げっ歯類の脊髄へのオプトエレクトロニクスデバイスの移植

すべての手続きは、カナダ動物管理協議会のガイドラインに従って実施され、ブリティッシュコロンビア大学動物管理委員会が監督しました。体重350-450g、生後6-8ヶ月齢の雌Long-Evansラットをグループ飼育し(21°C;12時間:12時間の光サイクル)、手術の前後に標準的なげっ歯類の食事療法 を自由に摂取した 。本試験に用いた試薬および装置の詳細は、 資料表に記載されています。 1. 術前準備 オートクレーブを使用してすべての手術器具を滅菌します。 イソフルラン(誘導用5%、メンテナンス用2%)を1 L / minの流量で酸素中で供給して動物に麻酔をかけます。 動物を誘導チャンバーから加熱パッドに移し、すぐにイソフルランノーズコーンを接続します。動物が麻酔の外科的平面の下にあることを確認することにより、両足のつま先つま先つまみ反射が完全に失われていることを確認します。 図2Aに示すように、耳の付け根からラットの背中を剃ります。 目には無菌眼軟 ?? をたっぷりと塗り、ブプレノルフィン(0.03 mg / kgに希釈)と10 mLの授乳リンガーを皮下(体温まで温めた)に注射します。. 剃った部分を消毒外科用スクラブ(クロルヘキシジン)で拭き、続いてイソプロピルアルコールを剃った領域の中心から円を描くように拭き、円の直径を広げます。石鹸/アルコールのプロセスをさらに2回繰り返します。 動物を定位固定装置フレームに固定し、安定性のために潤滑されたイヤーバーを使用して頭を配置します(図2A)。注:手順全体を通じて、一貫して熱サポートを提供し、つま先つまみ反射を介して麻酔の深さを確認し、バイタルサインを監視します。 動物の上に滅菌外科用ドレープを置きます。 2.頸髄曝露 滅菌鉗子を使用して、頭蓋骨の基部を触診することから始めます。頭蓋骨の基部近くで吻側に伸びる顕著な棘突起を感じてください。これが C214 です(図 1B と 図 2B)。 C2 への尾側の触診を進めて、T215 として識別可能な、特に鋭く尖った棘突起を見つけます (図 1B および 図 2C)。 メスを使用して、C2から始まり、尾側に約1.5cm伸びる皮膚に切開を作成します(図2D)。注:切開サイズは、サイズが異なる動物によって異なる場合があります。解剖学的ランドマークの識別を事前に確認し、それに応じて進めてください。 皮下脂肪層をメスで丁寧に切り込み、無傷の背側の筋肉を露出させます。 背側の筋肉が露出したら、2つのAdson鉗子を使用して正中線から引き離して鈍的解剖を行います(図2E)。注:出血を最小限に抑えるために、筋肉を切るのではなく、鈍的解剖(筋線維を引き離す)を行うことが重要です。背側の筋肉組織を適切に露出すると、ボール状の筋肉が現れるはずです(図2G)。この筋肉はC2を完全に覆い、C3を部分的に覆っています。 ロンジャーと滅菌鉗子を使用して、皮膚のフラップを直ちに切開領域に尾側に持ち上げます。ロンゲールを使用して、小さな皮下ポケットを作成します-これがデバイスの場所になります(図2F)。注意: 皮下ポケットは、デバイス自体よりも大きくする必要があります。外科医は、皮下ポケットを開く際の制御と視認性を向上させるために、動物を正面に向けて位置を変えることをお勧めします。 リトラクターを配置して脊柱を露出させます(図2G)。 ロンゲールを使用して、椎骨を覆っている残りの筋肉や組織をすべて取り除き、脊髄セグメントの特定を開始します。ボール状の筋肉のすぐ尾側にはC4があり、次にC5とC6が続きます(図2G-I)。完了したら、手術部位を滅菌生理食塩水ですすぎ、滅菌ガーゼで乾かします。注:ボール状の筋肉はC2を完全に包み込み、部分的にC3の上に伸びています。それに直接尾側にある脊髄セグメントは、最小限の接触でC4と呼ばれます。 プローブの意図された目的に応じて椎弓切除術を実施します。薄層の下のプローブの場合、C5およびC6で側方椎弓切除術を行い、将来のプローブ配置のために薄層に横方向の開口部を作成します(図2H、 補足図1A)。 椎弓板上のプローブについては、C5の内側椎弓切除術を行い、棘突起の外側の側面を取り除かないようにします-プローブ配置のための内側経路を露出させるだけです(図2I、 補足図1B)。 椎弓切除術の後、滅菌生理食塩水でその領域を洗い流し、滅菌ガーゼで乾燥させて骨の破片を取り除きます。注:椎弓切除術を行うときは、臍帯の損傷を防ぐために、ロンジャーを骨に押し付け、下向きの動きを避けることが重要です。 