שיטה הנפחי עבור כימות Vasospasm המוחית במודל מאתר של דימום תת-עכבישי
Summary
מטרת מאמר זה היא להציג שיטה המאפשרת שחזור תלת-ממדי של העץ כשאבדן בעכברים לאחר מיקרו שחושב טומוגרפיה והנחישות של אמצעי אחסון של מקטעי כל כלי יכול לשמש כדי לכמת vasospasm מוחין ב מודלים מאתר של דימום תת-עכבישי.
Abstract
דימום תת-עכבישי (SAH) הוא תת סוג של שבץ מדמם. Vasospasm המוחית המתרחשת בעקבות הדימום גורם חשוב בקביעת התוצאה החולה, ולכן נלקח לעתים קרובות בתור נקודת קצה של המחקר. עם זאת, במחקרים בעלי חיים קטנים-SAH, כימות vasospasm מוחית היא אתגר גדול. . הנה, שיטה שמחוץ מוצג המאפשר כימות של אמצעי אחסון של כלי השיט כולו מקטעים, אשר יכול לשמש מדד אובייקטיבי לכמת vasospasm מוחי. בשלב הראשון, הליהוק endovascular מוחי להערכת מתבצעת באמצעות סוכן הליהוק ריתוך. לאחר מכן, חתך הרוחב נתונים הדמיה נרכשים על ידי טומוגרפיה מיקרו. השלב הסופי כולל שחזור תלת-ממדי של העץ וסקולרית וירטואלי, ואחריו אלגוריתם לחישוב קווי מרכז ואמצעי אחסון המקטעים הכלי הנבחר. השיטה הביאה הדמייה מאוד מדויקת של העץ כשאבדן מוצגים על-ידי השוואה המבוסס על קוטר של דגימות אנטומי עם שחזורים וירטואליים שלהם. לעומת כלי קטרים לבד, אמצעי האחסון כלי להדגיש את ההבדלים בין vasospastic, הלא vasospastic כלי שמוצג בסדרה של SAH ועכברים המופעלים באמצעות העמדת פנים.
Introduction
דימום תת-עכבישי aneurysmatic (SAH), תת סוג של שבץ מדמם, היא מחלה נפוצה ביחידות טיפול neurointensive. מלבד מוקדם פגיעה מוחית (עבי), אשר כוללת נזק מוחי שנגרם על ידי האירוע המדמם עצמו, עוד גורם חשוב בקביעת התוצאה החולה הוא מתעכב קליפתית (DCI), שהוגדרו על-ידי קלינית הידרדרות דרך לקוי במוח זלוף או אוטם מוחי לא משויך הליכים התערבותית או כירורגי1,2,3. חשוב המנגנונים תורם DCI הם זאת אולי התחלת כלי גדול-מוחין מצד אחד; מצד שני, תפקוד microcirculatory עם vasospasm של microvessels microthrombosis, ואת איסכמיה הקשורות דיכאון מתפשטת קורטיקלית לשחק תפקיד (נבדקה ב Madonald 20141). לכן, אבחון של vasospasm של כלי מוחי גדול חיוני הקלינית, מציג נקודת קצה חשוב במחקרים קליניים וניסויים רבים.
למרות העובדה כי התכונות של vasospasm במודלים SAH מאתר אינן ישירות להעברה לחולה, מאתר אנושית כל דגמי SAH vasospasm קשורים כבר גוברת החשיבות בשנים האחרונות. דגמים אלה SAH הנגרמת על ידי endovascular פילמנט ניקוב4,5,6,7,8, חיתוך של ספינות cisternal9, או הזרקה של דם לתוך CSF10 11, ,12. בניגוד גדול מודלים של בעלי חיים SAH אשר תוכננו באופן מסורתי ללמוד vasospasm13, הדגמים מאתר יש היתרון הגדול כי זנים העכברים הטרנסגניים רבים זמינים. זה הופך אותם כלי מצוין ללימוד המנגנונים המולקולריים המוביל vasospasm הבלש הראשי. עם זאת, קביעה של מוחי vasospasm בעכברים הוא מאתגר. זה כי בניגוד מודלים בעלי חיים גדול שבו vasospasm אפשר לבחון תוך שימוש בטכניקות הדמיה קליני, ויוו הדמיה ולנתח מוחית vasospasm בעכברים אינה זמינה עדיין. לכן, vasospasm נקבעת בדרך כלל באמצעות10,או מקטעים היסטולוגית11 או השלכת מאכל אחרי כלי מוחי-7,–9,–12. לעומת זאת, שיטות אלה יש החיסרון כלי הדם הזה קטרים נבדקים בנקודות מוגדרות בלבד.
