Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

כלי אולטראסוניות גיאן לחסום במודלים עכברים סוכרתיים

Published: October 20, 2017 doi: 10.3791/55675
Automatic Translation
1, 2, 1, 1
1Institute of Biomedical Engineering and Nanomedicine, National Health Research Institutes, 2Department of Neurology, National Cheng Kung University Hospital

Summary

עבודה זו מציגה את המתודולוגיה של החלת אולטרסאונד ממוקד בעוצמה גבוהה כדי לחסום את פוטנציאל פעולה של עצבים נוירופתי סוכרתי.

Abstract

עצב בלוק בהולכה עם מתמר אולטרסאונד ממוקד בעוצמה גבוהה (HIFU) בוצעה במודלים של בעלי חיים נורמליים, סוכרת לאחרונה. HIFU הפיכה לחסום את הולכה של העצבים ההיקפיים ללא פגיעה בעצבים תוך שימוש פרמטר אולטראסוניות המתאים. בלוק זמני וחלקי פוטנציאל פעולה של עצבים מראה כי HIFU יש פוטנציאל להיות טיפול קליני יעיל להקלה בכאבים. עבודה זו ממחישה את נהלי לדכא את פוטנציאל פעולה של עצבים נוירופתי עכברים סוכרתיים ויוו באמצעות מתמר HIFU. השלב הראשון הוא ליצור למבוגרים זכר חולדות נוירופתי סוכרתי בזריקה streptozotocin (STZ). השלב השני הוא להעריך את נוירופתיה סוכרתית בחולדות סוכרת הנגרמת STZ על ידי בדיקה אלקטרונית של פון פריי צלחת חמה. השלב הסופי הוא שיא ויוו חוץ-תאית פעולה פוטנציאל של עצב חשוף HIFU sonication. השיטה שהראתי כאן יכולים ליהנות המחקר של יישומים כאבים אולטרסאונד.

Introduction

תרופות דרך הפה, דיקור סיני1, גירוי עצבי חשמלי2 שימשו לטיפול של פולינוירופתיה של סוכרתית כואבת. עם זאת, תופעות לוואי של תרופות דרך הפה, פעולה פולשנית של דיקור סיני, גירוי עצבי חשמלי ה"בלתי את היעילות הטיפולית ואת הדבקות של המטופל. אולטרסאונד בלוק של העצבים ההיקפיים במודלים של בעלי חיים נחקר במשך עשרות שנים-3,-4,-5. הולכה של במבחנה ממוגלה עצבים של הצפרדע הירוקה גדול היה עכבות הפיכה לאחר הטיפול של 10-20 פולסים של אולטרסאונד חשיפה של 0.4 - 1.0 s6. גורם אחד כדי לחסום גיאן הוא עליית הטמפרטורה המושרה על ידי אולטרסאונד7. עבור חולי פולינוירופתיה של, הדיכוי של פוטנציאל פעולה השריר מורכבים (CMAPs) בוצעה ב שיתוק נחשפים אולטרה סאונד בעוצמה נמוכה 2 דקות8. הפעם החלמה מלאה הייתה בתוך 5 דקות.

לאחרונה, מינהל המזון והתרופות של ארצות הברית אישרה HIFU לטיפול פולשני גידולים שרירנים ברחם9, כאב palliations של עצם גרורות10וסרטן הערמונית11. מתמר HIFU פולט קרני אקוסטית מחוץ לגוף, ואת הקורות לשדר במדיומים שונים של רקמות מתכנסים הגידול היעד על המוקד. אזור מוקד נוצר באופן מיידי כדי ליצור אפקטים מותאמים לשפות אחרות על גידולים היעד מבלי לפגוע ברקמות שמסביב. HIFU הוחל גם לעכב את הובלת העצבים או לגרום עצב denervation ויוו ניסויים של חולדות רגילה ספראג-Dawley (SD)12. בנוסף, ההשפעות לטווח קצר ולטווח ארוך של HIFU על העצבים נוירופתי כבר ובדוקים13. התוצאות הקודמות הפגינו הבלוק הפיך או קבועה של הובלת העצבים החישה יכולה להיות מושגת על ידי HIFU עם פרמטרים מתאימים. מלבד יישומים להרגעה, HIFU עשויה לשמש ככלי לחקור את התרומה היחסית של רכיבים היקפיים ומרכזי העצבים המצור הולכה מחקר בסיסי לנוירולוגיה והתפתחות של משכחי כאבים. לכן, נדרשת HIFU חסימה טכנולוגית פלטפורמה ספציפיות עבור העצבים ההיקפיים במודלים של בעלי חיים. מטרת מאמר זה היא כדי להדגים את ההליכים לחסימת באופן חלקי או מלא של פוטנציאל פעולה של העצבים ההיקפיים בחולדות נוירופתי סוכרתי מאת HIFU. עכברים סוכרתיים מודלים והערכת סימפטומים נוירופתי היקפיים הוקמו. פלטפורמה HIFU ותהליכים ניסיוני ספציפי לטיפול בבעיות עצבים ממוגלה עכברוש מוצגים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

