Summary
Bu video kan akışını izlemek için kolayca kullanılabilir Kontrast Görüntüleme (LSCI) sistemi speckle Lazer nasıl oluşturulacağını göstermektedir.
Abstract
Lazer Kontrast Görüntüleme (LSCI) kan akışını tam olarak alan görüntüleme için kullanılan basit ama güçlü bir tekniktir speckle. Bu teknik lazer parçacık hızını belirlemek için Doppler frekans kaymaları analiz benzer parçacıkların hareketini algılamak için, dinamik bir speckle desen dalgalanmalar analiz eder. Kırmızı kan hücrelerinin hareketini izlemek için kullanılır olabileceğinden, LSCI, retina, deri ve beyin gibi dokularda kan akışını ölçmek için popüler bir araç haline gelmiştir. Bu fonksiyonel aktivasyon, inme ve yayılan depolarizasyon gibi fizyolojik olaylar sırasında kan akımı değişiklikleri sayılabilir olabilir nörobilim özellikle yararlı olmuştur. Kolayca diğer görüntüleme yöntemleri ile kombine edilebilir, ucuz alet kullanarak mükemmel mekansal ve zamansal çözünürlük sağlamaktadır çünkü LSCI de çekici. Burada biz bir LSCI kurulum kurmak ve bir hayvan deney sırasında beyin kan akımı değişiklikleri izlemek için yeteneğini göstermek için nasıl göstermektedir.
Protocol
1. Görüntüleme Kurulum
- Bunun yerine bir makro zoom lensi, mikroskop objektif ve objektif ya da basit bir iki lens sistemi istenilen büyütmede bağlı olarak olabilir) bir makro zoom lense sahip bir kamera (dikey bir sahne ya da cerrahi mikroskop monte edilmelidir.
- Kamera (web sitemizden kontrol etmek için uygun yazılımı indirin http://bach.bme.utexas.edu/mediawiki/index.php/Software ).
- Fotoğraf makinesinin yazılımı, bir nesneyi istenilen yükseklikte odak onaylamak için kullanılmalıdır
- Birbirinden farklı lazer ışığı nesne aydınlatır, böylece bir kolimasyon kiti ile bir lazer diyot kurmak olmalıdır.
- Lazer ışığı eşit olarak tüm kameranın görüş alanı aydınlatmak olduğunu onaylamak için her türlü ortam ışığı açın aşağı / kapalı.
- Bu örnekte, kırmızı lazer ışık sistemi inşa etmek için nasıl göstermek için daha kolay olması nedeniyle kullanılan, ancak kızılötesi lazer ışığı gibi kolayca kullanılabilir ve dokuda daha derinlemesine nüfuz ek yararı olurdu. Ayrıca, görünür ışık engellemek için kamera önünde uygun filtreler ile, kızılötesi ışık, oda ışıkları ile olabilir.
2. Cerrahi Hazırlık
- Bu deney kronik bir hayatta kalma çalışma odasının penceresini kullanarak yapılabilir ancak bu, hayatta olmayan bir ameliyat.
- Hayvan anestezisi ve stereotaktik çerçevenin içine yerleştirin.
- Kafatasını çevreleyen deri ve doku çıkarın.
- Bir diş matkap kullanarak, beynin zarar görmesini önlemek için sık sık tuzlu su ile yüzeyi temizlemek için dikkatli olmak şeffaflık istenen beyin bölgesi üzerinde ince kafatası.
- Istenilen bölgenin etrafında bir sıra oluşturmak ve sonra görünürlüğünü artırmak için kuyuya bir damla mineral yağ veya silikon jel yere diş çimento kullanın.
- Alternatif olarak, kafatası kaldırıldı ve burada bir oda penceresi oluşturulmuş olabilir.
3. Veri Toplama
- Kontrast değerleri görüntüler elde hem de hesaplamak için kamera yazılımı kullanın speckle.
- Hayvan kameranın görüş alanına yerleştirin ve damarsal net görüntüler görülür kadar kamera yüksekliği veya lens odak ayarlamak.
- Yeterli lazer ışığı olmadan doyurarak kameraya ulaşan olduğunu emin olun. Histogram görüntü kullanarak, fotoğraf makinesinin piksel çoğunluğu kendi kapasitesi yaklaşık yarım heyecanlıyız sağlamak için lazer gücünü ayarlamak.
- Kazanmak isteyen ve ne kadar çok deney başlamadan önce yapılacak ortalama görüntü sayısını seçin.
- Deney başladıktan sonra, kan akımı değişiklikleri, ilgi alanları seçerek ya da göreceli kan akımı bir görüntü oluşturarak kolayca izlenebilir.
