Name: Verdünnt-skull Kortikale Fenster-Technik für In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-11-19T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 28 s
Description: Erfahren Sie die verdünnte Schädel-Kortikalfenster-Technik für in vivo OCT-Bildgebung der Maus. Diese weniger invasive Methode erhält die biologische Integrität des Gehirns und ermöglicht strukturelle und funktionelle Analysen.

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Diese Arbeit wurde von der UC Discovery-Proof of Concept Zuschuss und durch die NIH (R00 EB007241) unterstützt. Die Autoren möchte auch Jacqueline Hubbard für ihre Unterstützung danken, die in diesem Experiment.

Ein. Chirurgische Vorbereitung <ol><li> Weibliche CD 1 Mäuse im Alter zwischen 6-8 Wochen wurden in unseren Experimenten verwendet. </li><li> Anästhesieren die Maus mit einer intraperitonealen Injektion von Ketamin und Xylazin einer Kombination (80 mg / kg ketamine/10 mg / kg Xylazin). Platzieren Sie die Maus auf einer homöothermen pad die optimale Körpertemperatur bei ~ 37 ° C zu gewährleisten Kontinuierliche Überwachung von Betäubungsmitteln durch Testen Tieres Reflexe (z. B. Einklemmen Fuß mit stumpfen Pinzette) und injizieren mehr Betäubung, wenn nötig. </li><li> Schmieren Sie beide Augen mit einem künstlichen Riss Salbe. Entfernen Sie Haare auf der Kopfhaut mit einer Rasierklinge und entfernen restliche Haar mit 70% Alkohol prep Pads. Tragen Sie eine dünne Schicht von Nair Enthaarungscreme auf der Kopfhaut und warten Sie 2 min für sie wirksam wird. Vorsichtig abwischen Nair und die restlichen Haare mit Kochsalzlösung angefeuchteten Wattestäbchen und Alkohol prep Pads. Scalp sollte nun komplett haarlos. </li><li> Desinfizieren der Kopfhaut mit einem betadine Tupfer-Stick und reinigen mit 70% Ethanol prep Pads. </li><li> Vorsichtig wickeln Sie das Tier in Operationstüchern die optimale Körpertemperatur von ca. 37 ° C sicherzustellen und montieren das Tier auf einem stereotaktischen Rahmen, um den Schädel zu immobilisieren. Tippen Sie auf den Schädel seiner Stabilität zu gewährleisten. Eine Liste der verwendeten Materialien sind in Tabelle 1 bereitgestellt. </li></ol> 2. Verdünnt-skull Kortikale Fenster Vorbereitung <ol><li> Starten Sie den Einschnitt an der Mittellinie zwischen den Augen. Weiterhin kaudal zur Mittellinie zwischen den Ohren. Teil der Haut mit einer Pinzette. </li><li> Suchen Sie den Bereich unter einem Binokular verdünnt und entfernen Sie vorsichtig die Blende mit einer Pinzette. Trocknen Sie die Schädel mit sterilen Wattestäbchen, bevor Sie die ausgedünnt kortikale Fenster. In unseren Experimenten haben wir eine 4 × 4 mm ausgedünnt kranialen Fensters ~ 1 mm posterior und lateral bregma. </li><li> Beginnen Ausdünnung den Schädel mit einem runden Hartmetallfräser mit Bohrer 0,75 mm in einem chirurgischen Bohrmaschine mit Licht Kehrbewegung only. Wenden Sie keine direkten Druck auf den Schädel. Stoppen Bohren alle 20-30 Sek. Knochen Staub mit steriler Kochsalzlösung und Wattestäbchen zu entfernen und zu vermeiden Überhitzung des Schädels. Die Kochsalzlösung wird auch in Ableitung der Wärme über den Schädel zu unterstützen. </li><li> Sobald die äußere Schicht des kompakten Knochen vollständig entfernt wird die mittlere Schicht Spongiosa sollte jetzt sichtbar. Es könnten leichten Blutungen wie Blutgefäße sind deutlicher in der Spongiosa Schicht. Wechseln Sie zu einem grünen Stein bur und weiter bohren mit besonderer Vorsicht die schwammigen Schicht ist feiner. Der grüne Stein bur löscht weniger Knochen während der Erstellung Ebenheit der gesamten kranialen Fenster. Stoppen Bohren gelegentlich Knochenmehl zu entfernen und den Schädel zu kühlen. </li><li> Schließlich ist, wenn der Schädel ist transparenter geworden und Gefäßen am Gehirn jetzt sichtbar, beginnen Polieren des Schädels mit einem Polier-bur. Dies ermöglicht eine genauere Ausdünnung während Glätten den Schädel. Überprüfen Dünne des skull durch leichtes Antippen mit einer Pinzette. Stoppen Polierens, wenn der Schädel wird etwas flexibel. </li><li> Der verdünnte kranialen Fenster sollte nun völlig glatt und reflektierend und bereit zum Abbilden (Abbildung 1). Aufgrund der Art der hoch streuenden Gewebe des Gehirns sollte der Schädel auf mindestens 55 um für die optimale Eindringtiefe verdünnbar. Eine Liste der verwendeten Materialien sind in Tabelle 1 bereitgestellt. </li></ol> 3. Optical Coherence Tomography Imaging <ol><li> Nach der Operation abgeschlossen ist, überprüfen Tieres Atemfrequenz und Reflexe auf ein angemessenes Niveau der Anästhesie sicherzustellen und zu verwalten zusätzliche Betäubung, wenn nötig. Entfernen Tier aus der stereotaktischen Rahmen halten Tier-OP-Abdeckungen gewickelt und Transport Tier zum Imaging-Station. </li><li> Vor Bildgebung überprüfen Zeichen für Reflexe und gelten zusätzliche künstliche Tränenflüssigkeit, wenn nötig. Montieren Tier auf den stereotaktischen Rahmen, um den Schädel zu sichern. </li><li> Platz Tier unterOktober Kamera und positionieren Sie den TSCW unter dem optischen Strahl (Abbildung 2). Eine Querschnittsansicht des Schädels und Gehirn kann nun visualisiert werden (Abbildung 3). </li><li> Die Datenerfassung kann beginnen, sobald Bereich des Interesses befindet. Zum Abbilden Zwecke, verwenden wir Galvo Spiegeln, eine Abbildungsanordnung Fenster mit einer Breite von 4,0 mm zu erreichen. Ein bildgebendes Tiefe von 2 mm wurde mit 6 mW des einfallenden Leistung und einem Brennpunkt 1 mm unterhalb des ausgedünnten Schädels erhalten. Jeder Querschnittsfläche bestand aus 2.048 axiale Scans mit einer Erfassungsrate von 0,14 Sekunden pro Bild. </li><li> Volumetrischen Abtastungen des Gehirns kann auch durch Sammeln einer Serie von 2D-Querschnittbild-Bilder unter Verwendung von zwei Sätzen von Galvo Spiegel für xy Abtasten mit dem ersten Spiegel Galvo Abtasten des Strahls in der sagittalen Richtung und der zweiten Spiegel Galvo Abtasten in der koronalen erhalten werden Richtung. </li></ol>