טיפול בעלי חיים מוסדיים והוועדה שימוש ממכוני המחקר הבריאות הלאומי בטייוואן אושרו כל הפרוטוקולים בעלי חיים-

1. אינדוקציה דגם סוכרתית ב ספראג למבוגרים זכר - חולדות Dawley (SD)

  1. להסיר עכברושים מזון כדורי מן הכלוב חולדות SD מהר זכר (300-350 גר') במשך 6 שעות לפני הגיוס STZ.
    2. מאגר
  2. הכן סודיום ציטרט (0.1 M, pH 4.5).
    1. 1.05 להמיס g monohydrate חומצה ציטרית (C 6 H 8 O 7 · H 2 O; mol. wt. 210.14) ב- 50 מ ל מזוקקים מים כדי ליצור פתרון חומצה ציטרית 0.1 M.
    2. 1.47 להמיס g ציטראט trisodium וגופרית והרכבו (ג 8 H 5 או 7 נה 3 · 2 H 2 O; mol. wt. 294.12) ב- 50 מ ל מזוקקים מים כדי ליצור פתרון סודיום ציטרט 0.1 M.
    3. להוסיף 25 מ ל חומצה ציטרית פתרון פתרון סודיום ציטרט 25 מ. לנטר את סודיום ציטרט מאגר רמת החומציות (pH 4.5) באמצעות מד pH.
      הערה: המאגר נעשית מול על ידי תוספת של אמצעי אחסון המתאים של הפתרון סודיום ציטרט 0.1 M.
  3. לפזר STZ במאגר סודיום ציטרט 0.1 M להניב תשואה 50 מ"ג/מ"ל STZ פתרון.
    הערה: הפתרון STZ הוא רגיש אור, לכן, לכסות את הפתרון STZ ברדיד אלומיניום ולהשתמש תוך 15-20 דק...
  4. לצייר את הפתרון STZ 50 מ"ג/ק"ג לתוך מזרק אינסולין או טוברקולין 1 מ"ל עם 26 - 28 מד המחט. נקיים ההזרקה עם רכיב pad אתנול, intraperitoneally להזריק את הפתרון STZ לתוך הרביע הימני. התחתון של הבטן כדי למנוע נזק אברי הבטן.
  5. לספק חולדות עם 10% סוכרוז מים כמו מקור המים הבלעדי המשמש 48 שעות לאחר ההזרקה STZ למניעת היפוגליקמיה.

2. אישור של סוכרת בחולדות STZ-induced

  1. צג ריכוז הגלוקוז בצום הפלסמה של כל החולדות מוזרק על ידי רופא STZ פוסט 72 h עם מד הסוכר.
    1. מהר העכברושים סוכרת הנגרמת STZ עבור h 15 לפני מדידה צום דם רמת גלוקוז.
    2. לרסן את החולדות בשקית איפוק ולחשוף את הזנב לאיסוף דם במהלך המדידות גלוקוז בדם.
    3. השתמש אזמל מנתחים דם כדי לדקור את קצה הזנב כדי לקבל טיפה קטנה של דם. מניחים את טיפת דם על רצועה בדיקת גלוקוז. להקליט את רמות הגלוקוז בצום פלזמה.
      הערה: מד הסוכר מזהה ומציגה רמת הסוכר בדם ביחידות של mg/dL. אל תכלול את החולדות עם רמות הגלוקוז בדם בצום מתחת 150 מ"ג/ד"ל לאחר 2 שבועות של STZ-אינדוקציה-

