Eliminating the human factor from stereotaxic surgeries
消除立体定向手术中的人为因素
基本信息
- 批准号:10080673
- 负责人:
- 金额:$ 25.2万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-09-15 至 2022-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAnimal ExperimentationAnimal ExperimentsAnimalsAreaAtlasesBase of the BrainBrainCaliberComputer Vision SystemsComputer softwareComputersDataDatabasesDevicesDorsalElectrodesElementsEnsureFrustrationGoalsHumanImageInjectionsInterventionLaboratoriesLightingLocationMRI ScansMagnetic Resonance ImagingManualsMeasurementMeasuresMechanicsMonitorNeuronavigationOperative Surgical ProceduresPersonsPositioning AttributeProceduresReportingReproducibilityResearchResearch PersonnelResearch Project GrantsResolutionRoboticsSamplingSavingsScanningSideSiteSpeedStructureSurgical suturesSystemTechniquesTechnologyTimeTouch sensationTranslationsVisionWorkX-Ray Computed Tomographyage groupbasebonebone imagingbrain tissuecloud basedcost effectivecraniumdesignexperimental studygenetic strainhexapodin vivolaboratory experiencemembermillimeternoveloperationoptical fiberprogramsprototypesoft tissuesoftware developmenttoolvirtualwasting
项目摘要
Project Summary:
The main goal of this research project is to develop a new line of new stereotaxic devices for small animal
research that outperforms existing devices in terms of accuracy, reproducibility, and ease of use. Advancing
a tool such as an electrode, injection pipette or optical fiber through a small hole in the cranium, sometimes
over long distances, and placing it precisely in a particular brain area, often much less than one millimeter
in diameter, is a significant experimental challenge. Any time an investigator misses the target brain area
and the experiment fails as a result, a significant amount of work is lost, additional animals get sacrificed,
materials are wasted, and the pace of scientific discovery has been slowed. Even in cases when experiments
succeed, they can be difficult to reproduce because many research groups rely on their most experienced lab
members and their “special touch” to perform these procedures – thereby adding an element of non-
quantitativeness to the procedures, effectively making the experiment less reproducible.
We propose to develop a novel stereotaxic apparatus which will overcome many of these shortcomings. Our
device features a radically different mechanical design which is natively compatible with both traditional
and novel in-vivo techniques. We propose to combine computer 3D vision and robotics for automatic and
software guided adjustments of the animal's skull. Landmarks are measured with 3D vision, based on
structured illumination at a level of accuracy that has not been accomplished by any of the existing devices.
This information will guide a robotic platform to position the animal for the experiment. Finally, we propose
to develop an open software platform for neuronavigation that will allow investigators to use the platform
with any small animal species they desire to use. Brain atlas systems for neuronavigation can either be
downloaded from a cloud based site, or produced de-novo by the investigator by preparing a single set of
MRI and CT scans from one sample animal.
Our device will help make stereotaxic procedures more accurate and less dependent on human input and
thereby increase the repeatability of experiments within a laboratory as well as the reproducibility of
experiments across laboratories.
项目概要:
该研究项目的主要目标是开发一系列用于小动物的新型立体定位装置
在准确性、可重复性和易用性方面优于现有设备的研究。
有时,通过颅骨上的小孔使用电极、注射吸管或光纤等工具
长距离,并将其精确地放置在特定的大脑区域,通常远小于一毫米
任何时候当研究者错过目标大脑区域时,都是一个重大的实验挑战。
结果实验失败,大量的工作损失,更多的动物被牺牲,
材料被浪费,科学发现的步伐也被减慢,即使在实验的情况下也是如此。
成功后,它们可能很难重现,因为许多研究小组依赖于他们最有经验的实验室
成员及其执行这些程序的“特殊风格”,从而增加了非
程序的定量性,有效地降低了实验的可重复性。
我们建议开发一种新型立体定位仪,它将克服我们的许多缺点。
该设备具有完全不同的机械设计,与传统的
我们建议将计算机 3D 视觉和机器人技术结合起来,实现自动化和体内技术。
软件引导调整动物头骨,基于 3D 视觉进行测量。
结构照明的精确度是任何现有设备都无法达到的。
这些信息将指导机器人平台为实验定位动物。
开发一个开放的神经导航软件平台,允许研究人员使用该平台
他们想要使用的任何小动物物种的神经导航脑图谱系统都可以是。
从基于云的站点下载,或由研究者通过准备一组数据从头生成
一只动物样本的 MRI 和 CT 扫描。
我们的设备将有助于使立体定位程序更加准确,减少对人工输入的依赖,
提高实验室内实验的重复性以及由此产生的再现性
跨实验室的实验。
项目成果
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