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<li>Gill, A. S., Rajneesh, K. F., Owen, C. M., Yeh, J., Hsu, M., Binder, D. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+optical+detection+of+cerebral+edema+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurosurg%22%5BJournal%5D)">Early optical detection of cerebral edema in vivo.</a> J. Neurosurg. 114, 470-477 (2011).</li>
</ol>

Keine Interessenskonflikte erklärt.

Imaging mit OCT und einem ausgedünnten Schädel ist eine neuartige bildgebende Technik, die erst seit kurzem 15, 16 untersucht. In unseren Experimenten haben wir gezeigt, die Machbarkeit der SD-OCT-Bildgebung durch eine TSCW in einem Mausmodell in vivo. Aus unseren Ergebnissen wird der Schädel auf ca. 55 um verdünnt und die Eindringtiefe wird bei etwa 1 mm mit Bildauflösung von 8 um und 20 um in der axialen und lateralen Richtung erhalten wurden. In dem Signal-Intensitätsprofil, erhöht OCT-Bildgebung ...

Seit seiner Einführung in den frühen 1990er Jahren Oktober wurde ausgiebig für biologische Bildgebung von Gewebe Struktur und Funktion 2 verwendet. Oktober erzeugt Querschnittsbilder durch Messen Echo Zeitverzögerung des rückgestreuten Lichts 4 durch Umsetzung mit geringer Kohärenz Lichtquelle mit einem faseroptischen Michelson Interferometer 2,4. SD-OCT, auch als Fourier Domain OCT (FD-OCT) bekannt ist, wurde zum ersten Mal in 1995 5 eingeführt und bietet eine überlegene Bildgebungsmodalität im Vergleich zu herkömmlichen Zeitbereich Oktober (TD-OCT). Im SD-OCT wird der Referenzarm stationär gehalten, was zu einer hohen Geschwindigkeit und ultrahoher Auflösung Bildaufnahme 6-9. Derzeit haben TSCW Modelle weitgehend in vivo Bildgebung des Gehirns Anwendungen der Zwei-Photonen-Mikroskopie an Stelle eines traditionellen Kraniotomie verwendet. Diese TSCW wurden gleichzeitig mit einer benutzerdefinierten Schädel Platte oder einem Deckglas 10-13 verwendet, um zusätzliche ima bietenGing Stabilität. In unseren Studien haben wir festgestellt, dass Zubehör wie diese sind nicht für die OCT-Bildgebung erforderlich, wenn ein TSCW verwendet wird. Daher ermöglicht das Fehlen eines Schädels Platte oder Glasdeckgläschen für ein breiteres Spektrum von bildgebenden Fenstergröße, wie sie mit dem optischen Strahl interferieren können und verändern OCT-Bilder. Eine ausgedünnte Schädel Vorbereitung hat sich als in der Bildgebung des Gehirns mit Zwei-Photonen-Mikroskopie 10-13 vorteilhaft. In unseren Experimenten verwenden wir eine SD-OCT-Systems zur Abbildung der Hirnrinde in vivo durch einen TSCW. Unsere eigene SD-OCT-Bildgebung Setup enthält einen breitbandigen, geringer Kohärenz Lichtquelle aus zwei Superlumineszenzdioden (SLD) in 1295 nm mit einer Bandbreite von 97 nm, was zu einer axialen und lateralen Auflösung von 8 um und 20 um zentriert bzw. 14 . Mit unserem optischen Bildgebung Gerät, stellen wir uns, dass die Bildgebung durch eine TSCW großes Potenzial bei der Identifizierung und Visualisierung von Strukturen und Funktionen in der optically dichten Hirngewebe.

<table border="1"><tbody><tr><td> Materialien </td><td> Firma </td><td> Katalog-Nummer </td><td> Kommentare </td></tr><tr><td> Ketamin </td><td> Phoenix Pharmaceuticals </td><td> 57319-542-02 </td><td></td></tr><tr><td> Xylazin </td><td> Akorn, Inc. </td><td> 139-236 </td><td></td></tr><tr><td> Künstliche Tränen Salbe </td><td> Rugby </td><td> 0536-6550-91 </td><td></td></tr><tr><td> Nair </td><td> Church &amp; Dwight Co., Inc. </td><td> 4010130 </td><td></td></tr><tr><td> Sterile Alkohol Prep Pad </td><td> Kendall Healthcare </td><td> 6818 </td><td></td></tr><tr><td> Wattestäbchen Applikatoren </td><td> Fisherbrand </td><td> 23-400-115 </td><td></td></tr><tr><td> Betadine Lösung Swabstick </td><td> Purdue Produkte &lt;/ Td&gt; <td> 67618-153-01 </td><td></td></tr><tr><td> Saline Solution, 0,9% </td><td> Phoenix Pharmaceuticals </td><td> 57319-555-08 </td><td></td></tr><tr><td> Stereotaktischen Rahmen </td><td> Stoelting </td><td></td><td></td></tr><tr><td> High Speed ​​Surgical Handbohrmaschine </td><td> Foredom </td><td></td><td> 38.000 rpm </td></tr><tr><td> Carbide Rosenbohrer </td><td> Stoelting </td><td></td><td> 0,75 mm </td></tr><tr><td> Dura-Green Stones </td><td> Shofu </td><td></td><td> Shank: HP Form: BA1 </td></tr><tr><td> CompoMaster Coarse &amp; CompoMaster Polisher </td><td> Shofu </td><td></td><td> Form: Mini-Pt. </td></tr><tr><td> SpaceDrapes </td><td> Braintree Scientific, Inc. </td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

verdünnt-skull kortikale fenster-technik für<em&gt; in vivo</em&gt; optical coherence tomography imaging