3. הערכה של נוירופתיה סוכרתית בחולדות סוכרתית

  1. להעריך allodynia מכני עם פריי פון אלקטרונית.
    1. Habituate STZ-induced סוכרתית חולדות בכלוב על רצפת מתכת רשת שינוי בקוטר 1 ס מ במשך 30 דקות לפני הערכת האחוריות כף של תגובת נסיגה.
    2. בדיקה אלקטרונית של פון פריי עם טיפ נוקשה (0.8 מ"מ קוטר) כדי להחיל באופן ידני לחץ פני plantar הכפה האחוריות של החולדות ושימוש בהדרגה להגביר את הלחץ עד לתגובה נסיגה כפת נתפסת.
    3. להקליט את הלחץ זה מראה על המערכת וחזור על המדידה 5 פעמים לכל עכברוש, עם מרווח s 30 בין כל אחת מהמידות.
  2. להעריך את hyperalgesia חום עם צלחת חמה.
    1. Habituate העכברושים סוכרתית STZ-induced בצלחת חמים (24 ± 0.5 מעלות צלזיוס) למשך 10 דקות לפני שמעריכים את התגובה לכאב.
    2. להסיר, מקם את החולדות בחזרה לתוך הכלובים אחרי habituation, מחממים את הכיריים ולתחזק את הכיריים ' s טמפרטורה ± 0.5 55 מעלות צלזיוס
    3. במקום העכברוש על פלטה מחוממת בעת הפעלת בו זמנית את הטיימר.
    4. כאשר העכברוש תערוכות התנהגויות שונות, כגון ליקוק כף האחוריות או באופן חריג יתנגש האחוריות כף, לעצור את שעון העצר ולהקליט ההשהיה גמילה.
      הערה: אם עכברוש לא להביע התנהגויות ברורים לאחר 20 s (זמן ניתוק s 20), לסיים את המבחן פלטה ולהסיר את העכברוש הכיריים.

4. אין ויוו עצבים הולכה חסימה עם מתמר HIFU

הערה: הניסוי ויוו מתחיל בשבוע 5 לאחר ההזרקה STZ 50 מ"ג/ק"ג.

