Summary

高速空気圧ドリル頭蓋切除術によるブタ脳へのアクセス

Published: July 05, 2024
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Summary

このプロトコルでは、生後3か月のデンマークランドレース豚に高速空気圧ドリルを使用して頭蓋切除術を行う方法について説明します。アクセスは前頭骨を介して行われ、腹側硬膜とその下にある大脳半球が明らかになります。この手順により、ブタの脳の大部分にアクセスできます。

Abstract

ブタとヒトの中枢神経系(CNS)は多くの重要な機能的および構造的特性を共有しているため、ブタを実験動物モデルとして使用することは、神経科学研究に特に関連性があります。そのため、今後、様々な神経疾患の研究において、ブタが果たす役割はますます重要になっていくことが期待されています。ここでは、ブタの前頭骨を通じて前頭蓋切除術を行う方法について説明する。正中線切開とそれに続くブタの前頭骨の露出の後、頭蓋切除術の最適な位置を確保するために解剖学的ランドマークが使用されます。丸みを帯びたドリルで前頭骨を慎重かつ徐々に薄くすることにより、硬膜とその下にある大脳半球への長方形の開口部が達成されます。提示された方法では、空気圧高速ドリルを含む特定の手術材料と、ある程度の手術経験が必要です。潜在的な合併症には、硬膜または背側矢状洞の意図しない病変が含まれます。しかし、この方法はシンプルで時間効率が良く、研究者にとって高い再現性を提供します。この手法が正しく実施されれば、影響を受けていないブタの脳の大部分をさまざまな神経モニタリングや分析のために露出させることができます。

Introduction

一般に、動物モデルは、実際的および/または倫理的な制限により、人間の患者が病気を検査したり、外科的方法をテストしたりすることが禁止されている場合に使用されます。一般に、新しい動物モデルは、人間の状況に翻訳価値を持つ新しい知識を提供するために確立されます。げっ歯類は、実用的および財政的な考慮事項のためによく利用されますが、特に解剖学的な大きな違いにより、人間への翻訳価値は限られています1。ただし、豚にはげっ歯類と比較していくつかの利点があります。ブタは、解剖学的、生理学的、代謝的、遺伝的特徴のいくつかの重要な特徴をヒトと共有しているだけでなく、ブタの臓器系のサイズを人間の臓器に似せて体重を一致させることができます2,3。これにより、ブタは手術動物モデルや手続き型トレーニング4において独自の役割を果たします。ブタモデルの使用には、げっ歯類の使用と比較して一定の実用的および財政的能力が必要ですが、ブタは、ヒト以外の霊長類の使用と比較して、財政的および倫理的により受け入れ可能な選択肢を提供します。

ブタの脳は、トランスレーショナル神経科学研究において特に興味深いものです。まず、ブタの脳の構造は人間の脳の構造と似ており、どちらも白質優位で回脳性です3,5,6。第二に、げっ歯類と比較してブタの脳サイズが大きいため、臨床現場で使用されるものと同等の手術器具およびさまざまな画像診断法の使用が可能になる7,8。その結果、さまざまなブタモデルは、ここ数十年にわたって神経科学研究で広く使用されてきました9。しかし、これらのブタCNSモデルの大部分は、脳組織の直接分析を必要とし、さまざまな方法で取得できます(カテーテルや電極の埋め込み、組織生検など)。10.これらのモダリティのほとんどは、ある程度の器具化と脳への直接アクセスを必要とするため、外科的アクセスのためのさまざまなアプローチを検討する必要があります。

この方法では、鎮静剤を投与された生後3か月の雌のデンマークランドレース豚の前頭骨から前頭蓋切除術を行います。この原稿の全体的な目的は、空気圧高速ドリルを使用した頭蓋切除術を通じて腹側ブタ脳の大部分を露出させる方法を説明することです。最初のステップは、被験者を頭を高くして適切な位置に置くことです。ブタの頭蓋骨は人間の頭蓋骨とはかなり異なるため、2番目のステップでは、さまざまな解剖学的ランドマークを使用して頭蓋切除術の配置を計画します。3番目のステップは、損傷を与えることなく、両方の半球をカバーする基礎となる硬膜にアクセスすることです。