Thinned-skull Cortical Window Technique for In Vivo Optical Coherence Tomography Imaging

Optische Kohärenztomographie (OCT) ist eine biomedizinische Bildgebung mit hoher räumlicher und zeitlichen Auflösung. Mit seiner minimal-invasive Ansatz Oktober wurde ausgiebig in der Augenheilkunde, Dermatologie und Gastroenterologie 1-3 verwendet. Mit einem ausgedünnten Schädel kortikale Fenster (TSCW) beschäftigen wir Spektral-Domain-OCT (SD-OCT) Modalität als ein Werkzeug zur Abbildung der Hirnrinde in vivo. Üblicherweise ein geöffneter-Schädel für bildgebende wurde verwendet, da es mehr Flexibilität bietet, jedoch eine weniger invasive TSCW Ansatz und ist ein wirksames Mittel für die langfristige Bildgebung in Neuropathologie Studien. Hier präsentieren wir eine Methode zum Erstellen einer TSCW in einem Mausmodell in vivo OCT-Bildgebung der Großhirnrinde.

Nach dem Erstellen eines ausgedünnten Fenster über der Großhirnrinde das Gefäßsystem sollte nun optisch prominente (Abbildung 1) und wird für einen tieferen Bildtiefe ermöglichen (bis zu 1 mm). Die rechten Cortex wird auf ungefähr 55 um ausgedünnt zu einer normalen Schädels an 140 um (Abbildung 1) gemessen und stellt eine größere optische Klarheit verglichen. Weitere Verdünnung auf 10-15 &amp;mgr; m ist möglich 11 jedoch nicht notwendig, da die Verwendung von Glas Deckgläser ...

Wir stellen eine Methode zur Schaffung eines ausgedünnten Schädel kortikale Fenster (TSCW) in einem Mausmodell für<em&gt; In vivo</em&gt; OCT-Bildgebung der Großhirnrinde.

Verdünnt-skull Kortikale Fenster-Technik für<em&gt; In Vivo</em&gt; Optical Coherence Tomography Imaging

