Dual Raster-Scanning Photoakustischer Kleintier-Imager für Vaskuläre Visualisierung

Der duale photoakustische Kleintier-Imager mit Rasterscanning kann zur Visualisierung verschiedener Gewebe in vivo verwendet werden und lässt sich leicht an viele biomedizinische Forschungsstudien anpassen, bei denen eine Bildgebung von Kleintieren erforderlich ist. Um das System auszurichten, decken Sie einen gesamten 10 x 10 x 4,4 Zentimeter großen Wassertank mit einer 10 Mikrometer dicken Polyethylenmembran ab und füllen Sie den Tank mit Reinstwasser. Stellen Sie den Tank auf die Arbeitsbühne und schalten Sie den Laserschalter ein.

Wählen Sie das Lasersteuerungsprogramm und erhitzen Sie den Laser fünf Minuten lang. Drücken Sie die Ein-Taste am Pumpschalter und stellen Sie die Laserparameter ein. Öffnen Sie die Laserfase und wählen Sie das gesammelte Programm A-Linie aus.

Drücken Sie Start, um ein Einzelpunktsignal zu erfassen und die Amplitude und das Spektrum des aktuellen A-Linien-Signals anzuzeigen. Platzieren Sie eine Klinge am Boden des Wassertanks und tauchen Sie den unteren Teil des Ultraschallwandlers zur akustischen Kopplung in den Wassertank. Passen Sie die Position der Galva und des X-Y-Wandlers zwischen dem Ultraschallwandler und der konfokalen Objektivlinse an, um ein Schwingungssignal zu vermeiden.

Stellen Sie dann die Höhe des Arbeitstisches ein, um die Amplitude des Signals zu maximieren und die Fokusposition zu bestimmen. Nachdem Sie bestätigt haben, dass Sie nicht auf den Pedalreflex reagieren, verwenden Sie einen Trimmer und eine Enthaarungscreme, um die Haare von Rücken, Ohr, Kopfhaut und Bauch der anästhesierten Maus zu entfernen, und platzieren Sie die Maus auf einer 8 x 2,8 x 2 Zentimeter großen Halterung in Bauchlage. Legen Sie das Ultraschallgel auf die abzubildende Stelle und setzen Sie die Halterung auf den Arbeitstisch.

Drücken Sie Start, um ein A-Linien-Signal zu erfassen, und passen Sie die Position des Galva XT Translators und des Arbeitstisches an, um den abzubildenden Bereich mit dem Laser auszurichten. Drücken Sie dann Stopp, um die Sammlung zu beenden. Um ein Weitfeldbild zu erfassen, wählen Sie den Weitfeld-Bildgebungsmodus aus und benennen Sie den neu erstellten Ordner.

Stellen Sie auf der Registerkarte Scangeschwindigkeit die Scangeschwindigkeit auf 20 Millimeter pro Sekunde ein. Der Scanbereich auf 20 x 20 Millimeter und die Stufe auf 20 Millimeter. Wenn Sie die Scanparameter festgelegt haben, klicken Sie auf Sammeln, um den Scanvorgang zu starten.

Klicken Sie am Ende der Erfassung auf Stopp und zurück auf Null, um den Motor auf Null zu bringen. Positionieren Sie die Laserfase und stellen Sie die Triggereinstellung auf internen Trigger ein. Drücken Sie die Aus-Taste, um den Pumpschalter zu stoppen, und wählen Sie den Auslöser für den Echtzeit-Bildgebungsmodus.

Verbinden Sie den Trigger des Echtzeit-Imaging-Modus mit dem externen Lasertrigger und schalten Sie den Pumpschalter ein. Stellen Sie dann die Trigger-Einstellung auf den externen Trigger ein und klicken Sie auf Exit, um den Weitfeld-Imaging-Modus zu verlassen. Um ein Echtzeitbild zu erfassen, initiieren Sie die A-Linien-Signalerfassung und öffnen Sie die Laserfase.

