مقالة منهجية

المقاصة البصرية العابرة باستخدام جزيئات الامتصاص للتصوير خارج الجسم الحي والتصوير في الجسم الحي

6.4K مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/68629

⸱

يوليو 11, 2025

 ,  ,  , 
1Department of Physics, The University of Texas at Dallas, 2Department of Electrical and Computer Engineering, The University of Texas at Dallas

في هذه المقالة

ملخص

تعمل تقنيات المقاصة البصرية ، مثل امتصاص محاليل الجزيئات ، على تقليل تشتت الضوء مؤقتا لتحسين التصوير البيولوجي وتقديم استراتيجيات تصوير متوافقة حيويا وقابلة للعكس في الجسم الحي للأعضاء العميقة. يقدم هذا البروتوكول إجراءات تجريبية مفصلة بالإضافة إلى معالجة متقدمة للصور لتحقيق تصوير ديناميكي عالي الجودة لديناميكيات الوقت الفعلي في الحية.

الملخص

التصوير الديناميكي هو أداة أساسية في علم الأحياء والطب ، ولكنه محدود بتشتت الضوء في الأنسجة الحية الناجم عن عدم تطابق معامل الانكسار ، مما يقلل من عمق الاختراق والدقة في الأنسجة البيولوجية. قدم العمل السابق نهجا جديدا لتحقيق الشفافية البصرية في الحية من خلال استخدام جزيئات شديدة الامتصاص. عندما تذوب هذه الجزيئات الممتصة ، مثل التارترازين ، وهي صبغة معتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (FDA) شائعة الاستخدام في الأطعمة ، في الماء ، فإنها تعدل معامل الانكسار للوسط المائي من خلال علاقات Kramers-Kronig. يسمح هذا التعديل بتقليل عدم تطابق معامل الانكسار بين المكونات المنفصلة في الأنسجة ذات مؤشرات الانكسار المميزة ، وبالتالي التخفيف من التشتت. تقدم هذه المقالة المنهجية التفصيلية لتقنية إزالة الأنسجة باستخدام محلول مائي قائم على التارترازين ، يتم تطبيقه على كل من عينات خارج الجسم الحي وفي الجسم الحي . يجعل هذا النهج أجسام الفئران الحية شفافة في الطيف المرئي بشكل عكسي ، مما يتيح تصويرا أكثر وضوحا وأعمق للعمليات والهياكل الداخلية. ثم تم استخدام خوارزمية معالجة الصور المتقدمة لتحسين التباين وتجزئة الأجهزة ذات الأهمية. بالإضافة إلى ذلك ، تظهر شفافية عالية في عينات خارج الجسم الحي ، مثل صدور الدجاج المعالجة بمحلول قائم على التارترازين. تقدم هذه الطريقة نهجا متعدد الاستخدامات ويمكن الوصول إليه لتعزيز قدرات التصوير عبر طرائق مختلفة وتمهد الطريق للتقدم في فهم الأنظمة البيولوجية المعقدة.