בהתבסס על המחקר הקודם7, כתב יד זה מציג שיטה אובייקטיבית, ניתוח לשחזור של vasospasm במודל SAH מאתר. השיטה היא בהתאם זלוף, הליהוק של כלי מוחי, לשעבר vivo סריקה מיקרו-CT, שחזור דיגיטלי של כלי עץ, ובעקבות ההערכה של אמצעי אחסון של כל כלי מוחי.
Protocol
Representative Results
Discussion
מאתר SAH הן כלי חשוב למחקר SAH בסיסי. מוחי vasospasm משמש לעתים קרובות נקודת קצה במחקרים ניסיוני לחקור את המנגנונים המוביל DCI אחרי SAH9,11. עם זאת, כימות של מוחי vasospasm בעכברים או דגמים אחרים בעלי חיים קטנים של SAH הוא מאתגר. בדרך כלל, לכמת vasospasm שמחוץ נחישות של כלי השיט קטרים בנקודות אנטומי מוגדרים לאחר endovascular זלוף, הליהוק7,9,12 או על ידי קביעת היקף כלי מוגדרת על היסטולוגית סעיפים10,11. עם זאת, שיטות אלה יש כמה חסרונות: Vasospasm מוערך רק בנקודות מוגדרות אנטומי; vasospasm המדינות השכנות מקטעי כלי עשוי לברוח הערכה. חפצים היסטולוגית להציג מקור נוסף של שגיאות. יתר על כן, האבחון יכול להיות סובייקטיבי למדי, בגלל המיקום המדויק שבו נמדד קוטר הכלי נקבעת על-ידי החוקר.
המטרה היה לכן להקים שיטה מכמתת vasospasm מוחית על ידי חישוב נפח כלי קיבול מוחי כל מקטעי חתך הרוחב נתונים הדמיה7. היתרון החשוב ביותר של השיטה הנפחי המובאת כאן היא כלי הדם. הזה כולו מקטעים תוכל להיבדק. זה מונע את הצורך של הגדרה של נקודה שבה נמדד קוטר הכלי. יתרון נוסף של הערכת כלי כל מקטעי היא כי זה ככל הנראה מציג פרמטר אובייקטיבי יותר לכמת vasospasm מאשר קביעת כלי קטרים בנקודות מוגדרות איפה vasospasm של כלי השיט צינתור או דיסטלי יותר לברוח הערכה. ייצוג דיגיטלי של קטרים הכלי בעזרת קוד צבע מאפשר הערכת מידת vasospasm אינטואיטיבי. יתר על כן, הערכת נפחי מוביל הבדלי כלי vasospastic לעומת הערכה של קטרים כלי כמוצג בתיבה על התוצאות נציג. שחזור וירטואלי מושגת עם השיטה המובאת כאן משקף את כלי הדם האנטומיה במדויק. זה מוצג על ידי הערכת הסדרה נציג, אילו כלי קטרים נמדדת ברמה המיקרוסקופית, מן המרתף דיגיטלי היו דומים, מתרבה התצפיות של המחקר הקודם7. עם זאת, למרות היתרונות שלה, עוד יותר נדרשים מחקרים כדי להעריך אם השיטה המובאת כאן עדיפה בשיטות המקובלות של vasospasm ניתוח או לא.