  1. לבצע הליכים בעלי חיים לפני חסימת CMAPs עם HIFU sonication.
    1. לחטא כלים כירורגיים (אזמל, מספריים, מלקחיים ו זכוכית הוק) ב החיטוי לפני הניתוח.
    2. עזים ומתנגד החולדות עם הזרקת בקרום הבטן של תערובת tiletamine/zolazepam (40 מ"ג/ק"ג), חריגות השירותים הווטרינריים (10 מ"ג/ק"ג) או באמצעות אינהלציה של 1.75% איזופלוריין ויה איזופלוריין מאדה. מניחים את החולדות על כרית החימום כדי לשמור על טמפרטורת הגוף.
    3. למקם את החולדות לניתוח ב- recumbency הגחון. להחיל את המשחה בעין. להרחיב את הרגל של העכברוש וצבטתי השטח plantar של כף הרגל עם הציפורניים כדי לברר את עומק ההרדמה. אם החולדות הצגת התגובות גמילה, להחיל הרדמה נוספים-
    4. להסיר שיער מן הירך והורד האחורי של החולדות עם קוצץ חשמלי. החלת יוד נוזלי עם גזה נקייה באתר כירורגית ולעבור באופן מעגלי הגזה כלפי חוץ של האתר כירורגית. השתמש כרית אלכוהול לנגב יוד נוזלי באותה תנועה מעגלית. ניסוי זה מתבצע באתר כירורגי ישר ושמאלה. חזור על הפעולות באתר כירורגיים אחרים מתי לבצע את השלב הבא של הליך.
    5. השתמש מספריים כירורגיים סטרילי או אזמל לבצע חתך של העור הירך הגבי. שימוש בוטה מספריים כירורגיים בקפידה להפריד את רקמת מתחת לעור ולאבטח את העור עם ווים העור. עצם הירך ניתן לראות בתוך השרירים.
    6. להשתמש המספריים הפרד בזהירות את השרירים במקביל הירך עד הסיבים בעצב הירך אמצע המוטבעות השרירים גלויים. להשתמש בזהירות קרס זכוכית להפריד את אמצע הירך בעצב רקמות החיבור שמסביב ואת השרירים.
  2. למקם בעצב באזור מוקד HIFU באמצעות fixator של העצב בהזמנה אישית ( איור 1, איור 3).
    הערה: fixator עצב בהזמנה אישית כולל 3 רכיבים ( איור 3). כל הרכיבים עשויים polymethylmethacrylate שקוף (PMMA). החוט החיצוני של המבנה העליון של רכיב אני נמצא בגובה 2.5 מ"מ ו- M10XP0.7 ( איור 4A). הבאר המרכזית היא 4.0 מ"מ-קוטר חור דרך הרכיב. הפתח התחתון של הבאר חתומה על ידי גיליון של נייר דבק. הקוטר של החריץ הוא 1.2 מ מ, מ מ 3.1. המרחק בין המטוס המרכזי של החריץ המשטח העליון של רכיב אני הוא הרכיב השני מורכב הגוף העיקרי, ארבע רגליים ו המבנה התחתון ( איור 4B). החוט הפנימי של המבנה התחתון הוא בגובה 2.5 מ"מ ו- M10XP0.7 כדי להתאים את החוט החיצוני של רכיב אני. קוטר החור המרכזי הוא זהה לבאר המרכזית של רכיב אני. ממדי הגוף העיקרי הם 32 מ מ קוטר ו- 5.4 מ מ עובי. ארבע רגליים נפרסות באופן סימטרי. שתי רגליים קצרות זהה מיועדים יישור ולעבוד שתי רגליים ארוכות זהים על זנות על הרכיב השלישי. הקוטר החיצוני והגובה של הרכיב השלישי הם 41 מ מ 9.2 mm. החוט הפנימי הוא M36XP1.0 והוא החור עד 27.5 מ מ קוטר (< מחלקה חזקה = "xfig"> 4C איור). קונוס הוא נר חלול עם הפתח העליון של 84 מ מ קוטר, הפתח התחתון של 27.5 מ מ קוטר. הגובה הוא 57.5 מ"מ ( איור 5A).
    1. לפני הניסוי, להשרות את fixator עצב אקריליק מחוייט אקונומיקה-פתרון עבור 30-60 דקות ולאחריו השריה במים סטריליים.
    2. בעזרת וו זכוכית, להרים את העצב בזהירות ושים אותו בחריץ של רכיב א
    3. בורג לרכיב השני רכיב אני מילוי המרכזי טוב של רכיב אני עם צלצול ' s פתרון לשימור הפצת ועצב אולטראסוניות.
    4. בורג לרכיב השלישי HIFU דיור קונוס. Dock הרכיב השלישי עם הרכיב השני דרך ארבע הרגליים של הרכיב השני.
      הערה: המרכז גיאומטרי של שלושת הרכיבים ו המתמר מיושרים. המרחק בין העצב המתמר שווה לאורך המוקד, אשר מבטיח העצב בתוך אזור מוקד HIFU.
  3. להוסיף זוג אחד של דיקור מחטים לתוך המקור בעצב את הזוג השני לתוך שריר הסובך. להתחבר לכל זוג מחטים אלקטרופיזיולוגיה רכישת המערכת דרך כבל קואקסיאלי חשמל ( איור 1).
    הערה: על קצה אחד של הכבל הם שני סרטונים אליגטור קליפ שתי מחטים בנפרד, בקצה השני של הכבל הוא מחבר BNC לקשר את המערכת. הזוגות של מחטי אקופונקטורה לעבוד וגם אלקטרודות מגרה-בעצב האלקטרודות הקלטה לשריר הסובך.