Optical coherence tomography (OCT) is a biomedical imaging technique  with high spatial-temporal resolution. With its minimally invasive approach OCT  has ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, ein dünnes Schädelschädelfenster in einem Mausmodell für die optische Kohärenztomographie des Gehirns in vivo zu erzeugen. Dies wird erreicht, indem das Tier zunächst betäubt und auf die Operation vorbereitet wird. Als nächstes dünnen Sie den Schädel mit verschiedenen Zahnfräsern aus.Der letzte Schritt besteht darin, OCT-Bilder des Gehirns in vivo durch das dünne Schädelschädelfenster zu erhalten. Letztendlich können aus den resultierenden OCT-Bildern strukturelle und funktionelle Informationen über das Gehirn gewonnen werden. Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden wie Kraniektomie oder Deckglasfenstern besteht darin, dass das Finical Window weniger invasiv ist und mit größerer Wahrscheinlichkeit die biologische Integrität und Lebensfähigkeit des Gehirns erhält.Die Implikationen dieser Technik erstrecken sich auf die Diagnose neurologischer Erkrankungen, da die OCT eine hohe räumliche und zeitliche Auflösung bietet und im Vergleich zur konfokalen und Zwei-Photonen-Mikroskopie eine überlegene Tiefenpenetration bietet. Im Allgemeinen haben Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten, eine gleichmäßig dünne Schädeloberfläche zu schaffen, ohne Schädelfrakturen oder subdurale Blutungen zu verursachen. Um dieses Verfahren zu beginnen, betäuben Sie eine Zöliakie-1-Maus im Alter von sechs bis acht Wochen mit einer intraperitonealen Injektion einer Kombination aus Ketamin und Xylazin.Legen Sie dann die Maus auf ein homöo-themisches Pad oder eine Decke, um während der chirurgischen Vorbereitung die optimale Körpertemperatur von ca. 37 Grad Celsius zu gewährleisten, überwachen Sie kontinuierlich das Anästhesieniveau, indem Sie die Reflexe des Tieres testen, und injizieren Sie bei Bedarf mehr Anästhesie. Als nächstes befeuchten Sie beide Augen mit der künstlichen Tränensalbe. Entfernen Sie die Haare auf der Kopfhaut mit der Haarschneidemaschine.Entfernen Sie dann die restlichen abgeschnittenen Haare mit einem verheirateten Pad oder Tupfer. Tragen Sie danach eine dünne Schicht Enthaarungscreme auf die Kopfhaut auf. Wischen Sie nach zwei Minuten die Creme und die restlichen Haare vorsichtig mit Kochsalzlösung, angefeuchteten Wattestäbchen und Alkoholvorbereitungskiden ab.Desinfizieren Sie nun die Kopfhaut mit einem Betadine-Tupfer und reinigen Sie sie mit 70%igen Ethanol-Vorbereitungspads. Montieren Sie dann das Tier auf einen stereotaktischen Rahmen, um den Schädel ruhig zu stellen. Klopfen Sie leicht auf den Schädel, um seine Stabilität zu gewährleisten.Beginnen Sie bei diesem Verfahren den Schnitt der Kopfhaut an der Mittellinie zwischen den Augen. Fahren Sie mit dem Schwanz weiter bis zum Mittelpunkt zwischen den Ohren, die Haut wird mit einer Pinzette gelappt. Lokalisieren Sie als Nächstes den Bereich, der ausgedünnt werden soll, unter einem Präpariermikroskop.Kratzen Sie den Schädel mit einer Pinzette ab, um alle Faszienreste zu entfernen. Trocknen Sie dann den Schädel mit sterilen Wattestäbchen, bevor Sie ein vier mal vier Millimeter dünnes, kortikales Fenster etwa einen Millimeter hinteres und laterales Torema erstellen. Verwenden Sie einen chirurgischen Handbohrer mit einem runden Hartmetallfräser in einer leicht schwingenden Bewegung, um den Schädel zu verdünnen.