Richten Sie den Laser wie gezeigt aus, und klicken Sie auf Stopp, um die Sammlung nach der Ausrichtung zu beenden. Wählen Sie den Echtzeit-Imaging-Modus aus, benennen Sie den neu erstellten Ordner, klicken Sie auf Sammeln, um den Scanvorgang zu starten. Wenn die Erfassung abgeschlossen ist, klicken Sie auf Stopp.

Klicken Sie dann auf Beenden, um das Echtzeit-Imaging-Programm zu beenden. Für die Weitfelddarstellung der Gefäßsysteme des Gehirns wählen Sie einen fokussierten Ultraschallwandler mit einer Zentralfrequenz von 25 Megahertz, einer Bandbreite von mehr als 90 % und einer Brennweite von 8 Millimetern. Verwenden Sie ein Skalpell, um einen kleinen Schnitt an der lateralen Seite der kranialen Schläfenspitze der Maus zu machen, und verwenden Sie eine Augenschere, um die Kopfhaut um den äußeren Rand des Schädels herum zu schneiden.

Komprimieren Sie jeden Blutungspunkt, um eine Homöostase zu erreichen, und waschen Sie die Wunde mit normaler Kochsalzlösung. Geben Sie das Ultraschallgel auf den freiliegenden Schädel und starten Sie die A-Linien-Signalerfassung. Klicken Sie auf Stopp, um die Sammlung nach der Ausrichtung zu beenden, und wählen Sie den Weitfeld-Bildgebungsmodus aus.

Benennen Sie den neu erstellten Ordner und stellen Sie die Scangeschwindigkeit auf 10 Millimeter pro Sekunde ein. Der Scanbereich auf 10 x 10 Millimeter und die Stufe auf 10. Klicken Sie auf Sammeln, um den Scanvorgang zu starten.

Klicken Sie am Ende der Erfassung auf Stopp. Klicken Sie dann auf Zurück auf Null, um den Motor auf Null zurückzusetzen, und klicken Sie auf Beenden, um das Weitfeld-Bildgebungsprogramm zu beenden. Für eine dynamische Echtzeit-Bildgebung platzieren Sie die Maus in Rückenlage und platzieren Sie das Ultraschallgel auf dem Bauch.

Erfassen Sie ein A-Linien-Signal und richten Sie den Laser wie gezeigt aus. Wählen Sie den Echtzeit-Imaging-Modus aus, und benennen Sie den neu erstellten Ordner. Klicken Sie dann auf Sammeln, um den Scanvorgang zu starten.

Klicken Sie am Ende der Aufnahme auf Stopp und Beenden, um das Echtzeit-Bildgebungsprogramm zu beenden. Hier ist ein Projektionsbild mit maximaler Amplitude des Mausrückens zu sehen, das im Weitfeld-Imaging-Modus aufgenommen wurde. In diesem B-Scan wurde der Mausrücken im Echtzeit-Imaging-Modus abgebildet.

Bilder der Gefäßnetzwerke der Maus, des Ohrs und des Gehirns können mit einem fokussierten Ultraschallwandler aufgenommen werden. In dieser Analyse konnten B-Scan-Bilder des Abdomens der Maus beobachtet werden, die das Vorhandensein eines Gefäßes im Bildgebungsbereich von 100 Mikrometern zeigten. Darüber hinaus ermöglicht die Projektionsbildgebung mit maximaler Amplitude den Vergleich der Tiefenrichtung des Mausabdomens über die Zeit.

Um eine optimale Bildqualität zu erhalten, ist es wichtig, eine gute konfokale Einstellung des optischen und akustischen Fokus zu erreichen. Der spezielle Bildverarbeitungsalgorithmus kann für die quantitative Analyse entwickelt werden und kann wertvolle Informationen für die Früherkennung und Behandlung von Krankheiten liefern.