    1. להגדיר את קצב הדגימה ואת רוחב הפס של מערכת רכישה אלקטרופיזיולוגיה כדי 50 הרץ ו 70 הרץ - 3 קילו-הרץ, בהתאמה. חלות גירוי העל-מקסימלי עם רוחב הדופק של 0.1 ms האלקטרודות מגרה על המקור של עצב.
    2. להקליט את CMAPs בין האלקטרודות הקלטה ומגבירים את CMAPs עם המגבר המובנה במערכת רכישת אלקטרופיזיולוגיה-
      הערה: השתמש המגבר המובנה במערכת רכישת אלקטרופיזיולוגיה כדי להגביר את המסרים העצביים ולהקליט את CMAPs בין האלקטרודות הקלטה עם מערכת רכישה אלקטרופיזיולוגיה-
  4. שימוש מסחרי 2.68 MHz HIFU מתמר לדכא את CMAPs בחולדות נוירופתי סוכרתי.
    הערה: המפרט של המתמר מתוארים כדלקמן: רכיב בודד כדורית קערה עם קוטר הצמצם של 6 ס מ, אורך מוקד של 5 ס מ, ואת אזור מוקד אליפסואיד של 4 מ מ לעומק של 0.8 מ מ רוחב בשטח חינם.
    1. Immerse קונוס כדורית, מתמר HIFU והחרוט מכסה למיכל מלא במים degassed. מכניסים את מתמר HIFU קונוס כדורית ותקן השער חרוט אל הפתח העליון של קונוס כדורית על ידי 6 ברגים ראש ( איור 5B). לאחר בועות קונוס כדורית מגורשים באופן טבעי בשל צפיפות נמוכה של בועות לעומת מים, חותם הפתח החזיתי של קונוס על ידי קלטת מ מ 0.03 נקודות שקוף עבה. בורג הרכיב השלישי על גבי כדורית קונוס.
    2. להוציא את מתמר HIFU עם חרוט כדורית, הרכיב השלישי ממיכל המים degassed.
      הערה: מים אוסמוזה הפוכה השתמשו במחקר זה המים מטוהרת על-ידי התהליך של אוסמוזה הפוכה. מים אוסמוזה הפוכה מורתח לגרש את הגז. לאחר קירור המים degassed מתקבל במיכל אטום בודד.
  5. את רכיב אני אל החלל בין העצב לשריר בקפידה, ומקם את העצב בהפער של רכיב א לבצע צעדים 4.2.3 4.2.4 על מנת להבטיח כי העצב בתוך אזור מוקד של HIFU ( איור 3A < / חזק >).
  6. קישור מחולל אותות, מגבר כוח גלי רדיו. לחבר מגבר כוח את המתמר HIFU לדור של קרן HIFU. באופן ידני להגדיר הפלט מתח של מחולל HIFU מתמר דרך המגבר כוח. לבטל באופן ידני את הגנרטור פונקציה ברגע נגמר הזמן HIFU-חשיפה. להתבונן זמן שימוש בשעון עצר.
    הערה: עוצמת האנרגיה של קרן HIFU השתמשו במחקר זה הם W/cm 2,810 2 ו- 84 מ"מ/J 2, בהתאמה.
  7. בו זמנית, לספק את הגירוי דרך מערכת רכישה electrophysiology (שלב 4.3) ואת HIFU קרן דרך מערכת HIFU (שלב 4.6) בעצב בזמן הקלטת את CMAPs. הארך בהדרגה את החשיפה HIFU בעצב 3 s, 5 s כדי 8 s עד נצפית ירידה או עיכוב של משרעת של CMAPs.
    1. שיא CMAPs פעם אחת לשניה במהלך מסירת HIFU קרן. לאחר התבוננות בשינוי משרעת של CMAPs, כבה את מנגנון HIFU, באופן ידני, לחץ על סמל הרשומה על התוכנה רכישת אלקטרופיזיולוגיה לרשומה CMAPs כל 2 דקות תוך עשר דקות מוקדם, כל 5 דקות 30 דקות רצופות, ואני בכל 10 דקות ב- שלב אחרון עד זמן ההקלטה מגיע ה' 2
  8. רכיב נפרד II ו- III של העצבים fixator ( איור 3) להסיר את המתמר HIFU החתך. רכיב נפרד השני ואני לשחרר בעצב מאובטחת. תפר באתר כירורגית של העכברוש סוכרתיים על ידי תפרים כרום 4-0 לאחר הקלטת את CMAPs. חלות יוד נוזלי באתר כירורגית למניעת זיהום.
    1. מקום הכלובים על כרית החימום ולאפשר העכברושים לשחזר בכלובים שלהם לפני החזרתם למתקן בעלי חיים. לספק את החולדות איבופרופן במי השתייה למשך 3 ימים או הזרקה בקרום הבטן של הבופרנורפין (0.05 - 0.1 מ"ג/ק"ג).
  9. להוסיף אלקטרודות מגרה, הקלטה ב המקור בעצב את שרירי הסובך ומורדמת חולדות נוירופתי סוכרתי כפי שתואר בשלבים 4.1.2 ו- 4.3 בימים 7, 14, ו- 28 לאחר sonication HIFU הראשונית. חזור על שלבים 4.3.1 ל 4.3.2.
    1. מקום הכלובים על כרית החימום ולאפשר העכברושים לשחזר בכלובים שלהם לפני העברת הכלובים למתקן בעלי חיים-
  10. המתת חסד העכברושים לאחר הניסוי. מקם את החולדה בחדר פחמן דו-חמצני. המתן כ 5 דקות על החולדות. תפסיק להתנשם. להבטיח כי הלב הפסיק לפעום.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