Üben Sie keinen direkten Druck auf den Schädel aus. Hören Sie alle 20 bis 30 Sekunden auf zu bohren, um Knochenstaub mit steriler Kochsalzlösung und Wattestäbchen zu entfernen und eine Überhitzung des Schädels zu vermeiden. Die Kochsalzlösung hilft auch dabei, die Wärme im gesamten Schädel abzuleiten.Sobald die äußere Schicht des kompakten Knochens vollständig entfernt ist, sollte die mittlere schwammige Knochenschicht sichtbar sein. Es kann zu leichten Blutungen kommen, da die Blutgefäße in der schwammigen Knochenschicht deutlicher sichtbar sind. Wechseln Sie zu einem grünen Steingrat und bohren Sie mit besonderer Vorsicht weiter.Da die schwammige Schicht empfindlicher ist, entfernt der grüne Steingrat weniger Knochenmaterial und sorgt gleichzeitig für Ebenheit im gesamten Schädelfenster. Hören Sie gelegentlich auf zu bohren, um Knochenstaub zu entfernen und den Schädel zu kühlen. Schließlich, wenn der Schädel durchsichtiger geworden ist und das Gefäßsystem am Gehirn sichtbar ist, beginnen Sie, den Schädel mit einem Polierbohrer zu polieren, überprüfen Sie die Dicke des Schädels, indem Sie vorsichtig mit einer Pinzette darauf klopfen, und hören Sie auf zu polieren.Wenn der Schädel leicht flexibel wird, sollte das ausgedünnte Schädelfenster nun völlig glatt und reflektierend sein und bereit für die Bildgebung sein. Aufgrund der Beschaffenheit des stark zerstreuten Gewebes des Gehirns sollte der Schädel für eine optimale Tiefenpenetration auf mindestens 55 Mikrometer verdünnt werden. Überprüfen Sie nach Abschluss der Operation die Atemfrequenz des Tieres durch visuelle Inspektion und Reflexe, um das richtige Anästhesieniveau sicherzustellen, und verabreichen Sie eine zusätzliche Anästhesie. Falls erforderlich, legen Sie das Tier unter die OCT-Kamera und positionieren Sie dann das dünne Schädelschädelfenster unter dem optischen Strahl.Eine Schnittansicht des Schädels und des Gehirns kann nun visualisiert werden. Die Datenerfassung kann beginnen. Sobald der interessierende Bereich für die Bildgebung lokalisiert ist, haben wir den OCT-Strahl über ein bildgebendes kortikales Fenster mit einer Breite von 4,0 Millimetern gescannt und erhalten eine Bildtiefe von zwei Millimetern mit sechs Milliwatt einfallender Leistung und einem Brennpunkt von 0,1 Millimetern unterhalb des dünnen Schädels.Jeder Querschnitt bestand aus 2048 axialen Scans mit einer Erfassungsrate von 0,14 Sekunden pro Bild. Diese spezielle Methode hat es uns ermöglicht, bestimmte Strukturen in unseren OCT-Schnittbildern zu identifizieren. Diese Abbildung zeigt ein para-sagittales OCT-Bild des Kortex unter einem normalen Schädel, und hier ein para-sagittales OCT-Bild unter einem dünnen Schädel.Die Strukturen des Gehirns sind unter einem dünnen Schädelfenster visuell besser sichtbar als unter einem normalen Schädel. Zusätzlich wird ein koronales Querschnittsbild der OCT erstellt, um die Identifizierung von Mittellinienstrukturen zu erleichtern. Volumetrische Scans des Gehirns können auch durch Sammeln einer Reihe von 2D-Schnittbildern erhalten werden, indem zwei Sätze von Gal-O-Spiegeln für die XY-Abtastung verwendet werden, wobei der erste Gal-O-Spiegel den Strahl in sagittaler Richtung und der zweite Gal-Spiegel die koronale Richtung abtastet.Einmal gemeistert, kann diese Technik in 10 Minuten abgeschlossen werden, wenn sie richtig ausgeführt wird. Beim Versuch dieses Verfahrens ist es wichtig, den Schädel gleichmäßig zu verdünnen, um eine ausreichende Signaldurchdringung während der OCT-Bildgebung zu gewährleisten. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie Sie ein dünnes kortikales Schädelfenster für OCT-Bildgebungszwecke vorbereiten.

