraniet ved kirurgisk lim alene.
I denne video viser vi vores forbedrede system for cerebral perfusion overvågning under transient mellem-cerebral arterieokklusion ved intraluminal filament i rotten. Vi beskriver en simpel metode til opnåelse af en effektiv, specialfremstillede, lave omkostninger holder til en enkelt eller flere dobbelt-fiber (deep-penetration) LD prober, der skal anvendes til langvarig overvågning af cerebral perfusion over den intakte kraniet.
Den kirurgiske procedure til transient MCAO i rotter kan ses i video-artikel af Uluç og medarbejdere 10 og er ikke vist i denne video.
Vi udviklet internt en enkel og billig for en sikker fastgørelse af en eller flere dobbelt-fibre (dyb indtrængen) LD prober til intakte kraniet af rotter under MCAO procedure. Omend tilsyneladende et trivielt problem, er at opnå en pålidelig fastgørelse af LD probe til kraniet faktisk et stort problem i denne eksperimentelle omgivelser, da det er en forudsætning for en glat signaldetektering og en vellykket overvågning af cerebral perfusion.
Invasive procedurer, såsom burr huller og knogleskruer, som regel forlænge den kirurgiske tid og indføre mere eksperimenterende variabler i relation til kraniotomi, og dette kan afholde forskere og afholder dem fra at bruge LD-overvågning. På den anden side giver anvendelsen af en enkelt fiber (lav dækningsgrad) prober, der er tyndere og forholdsvis lettere at være limet direkte på kraniet overfladen, ringe kvalitet signal og kan ikke anvendes pålideligt med voksne rotter uden at bore eller udtynding kraniet.
Vi anvendte enkle og billige materialer, såsom naturgummi, plastrør og et metal stilet. En specialfremstillet probeholderen kan fremstilles i få minutter og tilpasses de eksperimentelle betingelser. Disse probe indehavere kan rumme en eller flere dyb-penetration LD prober, for klassisk single site overvågning på den iskæmiske kerne eller for multiple-site overvågning i forskellige arterielle områder i den samme halvkugle eller på tværs af de to hjernehalvdele. Mange probe holdere kunne fremstilles, kemisk steriliseret og opbevaret til fremtidig anvendelse. Veterinær-godkendt kirurgisk lim (cyanoacrilate), fremskyndet af kold luft, der bruges til at fastgøre probeholderen til den intakte overflade af rotte kraniet, overensstemmelse med de ønskede kraniale koordinater. Endelig er proben set-up yderligere på plads ved fælles suturer.
Den samlede tid for denne LD probe set-up, efter at mestre denne teknik, er omkring 10 min.
Som vist in videoen, vi rutinemæssigt overvåge cerebral perfusion i den centrale MCA område (LD probe 1: iskæmisk kerne) og i det perifere MCA område (LD probe 2: hovedsagelig en penumbral område). I vores nylige undersøgelse viste vi, at variabiliteten af blodgennemstrømning ændringer i LD probe 2 (gennemsnit 52% ± 16% SD, sammenlignet med basislinien) er højere end LD probe 1 (gennemsnit 31% ± 6% SD, sammenlignet med baseline) og kan anvendes til at forudsige udfaldet af slagtilfælde 4.
Vi kan give nogle fejlfinding råd til forskere, der ønsker at bruge vores in-house udviklede system. Ved begyndelsen af eksperimentet, være omhyggelig med at tørre godt kraniet overflade (med Merbromin og kold luft) før montering af probeholderen at forhindre for tidlig adskillelse. Øvrigt være sikker på at anvende limen på naturgummi, undgå kontakt med den åbne ende af plastrøret, og den optiske overflade af LD probe, for at undgå dårlige signal og mulig skade på sonden. Når binde suturen omkring hovedet af dyret, være omhyggelig for at undgå luftvejsobstruktion (dette forhindres ved at anbringe suturen i den mandibulært knogletab). Efter placering og fastgørelse af prober, skal du passe på ikke at trækkraft sonde kabler, når dreje dyret i rygleje for livmoderhalskræft kirurgi, dette trin normalt kræver to personer, én person at holde dyret, og en anden person med sonden kabler og forsigtigt placere dem til den ønskede position. Endelig er eventuel blodkontaminering af twin-fiber LD sonde nemt styres efter rengøring anvisningerne fra producenten.
Vores optimerede system for cerebral perfusion overvågning, som vist i denne video, kan give en lettere, hurtigere og mere pålideligt alternativ til sonden set-up-systemer, der i øjeblikket sælges af kommercielle virksomheder på dette område. Desuden mener vi, at anvendelse af dette system af andre forskere kan forøge study af cerebrale hæmodynamik i den eksperimentelle stroke felt, hvilket fører til udvikling af en ny generation af cerebrale sikkerhedsstillelse terapeutika.
The authors have nothing to disclose.
Vi takker fru Caroline Robertson til voice-over og fru Elena Pirovano for hendes hjælp i videoproduktion. Denne undersøgelse blev støttet af universitetet i Milano Bicocca, "Fondo di Ateneo 2011".
Equipment | |||
MoorVMS-LDF 2-channel Laser Doppler Monitor | Moor Instruments | ||
VP12 probe | Moor Instruments | ||
Reagent/Material | |||
Doccol silicon-coated filament size 4-0, diameter with coating 0.39mm | Doccol Corporation | 403956PK10 | |
Natural rubber, e.g. common pacifiers for newborns | Multiple suppliers | ||
Metal stylet, e.g. from spinal needle 18 GA x 90 mm | Multiple suppliers | ||
Plastic tubes, e.g. from vein set for infusion 25 GA x 20 mm | Multiple suppliers | ||
Nonabsorbable suture, coated, braided silk | Multiple suppliers | ||
Cyanoacrylate surgical glue | Multiple suppliers | ||
Isoflurane (100% v/v) for veterinary use | Multiple suppliers |