Способ моделирования черепно-мозговой травмы у крыс с использованием установки с ударным механизмом Российский патент 2023 года по МПК G09B23/28 

Описание патента на изобретение RU2788904C1

Изобретение относится к нейрохирургии и нейротравматологии, может быть использовано для моделирования на крысах различной степени повреждения мозга с целью разработки способов восстановления функций головного мозга в посттравматическом периоде.

Черепно-мозговая травма остается одной из актуальных проблем медицины. Степень неврологического и когнитивного дефицита тяжелой травмы проявляется первичным механическим повреждениями и вторичным воздействием, связанным с активацией воспаления и апоптозом клеток. Для изучения механизмов черепно-мозговой травмы и способов восстановления функций головного мозга используются различные модели на животных. [Hoogenboom WS, Branch CA, Lipton ML. Animal models of closed-skull, repetitive mild traumatic brain injury. Pharmacol Ther. 2019 Jun]. Большинство исследований нейробиологии и нейрохимии последствий острой черепно-мозговой травмы основаны на инвазивных способах ее моделирования: трепанации костей черепа животного, травмы коры головного мозга путем ее размозжения или компрессии, например, с помощью жесткого ударника («контролируемое корковое повреждение»), свободного падения груза, нанесения травмы взрывом, жидкостной перкуссии, травмы «ударного ускорения». [Mammalian Models of Traumatic Brain Injury and a Place for Drosophila in TBI Research / Ekta J. Shah, Katherine Gurdziel, Douglas M. Ruden // Frontiers in Neuroscience. 2019 Apr].

Эти способы достаточно широко описаны в литературе, и с их применением проведено определенное количество исследований. Однако вышеперечисленные способы имеют сходные недостатки в виде быстрого спонтанного восстановления функций головного мозга (в течение 2 недель), кроме того, имеются технические сложности в моделировании травмы.

Самым важным недостатком этих способов является сложность управляемого обеспечения передачи мозгу модельного животного дозированной энергии, и как следствие – неоднородность повреждений в серии опытов. Этот факт заставляет проводить исследователей измерение силы удара.

Известен близкий по техническому выполнению, достигаемому техническому результату выбранный за прототип предлагаемого изобретения способ моделирования черепно-мозговой травмы в результате свободного падения груза определенной массы с определенной высоты, предложенный группой исследователей-сотрудников Nagoya University School of Medicine, Япония. Для реализации способа используется устройство травмы по механизму «удар». В устройстве предусмотрено падение груза внутри вертикальной трубы, с передачей энергии удара голове лабораторного животного через расположенный в нижнем конце трубы стержень. Для измерения энергии удара используется электронная система. Однако этот способ демонстрирует высокую степень смертности лабораторных животных в одних опытах, а также быстрое спонтанное восстановление функций мозга (4-5 недель) в других, что свидетельствует о неоднородности степени повреждения.

Cпособ моделирования черепно-мозговой травмы у крыс с использованием установки с ударным механизмом, характеризующийся тем, что используют для эксперимента устройство, основанное на принципе передачи кинетической энергии падающего цилиндрического груза, оказывающего травмирующее воздействие на головной мозг крысы штангой, перемещающейся в центральной втулке, в сборе с грузом, совершающим свободное падение по направляющей штанге, причем с момента, когда груз достигает ударной втулки, жестко закрепленной на штанге, штанга совершает перемещение вместе с грузом, ударной втулкой и ударной площадкой, ударяющей непосредственно по голове крысы, зафиксированной на операционном столике с амортизирующей прокладкой под нижней челюстью крысы.

Основной задачей изобретения является разработка способа моделирования тяжелой черепно-мозговой травмы путем дозированного механического воздействия ударом груза через ударную втулку, штангу и ударную площадку на затылочно-теменную область коры больших полушарий для формирования контузионного очага повреждения, позволяющего вызвать стойкий неврологический дефицит.

Техническим результатом предлагаемого способа является создание стабильных воспроизводимых условий, создающих клиническую и морфологическую картину тяжелой степени повреждения головного мозга без формирования сателлитных повреждений и без гибели лабораторного животного, с максимально близкими характеристиками дозированного повреждения головного мозга и однородностью травматических изменений головного мозга в серии экспериментов.