المقدمة

لطالما واجه التصوير البيولوجي تحديا من خلال تشتت الضوء ، مما يحجب الهياكل ذات الأهمية1. تهدف تقنيات المقاصة البصرية إلى تقليل تشتت الضوء وتعزيز الوضوح البصري ، مما يتيح تصور الهياكل المخفيةسابقا 2. أدى تطوير هذه التقنيات إلى مجموعة متنوعة من الأساليب المصممة لتحسين التصوير البصري للأنسجة البيولوجية خارج الجسم الحي ، حتى الكاملة ، دون التشريح المادي للعينات3. ومع ذلك ، فإن تطوير تقنيات مماثلة للتطبيقات في الجسم الحي كان يمثل تحديا. تقنيات مثل CLARITY Clear Lipid-exchanged A R igidImaging المهجنة بالكريلاميد / Immunostaining / في الموقع متوافقة مع التهجين Tissue hYdrogel) ، تقدم تصويرا عالي الدقة ولكنها تفتقر إلى قابلية الانعكاس ، مما يجعلها غير مناسبة للدراسات الحيوانيةالحية 4. أظهر كونستانتيني وآخرون تقدما أبطأ في التصوير في الجسم الحي مقارنة بوضوح التصوير خارج الجسم الحي ، ويرجع ذلك إلى تعقيد الحفاظ على بقاء الأنسجة مع تجنب المستويات السامة من العوامل اللازمة لشفافيةالأنسجة 5. تؤكد جينينا على مستقبل إزالة الأنسجة البصرية بالاعتماد على طرق غير جراحية وقابلة للعكس6. أظهرت الدراسات الحديثة فعالية الأصباغ الممتصة للذوبان في الماء للإزالة البصرية في الجسم الحي. على سبيل المثال ، Miller et al. أظهر أن تطبيق Tartrazine موضعيا عزز بشكل كبير عمق التصوير في كل من OCT والفحص المجهري الضوئي الصوتي (PAM) لجلد الفأر الحي ، عن طريق تقليل التشتت وزيادة معامل الانكسار لمكونات الأنسجة الخلالية7. جيا وآخرون استخدم 15٪ وزن / ث محلول Tartrazine لتعزيز تصوير PAM في الجسم الحي لأذن الفأر وأنسجة البطن ، مما يكشف عن هياكل الأوعية الدموية الدقيقة ذات الدقة تحت الخلوية التي تم حجبهابطريقة أخرى 8. أظهر Zuo et al. تصوير الدماغ من خلال فروة الرأس والجمجمة السليمة في الفئران الحية باستخدام 0.6 M Tartrazine ، مما حقق كثافة إشارة أعلى بأربع مرات ودقة محسنة بمقدار 3.5 مرة مقارنة بالأنسجة غيرالمعالجة 9. في تطبيق آخر ، Narawane et al. مكن التصوير المقطعي البصري العميق عبر الصلبة في عيون الخنازير عن طريق تطبيق التارترازين ، مما يحقق تصورا واضحا للمساحة فوق الصلبة ، والتي كان يتعذر الوصول إليها سابقا بسبب التشتت الصلبيالقوي 10. على الرغم من أن طرق إزالة الأنسجة خارج الجسم الحي مثل CLARITY و iDISCO (التصوير ثلاثي الأبعاد الذي يدعم الملصقات المناعية للأعضاء التي تم تطهيرها بالمذيبات) تحقق شفافية بصرية عالية ودقة تحت الخلوية من خلال إزالة الدهون أو المقاصة القائمة على المذيبات ، إلا أنها غالبا ما تكون غير مناسبة للتصوير في الجسم الحي مع الحية4،11،12. يؤثر هذا القيد على التصوير الديناميكي ، وهو أمر بالغ الأهمية للتصوير الطبي الحيوي للعمليات الديناميكية داخل الحية ، مثل تطور المرض والعلاجات.

توفر الجزيئات الممتصة ذات الذوبان المائي العالي وأشكال شريط الامتصاص المميزة ، مثل التارترازين ، وهي صبغة غذائية ، مزايا واعدة لتحقيق الشفافية البصرية فيالحية 13. من خلال إدخال التارترازين على وجه التحديد ، يمتص النسيج بشكل انتقائي الأطوال الموجية فوق البنفسجية والزرقاء بسبب الخصائص الطيفية الفريدة للصبغة ، مما يؤدي إلى ملف تعريف معامل الانكسار المعدل الذي يقلل من التشتت بأطوال موجية أطول. تم تحسين تقنية إزالة الأنسجة البصرية غير البديهية هذه للتصوير في الجسم الحي ، وتوفر علاقات Kramers-Kronig أساسا علميا للشفافية المرصودة عند استخدام جزيئات شديدة الامتصاص مثل Tartrazine14،15. للتصوير في الجسم الحي ، يتم دمج التارترازين مع جزيئات الاغاروز الساخنة والماء لإنشاء محلول متماسك يلتصق بالبشرة بشكل أفضل. كما تسهل طبيعة التارترازين القابلة للذوبان في الماء الإزالة السهلة للمحلول القائم على الصبغة من الحية، مما يقلل من الآثار المحتملة للتعرض المطول لمحاليل الصبغة. بالإضافة إلى ذلك ، تم تكييف الطريقة مع العديد من التطبيقات الطبية الحيوية لتحسين عمق التصوير والدقة والحساسية ، بما في ذلك التصوير المقطعي للتماسك البصري7،16 والتصوير الضوئيالصوتي 7،9 ، مما يدل على إمكاناتها لمجتمع التصوير الطبي الحيوي الأوسع.

