Magnetische resonantiegeleide stereotaxie voor infusies in het varkensbrein

De studie werd goedgekeurd door de Institutional Animal Care and Use Committee van het Houston Methodist Research Institute, IACUC-goedkeuringsnummer IS00006378. Alle experimentele methoden werden uitgevoerd in overeenstemming met de relevante nationale en institutionele richtlijnen en voorschriften. 1. Positionering van dieren Plaats het onderwerp voor optimale toegang tot de bovenkant van de schedel: plaats het onderwerp op de MRI-tafel ter voorbereiding op de MRI-scan.OPMERKING: Informatie over het onderwerp: gedomesticeerde varkens, vrouwelijk, 25 kg, 14 weken oud.Sedeer de proefpersoon met ketamine (600 mg intramusculair [IM]) en midazolam (5 mg IM). Dien de analgetica hydromorfoon (4 mg IM), carprofen (100 mg per os) en fentanyl (25 μg actueel), het antibioticum ceftriaxon (550 mg intraveneus [IV]) en NaCl (0,9% IV) toe. Intubeer het onderwerp. Onderhoud anesthesie met 2% -3% isofluraan. Controleer de vitale functies van het onderwerp tijdens de procedure.Mechanisch ventileren bij 16-19 ademhalingen/min met een ventilator. Plaats het onderwerp op de MRI-tabel ter voorbereiding op de MRI-scans. Plaats het onderwerp in een buikligging met het hoofd naar de MRI-boring gericht. Plaats een standaard MRI vierkanaals flexspoel op de hoofdhouder. Stabiliseer het hoofd van de proefpersoon met de hoofdhouder. Til de romp op met handdoeken en schuimkussens. Het doel is dat het hoofd iets naar beneden valt, met de nek gebogen en de snuit bijna de tafel raakt. Dit zal helpen om ervoor te zorgen dat het stereotactische frame en de infusiecanule in de boring van de MRI-scanner passen. Veranker de PINNEN van de MRI-hoofdhouder op de bilaterale zygoma om het hoofd op de MRI-tabel te houden. Controleer of de bovenkant van de schedel naar de achterkant van de scanner is gericht met de nek gebogen. Deze positie stelt de chirurg in staat om toegang te hebben tot de bovenkant van de hoofdhuid wanneer de proefpersoon de MRI binnenkomt. Eenmaal ingesteld, wordt de MRI-tafel verplaatst naar de boring van de scanner totdat het hoofd van de proefpersoon het einde van de boring bereikt. 2. Planning van chirurgische insertie met MRI-geassisteerde visualisatiebegeleiding Bereid het gebied op een steriele manier voor en zorg ervoor dat het voorbereide materiaal niet in de ogen van het onderwerp terechtkomt. Plaats steriele handdoeken rond het operatiegebied. Plaats een steriel gordijn met een opening naar de bovenkant van de schedel waar de chirurg toegang toe heeft. Plaats het fiduciële planningsraster op de hoofdhuid van het onderwerp door de kleefzijde van het raster over het hoofd van de patiënt te bevestigen, gecentreerd rond de locatie waar het braamgat zich zal bevinden. Pel de bovenste met vloeistof gevulde laag van het rooster af terwijl u de onderste laag stevig op zijn plaats houdt. Voer de MRI-scoutscan uit met het raster op zijn plaats. De scan vereist vaak intraveneuze toediening van MR-contrastmiddel om de vasculatuur te visualiseren: gebruik een concentratie van 1 mmol / ml van het contrastmiddel gadoliniumcontrastmiddel voor een infusievolume van 2,5 ml.OPMERKING: De scoutsscan is een voorlopige afbeelding die is gemaakt vóór de definitieve beeldvormingsstudie. Het doel is dat de chirurg ervoor zorgt dat beeldvorming dicht bij het betreffende gebied wordt uitgevoerd en dat hij beeldvormende grenzen definieert. De aanbevolen dosis bij de concentratie van 1 mmol/ml, volgens de fabrikant, voor het contrastmiddel is 0,1 ml per kilogram die het dier weegt. Selecteer de exacte hersenlocatie voor het inbrengen van canules in de MR-geleidingssoftware. Zorg