Name: Integrierte photoakustische, Ultraschall- und Angiographietomographie (PAUSAT) für die nicht-invasive Ganzhirnbildgebung des ischämischen Schlaganfalls (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-02T12:20:00.000+00:00
Duration: 6 min 45 s
Description: Erfahren Sie die nicht-invasive Ganzhirnbildgebung bei ischämischem Schlaganfall mittels PAUSAT. Diese Methode kombiniert photoakustische Bildgebung und akustische Angiographie zur Echtzeitbeurteilung von Sauerstoffsättigung und Durchblutung.

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Die Autoren bedanken sich bei dem Ingenieurteam von SonoVol Inc. für die technische Unterstützung. Diese Arbeit wurde teilweise durch den American Heart Association Collaborative Sciences Award (18CSA34080277) an J. Yao und W. Yang gesponsert; Die National Institutes of Health (NIH) der Vereinigten Staaten gewähren R21EB027981, R21 EB027304, RF1 NS115581 (BRAIN-Initiative), R01 NS111039, R01 EB028143; Der CAREER-Preis der United States National Science Foundation (NSF) 2144788; der Chan Zuckerberg Initiative Grant (2020-226178) an J. Yao; und NIH gewährt W. Yang R21NS127163 und R01NS099590.

Nicht-invasive integrierte PAUSAT Ganzhirn-Bildgebung bei ischämischem Schlaganfall