مع الاهتمام المتزايد بتطبيق جزيئات الامتصاص في التصوير الطبيالحيوي 17،18 ، يقدم البروتوكول إجراء مفصلا لاستخدام صبغة الطعام للتطبيقات خارج الجسم الحي وفي الجسم الحي ، جنبا إلى جنب مع معالجة الصور والتصوير القابل للعكس في الجسم الحي . يتم تطبيق هذا البروتوكول على أنسجة صدور الدجاج لإظهار الشفافية خارج الجسم الحي ثم يتم تعديله لتصوير الرأس والبطن في الجسم الحي للفئران ، مما يظهر قابلية الانعكاس. يخلق المحلول المطبق على جلد الفأر في الجسم الحي شفافية مؤقتة وقابلة للانعكاس دون الإضرار بسلامة الجلد أو الأنسجة. يمكن دمج هذه التقنية مع خط أنابيب معالجة الصور ، بما في ذلك تقليل الضوضاء ، لإنشاء بروتوكول تصوير محسن للتصوير البصري في الجسم الحي للأعضاء الداخلية. عند دمجها ، تتيح هذه التقنيات تصويرا طوليا غير جراحي أفضل للملاحظات في الوقت الفعلي للعمليات البيولوجية. يتغلب استخدام العوامل الأكثر أمانا التي تظهر قابلية الانعكاس على القيود السابقة ويوفر طريقة أكثر ملاءمة للتصوير البيولوجي الديناميكي.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

تمت الموافقة على جميع التجارب على التي أجريت من قبل لجنة رعاية واستخدام المؤسسية بجامعة تكساس في دالاس (IACUC) وفقا لدليل المعاهد الوطنية للصحة لرعاية واستخدام المختبر. الكواشف والمعدات المستخدمة مدرجة في جدول المواد. كود معالجة الصور متاح في Github: https://github.com/ou-group-utd/JoVE-2025-Image-Processing

1. تحضير محلول التارترازين

  1. لعينات ex vivo
    1. لتحضير محاليل الصبغة ، احسب الكتلة المطلوبة من مسحوق الصبغة (التارترازين) لتحضير الحجم المطلوب للمحلول. استخدم الصيغة:
      الكتلة (جم) = المولارية (م) × الوزن الجزيئي (جم / مول) × الحجم (لتر)
      ملاحظة: لمعايرة المولارية الفعلية ، قم بقياس امتصاص المحاليل المحضرة باستخدام مطياف UV-VIS وقم بتطبيق قانون Beer-Lambert19.
      تنبيه: استخدم ميزان تحليلي لوزن الكمية الدقيقة للمسحوق. ارتد معدات الحماية الشخصية المناسبة ، بما في ذلك معطف المختبر والقفازات ونظارات السلامة ، عند العمل مع مساحيق الصبغة. تجنب الاستنشاق أو ملامسة الجلد.
    2. انقل مسحوق الصبغة إلى قارورة زجاجية نظيفة وأضف الحجم المطلوب من الماء منزوع الأيونات (DI) باستخدام ماصة حجمية لضمان الدقة الحجمية.
    3. إذا لم يذوب المسحوق تماما في درجة حرارة الغرفة ، ضع القارورة الزجاجية في فرن مختبر أو فرن مسخن مسبقا إلى 40 درجة مئوية وسخنها لمدة 10 دقائق أو حتى يذوب المسحوق تماما (الشكل 1 أ).
      ملاحظة: المحاليل منخفضة المولارية قابلة للذوبان تماما في درجة حرارة الغرفة وتبقى في شكل سائل ، بينما تتطلب المحاليل عالية التركيز (>0.37 م) تسخين.
      تنبيه: سيؤدي التسخين المفرط إلى تبخير الماء وتغيير التركيز الفعلي للمحلول.
    4. قلب على الخلاط الدوامي لمدة 30 ثانية إلى 1 دقيقة لضمان الذوبان الكامل.
    5. لتحضير محلول 0.65 م ، قم بإذابة 427.5 مجم من مسحوق التارترازين في 1 مل من ماء DI19. للتركيزات الأخرى ، راجع الجدول 1.
      ملاحظة: التخلص من محاليل الصبغة غير المستخدمة والمواد الملوثة وفقا لإجراءات التخلص من النفايات الكيميائية القياسية.
  2. لعينات في الجسم الحي
    1. احسب الكتلة المطلوبة من جزيئات الاغاروز الدقيقة ذات درجة الانصهار المنخفضة والتارترازين لتحضير تركيز 0.65 متر مع محلول هيدروجيل الاغاروز 0.4٪ (4 مجم / مل).
      ملاحظة: اتبع احتياطات السلامة القياسية كما هو موضح في الخطوة 1.1.1 عند التعامل مع جميع الكواشف.
    2. انقل المساحيق الموزونة إلى قارورة زجاجية نظيفة. أضف ماء DI باستخدام ماصة حجمية.
    3. ضع القارورة في فرن مختبر أو فرن مسخن مسبقا إلى 75 درجة مئوية لمدة 10-15 دقيقة تقريبا أو حتى تذوب جزيئات الاغاروز تماما.
    4. اخلط أحيانا باستخدام خلاط دوامة أثناء عملية التسخين للذوبان بشكل موحد.
    5. اترك المحلول يبرد إلى درجة حرارة الغرفة قبل الاستخدام. إذا تصلب في شكل هلام ، فاستخدم الخلاط الدوامي لمدة 30 ثانية لإعادة تسييله.
    6. لتحضير محلول هيدروجيل 0.65 M ، قم بإذابة 427.5 مجم من مسحوق التارترازين و 4 ملغ من الاغاروز في 1 مل من ماء DI. لتحضير محاليل بتركيزات أخرى ، حافظ على تركيز الاغاروز عند 0.4٪ (4 مجم / مل) وارجع إلى الجدول 1 لمعرفة كتلة التارترازينالمقابلة 17.