אין ויוו המחקר הראה כי, עם מנה HIFU של 3 s sonication בעוצמה W/cm 2,8102, CMAPs דוכאו על-ידי 20% של הבסיס, אבל הם היו התאושש לגמרי לאחר 30 דקות (איור 2 א, יהלומים) והיו כמעט קבוע בתקופה של 28 ימים (איור 2B, יהלומים). 5 s HIFU החשיפה מעוצמת אותה, CMAPs ירד ל- 65.4% (9.5%) של הבסיס ב 4 דקות, התאושש 73.7% (12.6%) של תוכנית בסיסית על ידי 120 דקות (איור 2 א, ריבועים). CMAPs לא החזיר לרמות בסיסית עד יום 14 (איור 2B, ריבועים). מתי הזמן sonication HIFU הוגדל ל- 8 s תחת באותה האינטנסיביות, CMAPs ירד ל 26.0% (14.1%) של הבסיס ב 4 דקות (איור 2 א, משולשים), אבל מוגברת 38.0% (12.0%) של הבסיס ב 120 דקות, בהדרגה ל 74% של הבסיס לפי יום 28 (איור 2B, משולשים). נראה לי, שפורחים,13 לפרטים נוספים.

Figure 1
איור 1 : הגדרת ניסיוני עבור אין ויוו עצב בלוק בהולכה בעוצמה גבוהה אולטרסאונד (HIFU) ממוקד. (א) קונוס כדורית אקריליק בהזמנה אישית, זה מתמלא מים אוסמוזה הפוכה degassed היה בשילוב של fixator חוצפה כדי להבטיח שמתמר מוקד אזור של HIFU היה על המטוס מוקד של העצבים. (B) ומעורר הקלטה אלקטרודות מוצגים באיור. Fixator עצב למקם בעצב במישור המוקד של קרן HIFU. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 2
איור 2 : התגובות CMAPs אין ויוו חולדות נוירופתי סוכרתי לאחר 3 s, 5 s ו- 8 s של HIFU Sonication- (א) הקורסים הטמפורלי של CMAPs במהלך יום 1 ההקלטה. לאחר 3 s, 5 s ו- 8 s של HIFU sonication, CMAPs ירדו במהלך 10 דקות מוקדם. והחרמתי לאחר 120 דקות (B) הקורסים הטמפורלי של CMAPs במהלך הקלטות יום 7, 14, ו- 28. CMAPs ששוחזרו באופן מלא על ידי 14 יום לאחר 3 s ו- 5 s HIFU sonication ביום 1 ו מוגברת באופן חלקי על ידי 28 יום לאחר 8 s HIFU sonication. יהלומים: 3 s של HIFU sonication, ריבועים: 5 s HIFU sonication, משולשים: 8 s של HIFU sonication. n = 6 עבור כל פרמטר HIFU. * Significantly שונה ליום 1. הנתונים מבוטא החציון (טווח), הבר שגיאה איפה חצי של הטווח. נתון זה משתנה לי, שפורחים, 201513. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 3
איור 3 : תהליך וההספק כדי להבטיח בעצב ב HIFU החם. (א) מוצגים שלושה צעדים וההספק: (1) בקפידה ליישב את העצב בתוך החריץ של רכיב, (2) להרכיב II רכיב ורכיב, (3) להכניס החזיתי של הרכיב השלישי עם המבנה חרוט מתמר HIFU הרכיב השני. (B) שרטוט סכמטי של המתמר HIFU משולב עם העצב חולדה. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 4
איור 4 : הציורים של רכיבי I (א), II (B), III (C). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Figure 5
איור 5 : לכסות הציורים של קונוס כדורית (א) וקונוס (ב). אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של הדמות הזאת.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

חלקית, זמנית דיכוי של action potentials של העצבים נוירופתי עכברים סוכרתיים ויוו , מופע מיידית של השפעת החסימה לאחר הטיפול HIFU שניהם נצפו. מחקר מעקב 28 יום על CMAPs הוכיח כי מצור בטוח של תסמונת גיאן יכול להתבצע בדלפק חשיפה HIFU המתאים. כתוצאה מכך, הפרוטוקול הנ של הטיפול HIFU יכול לספק פתרון חלופי עבור הבלוק בהולכה הפיך ממוגלה העצבים בחולדות סוכרתית.

בשיטה זו, יש אין התנוונות מערכת העצבים, העצבים החישה תוכל להתאושש לחלוטין על פני תקופה של שעות עד כמה ימים העצבים מתון פציעות14. עבור פציעות חמורות, הקורס הטמפורלי של התאוששות חושית בדרך כלל לוקח מספר חודשים, אם הוא מופיע בכלל. יתר על כן, הסיבים העצביים היקפיים להתחדש יותר לחלוטין כאשר צינורות endoneurial, תאי שוואן פרופריה הבזליים שלמים בעקבות פציעות מוחצת15. לכן, אנו מבינים כי HIFU גרמה פציעות עצב מתון אבל הפיך לתיק של מאחר CMAPs מודחק לאחר הטיפול HIFU החזיר בסיסית לאורך זמן. עבור פציעות עצבי חמור, CMAPs רק לשחזר חלקית, אפילו לאחר 28 יום.