ervoor dat de software de visualisatie van het geplande traject van de chirurg voor canuleplaatsing mogelijk maakt, op basis van het geselecteerde doel. Zorg ervoor dat de software de trajectvisualisatie en het bijbehorende toegangspunt uitvoert.OPMERKING: Voor deze studie werd een plaats in de frontale cortex geselecteerd om witte stof te targeten. Dit is een locatie waar veel menselijke gliomen ontstaan en groeien22. Het is ook een voorkeursplaats voor verspreiding langs witte stofkanalen23.OPMERKING: Overweeg de beslissing van de chirurg voor een toegangspunt, doel en gewenst traject om piale en sulcale overtredingen te minimaliseren en bloedvaten te vermijden. Pas het voorgestelde traject aan, inclusief de gewenste invoer- en doelpunten, door de geprojecteerde invoer- en doelpunten handmatig in de software te slepen om bloedvaten te voorkomen en piale en sulcale overtredingen te minimaliseren. Het traject kan worden gewijzigd en bekeken in drie dimensies. Zodra het gewenste traject is geïdentificeerd op basis van de voorkeur van de chirurg, voert u de MR-begeleidingssoftware uit om het toegangspunt op het raster te vinden.Blader door het geplande traject op de scan om het toegangspunt op de hoofdhuid te vinden. De software specificeert de rastercoördinaten op basis van de projectie van het geplande traject op het raster. 3. Het stereotactische frame beveiligen en de uitlijning iteratief aanpassen door middel van softwareprojectie Monteer het stereotactische frame rond de gewenste ingangscoördinaten op het rooster door de basis eerst vast te zetten met zes botverankerde schroeven en vier offsetschroeven. Bevestig de zes botverankerde schroeven aan de schedel over het rooster, door de hoofdhuid. De zes ankerschroeven worden gebruikt om het stereotactische frame te stabiliseren en elke beweging tijdens het boren te voorkomen. Bevestig de vier offsetschroeven aan de basis van de toren door de huid, verankerd op de schedel. Ze fungeren als een tegenkracht om de middelste botschroeven aan te draaien, door de framebasis naar de middelste schroeven te tillen en de basis te stabiliseren. Zodra de stereotactische framebasis veilig is, gaat u verder met de framemontage. Voer de T1-gewogen MPRAGE MRI-scan met hoge resolutie uit, een optie in de MRI-software, met het frame ingesteld om de framefiducials vast te leggen en het traject te bevestigen. Bevestig het gewenste geprojecteerde canule-inbrengtraject met de software, visualiseer de MRI-scan en het geplande traject.Daaropvolgende 2D turbo spin echo MRI-scans worden genomen om de uitlijning van het frame met het onderwerp te bevestigen zodra het frame op zijn plaats is. Als er een verkeerde uitlijning is tussen de huidige framepositie en het gewenste traject, voert de software aanpassingsparameters uit.OPMERKING: De software berekent het radiale verschil tussen de projectie van de huidige positie van het stereotactische frame en het gedefinieerde doelpunt. Deze fout wordt gebruikt om de geprojecteerde fout te berekenen, die op zijn beurt wordt gebruikt om de vereiste aanpassingen aan het frame te berekenen om het te minimaliseren. Voer de pitch-roll- en X-Y-aanpassingen uit door aan de duimwielen te draaien, zoals aangegeven door de uitgangsaanpassingsparameters in de software. Herhaal de softwarematige MRI-visualisatie van het traject en voer indien nodig rotatie- en translationele aanpassingen uit (met behulp van de duimwielen) van de richtcanule. Met behulp van de MR-geleidingssoftware meet je de dikte van de schedel op het gewenste traject en de totale afstand tot de hersenen.OPMERKING: De software berekent de afstand van de bovenkant van het frame (vastgeschroefd aan de schedel) tot het doelpunt om de totale lengte te schatten. 