2. المقاصة البصرية للأنسجة خارج الجسم الحي

  1. تحضير العينة
    1. لتحضير مناديل خارج الجسم الحي ، قطعي أنسجة صدور الدجاج إلى السماكة المرغوبة بالتوازي مع ألياف الكولاجين.
    2. نظف الأنسجة المقطعة برفق بالماء.
    3. قم بقياس السماكة عن طريق وضع الأنسجة بين شريحتين مجهريين نظيفتين. اضغط برفق على الشرائح معا واستخدم الفرجار الورني لقياس المسافة بين الشرائح في وسط الأنسجة.
    4. انقع الأنسجة في محلول الصبغة.
      تنبيه: تأكد من أن حجم المحلول أكبر من حجم العينة وأن الأنسجة مغمورة بالكامل.
    5. ضع الحاوية على شاكر مداري ورج بمعدل 100 دورة في الدقيقة لمدة 10 دقائق.
    6. اترك الأنسجة في المحلول لمدة 60 دقيقة في درجة حرارة الغرفة للتركيزات المنخفضة ≤0.4 متر وعند 40 درجة مئوية للتركيزات الأعلى >0.4 متر.
  2. التصوير
    1. قم بإزالة الأنسجة من محلول الصبغة باستخدام ملقط نظيف.
    2. ضع العينة بين شريحتين زجاجيتين شفافتين والتقط الصور باستخدام كاميرا رقمية أو علمية بإعدادات دقة وتكبير مناسبة.
    3. قم بإجراء عملية التصوير في بيئة إضاءة خاضعة للرقابة لتقليل تداخل الضوء الخارجي.
    4. كرر عملية التصوير لعينات الأنسجة ذات السماكات المختلفة وتركيزات محلول الصبغة (الشكل 2 ب).
      ملاحظة: استخدم مصدر ضوء LED للإضاءة الخلفية. ومع ذلك ، فإنه يعمل بنفس الطريقة تماما لمصدر ضوء الإضاءة العلوي أيضا.
  3. قياسات الإرسال البصري
    1. لقياس الإرسال البصري ، ضع أنسجة الدجاج بين شريحتين زجاجيتين شفافتين وقم بقياس ناقل الحركة باستخدام مطياف الأشعة فوق البنفسجية المرئية - NIR (الشكل 2C).
    2. تأكد من أن النظام مخطط بشكل صحيح ، وأن شعاع الضوء يمر عبر نفس المنطقة من الأنسجة قبل وبعد معالجته بمحلول الصبغة للحفاظ على الاتساق.
      ملاحظة: سجل أطياف الإرسال عبر نطاق الطول الموجي من 400 نانومتر إلى 2000 نانومتر، باستخدام سرعة مسح متوسطة وفاصل بيانات يبلغ 1.0 نانومتر. يستغرق الفحص الطيفي الكامل حوالي 5 دقائق لكل عينة.