Protocol

記載されているすべての動物実験は、デンマークのオールボー大学病院で、既存の法律に従い、デンマーク動物実験検査官(ライセンス番号2020-15-0201-00401)の承認の下で実施されました。この研究では、家畜の豚、雌、約40 kg、生後3か月を使用しました。使用した試薬や機器の詳細については、 資料表に記載しています。 1. 対象住宅 承認?…

Representative Results

豚の頭の腹臥位は、手術中の外科医に最適なアクセスを提供し、安定化サンドバッグの使用は、穴あけ中に豚の頭の位置が意図せずにずれるリスクを軽減します。 このデモンストレーションでは、ブタの上頭蓋骨(上眼稜と腱頭稜の両方)の表面解剖学的ランドマーク(図1 と 図3)を使用して、切開を行う前に中心となる矢状線を…

Discussion

デモされた手順には、いくつかの重要な手順が含まれます。まず、頭蓋骨切除術の位置を正確に計画することは、ブタの頭蓋骨の組成のために非常に重要です。ブタの前頭骨の厚さは横端で増加するため、開口部を横方向に配置しすぎると11 、穴あけ中に硬膜に到達するのが困難になる可能性があります。さらに、開口部を正中線内に正しく配置することは、下にある背側?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

著者は、デンマークのオールボー大学病院の生物医学研究所の職員が共有したサポートと技術的経験に感謝の意を表したいと思います。

Materials

10 mL plastic syrringes Becton, Dickinson and Company 303219
107 Microdialysis pump M Dialysis P000127  107 Microdialysis Pump
2 mL plastic syrringes Becton, Dickinson and Company 300928
25 mm, 18 G needles Becton, Dickinson and Company 304100
Bair Hugger heater 3M B5005241003
Bair Hugger heating blanket 3M B5005241003
Batery for microdialysis pump M Dialysis 8001788 Battery 6V, 106 & MD Pump
Dissector Karl Storz 223535 Flattended 3 mm dissector
Endotracheal tube size 6.5 DVMed DVM-107860 Cuffed endotracheal tube
Euthasol Vet Dechra Veterinary Products A/S 380019 phentobarbital for euthanazia, 400 mg/mL
Farabeuf Rougine Mahr Surgical Flat headed rougine (12 mm)
Foley Catheter 12 F Becton, Dickinson and Company D175812E Catherter with in-built thermosensor
Intravenous sheath Coris Avanti Avanti Cordis Femoral Sheath 6 F
Microdialysis brain catheters M Dialysis P000050 membrane length 10 mm -shaft 100 mm 4/pkg
Microdialysis syringe M Dialysis 8010191  106 Pump Syringe 20/pkg
Microvials for microdialysis sampling M Dialysis P000001 Microvials 250/pkg
Operating table
Pneumatic high-speed drill Medtronic Medtronic Midas Rex 7 drill
Primus respirator Dräger Respirator with in-built vaporiser for supplementary Sevofluran anesthesia
Rounded diamond drill Medtronic 7BA40D-MN
Self-retaining retractor World Precission Instruments 501722 Weitlander retractor, self-retaining, 14 cm blunt
Sterile Saline Fresnius Kabi 805541 1000 mL
Sterile surgical swaps
Surgical scalpel no 24 Swann Morton 5.03396E+12 Swann Morton Sterile Disposable Scalpel No. 24
Zoletil Vet Virbac Medical mixture for induction of anesthesia

References

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Mariager, T., Holmen Terkelsen, J., Reidies Bjarkam, C. Accessing the Porcine Brain via High-Speed Pneumatic Drill Craniectomy. J. Vis. Exp. (209), e66788, doi:10.3791/66788 (2024).

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