4. Boren en inbrengen van de canule voor infusie Gebruik een jodiumscrub voordat u de incisie uitvoert om infectie te voorkomen. Maak een incisie van 3 cm op de hoofdhuid met behulp van een scalpel onder het stereotactische frame. Stel het frame in voor het inbrengen van boren door de aanpassingen uit te voeren voordat u het toegangsgat maakt.Verwijder en vervang de middelste geleidebuis door een buis die past op een boor van 3,4 mm om te boren. Zorg ervoor dat er een assistent aanwezig is om het frame op zijn plaats te houden terwijl de chirurg boort met een handmatige boor om extra stabiliteit aan het frame toe te voegen. Laat de chirurg boren met een handmatige draaiboor om een braamgat met een diameter van 3,4 mm te maken. Stel het frame in voor het inbrengen van de tweede boor om het braamgat te verbreden en benige botsingen te voorkomen die het traject kunnen veranderen.Stel de boor in met de boor van 4,5 mm; vervang de middelste geleidebuis door een buis die op deze grotere boor past. Maak een braamgat van 4,5 mm. Voer een MRI-scan uit om ervoor te zorgen dat de richtcanule is teruggekeerd naar het geplande traject, omdat boren door het frame soms de canule kan verschuiven. Prik de dura door met een scherpe stylet. Plaats de voorgeprepareerde framecompatibele infusiecanule. Zorg ervoor dat de canule een consistente neutrale of positieve tegendruk heeft om de introductie van luchtbellen te beperken.OPMERKING: De software biedt een opgegeven diepte aan het geplande doel. Meet de diepte op de stereotactische framecompatibele infusiecanule en gebruik de canule-geassocieerde dieptestop. Deze dieptestop zorgt ervoor dat de canule de gewenste locatie bereikt en niet verder gaat. Er is ook een slot- en dockassemblage met een extra schroef om ervoor te zorgen dat de canule op de gewenste diepte blijft. 5. Monitoring van de infusie met herhaalde MRI-scans Voer een MRI-scan uit om het inbrengen van de canule op de juiste doellocatie in de hersenen te beoordelen. Start de infusie van het gewenste middel als een co-infusie met een contrastmiddel op basis van gadolinium.OPMERKING: In dit experiment werd een 1 mM-concentratie van op gadolinium gebaseerd contrastmiddel gebruikt, maar dit moet mogelijk worden aangepast op basis van de toepassing. In totaal werd 300 μL infusievolume toegediend met een snelheid van 10 μL/min, hoewel dit ook kan variëren. Voer een MRI-scan uit met regelmatige tijdsintervallen om de infusie en het distributievolume van het canule-ingebrachte middel in de hersenen te controleren, wat kan worden afgeleid als gevolg van de co-infusie van gadolinium.OPMERKING: Een hyperintense gebied rond de canulepunt duidt op de aanwezigheid van het contrastmiddel op basis van gadolinium. Zodra de infusie is beëindigd, stopt u de pomp.OPMERKING: De infusiesnelheid die in deze studie werd gebruikt, was 30 μL/ min, totdat het volume van 300 μL van de celsuspensie volledig was geïnfundeerd. Laat de canule 5 minuten na beëindiging van de infusie in de hersenen blijven voordat de canule wordt verwijderd.OPMERKING: De infusiecanule wordt doorgaans gedurende 5 minuten na beëindiging van de infusie op zijn plaats gelaten om de terugstroom21,24 te verminderen. Verwijder de canule handmatig door het frame. Verwijder het frame van het hoofd door het in omgekeerde volgorde te demonteren van hoe het is gebouwd. Sluit de incisie met een lopende 3-0 of 4-0 monocryl hechting. Schakel het isofluraan uit om u voor te bereiden op herstel. Extubeer het onderwerp en laat het onderwerp herstellen onder observatie door het veterinaire team.