3. الشفافية البصرية في الحية

  1. تحضير
    1. قبل التجربة ، قم بقياس وزن وقم بتدوين مستوى النشاط العام لإنشاء خط أساس فسيولوجي.
    2. استخدم وسادة تدفئة مع ضبط درجة الحرارة على 37 درجة مئوية للحفاظ على درجة حرارة جسم أثناء التجربة.
      تنبيه: راقب باستمرار لمنع ارتفاع درجة الحرارة.
    3. إدارة التخدير (باتباع البروتوكولات المعتمدة مؤسسيا) للتصوير البصري للحيوانات الحية بناء على مواقع التصوير. لتصوير البطن ، استخدم التخدير الاستنشاقي للشفاء السريع ، والتخدير عن طريق الحقن لتصوير الدماغ.
    4. للتخدير الاستنشاقي ، قم بالحث باستخدام الأيزوفلوران بنسبة 1.5٪ -3٪ ومعدل التدفق 0.8 لتر / دقيقة لمدة 5 دقائق تقريبا قبل تجربة التصوير وحافظ عليه عند 1٪ -2٪ طوال التجربة.
      تنبيه: راقب نمط تنفس وعمقه باستمرار. استخدم منطقة جيدة التهوية لتقليل التعرض للتخدير للموظفين.
    5. للتخدير عن طريق الحقن، قم بإعداد كوكتيل يحتوي على الكيتامين هيدروكلوريد (16 ملغم/مل) وديكسميديتوميدين هيدروكلوريد 0.2 ملغم/مل. الجرعة حسب وزن والبروتوكولات المؤسسية المعتمدة.
    6. قم بقص الفراء باستخدام مقصات الصغيرة من منطقة التصوير المطلوبة.
    7. ضعي كريم إزالة الشعر على منطقة الجلد المشذبة لمدة تقل عن 60 ثانية لإزالة الشعر المتبقي. قم بإزالة الكريم على الفور وتنظيف الجلد باستخدام مناديل كحولية لتجنب تهيج الجلد.
    8. استخدم Atipamezole كدواء عكسي للتخدير عن طريق الحقن بعد التجربة. راقب أثناء التعافي وتأكد من عودته إلى التنفس الطبيعي والحركة قبل العودة إلى قفص منزله.
  2. إجراء لجعل الأنسجة شفافة
    1. قم بإعداد إعداد التصوير عن طريق وضع وسادة تسخين مضبوطة على 37 درجة مئوية أسفل لمنع انخفاض حرارة الجسم. قم بمحاذاة مصدر الضوء والكاميرا لالتقاط الصور.
    2. استخدم محلول هيدروجيل تارترازين 0.65 م ممزوج ب 0.3٪ -0.4٪ جل الاغاروز للتطبيق (الخطوة 1.2).
    3. ضع المحلول على الجلد (البطن أو الرأس ، حسب طبيعة التجربة) باستخدام قطارة واتركه يجلس لبضع ثوان لبدء الامتصاص (الشكل 3 أ).
    4. افرك المنطقة برفق باستخدام قطعة قطن لتوزيع محلول الصبغة بشكل متساو وتسهيل امتصاص الجلد.
    5. قم بتدليك المنطقة بلطف باستخدام قطعة قطن نظيفة وقم بتطبيق المزيد من المحلول حتى يبدأ الجلد في إظهار الشفافية وتظهر الأعضاء الداخلية. أثناء الامتصاص ، سيظهر الجلد أولا ظهور نقاط برتقالية حمراء ، والتي تندمج تدريجيا في لون موحد. يعد هذا التغيير في اللون مؤشرا مرئيا رئيسيا لاختراق الصبغة بشكل كاف وبداية المقاصة البصرية.
      تنبيه: تأكد من أن المحلول لا يتبلور فوق منطقة التطبيق - يمكن أن يؤدي التبلور إلى سد ممرات الجلد ، مما يعيق امتصاص جزيئات الصبغة في الجلد ، وهو أمر بالغ الأهمية لتحقيق الشفافية. الامتصاص الكافي لجزيئات الصبغة يحول لون الجلد إلى اللون البرتقالي والأحمر.
    6. استمر في تدليك المنطقة برفق حتى يبدأ الجلد في إظهار الشفافية وتصبح الأعضاء الداخلية مرئية. تستغرق هذه العملية عادة ما يقرب من 3-5 دقائق من التدليك لمنطقة صغيرة ، ولكن قد تختلف المدة حسب حجم وسمك الجلد.
    7. التقط الصور باستخدام الكاميرا المحاذاة. اضبط التركيز البؤري والتعريض الضوئي وتوازن اللون الأبيض لتحسين جودة الصورة.
    8. ضع شريحة زجاجية أو غطاء برفق على الجلد لتقليل اللمعان وتقليل الانعكاس للحصول على صور بجودة أفضل.
      تنبيه: تعامل مع جميع المحاليل الكيميائية باستخدام معدات الحماية الشخصية المناسبة (معطف المختبر والقفازات وحماية العين) ، وتخلص من المواد المستخدمة وفقا لبروتوكولات التخلص من النفايات الكيميائية الخاصة بالمؤسسة.