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Hier beschreiben wir einen semi-invasiven optischen Mikroskopie-Ansatz zur Induktion eines photothrombotischen Gerinnsels in der somatosensorischen Hirnrinde einer Maus in vivo.  Es werden die technischen Aspekte des bildgebenden Verfahrens von der Induktion eines photothrombotischen Ereignisses über die Anwendung bis hin zur Datenerhebung beschrieben.

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Mit Längs Zwei-Photonen - Mikroskopie Dieses Manuskript beschreibt ein Verfahren , um den Umbau des cerebrovasculature während Amyloid - Plaque - Akkumulation in vivo zu verfolgen. Ein ausgedünnten Schädel Vorbereitung ermöglicht die Visualisierung von Fluoreszenzfarbstoffen, das Fortschreiten von zerebrovaskulären Schädigung in einem Mausmodell der Alzheimer-Krankheit zu bewerten.

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Wir beschreiben ein experimentelles Verfahren zur Messung der neuronalen Aktivität durch dual optische Fenster über bilaterale primären somatosensorischen Corticies (S1) in Thy1-GCaMP6s transgene Mäuse mit 2-Photonen (2P) Mikroskopie in Vivo.

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Eine optische Bildgebungsmethode mit Rasterelektronenmikroskopie zur mesoskopischen Allzell-Gehirnkartierung

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Verdünnt-skull Kortikale Fenster-Technik für

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