Преимущества данного способа моделирования в отличие от аналогов:

1. Отсутствие разрыва твердой мозговой оболочки, что не повреждает целостность и герметичность черепа;

2. Снижение смертности лабораторных животных при правильно подобранной высоте и массе груза;

3. Создание клинической и морфологической картины тяжелой черепно-мозговой травмы, проявляющейся нейровоспалением и нарушение поведенческих функций, включая когнитивные расстройства;

4. Экспериментальный расчет энергии удара согласно подобранным параметрам установки и массы животного, позволяет воспроизвести тяжелую степень повреждения головного мозга.

Заявленный способ моделирования представлен на Фиг. Устройство для моделирования черепно-мозговой травмы с использованием установки с ударным механизмом, включающего в себя: 1-правый торцевой винт; 2-операционный столик; 3-наркотизированное животное; 4-планка; 5-центральная втулка; 6-ударная втулка; 7-груз; 8-левый торцевой винт; 9-левая опора; 10-направляющая штанга; 11-ударная площадка; 12-подушка из губчатого материала; 13-правая опора.

Испытуемых животных предварительно наркотизируют и фиксируют на операционном столике, для ограничения движения головой с учетом выбранной затылочно-теменной области удара. В проекции свободной от животного части операционного столика проводят настройку устройства:

1. Сначала соединяют с нижним концом штанги ударную площадку диаметром 2,5 см шплинтом, затем опускают направляющую штангу через центральную втулку на планке до соприкосновения с жестко закрепленной на штанге ударной втулкой.

2. После чего ослабляют торцевые винты на планке и смещают ее вниз-вверх по опорам так, чтоб ударная площадка коснулась поверхности операционного столика. Последовательно фиксируют данную высоту планки на опорах, затягивая винты.

Принцип работы устройства заключается в последующих действиях:

1. Приподнимают штангу с ударной площадкой, ориентируют устройство ударной площадкой в проекции черепа животного, аккуратно опускают штангу с ударной площадкой на затылочно-теменную область головы.

2. Груз массой 598 г располагают по меткам на штанге на высоте 35 см осевым отверстием на направляющей штанге, удерживая рукой, и по готовности отпускают. Совершая свободное падение по направляющей штанге, груз достигает ударной втулки. Штанга с этого момента совершает перемещение вместе с грузом, ударной втулкой и ударной площадкой, которая и наносит травму тяжелой степени повреждения, ударяя непосредственно по голове крысы.

Клинические примеры

Изобретение применено в рамках проводимого экспериментального исследования повреждения мозга при черепно-мозговой травме. Черепно-мозговая травма моделировалась на 63 крысах линии Wistar массой 350-400 гр.

Примеры конкретного выполнения приведены в виде протоколов эксперимента.

Опыт № 1 - Крыса № 5.

Проведена наркотизация животного (Zoletil 100, 10 мг/кг). По отсутствию роговичного рефлекса определена стадия действия наркоза. Крыса (m=350 гр) зафиксирована на операционном столике с амортизирующей подушкой из губчатого материала для исключения переломов нижней челюсти. Приподняв штангу с ударной площадкой, ориентировали устройство ударной площадкой в проекции черепа животного, аккуратно опуская штангу с ударной площадкой на затылочно-теменную область головы. Груз устанавливали на необходимую высоту и опускали по направляющей штанге для осуществления повреждения ударной площадкой.

Опыт №2 - Крыса № 7.

Проведена наркотизация животного (Zoletil 100, 10 мг/кг). По отсутствию роговичного рефлекса определена стадия действия наркоза. Крыса (m=400 гр) зафиксирована на операционном столике с амортизирующей подушкой из губчатого материала для исключения переломов нижней челюсти. Приподняв штангу с ударной площадкой, ориентировали устройство ударной площадкой в проекции черепа животного, аккуратно опуская штангу с ударной площадкой на затылочно-теменную область головы. Груз устанавливали на необходимую высоту и опускали по направляющей штанге для осуществления повреждения ударной площадкой.