הטכניקה של מחקר זה מספק פלטפורמה ניסיוני למחקר בבעלי חיים של HIFU השפעות על העצבים ההיקפיים לפני מחקר קליני. אזור מוקד HIFU יכול בדיוק מכוון העצב היעד בגלל הרכיבים המבניים והפרוטוקול שפותחו במחקר זה, אשר פותר את הבעיה הקודמת של מיקום. מלבד העצב נורמלי, HIFU חסימת הטכניקה ניתן להחיל גם על העצב הפגוע. עם זאת, המגבלות של הטכניקה הנוכחית לכלול חוסר ניטור (דבר המוביל לפגיעה של הרקמה הסובבת), טמפרטורה הקצרה חוסם אפקט, למרות חוזר החשיפה HIFU רשאי להאריך את שיכוך כאבים. לתרגם את HIFU חסימת טכניקה ניסויים קליניים, הדרכה לא פולשנית של האיזור מוקד HIFU נדרשת, כמו אולטרסאונד לדימות או מר הדמיה, כדי לזהות את המיקום של רקמת המטרה ולנטר את הטמפרטורה בזמן אמת.

התוצאה תרופות דרך הפה קיים רק אחד מכל ארבעה חולים עם כאב נוירופתי חוויות של מעל 50%, כאב הקלה ולהציב מספר תופעות לוואי משמעותיות כגון נמנום, סחרחורת ישנוניות16. שיטות פיזית מפותחים בתקווה לשפר את יעילות כאבים כמו דיקור, stimulations חשמליות ומגנטיות. עם זאת, היעילות של דיקור סיני מסתמך מאוד על החוויה המטפל, בהליך פולשני. היעילות של גירוי חשמלי לא פולשנית או גירוי מגנטי הוא כ-40% לחופש כאב ב 2 h. שני stimulations הם לא התמקדו האתר המקומי, אשר מייצר כמה אירועים קשים17. לכן, כדי לספק את הצרכים קליניות קליניים להקלה על הכאב היקפיים, HIFU חסימת טכניקה הוא כלי מבטיח בשל יעילות מיידית, אפקט הפיך, פיזיותרפיה, טיפול פולשני, פוטנציאל לשימוש ביתי.

זה חיוני כדי לכוון במדויק אזור מוקד HIFU-בעצב. איור 3 ממחישה את ההליך סכמטית לצורך מיקום העצב באזור מוקד. הצעד הראשון הוא להשתמש קרס זכוכית כדי להרים מעט בעצב, לשים ברכיב אני מתחת העצב, ולאחר מכן הצב את העצב לתוך החריץ של רכיב אני (איור 3 א). העצב עובר האתר המרכזי של רכיב בתוך השלב הראשון. השלב השני הוא להרכיב את הרכיב השני עם רכיב אני דרך המבנה פקקי בורג. ההרכבה של רכיבי I ו- II הוא fixator עצב שמוצג באיור 2B. II רכיבים משחקת את התפקיד של קישור רכיבי I ו- III. לפני שילוב רכיבים II ו- III, הם מלאים degassing תמיסת רינגר לשדר את האולטרסאונד ולשמר את העצב. השלב האחרון הוא להוסיף רכיב השלישי מבנה החזיתי של מחבר חרוט מתמר HIFU לתוך רכיב II. שני זוגות של עמודים קצרים וארוכים גמיש של הרכיב השני לספק מספיק כוח לתקן. הרכבה של רכיבים II ו- III מעוצב בהתבסס על העיקרון mortise-לגלף קוצים, דבר המבטיח כי הנקודה המרכזית של שלושת הרכיבים הוא ציר. אורך המוקד של המתמר HIFU שווה המרחק בין הנקודה המרכזית של המתמר לבין הנקודה המרכזית של רכיב אני. כתוצאה מכך, העצב הוא בהחלט בתוך אזור מוקד, אשר אליפסואיד עם רוחב של 0.8 מ מ ועומק של 4 מ מ.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

המחברים אין לחשוף.