מגבלה של השיטה המובאת כאן היא כי היא מעניקה זמן רב יותר לעומת ניתוח מיקרוסקופי casted מוחי לדוגמאות או ניתוח היסטולוגית (מיקרו CT סריקה זמן 90 דקות לכל דגימה מהמוח, עיבוד נתונים 45 דקות לכל דגימה מהמוח). יתר על כן, הזמינות של סורקי CT מיקרו עשויה להגביל את היישום שלה. מספר החיות לבחון כאן היה די כדי להוכיח את הכדאיות של הפרוטוקול המתואר בכתב היד. עם זאת, אם הפרוטוקול אמור לשמש בלימודי טיפול, חיה המספרים צריך להיות מחושב בהתבסס על ההשפעות הצפויות באמצעי אחסון כלי הקיבול של קטרים. הגבלה נוספת של זה ומחקרים נוספים באמצעות מודלים SAH מאתר הוא ש-vasospasm הזה הוא נחוש ex-vivo. זה עושה את האורך מחקרים בלתי אפשרי לחקור ערכים של תוכנית בסיסית לפני SAH אינדוקציה ו- vasospasm בנקודות זמן שונות. למרות מחקרים הוכיחו שזה אפשרי לתאר את האנטומיה של כלי תוך-גולגולתי גדול של עכברים ויוו באמצעות טומוגרפיה תהודה מגנטית18, טומוגרפיה מסתמים19או חיסור דיגיטלי עדיין לא שימשו מסתמים20, שיטות אלה, לידע שלנו, ולנתח מוחית vasospasm ב- SAH מאתר מודלים vivo בתוך. ראוי לציין, מחדש דיגיטלי של להערכת מוחי עם הערכת נפחי עוקבות vasospasm מוחי המובאת כאן אינה מוגבלת לשימוש ב- ex-vivo מיקרו CT נתונים. אם הדמיה ברזולוציה גבוהה בכלי הדם במוח סקציות קרוס בעכברים צריך להיות זמין בעתיד, זה יכול לשמש כדי לבצע ניתוח volumetric של vasospasm ויוו.
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
חלקים של מחקר זה הן חלק עבודת הדוקטורט של Pantel טי, הציג בפני הפקולטה לרפואה של יוהנס גוטנברג-אוניברסיטת מיינץ (mainz). המחקר נתמך על ידי Stiftung משחררת את Friedhelm על ידי Neurochirurgische Forschung את Stiftung (מענקים A.N.).
Materials
| Medetomidin | Pfizer, Karlsruhe, Germany | n.a. | |
| Midazolam | Ratiopharm, Ulm, Germany | n.a. | |
| Fentanyl | Curamed, Karlsruhe, Germany | n.a. | |
| Venofix 21G | B Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | n.a. | 21G cannula |
| Dulbecco’s Phosphate Buffered Saline containing MgCl2 and CaCl2, pH 7.4 | Sigma-Aldrich, Hamburg, Germany | D8662 | |
| 4% paraformaldehyde solution | Sigma-Aldrich, Hamburg, Germany | 100496 | |
| Microfil MV-122 | Flowtech Inc., Carver, MA, USA | n.a. | Radiopaque |
| Micro-CT system Y.Fox | Yxlon, Garbsen, Germany | n.a. | |
| Reconstruction Studio software version 1.2.8.1 | TeraRecon, Frankfurt am Main, Germany | n.a. | Reconstruction software |
| Amira software version 5.4.2 | FEI Visualization Sciences Group, Hillsboro, OR, USA | n.a. | Visualization software |
| PHD ultra syringe pump | Harvard Apparatus | 70-3 | Pressure controlled pump |
| anatomical forceps (blunt) | B Braun Melsungen AG, Melsungen, Germany | 160323_v | |
| Infinity X-21 | Deltapix, Maalov, Denmark | n.a. | high resolution camera |
| DeltaPix Insight software version 2.0.1 | Deltapix, Maalov, Denmark | n.a. | |
| C57BL6 mice | Charles River, Cologne, Germany |
Referencias
- Macdonald, R. L. Delayed neurological deterioration after subarachnoid haemorrhage. Nature Reviews Neurology. 10 (1), 44-58 (2014).
- Dorsch, N. A clinical review of cerebral vasospasm and delayed ischaemia following aneurysm rupture. Acta Neurochirurgica Supplement. 110 (Pt 1), 5-6 (2011).