4. زيادة رؤية الأعضاء مع معالجة الصور

  1. خطوات معالجة الصور
    1. يتم استخدام Python مع OpenCV لمعالجة الصور. استيراد OpenCV و numpy و matplotlib و PyWavelets.
    2. قم بتحميل الصورة الأصلية وتطبيعها . قم بتحميل الصورة الأصلية .tif ذات عمق البت. إذا تجاوزت أي قيمة بكسل 255، فقم بتطبيع جميع وحدات البكسل إلى النطاق [0، 255].
    3. اقتصاص منطقة الاهتمام (ROI). استدعي محدد عائد الاستثمار في OpenCV لرسم مربع محيط حول منطقة العضو. تابع فقط باستخدام الإصدار الذي تم اقتصاصه لجميع الخطوات اللاحقة.
      ملاحظة: تأكد من أن المربع المحيط يحيط بإحكام بالمنطقة المستهدفة دون قطع أي هياكل ذات صلة.
    4. قم بالتقسيم إلى قنوات LAB. قم بتحويل الصورة الملونة التي تم اقتصاصها إلى مساحة ألوان LAB وتقسيمها إلى قنوات L (الإضاءة) و A و B.
      ملاحظة: تتم معالجة الصور بالألوان، لذلك تم استخدام مساحة ألوان المختبر مع تقنيات معالجة الصور التي يتم تطبيقها فقط على القناة L، حيث توجد شدة البكسل.
    5. تحليل توزيع شدة البكسل. ارسم رسم بياني للقناة L لتقييم انتشار التباين والشدة.
      ملاحظة: استخدم الرسم البياني للتحقق مما إذا كان تحسين التباين ضروريا ولتوجيه تحديد المعلمة لتحسين التباين. تريد أن ينتشر الرسم البياني الخاص بك عبر [0 ، 255].
    6. قم بتطبيق CLAHE (معادلة الرسم البياني التكيفي المحدود للتباين) لتحسين التباين المحلي. قم بإنشاء كائن CLAHE باستخدام clipLimit = 5.0 و tileGridSize = (16,16). قم بتنفيذ CLAHE على القناة L ودمج قناة L المحسنة ب CLAHE مع القناتين A و B الأصليتين. قم بتحويل CLAHE من LAB إلى RGB للتصور إذا لزم الأمر.
      ملاحظة: إذا أظهر الرسم البياني ضوضاء مضخمة بشكل مفرط (مسامير)، فاضبط "clipLimit" أو "tileGridSize" وأعد تطبيقه لتحقيق تباين محلي متوازن.
    7. تقليل التشويش من الصورة المحسنة للتباين. قم بإجراء تحليل مويجة منفصلة من مستويين على قناة CLAHE L الطبيعية (تم قياسها [0 ، 1]) مع عتبة ناعمة تبلغ 0.1. أعد بناء القناة L التي تم إزالة الضوضاء، وقم بالقياس إلى [0، 255]، ودمج القناة L الخالية من الضوضوء مع القناتين A وB الأصليتين. اعرض الصورة الملونة الأصلية التي تم اقتصاصها مقابل النتيجة التي تم إزالة الضوضاء من ضوضاء الموجة.
      ملاحظة: يقلل تقليل الضوضاء من المويجة من التقلبات الصغيرة التي قد يساء تفسيرها على أنها مقدمة في المناطق الموحدة.
    8. قم بتقسيم أجهزة الاهتمامات عبر عتبة أوتسو التكيفية. احسب عتبة أوتسو على قناة L الخالية من الضوضاء. اطرح تحيزا قدره 15 من العتبة ليشمل مناطق الأعضاء منخفضة الكثافة.
      1. قم بتطبيق عتبة ثنائية بقيمة التحيز للحصول على قناع لوحدات بكسل الأعضاء. ادمج القناع مع القنوات A و B الأصلية وقم بتحويله إلى RGB للعرض.
        ملاحظة: يفرض تعديل التحيز إدراج مناطق الأعضاء تحت الأوعية. أعد ضبط التحيز إذا لزم الأمر لمجموعة بيانات مختلفة.
    9. انتقل إلى التحليل حسب الرغبة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