3.デバイスの硬膜外留置 滅菌デバイスをプラスチック製の先端滅菌鉗子(図3A)で保持し、ステップ2.9の前半に作られた皮下開口部の内側に打ち込みます。注意: デバイスの無菌性を維持するためには、非滅菌の手袋/ツールでデバイスに触れないようにすることが重要です。デバイスの配置と皮膚の下の配置には、指定された滅菌鉗子を使用してください。 デバイスを隣接する筋肉層に縫合または接着して、デバイスを固定します(図3B)。注意: デバイスを筋肉に縫合する場合は、非吸収性縫合糸を使用してください。そうしないと、デバイスは体内で縫合糸が吸収された後に動きやすくなります。接着剤を使用する場合は、接着剤/接着剤の長期安定性と生体適合性を確保してください。信頼性の高い固定ポイントを確保するために、デバイスを皮下脂肪/脂肪層に固定しないでください。この手順に進む前に、デバイス本体の位置を計画してください。デバイスは恒久的に固定されるため、デバイスが脊髄の目的のレベルに近すぎたり遠すぎたりすると、プローブの配置(ステップ3.4)に問題が発生する可能性があります。 リトラクターを脊髄の周りに置き、プローブを脊髄に配置するための適切な窓を開きます。 プローブの配置:薄層の下のプローブの配置:プラスチック先端の鉗子を使用して、手順5.9.1(図3D)で作成した横方向のチャネルを介してプローブをスライドさせることにより、(C5およびC6)薄層の下にプローブを慎重に挿入します。 脊髄上のプローブの配置:プラスチック製の先端鉗子を使用してプローブを調整し、ステップ5でC2.9.2で作成した内側窓の上にプローブの先端を位置合わせして上に配置します(図3C)。 滅菌された小さな、できればセラミック製の容器で、歯科用セメント粉末1スクープ、ハイテクグリース3滴、および触媒1滴を混合してセメントを調製します。粘性のある粘稠度が得られるまで、滅菌爪楊枝と混合します。注:手術を行っていない1人がセメントを準備することを強くお勧めします。これにより、外科医はプローブを所定の位置に保持し、セメントを塗布する直前に目的の領域を乾燥させることができます。この手順は時間的制約があります。セメントを準備する前に、外科医がプローブの位置を確認してください。触媒を塗布すると、セメントが厚くなりすぎて骨と効果的に結合できなくなります。手術前にセメントを使用して練習し、プローブ/骨に配置する前に適切な一貫性を達成していることを確認してください。 椎骨の目的のセメント領域を完全に乾燥させて、信頼性の高いアンカーポイントを作ります。プローブの先端に1〜2滴の歯科用セメントを塗布し、目的の椎骨レベル(この場合はC4)の上に置く必要があります(図3C、D)。注:セメンチングする前に、椎骨をできるだけ乾燥させることが重要です。そうしないと、セメントが付着せず、プローブが固定されません。 30秒間一時停止し、セメントにそっと触れて硬化したことを確認します。 セメントが完全に硬化しない場合は、さらに20秒待ってから、プローブが骨にしっかりと固定されるまで、新しくできたセメントを再度塗布します。注:セメントは、手触りが硬くなって硬くなると適切に接着されています。注意: セメントが液体すぎるときにセメントを塗布すると、椎骨の間の脊髄組織にセメントが浸透する可能性があります。これが発生した場合は、セメントがよりガムのような粘稠度になるまで約10秒待ってから、鉗子を優しく使用して脊髄と接触したセメントを取り除きます。 4. 術後の処置 手術が完了したら、5-0ビクリル縫合糸を使用して切開部位を縫合します。動物を定位固定装置から静かに取り出し、加熱された回収チャンバーに移します。手術後最初の3〜5日間は、柔らかく湿らせたチャウ、おやつ、ヒドロゲル水を動物に与えます。 手術後の最初の週は、動物を1日2回徹底的に監視します。ブプレノルフィンと温めた乳酸リンゲル注射を1日2回、その後2日間、または痛みの兆候が続く場合はそれ以上投与します。.動物が臨床的な健康上の懸念を示さなくなるまで、毎日のチェックを続けます。その後、少なくとも週に一度は動物の様子を確認してください。 (オプション)手術と切開部の閉鎖後に、体内のデバイスの位置を視覚的に示すために、デバイスの周囲を皮膚に輪郭を描きます(図4A)。注:この手順は、アンテナ結合が重要な外部送信機を介してワイヤレスで電力を供給する必要があるデバイス、またはスキン16、17、18を介して補充する必要がある薬物送達ポンプなど、デバイスが外部アクセスを必要とする場合に特に有用である。