Sıçanlarda deneysel hidrosefali modelinde beyin dokusunun radyolojik, biyomekanik ve histopatolojik özellikleri
Radiological, biomechanical and histopathological properties of brain tissues of rats with experimental hydrocephalus
Yazar: MUSTAFA YAVUZ SAMANCI
Danışman: DOÇ. DR. SUAT EROL ÇELİK ; UZMAN ŞİRZAT BEK
Sağlık Bakanlığı / İstanbul Okmeydanı Eğitim. ve Araştırma. Hastanesi / Beyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2013
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery

Özet:
Amaç: Hidrosefalide görülen beyin hasarının patofizyolojisini ve arkasındaki mekanizmaları daha iyi anlamak, hidrosefali sonuçları üzerinde etkili olacak tanısal, gözlem ve tedavi araçlarının geliştirebilmesinde hayati öneme sahiptir. Bu çalışmada deneysel hidrosefali modelinde sıçan beyin dokusunun radyolojik, biyomekanik ve histopatolojik özelliklerinin gösterilmesi amaçlanmıştır. 
Gereç ve Yöntem: Bu çalışmada 36 adet Sprague-Dawley erkek sıçan (21 günlük, ağırlıkları 150 ile 200 gram arasında değişen) kullanıldı. Hayvanlar rastgele kontrol (n=6), 1 haftalık hidrosefali  (n=10), 2 haftalık hidrosefali (n=10) ve 3 haftalık hidrosefali (n=10) olacak şekilde gruplara ayrıldı. Kontrol grubundaki hayvanlara intratekal 0.02 mL serum fizyolojik, hidrosefali gruplarındaki hayvanlara 0.02 mL kaolin solüsyonu (200 mg/mL kaolin, 0.9% steril salin solüsyonu içinde) enjekte edildi. Manyetik rezonans görüntüleme sonrası tüm hayvanlara sağ frontoparietal yaklaşık 1 cm2kraniektomi yapılarak in vivo biyomekanik ölçümler yapıldı. Biyomekanik ölçümler sonrasında denekler sakrifiye edildi. Histopatolojik değerlendirmeler için beyin dokuları alındı. 
Bulgular: Ventriküler genişleme kaolin enjeksiyonu sonrası takip eden günlerde artan şekilde gözlendi. Ventrikül genişliği ve ventrikül alanı her dört grup için anlamlı derecede farklıydı (p<0.001, p<0.005).Kortikal kalınlık kontrol grubuna göre anlamlı şekilde azaldı. (p<0.05) Deneklerden elde edilen kuvvet-deplasman eğrileri tipik olarak viskoelastik anizotropik materyal ile uyumlu bulundu. Hidrosefalik beyinde deplasman daha fazla oldu(~1380μm  
vs. ~830μm). Kontrol grubuna göre tüm hidrosefalik sıçanlarda indentasyon modülü açısından anlamlı artış gözlendi. Hidrosefalik beyinlerden alınan kesitlerin incelemesinde kortikal bölgede nöronal hasar izlendi. 
Sonuç: BOS akımı obstrükte olduğunda, artmış BOS pulsatilitesi görülür. BOS pulsatilitesindeki küçük bir artış bile hidrosefalide ventrikül genişlemesini izah eder. Bu çalışmada da gösterildiği gibi hidrosefalinin erken safhalarında, beyinde viskoelastik davranışlarda kalıcı değişiklikler olmamaktadır. İlerleyen zamanlarda viskoelastik davranışlarda ve selüler yapıda geri dönüşü mümkün olmayan değişiklikler gelişmekte ve bu da hidrosefali tedavisinde erken müdahalenin önemini göstermektedir.

Abstract:
Aim: A comprehensive understanding of the pathophysiology and mechanisms behind hydrocephalus is essential of the development of diagnostic tools. Monitoring techniques and specific interventions may improve the outcomes of hydrocephalus. In this study, the investigators tried to demonstrate radiological, biomechanical and histopathological properties of brain tissues of immature rats on experimental hydrocephalus. 
Materials and Methods: In this study, 36 Sprague-Dawley rats were used. All rats were males, 21 days old and weighed between 150 and 200 grams. The animals were randomly divided into 4 groups as: control (n=6), 1-week hydrocephalus (n=10), 2-week hydrocephalus (n=10) and 3-week hydrocephalus (n=10). While 0.02 mL saline solution was injected intrathecally to animals in control group, 0.02 mL of kaolin suspension (200 mg/mL kaolin in 0.9% saline) was injected to animals in hydrocephalus groups. After magnetic resonance imaging, all animals underwent a 1-cm2 right frontoparietal cranienctomy and in-vivo biomechanical tests were performed.  Finally, all animals were sacrified under general anesthesia and their brain tissues were extracted for histopathological investigation. 
Results: Ventricular enlargement was significant following kaolin injection in subsequent days. On MRI investigation; ventricular width and area were significantly different for all 4 groups (p<0.001, p<0.005).Cortical thickness was significantly decreased compared to control group (p<0.05).  
Configuration of force-displacement curves of rat intracranial contents during the load-unload indentation tests was typical of a viscoelastic anisotropic material. The displacement was significantly higher in hydrocephalic groups (~1380μm vs. ~830μm). An increase was observed in all hydrocephalic rats regarding elastic indentation modulus.  Neuronal damage was observed at slices on frontoparietal cortical region of hydrocephalic rats on histopathological evaluation.
Conclusion: Increased CSF pulsatility occurs when CSF flow is occluded. Even a small increase in CSF pulsatility can explain enlargement of the cerebral ventricles in hydrocephalus. As shown in this study, in the early stages of hydrocephalus, there are no persistent changes in the viscoelastic behavior of the brain. Irreversible viscoelastic and cellular changes occur with advanced stages and it shows the importance of early intervention in hydrocephalus treatment.