Method Article

تصور ثنائي الأبعاد فائق الدقة للأوعية الدموية الدقيقة لدماغ الفئران باستخدام الفحص المجهري لتحديد الموجات فوق الصوتية

DOI:

10.3791/67813

⸱

March 28th, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Fudan University, 2Academy for Engineering and Technology, Fudan University, 3School of Information Science and Technology, Fudan University, 4State Key Laboratory of Medical Neurobiology, Fudan University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا ، نصف بروتوكول الفحص المجهري للتوطين بالموجات فوق الصوتية (ULM) ، والذي يحقق دقة مكانية تبلغ 12.5 ميكرومتر لتصوير الأوعية الدموية الدقيقة في الدماغ في الفئران. إنه يتيح التصور التفصيلي لاتجاه تدفق الدم وسرعته ، مما يوفر أداة قوية لتطوير دراسات الدورة الدموية الدماغية واضطرابات الأوعية الدموية.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تشكل الأوعية الدموية الدقيقة الدماغية شبكة معقدة من الأوعية الضرورية للحفاظ على وظائف الدماغ. يمكن لأمراض مثل السكتة الدماغية ومرض الزهايمر والأورام الدبقية والخرف الوعائي أن تعطل نظام الأوعية الدموية الدقيقة بشكل عميق. لسوء الحظ ، تقدم طرق التصوير الطبي الحالية ملاحظات غير مباشرة فقط على هذا النطاق. مستوحى من الفحص المجهري البصري ، يتغلب الفحص المجهري للتوطين بالموجات فوق الصوتية (ULM) على المفاضلة الكلاسيكية بين عمق الاختراق والدقة المكانية. من خلال توطين وتتبع الفقاعات الدقيقة المحقونة الفردية (MBs) بدقة الطول الموجي الفرعي ، يمكن إنشاء خرائط الأوعية الدموية والسرعة على مقياس الميكرومتر. هنا ، نقدم بروتوكولا قويا للتصوير فائق الدقة للأوعية الدموية الدقيقة في الجسم الحي في الجسم الحي في الفئران باستخدام منصة الموجات فوق الصوتية التجارية. تحقق هذه الطريقة دقة مكانية تبلغ 12.5 ميكرومتر ، وتعيد بناء بنية الأوعية الدموية الدقيقة وتوفر معلومات مفصلة عن اتجاه تدفق الدم وسرعته ، مما يعزز بشكل كبير فهمنا للدوران الدقيق الدماغي. يمكن توسيع البروتوكول ليشمل نماذج أمراض الفئران ، مما يوفر أداة قوية للتشخيص المبكر وعلاج أمراض الأوعية الدموية العصبية.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تعتبر الأوعية الدموية الدقيقة الدماغية ، التي تتكون من الشعيرات الدموية والشرايين والأوردة ، ضرورية للحفاظ على وظائف المخ من خلال تسهيل توصيل العناصر الغذائية وتبادل الأكسجين وإزالة النفايات1،2. تشارك الاضطرابات في هذه الشبكة في الاضطرابات العصبية مثل السكتة الدماغية3 ، ومرض الزهايمر4 ، والأورام الدبقية5 ، والخرف الوعائي6 ، مما يؤدي إلى ضعف في فسيولوجيا الدماغ. غالبا ما تسبق التغيرات الوعائية الدقيقة ظهور الأعراض السريرية ، مما يجعلها هدفا حاسما للتدخلات التشخيصية والعلاجية

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تمت الموافقة على جميع التجارب على التي يتم إجراؤها في هذا العمل من قبل لجنة الأخلاقيات بجامعة فودان (رقم الموافقة: 2022JS-004). يتبع البروتوكول بدقة إرشادات رعاية لجامعة فودان لضمان المعاملة الإنسانية للحيوانات. قبل البدء التجريبي ، يجب السماح للفئران بفترة أسبوع واحد للتأقلم البيئي ، يتم خلالها تزويدهم بالعلف والماء الكافيين. يتم تنظيم الفترة الضوئية بعناية وفقا لإيقاعاتها البيولوجية لضمان الحفاظ على الحالات الفسيولوجية الطبيعية. في نهاية التجربة ، يتم إجراء القتل الرحيم باستخدام جرعة زائدة من الأيزوفلوران المستنشق.

ملاحظة: يظهر الإعداد التجريبي في الشكل 1A-H.....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يوضح الشكل 1 الإعداد التفصيلي لتصوير الأوعية الدموية الدقيقة في الجسم الحي في الفئران ، مع تصميم كل عنصر بعناية لتقليل التباين التجريبي وضمان الحصول على بيانات دقيقة للحصول على نتائج تصوير موثوقة فائقة الدقة.