- Vergouwen, M. D., et al. Definition of delayed cerebral ischemia after aneurysmal subarachnoid hemorrhage as an outcome event in clinical trials and observational studies: Proposal of a multidisciplinary research group. Stroke. 41 (10), 2391-2395 (2010).
- Friedrich, B., et al. CO2 has no therapeutic effect on early microvasospasm after experimental subarachnoid hemorrhage. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 34 (8), e1-e6 (2014).
- Friedrich, B., Muller, F., Feiler, S., Scholler, K., Plesnila, N. Experimental subarachnoid hemorrhage causes early and long-lasting microarterial constriction and microthrombosis: An in vivo microscopy study. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 32 (3), 447-455 (2012).
- Terpolilli, N. A., et al. Nitric oxide inhalation reduces brain damage, prevents mortality, and improves neurological outcome after subarachnoid hemorrhage by resolving early pial microvasospasms. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 36 (12), 2096-2107 (2016).
- Neulen, A., et al. A segmentation-based volumetric approach to localize and quantify cerebral vasospasm based on tomographic imaging data. PLoS One. 12 (2), e0172010 (2017).
- Schuller, K., Buhler, D., Plesnila, N. A murine model of subarachnoid hemorrhage. Journal of Visualized Experiments. (81), e50845 (2013).
- Altay, T., et al. A novel method for subarachnoid hemorrhage to induce vasospasm in mice. Journal of Neuroscience Methods. 183 (2), 136-140 (2009).
- Momin, E. N., et al. Controlled delivery of nitric oxide inhibits leukocyte migration and prevents vasospasm in haptoglobin 2-2 mice after subarachnoid hemorrhage. Neurosurgery. 65 (5), 937-945 (2009).
- Froehler, M. T., et al. Vasospasm after subarachnoid hemorrhage in haptoglobin 2-2 mice can be prevented with a glutathione peroxidase mimetic. Journal of Clinical Neurocience. 17 (9), 1169-1172 (2010).
- Lin, C. L., et al. A murine model of subarachnoid hemorrhage-induced cerebral vasospasm. Journal of Neuroscience Methods. 123 (1), 89-97 (2003).
- Marbacher, S., Fandino, J., Kitchen, N. D. Standard intracranial in vivo animal models of delayed cerebral vasospasm. British Journal of Neurosurgery. 24 (4), 415-434 (2010).
- Feiler, S., Friedrich, B., Scholler, K., Thal, S. C., Plesnila, N. Standardized induction of subarachnoid hemorrhage in mice by intracranial pressure monitoring. Journal of Neuroscience Methods. 190 (2), 164-170 (2010).
- Ghanavati, S., Yu, L. X., Lerch, J. P., Sled, J. G. A perfusion procedure for imaging of the mouse cerebral vasculature by X-ray micro-CT. Journal of Neuroscience Methods. 221, 70-77 (2014).
- Parra, A., et al. Mouse model of subarachnoid hemorrhage associated cerebral vasospasm: methodological analysis. Neurological research. 24 (5), 510-516 (2002).
- Boulay, A. C., Saubamea, B., Decleves, X., Cohen-Salmon, M. Purification of Mouse Brain Vessels. Journal of Visualized Experiments. 105 (e53208), (2015).
- Marjamaa, J., et al. Mice with a deletion in the first intron of the Col1a1 gene develop dissection and rupture of aorta in the absence of aneurysms: High-resolution magnetic resonance imaging, at 4.7 T, of the aorta and cerebral arteries. Magnetic Resonance in Medicine. 55 (3), 592-597 (2006).
- Schambach, S. J., et al. Ultrafast high-resolution in vivo volume-CTA of mice cerebral vessels. Stroke. 40 (4), 1444-1450 (2009).
- Figueiredo, G., et al. Comparison of digital subtraction angiography, micro-computed tomography angiography and magnetic resonance angiography in the assessment of the cerebrovascular system in live mice. Clinical Neuroradiology. 22 (1), 21-28 (2012).