После нанесения удара у крыс, как правило, отмечалось тяжелое общее состояние, отсутствие мышечного тонуса, углубление угнетения сознания, имевшего место до травмы за счет общей анестезии, и носовые кровотечения. После моделирования черепно-мозговой травмы у крыс наблюдались непрерывно до выхода из острого периода травмы, пробуждения от наркоза, прекращения носового кровотечения. По восстановлении элементов сознания и двигательной активности животные возвращались в клетку с послеоперационным уходом и свободным доступом к воде и пище.

Следовательно, можно сказать, что данный способ позволит изучать не только моментальные травматические изменения, но и процессы, которые происходят в динамике, как с использованием клинических, так и морфологических методов, которые сопровождаются вторичной гибелью нервных клеток в отдаленных отделах мозга, чувствительных к травме, таких как гиппокамп, зубчатая извилина, зрительный бугор, а также оценивать грубые двигательные нарушения, изменения тонкой координации движений, дефицит когнитивных функций.

Похожие патенты RU2788904C1

название год авторы номер документа
Способ моделирования черепно-мозговой травмы со стойким неврологическим дефицитом 2020
  • Вахитов Булат Илдарович
  • Вахитов Илдар Хатыбович
  • Рагинов Иван Сергеевич
  • Вахитов Линар Илдарович
  • Егоров Владислав Иванович
  • Идиятов Ильгиз Ильясович
  • Изосимова Алена Валерьевна
RU2739700C1
СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ОЧАГОВОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА 2012
  • Ступак Вячеслав Владимирович
  • Половников Евгений Владимирович
  • Васильев Игорь Анатольевич
  • Самохин Александр Геннадьевич
RU2486602C1
Способ моделирования ушиба головного мозга лёгкой степени 2019
  • Радьков Иван Валерьевич
  • Плехова Наталья Геннадьевна
  • Дюйзен Инесса Валерьевна
  • Зиновьев Сергей Викторович
  • Барышев Алексей Николаевич
RU2725287C1
Способ моделирования тяжелой черепно-мозговой травмы 2016
  • Тихобразова Ольга Павловна
  • Балябин Александр Владимирович
  • Мухина Ирина Васильевна
RU2641569C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ ПЕРЕЛОМОВ ОСНОВАНИЯ ЧЕРЕПА ПРИ УДАРЕ В НИЖНЮЮ ЧЕЛЮСТЬ 2006
  • Новоселов Александр Сергеевич
  • Шадымов Алексей Борисович
RU2317007C2
СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТРАВМАТИЧЕСКОГО ОТЕКА ГОЛОВНОГО МОЗГА 1991
  • Фаращук Н.Ф.
  • Новиков В.Е.
RU2008722C1
Способ реабилитации пациента после перенесенной им черепно-мозговой травмы 2020
  • Уткина Евгения Сергеевна
  • Карева Нина Петровна
  • Черниенко Алексей Викторович
RU2755337C1
Способ моделирования черепно-мозговой травмы и устройство для его осуществления 1985
  • Сальченко Владимир Алексеевич
  • Радушкевич Владимир Леонидович
  • Суслин Борис Александрович
SU1448353A1
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СТЕПЕНИ ЧЕРЕПНО-МОЗГОВОЙ ТРАВМЫ У ДЕТЕЙ 2023
  • Агаджанян Ваграм Ваганович
  • Рзаев Орхан Фируз Оглы
  • Новокшонов Александр Васильевич
  • Ступак Евгений Вячеславович
  • Ступак Вячеслав Владимирович
RU2805246C1
Способ коррекции поведенческого статуса 2-амино-5-этил-1,3,4-тиодиазолия-N-ацетил-аминоэтаноатом при травматическом повреждении головного мозга 2021
  • Мартынова Ольга Викторовна
  • Скачилова София Яковлевна
  • Череватенко Роман Федорович
  • Гуреев Владимир Владимирович
  • Анциферов Олег Владимирович
  • Пересыпкина Анна Александровна
  • Покровский Михаил Владимирович
  • Проскурина Оксана Владимировна
  • Мартынов Михаил Алексеевич
  • Симакина Екатерина Александровна
  • Шилова Елена Владимировна
  • Беляева Вероника Сергеевна
  • Цуверкалова Юлия Михайловна
  • Степенко Юлия Владимировна
  • Дузенко Андрей Владимирович
  • Губарев Артем Валерьевич
  • Гасымова Севиндж Камрановна
  • Тихойванова Анна Антоновна
  • Рябчикова Алина Алексеевна
RU2756325C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 788 904 C1