عرض الشفافية البصرية في أنسجة صدور الدجاج خارج الجسم الحي
للتحقيق في انتشار الضوء من خلال الأنسجة خارج الجسم الحي ، استخدمنا قطعا مقطعة من صدور الدجاج النيئة الخالية من العظم بسماكة 1.5 مم و 2.5 مم و 3.5 مم (الشكل 2 ب). تم قطع الأنسجة بالتوازي مع ألياف الكولاجين ، مما يضمن اتجاها ثابتا للألياف العضلات. تم التقاط الصور باستخدام كل من نمط الشبكة الشبكية وشعار "UT Dallas" أسفل الأنسجة قبل و...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

يقدم هذا العمل طريقة بروتوكول شاملة وقابلة للتكرار لتحقيق الشفافية البصرية في الأنسجة البيولوجية باستخدام جزيئات الامتصاص ، وتحديدا صبغة الطعام المعتمدة من إدارة الغذاء والدواء الأمريكية (المعتمدة للاستخدام في المنتجات الغذائية ، وليس في التطبيقات الطبية). تقلل هذه الطريقة بشكل فعال من التشتت الجوهري في الأنسجة عن طريق تغيير معامل الانكسار داخل البيئة الدقيقة للأنسجة ، مما يعزز الشفافية البصرية. أظهرت هذه الدراسة فعالية هذه الطريقة من خلال التصوير خارج الجسم الحي والتصوير في...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

يعلن جميع المؤلفين عدم وجود تضارب في المصالح.

شكر وتقدير

تعترف ZO بالدعم المقدم من جامعة تكساس في دالاس.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
الميزان التحليليHZKFA220S
آلة تخديرشركة RWD لعلوم الحياةتايجي آي إيالتخدير الاستنشاق
حقن أتيباميزول هيدروكلورايد 5 مجم / ملكوفيرتوس82124التخدير عن طريق الحقن
كاميرا CMOSمختبرات ثورCS165CU / م ، زيلوكس
حقن ديكسميديتوميدين هيدروكلورايد 5 مجم / 10 ملكوفيرتوس72960التخدير عن طريق الحقن
إضاءة ضوء الأليافشركة RWD لعلوم الحياة76301مصدر ضوء للإضاءة العلوية
الشرائح الزجاجيةكرافيتي العلوم0303-2122شرائح مجهر فائقة الجودة
بطانية حرارية منزليةشركة RWD لعلوم الحياة69027جهاز التحكم في درجة حرارة
معالجة الصورأوبن سي فيبايثونبرمجيات
حقنة الأنسولين 0.5 مل 29 جمنقطة الراحة26028التخدير عن طريق الحقن
إيزوفلورانكوفيرتوس029405 رمز المنتج:التخدير الاستنشاق
حقن الكيتمين HCL 100 مجم / ملدشرة20042240التخدير عن طريق الحقن
مصدر ضوء LEDشركة GGETLB-01مصدر ضوء للإضاءة العلوية
عدسةمختبرات ثورMVL4WAالبعد البؤري 3.5 مم وفتحة عدسة f/1.4
نيرالكنيسة & دوايتل 1224كريم إزالة الشعر
PBS درجة الحموضة 7.4 (1x)جيبكو2902869التخدير عن طريق الحقن
س تلميحشركة المنتجات الطبية البيوريتانيةمستشفى 806-مرحاض
SeaPlaque Agaroseلونزا50101كيميائي
تارترازينميليبورسيجمارقم سجل المستخلصات الكيميائية: 1934-21-0كيميائي
نقل الماصةفيشربراند13-711-9AMMD
مقياس الطيف الضوئي للأشعة فوق البنفسجيةشيمادزوSolidSpec-3700iماعون
قارورهقرباك242633
الماصات الحجميةأبحاث Eppendorf plus3123000063100-1000 & ميكرو ؛ L
نظام تنقية المياهعلم الحوسيةسولو إسماعون