يعرض الشكل 2 أ الهيكل المعاد بناؤه بواسطة ULM للأوعية الدموية الدقيقة في دماغ الفئران ، ويقع على بعد -1 مم من نقطة بريجما ، مع عمق تصوير يقترب من 12 مم. يتراوح سمك الشريحة الفعالة عبر مستوى التصوير من 0.1 مم إلى 0.3 مم. .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

استخدم هذا البروتوكول بنجاح ULM لإجراء تصوير فائق الدقة للأوعية الدموية الدقيقة لدماغ الفئران في الجسم الحي. بالمقارنة مع طرق التصوير الأخرى ، يستوعب ULM في نفس الوقت كلا من الدقة المكانية وعمق الاختراق. تم تصوير دماغ الفئران المكشوف بدلا من الجمجمة ، وتجنب التوهين والتشوه الناجم عن وجود العظام. تحت محول طاقة بتردد مركزي قدره MHz 15.625 ، تم التقاط هياكل وعائية على عمق 12 مم تقريبا ، مع استبانة مكانية تصل إلى 12.5 ميكرومتر. سهل اتجاه تدفق الدم التمايز بين مناطق معينة من الشرايين والأوردة.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

تم دعم هذا العمل جزئيا من قبل البرنامج الوطني للبحث والتطوير الرئيسي في الصين بموجب المنحة 2023YFC2410903 ، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنح 12274092 ، 12034005) ، وبرنامج المستكشف في شنغهاي (المنحة 21TS1400200) ، وبرنامج التعاون الدولي للعلوم والتكنولوجيا في شنغهاي (المنحة 24490710400) ، ومؤسسة الذكاء الاصطناعي للعلوم بجامعة فودان (Grant FudanX24AI016).

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
الكحولDICHANGhttps://www.dehsm.com/goods-17187.html75٪
برنامج تشكيل الشعاعمعهد الهندسة الطبية الحيوية في جامعة مونتريالMatlab Ultrasound Toolbox 3.4 إصدار
جهاز صيانة درجة حرارة الجسمRWD Life Science Co.، Ltd.69026
أداة الدماغ التجسيميةRWD علوم الحياة المحدودة71000-Rقابلة للتكيف مع قناع
التنفس طقم الأدوات الجراحية للحقن المجهري في الجمجمةRWD Life Science Co.، Ltd.SP0005-R
المجهر الرقميRWD علوم الحياة المحدودةDOM-1001
قسطرة توصيل المخدراتRWD علوم الحياة المحدودةمرهم https://www.rwdls.com/product-solutions/life-sciences/administration/draw-blood
ErythromycinRenhe PharmaH360200181٪ × 15 جم
آلة تخدير الغازRWD Life Science Co.، Ltd.يتضمن R500IEقناع التنفس
ماكينة قص كهربائية محمولةGUAZHOUMUMJD-DTJ02
مثقاب قحفي صغير محمولباليد RWD Life Science Co.، Ltd.78001
إبرة سكنيةبلطف EnterpriseDevelopment Group Co., LTDنموذج الضغط الإيجابي  26 جرام
محلول اليودHYNAUThttps://www.hainuocn.com/index/detail/524.html4.5 & ndash; 5.5 جم / لتر
برنامج إزالة تشكيل IQمعهد الهندسة الطبية الحيوية في جامعة مونتريالMatlab Ultrasound Toolbox 3.4 إصدار
IsofluraneRWD Life Science Co.، Ltd.R510-22-10
برنامج MATLABMathWorksالإصدار R2021a
مضخة الحقن الدقيقRWD Life Science Co.، Ltd.R462
حقن كلوريد الصوديومSHENG'AO الصيدلانية المحدودة2700714600.90٪
SonoVueBraccohttps://www.bracco.com/en-se/product/sonovue
مثقاب كرويRWD Life Science Co.، Ltd.HM1027 / HM1010
دعم برنامج تحديد المواقعRWD Life Science Co.، Ltd.V2.0.0.30400
حقنةتفضل بشركة EnterpriseDevelopment Group Co.، Ltd.RWLB1 مل
تتبع برنامجJean-Yves Tinevez2016 إصدار
هلام الموجات فوق الصوتيةJunkang Medical Equipment Co.، Ltd.نموذج DS-1
مسبار الموجات فوق الصوتيةVERASONICS، INC.L22-14vX LF
Verasonics نظام الموجات فوق الصوتيةVERASONICS، INC.الموجات فوق الصوتيةVantage-256
منصة

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sweeney, M. D., Ayyadurai, S., Zlokovic, B. V. Pericytes of the neurovascular unit: Key functions and signaling pathways. Nat Neurosci. 19 (6), 771-783 (2016).
  2. Wardlaw, J. M., Smith, C., Dichgans, M. Mechanisms of sporadic cerebral small vessel disease: Insig....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Ultrasound Localization MicroscopySuper Resolution ImagingBrain MicrovasculatureRat Brain ImagingMicrobubble TrackingBlood Flow DynamicsCraniotomy ProcedureVelocity MappingMicrovascular ArchitectureNeurovascular Disease Models

Related Articles