4. Temsilcisi Sonuçlar
Şekil 1 tipik bir ham speckle görüntü bir örnek ve beyindeki kan akışını incelemek için yazılım kullanırken gereken bir speckle dönüştürülür kontrastlı görüntü gösterir. Kan akımı değişiklikleri görselleştirmek için, yazılım kan akışını göreceli haritalar oluşturmak kolaydır. Şekil 2'de tipik bir dizi görüş alanı üzerinde dolaşan kan akımında geçici bir artış sırasında göreceli kan akımı görüntüleri gösterir. Mavi renk bir düşüş gösterirken, kırmızı renkli kan akımında bir artış anlamına geliyor. Yeşil renk belirli bir bazal kan akımında herhangi bir değişiklik olduğunu gösterir.
Şekil 1: Örnek bir ham speckle görüntü (sol) ve kontrastlı görüntü (sağda) speckle .
Şekil 2. kan akımında geçici bir artış, kan akımında bir azalma takip sırasında farklı zaman noktalarında çeşitli göreceli kan akımı görüntüleri örneği .
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu video kan akımı değişiklikleri bakmak için kontrast görüntüleme (LSCI) sistemi speckle bir lazer oluşturmak ve kullanmak için ne kadar kolay olduğunu göstermiştir. LSCI 1 retina kan akış haritaları oluşturmak için bir yol olarak 1980'li yıllarda geliştirilmiştir. Hala görüntü retina ve cilt perfüzyon için kullanılır iken, beyin 2 görüntü kan akımı için bir teknik olarak son derece popüler hale gelmiştir . Bu büyük ölçüde sağlanan mükemmel mekansal ve zamansal çözünürlük ve enstrümantasyon basitliği nedeniyle. LSCI fonksiyonel aktivasyon 3,4, kortikal yayılan depresyon 5, ve inme 6,7 nedeniyle kan akımı değişiklikleri incelemek için kullanılır olmuştur. Ayrıca kolayca reflektans görüntüleme 8, gerilim duyarlı dyes9, ya da oksijen sondaları aynı anda birden fazla 10,11 fizyolojik parametrelere yansıması gibi diğer teknikleri ile birleştirerek bir avantaja sahiptir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Çıkar çatışması ilan etti.
Acknowledgments
Yazarlar, Amerikan Kalp Derneği (0735136N), Dana Vakfı, Ulusal Bilim Vakfı (CBET/0737731) ve Coulter Vakfı desteğiyle kabul etmiş sayılırsınız.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Firewire camera | Basler | scA640-74f | |
| Macro zoom lens | Edmund Scientific | NT58-240 | |
| Laser diode | Thorlabs Inc. | HL6501MG | |
| Laser diode controller | Thorlabs Inc. | LDC201CU | |
The technique is versatile enough to be used with a wide range of equipment. The only things necessary to perform the experiment are a compatible camera with a lens, a laser diode of any type with a controller, and the provided software. A table of the specific equipment used in the video is included above. A complete list of additional parts that can be used in this experiment is found on our website, http://bach.bme.utexas.edu/mediawiki/index.php/Hardware |
|||
References
- Briers, J. D., Fercher, A. F. Retinal blood-flow visualization by means of laser speckle photography. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 22, 255-259 (1982).
- Boas, D. A., Dunn, A. K. Laser speckle contrast imaging in biomedical optics. J. Biomed. Opt. 15, 011109-011109 (2010).
- Dunn, A. K. Simultaneous imaging of total cerebral hemoglobin concentration, oxygenation, and blood flow during functional activation. Opt Lett. 28, 28-30 (2003).
- Devor, A. Coupling of the cortical hemodynamic response to cortical and thalamic neuronal activity. Proc Natl Acad Sci U S A. 102, 3822-3827 (2005).
- Ayata, C. Pronounced hypoperfusion during spreading depression in mouse cortex. J Cereb Blood Flow Metab. 24, 1172-1182 (2004).
- Jones, P. Simultaneous multispectral reflectance imaging and laser speckle flowmetry of cerebral blood flow and oxygen metabolism in focal cerebral ischemia. J. Biomed. Opt. 13, (2008).
- Dunn, A. K., Bolay, H., Moskowitz, M. A., Boas, D. A. Dynamic imaging of cerebral blood flow using laser speckle. J Cereb Blood Flow Metab. 21, 195-201 (2001).
- Dunn, A. K., Devor, A., Dale, A. M., Boas, D. A. Spatial extent of oxygen metabolism and hemodynamic changes during functional activation of the rat somatosensory cortex. Neuroimage. 27, 279-290 (2005).
- Farkas, E., Bari, F., Obrenovitch, T. P. Multi-modal imaging of anoxic depolarization and hemodynamic changes induced by cardiac arrest in the rat cerebral cortex. Neuroimage. 51, 734-742 (2010).
- Sakadzic, S. Simultaneous imaging of cerebral partial pressure of oxygen and blood flow during functional activation and cortical spreading depression. Appl. Opt. 48, (2009).
- Ponticorvo, A., Dunn, A. K. Simultaneous imaging of oxygen tension and blood flow in animals using a digital micromirror device. Opt Express. 18, 8160-8170 (2010).