المراجع

  1. Yun, S. H., Kwok, S. J. J. Light in diagnosis, therapy and surgery. Nat Biomed Eng. 1 (1), 0008(2017).
  2. Tuchin, V. V. Optical clearing of tissues and blood. , SPIE Publications. (2005).
  3. Ertürk, A. Deep 3D histology powered by tissue clearing, omics and AI. Nat Methods. 21 (7), 1153-1165 (2024).
  4. Chung, K., et al. Structural and molecular interrogation of intact biological systems. Nature. 497 (7449), 332-337 (2013).
  5. Costantini, I., Cicchi, R., Silvestri, L., Vanzi, F., Pavone, F. S. In vivo and ex vivo optical clearing methods for biological tissues: Review. Biomed Opt Express. 10 (10), 5251-5267 (2019).
  6. Genina, E. A. Tissue optical clearing: State of the art and prospects. Diagnostics. 12 (7), 1534(2022).
  7. Miller, D. A., et al. Enhanced penetration depth in optical coherence tomography and photoacoustic microscopy in vivo enabled by absorbing dye molecules. Optica. 12 (1), 24-30 (2025).
  8. Jia, C., et al. Tartrazine-enabled optical clearing for in vivo optical resolution photoacoustic microscopy. Biomed Opt Express. 16 (6), 2504-2515 (2025).
  9. Zuo, T., Tao, C., Liu, X. Absorbing molecules as optical clearing agents improve the resolution and sensitivity of photoacoustic microscopy. Opt Lett. 50 (7), 2282-2285 (2025).
  10. Narawane, A., et al. Optical clearing with Tartrazine enables deep transscleral imaging with optical coherence tomography. J Biomed Photonics Eng. 29 (12), 120501(2024).
  11. Ueda, H. R., et al. Tissue clearing and its applications in neuroscience. Nat Rev Neurosci. 21 (2), 61-79 (2020).
  12. Mai, H., et al. Whole-body cellular mapping in mouse using standard IgG antibodies. Nat Biotechnol. 42, 617-627 (2024).
  13. Ou, Z., et al. Achieving optical transparency in live animals with absorbing molecules. Science. 385 (6713), eadm6869(2024).
  14. Sai, T., Saba, M., Dufresne, E. R., Steiner, U., Wilts, B. D. Designing refractive index fluids using the Kramers-Kronig relations. Faraday Discuss. 223, 136-144 (2020).
  15. Yu, T., Zhu, D. Strongly absorbing molecules make tissue transparent: A new insight for understanding tissue optical clearing. Light Sci Appl. 14 (1), 10(2025).
  16. Drexler, W., et al. Optical coherence tomography: Technology and applications. Drexler, W., Fujimoto, J. G. , Springer International Publishing. Cham. 277-318 (2015).
  17. Wang, F., Zhou, C. Transparent mice': Deep-tissue live imaging using food dyes. Commun Biol. 7 (1), 1307(2024).
  18. Yu, H., Liu, J. -B., Ma, Y. -S., Fu, D. Transparent live mice offer more possibilities for biomedical research. Innov Med. 2 (4), 100098(2024).
  19. Shabbir, M. W., Biswas, S., Kajla, R., Nadella, S., Ou, Z. Designing refractive index fluids of food dye for light propagation through scattering media. MRS Commun. , (2025).
  20. Scheele, C. L. G. J., et al. Multiphoton intravital microscopy of rodents. Nat Rev Methods Primers. 2 (1), 89(2022).
  21. Schmidt, E. L., et al. Near-infrared II fluorescence imaging. Nat Rev Methods Primers. 4 (1), 23(2024).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة