التصوير المقطعي الضوئي لتصوير الدم والدهون في الشريان الأورطي تحت الكلوي

التصوير المقطعي الضوئي الصوتي ، PAT ، الذي يشار إليه أحيانا باسم التصوير المقطعي البصري ، هو طريقة تصوير طبية حيوية ناشئة تستخدم الموجات الصوتية الناتجة عن الضوء للحصول على معلومات تركيبية من الأنسجة.

يستخدم التصوير المقطعي الضوئي الصوتي ، أو PAT ، أطوال موجية معينة من الضوء لتصوير مكونات معينة من الأنسجة. هذا مفيد لمجموعة متنوعة من التطبيقات قبل السريرية والسريرية ، مثل مراقبة تطور المرض القائم على الدهون.

تقنيات التصوير المستخدمة حاليا محدودة بطبيعتها من حيث أوقات الاستحواذ وعمق الاختراق واستخدام عوامل التباين الضارة والتكاليف. من ناحية أخرى ، PAT هي تقنية سريعة وغير جراحية وخالية من عوامل التباين ، والتي عند دمجها مع طرق التصوير الحالية مثل الموجات فوق الصوتية ، يمكن أن توفر معلومات هيكلية وتركيبية في وقت واحد.

سيوضح هذا الفيديو المبادئ الأساسية ل PAT الاهتزازي ومنهجية إعداد تصوير الدم والدهون في الفئران. بعد ذلك ، سنوضح كيفية تفسير صور VPAT جنبا إلى جنب مع الموجات فوق الصوتية ، متبوعة ببعض تطبيقات التقنية.

دعونا نبدأ بمناقشة أساسيات تقنية التصوير هذه.

أثناء تصوير VPAT ، يتم عرض ضوء الطول الموجي الفردي من مصدر الليزر في منطقة الاهتمام. ثم يتم امتصاص هذا الضوء بواسطة رابطة كيميائية خاصة بالطول الموجي في الأنسجة البيولوجية. في VPAT ، يتسبب الضوء الممتص في اهتزاز الجزيء.

ثم يتم تحويل بعض هذه الطاقة الاهتزازية إلى تسخين عابر. يؤدي هذا الإنتاج للحرارة بعد ذلك إلى تمدد حراري مرن للأنسجة المحلية ، ونتيجة لذلك ، ينتج انتشارا للموجات فوق الصوتية. وهذا ما يسمى التأثير الضوئي الصوتي. ينتج عن اكتشاف الموجات فوق الصوتية بواسطة محول طاقة بالموجات فوق الصوتية صورة مقطعية خاصة بالتركيبة.

رياضيا ، تخضع الموجة الصوتية التي يسببها الضوء P لا شيء لمعلمة Gruneisen المعتمدة على درجة الحرارة ، ومعامل الامتصاص mu a ، والطلاقة البصرية المحلية F. وبالتالي ، لكل ارتفاع في درجة الحرارة ، هناك موجة ضغط 800 باسكال يمكن اكتشافها باستخدام محول طاقة بالموجات فوق الصوتية. يسمح هذا الامتصاص الانتقائي للضوء للمستخدمين باستهداف المكونات البيولوجية المختلفة عن طريق ضبط الطول الموجي للضوء.

على سبيل المثال ، يتم استخدام ضوء 1,100 نانومتر لاستهداف الدم ، ويستخدم ضوء 1,210 نانومتر لاستهداف الدهون. بالإضافة إلى ذلك ، نظرا لاستخدام الضوء للحث على انتشار الموجات الصوتية ، يمكن استخدام هذه التقنية لتصوير هياكل أعمق من التقنيات البصرية الأخرى دون الحاجة إلى عوامل تباين أو إجراءات غازية.

بعد مراجعة أساسيات VPAT ، دعونا الآن نرى مثالا على كيفية إعداد وأداء VPAT لتصوير الدم والدهون في الشريان الأورطي تحت الكلوي للفئران التي تعاني من نقص البروتين الشحمي E.

أولا ، احصل على المعدات اللازمة: ليزر مذبذب بصري نابض Nd: YAG ، ونظام الموجات فوق الصوتية ، ومولد تأخير ، وموصل D متصل بكبلي BNC. بعد ذلك ، قم بتوصيل كابل Fire BNC بالمنفذ A لمولد التأخير ومفتاح Q بالمنفذ B لمولد التأخير. قم بتوصيل نهاية كابل BNC من المنفذ C لتشغيله في الجزء الخلفي من نظام الموجات فوق الصوتية.

اضبط تأخير المنافذ A وB وC على القيم المدرجة هنا. يجب أن يخرج المنفذان A و B نبضات مقلوبة على وجه التحديد ، ويجب أن يخرج المنفذ C نبضات عادية. بعد ذلك ، قم بمحاذاة كابل الألياف الضوئية مع الليزر ، وقم بتوصيل نهايات الألياف بجوانب محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية 40 ميجاهرتز.

الآن ، دعنا نوضح كيفية تحضير للتصوير المقطعي الضوئي.

أولا ، قم بتخدير الفأر الذي يعاني من نقص صميم البروتين الشحمي E باستخدام 3٪ من الأيزوفلوران في غرفة ضربة قاضية. بمجرد تخدير ، حرك الفأر إلى المرحلة الساخنة وقم بتأمين مخروط الأنف لتوصيل واحد إلى 2٪ من الأيزوفلوران. ضع مادة تشحيم العين على عيون لمنع جفاف القرنية. قم بلصق أقدام الفأر على أقطاب كهربائية مدمجة في المرحلة الساخنة لمراقبة تنفس ومعدل ضربات القلب. أخيرا ، أدخل مسبارا مستقيميا لمراقبة درجة حرارة الجسم.

بعد ذلك ، قم بإزالة الشعر من بطن بالكامل عن طريق وضع كريم إزالة الشعر. ضع محول الطاقة بالموجات فوق الصوتية على بطن ، وحدد موقع الشريان الأورطي تحت الكلى. يعد الوريد الكلوي الأيسر والتشعب الأبهري في الشريان الذيل من المعالم البارزة التي ستساعد المستخدم على تحديد موقع هذه المنطقة.

لبدء الحصول على الصور، اضغط على الوضع B لمشاهدة صورة مباشرة في الوضع B. اضبط الكسب باستخدام مقبض 2D Gain والتركيز البؤري باستخدام مقابض Focal Zone وFocus Depth. اضبط عرض الصورة وعمقها باستخدام أزرار إزاحة العمق وعرض الصورة وعمق الصورة.

بعد ذلك ، قم بتشغيل الليزر. اضغط على وضع PA لمشاهدة صور الوضع B وPA الحية. اضبط كسب PA باستخدام مقبض 2D Gain ، واضبط نافذة PA وخريطة الألوان على الشاشة. قم بتشغيل الليزر عند ضوء 1,100 نانومتر لاستهداف الدم ، متبوعا بضوء 1,210 نانومتر لاستهداف الدهون.

دعونا الآن نراجع نتائج بروتوكول VPAT لإجراء التصوير الخاص بالدهون والدم في الجسم الحي.

سمح التصوير بالموجات فوق الصوتية بالحصول على معلومات هيكلية حول الشريان الأورطي تحت الكلى. يمكن استخدام هذا لتفسير المعلومات التركيبية ل VPAT بشكل أفضل. على وجه التحديد ، صور الضوء الذي يبلغ وزنه 1100 نانومتر الدم داخل الشريان الأورطي ، بينما صور الضوء الذي يبلغ طوله 1210 نانومتر تراكم الدهون تحت الجلد وحول الأبهر.

كما يتضح من هذه الصور ، تتبع الدهون تحت الجلد هندسة الجلد. ومع ذلك ، فإن الدهون حول الأبهر تتبع محيط الشريان الأورطي ، وتنشأ إشارة الدم من داخل الشريان الأورطي.

يمكن استخدام التصوير المقطعي الضوئي الصوتي لمجموعة متنوعة من التطبيقات قبل السريرية والسريرية.

يلعب التصوير الحيواني الصغير في الجسم الحي دورا مهما في الدراسات قبل السريرية ، ويستخدم التصوير المقطعي الضوئي الصوتي ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة للكشف عن الامتصاص الإلكتروني ، مما يتيح التصوير عالي الدقة لميزات الدماغ العميقة للتطبيقات العصبية البيولوجية. يتم جمع بيانات دقيقة عن أكسجة الهيموجلوبين وتشريح الأوعية الدموية وتدفق الدم. يمكن استخدام معلومات التصوير الداخلي للدماغ لتقييم أنسجة المخ الطبيعية والمرضية.

في طب الأوعية الدموية ، من المهم تصور الأوردة والشرايين وتقييم وظائفها. يوفر التصوير المقطعي الضوئي معلومات تركيبية تميز اللويحات بأنها إما ضعيفة أو مستقرة ، مما يساعد على التنبؤ بأي منها عرضة للتمزق وقد يؤدي إلى احتشاء عضلة القلب أو السكتة الدماغية الإقفارية.

لقد شاهدت للتو مقدمة JoVE للتصوير المقطعي الضوئي. يجب أن تفهم الآن المبادئ الأساسية لتقنية التصوير هذه وأن تكون قادرا على تصوير وتفسير النتائج. شكرا للمشاهدة!