Acknowledgments

המחקר נתמך על ידי משרד המדע, הטכנולוגיה (פרוייקט ביותר 105-2221-E-400-001) את נבחרת הבריאות מכוני מחקר (פרוייקט בסון-105-PP-10), טייוואן.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
streptozotocin Sigma 85882
citric acid monohydrate  Sigma C1909
trisodium citrate dihydrate Sigma W302600
glucose meters Roche Accu-Check Active GC
electronic von Frey device IITC Life Science 2390
hot plate IITC Life Science
Biopac MP36 acquisition system Biopac Systems, Inc.
HIFU transducer Sonic Concepts H108
function generator Agilent 33250A
power amplifier Electronics & Innovation 1040L
Rats  Biolasco taiwan Sprague-Dawley
Puralube vet ointment Dechra
isoflurane vaporizer Parkland Scientific V3000PS
Isoflurance Attane
Restraint bag (Decapicones) Braintree Scientific DC 200

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Abuaisha, B. B., Costanzi, J. B., Boulton, A. J. Acupuncture for the treatment of chronic painful peripheral diabetic neuropathy: A long-term study. Diabetes Res Clin Pract. 39 (2), 115-121 (1998).
  2. Hamza, M. A., et al. Percutaneous electrical nerve stimulation: A novel analgesic therapy for diabetic neuropathic pain. Diabetes Care. 23 (3), 365-370 (2000).
  3. Ballantine, H. T. Jr, Bell, E., Manlapaz, J. Progress and problems in the neurologic applications of focused ultrasound. J Neurosurg. 17, 858-876 (1960).
  4. Foley, J. L., Little, J. W., Vaezy, S. Image-guided high-intensity focused ultrasound for conduction block of peripheral nerves. Ann Biomed Eng. 35 (1), 109-119 (2007).
  5. Lee, Y. F., Lin, C. C., Cheng, J. S., Chen, G. S. High-intensity focused ultrasound attenuates neural responses of sciatic nerves isolated from normal or neuropathic rats. Ultrasound Med Biol. 41 (1), 132-142 (2015).
  6. Young, R. R., Henneman, E. Reversible block of nerve conduction by ultrasound. Arch Neurol. 4, 83-89 (1961).
  7. Lele, P. P. Effects of focused ultrasonic radiation on peripheral nerve, with observations on local heating. Exp Neurol. 8 (1), 47-83 (1963).
  8. Hong, C. Z. Reversible nerve conduction block in patients with poly- neuropathy after ultrasound thermotherapy at therapeutic dosage. Arch Phys Med Rehabil. 72 (2), 132-137 (1991).
  9. Okada, A., Morita, Y., Fukunishi, H., Takeichi, K., Murakami, T. Non-invasive magnetic resonance-guided focused ultrasound treatment of uterine fibroids in a large Japanese population: impact of the learning curve on patient outcome. Ultrasound Obstet Gynecol. 34 (5), 579-583 (2009).
  10. Huisman, M., et al. International consensus on use of focused ultrasound for painful bone metastases: current status and future directions. Int J Hyperthermia. 31 (3), 251-259 (2015).
  11. Dickinson, L., et al. Medium-term Outcomes after Whole-gland High-intensity Focused Ultrasound for the Treatment of Nonmetastatic Prostate Cancer from a Multicentre Registry Cohort. Eur Urol. 70 (4), 668-674 (2016).
  12. Foley, J. L., Little, J. W., Vaezy, S. Effects of high-intensity focused ultrasound on nerve conduction. Muscle Nerve. 37 (2), 241-250 (2008).
  13. Lee, Y. F., Lin, C. C., Cheng, J. S., Chen, G. S. Nerve conduction block in diabetic rats using high-intensity focused ultrasound for analgesic applications. Br J Anaesth. 114 (5), 840-846 (2015).
  14. Donoff, R. B. Nerve regeneration: basic and applied aspects. Crit Rev Oral Biol Med. 6 (1), 18-24 (1995).
  15. Fawcett, J. W., Keynes, R. J. Peripheral nerve regeneration. Annu Rev Neurosci. 13, 43-60 (1990).
  16. Nightingale, S. The neuropathic pain market. Nat Rev Drug Discov. 11 (2), 101-102 (2012).
  17. Lipton, R. B., et al. Single-pulse transcranial magnetic stimulation for acute treatment of migraine with aura: a randomised, double-blind, parallel-group, sham-controlled trial. Lancet Neurol. 9 (4), 373-380 (2010).

Tags

בביו-הנדסה גיליון 128 אולטרסאונד ממוקד בעוצמה גבוהה בלוק בהולכה עצב שריר במתחם פוטנציאל פעולה העצבים ממוגלה נוירופתי עכברים סוכרתיים מחקר מעקב
כלי אולטראסוניות גיאן לחסום במודלים עכברים סוכרתיים
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Lee, Y. F., Lin, C. C., Cheng, J.… More

Lee, Y. F., Lin, C. C., Cheng, J. S., Chen, G. S. An Ultrasonic Tool for Nerve Conduction Block in Diabetic Rat Models. J. Vis. Exp. (128), e55675, doi:10.3791/55675 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video
Waiting X
Simple Hit Counter