Реферат патента 2023 года Способ моделирования черепно-мозговой травмы у крыс с использованием установки с ударным механизмом

Изобретение относится к медицине, а именно к способу моделирования черепно-мозговой травмы у крыс с использованием установки с ударным механизмом. Способ характеризуется тем, что для эксперимента используют устройство, основанное на принципе передачи кинетической энергии падающего цилиндрического груза, оказывающего травмирующее воздействие на головной мозг крысы штангой, перемещающейся в центральной втулке, в сборе с грузом, совершающим свободное падение по направляющей штанге. Причем с момента, когда груз достигает ударной втулки, жестко закрепленной на штанге, штанга совершает перемещение вместе с грузом, ударной втулкой и ударной площадкой, ударяющей непосредственно по голове крысы. Животное зафиксировано на операционном столике с амортизирующей прокладкой под нижней челюстью. Данное изобретение позволяет создать условия, воспроизводящие клиническую картину тяжелой степени повреждения головного мозга без формирования сателлитных повреждений и без гибели лабораторного животного, с максимально близкими характеристиками повреждения головного мозга в серии опытов. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 788 904 C1

Способ моделирования черепно-мозговой травмы у крыс с использованием установки с ударным механизмом, характеризующийся тем, что используют для эксперимента устройство, основанное на принципе передачи кинетической энергии падающего цилиндрического груза, оказывающего травмирующее воздействие на головной мозг крысы штангой, перемещающейся в центральной втулке, в сборе с грузом, совершающим свободное падение по направляющей штанге, причем с момента, когда груз достигает ударной втулки, жестко закрепленной на штанге, штанга совершает перемещение вместе с грузом, ударной втулкой и ударной площадкой, ударяющей непосредственно по голове крысы, зафиксированной на операционном столике с амортизирующей прокладкой под нижней челюстью крысы.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2788904C1

Устройство для перевозки и установки затворов гидротехнических сооружений 1940
  • Гебель В.Г.
SU74935A1
Устройство для испытаний волокон и нитей на ударное растяжение 1972
  • Сталевич Зоя Федоровна
  • Зайцев Владимир Николаевич
  • Сталевич Аркадий Михайлович
  • Вольф Леонард Абрамович
SU452768A1
Способ моделирования черепно-мозговой травмы со стойким неврологическим дефицитом 2020
  • Вахитов Булат Илдарович
  • Вахитов Илдар Хатыбович
  • Рагинов Иван Сергеевич
  • Вахитов Линар Илдарович
  • Егоров Владислав Иванович
  • Идиятов Ильгиз Ильясович
  • Изосимова Алена Валерьевна
RU2739700C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ТРАВМЫ 2005
  • Изместьев Кирилл Валерьевич
  • Изместьев Валерий Анатольевич
  • Старых Владимир Степанович
RU2310240C2
US 20140107523 A1, 17.04.2014
Способ моделирования тяжелой черепно-мозговой травмы 2016
  • Тихобразова Ольга Павловна
  • Балябин Александр Владимирович
  • Мухина Ирина Васильевна
RU2641569C1
Способ моделирования ушиба головного мозга лёгкой степени 2019
  • Радьков Иван Валерьевич
  • Плехова Наталья Геннадьевна
  • Дюйзен Инесса Валерьевна
  • Зиновьев Сергей Викторович
  • Барышев Алексей Николаевич
RU2725287C1
KALLAKURI S
et al
THE EFFECT OF VARYING IMPACT ENERGY ON DIFFUSE AXONAL INJURY IN THE RAT BRAIN: A PRELIMINARY STUDY // EXPERIMENTAL BRAIN RESEARCH -

RU 2 788 904 C1

Авторы

Кинзерский Александр Анатольевич

Шоронова Анастасия Юрьевна

Коржук Михаил Сергеевич

Акулинин Виктор Александрович

Макарьева Любовь Михайловна

Даты

2023-01-25Публикация

2021-10-25Подача