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<li>Gessner, R. C., Frederick, C. B., Foster, F. S., Dayton, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+angiography%3A+a+new+imaging+modality+for+assessing+microvasculature+architecture%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Biomedical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Acoustic angiography: a new imaging modality for assessing microvasculature architecture.</a> International Journal of Biomedical Imaging. 2013, 936593(2013).</li>
<li>Dayton, P. A., Rychak, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+ultrasound+imaging+using+microbubble+contrast+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Bioscience%22%5BJournal%5D)">Molecular ultrasound imaging using microbubble contrast agents.</a> Frontiers in Bioscience. 12, 5124-5142 (2007).</li>
<li>Isayama, K., Pitts, L. H., Nishimura, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+2%2C+3%2C+5-triphenyitetrazolium+chloride+staining+to+delineate+rat+brain+infarcts%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Evaluation of 2, 3, 5-triphenyitetrazolium chloride staining to delineate rat brain infarcts.</a> Stroke. 22 (11), 1394-1398 (1991).</li>
<li>Ruan, J., Yao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+tests+in+rodent+models+of+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Hemorrhages%22%5BJournal%5D)">Behavioral tests in rodent models of stroke.</a> Brain Hemorrhages. 1 (4), 171-184 (2020).</li>
<li>Parthasarathy, A. B., Kazmi, S. M. S., Dunn, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+imaging+of+ischemic+stroke+through+thinned+skull+in+mice+with+Multi+Exposure+Speckle+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Quantitative imaging of ischemic stroke through thinned skull in mice with Multi Exposure Speckle Imaging.</a> Biomedical Optics Express. 1 (1), 246-259 (2010).</li>
<li>Hingot, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+ultrafast+ultrasound+imaging+of+cerebral+perfusion+correlates+with+ischemic+stroke+outcomes+and+responses+to+treatment+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">Early ultrafast ultrasound imaging of cerebral perfusion correlates with ischemic stroke outcomes and responses to treatment in mice.</a> Theranostics. 10 (17), 7480-7491 (2020).</li>
<li>Menozzi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+non-invasive+brain+imaging+of+ischemic+stroke+by+integrated+photoacoustic%2C+ultrasound+and+angiographic+tomography+%28PAUSAT%29%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional non-invasive brain imaging of ischemic stroke by integrated photoacoustic, ultrasound and angiographic tomography (PAUSAT).</a> Photoacoustics. 29, 100444(2022).</li>
<li>Llovera, G., Roth, S., Plesnila, N., Veltkamp, R., Liesz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+stroke+in+mice%3A+permanent+coagulation+of+the+distal+middle+cerebral+artery%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Modeling stroke in mice: permanent coagulation of the distal middle cerebral artery.</a> Journal of Visualized Experiments. (89), e51729(2014).</li>
<li>Trotman-Lucas, M., Kelly, M. E., Janus, J., Fern, R., Gibson, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+alternative+surgical+approach+reduces+variability+following+filament+induction+of+experimental+stroke+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Disease+Models+%26+Mechanisms%22%5BJournal%5D)">An alternative surgical approach reduces variability following filament induction of experimental stroke in mice.</a> Disease Models & Mechanisms. 10 (7), 931-938 (2017).</li>
<li>Labat-Gest, V., Tomasi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photothrombotic+ischemia%3A+a+minimally+invasive+and+reproducible+photochemical+cortical+lesion+model+for+mouse+stroke+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Photothrombotic ischemia: a minimally invasive and reproducible photochemical cortical lesion model for mouse stroke studies.</a> Journal of Visualized Experiments. (76), e50370(2013).</li>
<li>Matsumoto, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualising+peripheral+arterioles+and+venules+through+high-resolution+and+large-area+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Visualising peripheral arterioles and venules through high-resolution and large-area photoacoustic imaging.</a> Scientific Reports. 8 (1), 14930(2018).</li>
<li>Xu, Y., Wang, L. V., Ambartsoumian, G., Kuchment, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstructions+in+limited-view+thermoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Reconstructions in limited-view thermoacoustic tomography.</a> Medical Physics. 31 (4), 724-733 (2004).</li>
<li>Yal Tang,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-fidelity+deep+functional+photoacoustic+tomography+enhanced+by+virtual+point+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">High-fidelity deep functional photoacoustic tomography enhanced by virtual point sources.</a> Photoacoustics. 29, 100450(2023).</li>
<li>Zheng, W., Huang, C., Zhang, H., Xia, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Slit-based+photoacoustic+tomography+with+co-planar+light+illumination+and+acoustic+detection+for+high-resolution+vascular+imaging+in+human+using+a+linear+transducer+array%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Engineering+Letters%22%5BJournal%5D)">Slit-based photoacoustic tomography with co-planar light illumination and acoustic detection for high-resolution vascular imaging in human using a linear transducer array.</a> Biomedical Engineering Letters. 12 (2), 125-133 (2022).</li>
<li>Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Slit-enabled+linear-array+photoacoustic+tomography+with+near+isotropic+spatial+resolution+in+three+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Slit-enabled linear-array photoacoustic tomography with near isotropic spatial resolution in three dimensions.</a> Optics Letters. 41 (1), 127-130 (2016).</li>
<li>Vu, T., Li, M., Humayun, H., Zhou, Y., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+generative+adversarial+network+for+artifact+removal+in+photoacoustic+computed+tomography+with+a+linear-array+transducer%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Biology+and+Medicine%22%5BJournal%5D)">A generative adversarial network for artifact removal in photoacoustic computed tomography with a linear-array transducer.</a> Experimental Biology and Medicine. 245 (7), 597-605 (2020).</li>
<li>Zhang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep-E%3A+A+fully-dense+neural+network+for+improving+the+elevation+resolution+in+linear-array-based+photoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Deep-E: A fully-dense neural network for improving the elevation resolution in linear-array-based photoacoustic tomography.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 41 (5), 1279-1288 (2022).</li>
<li>Hauptmann, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Model-based+learning+for+accelerated%2C+limited-view+3-D+photoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Model-based learning for accelerated, limited-view 3-D photoacoustic tomography.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 37 (6), 1382-1393 (2018).</li>
<li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+deep-tissue+functional+and+molecular+imaging+by+integrated+photoacoustic%2C+ultrasound%2C+and+angiographic+tomography+%28PAUSAT%29%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional deep-tissue functional and molecular imaging by integrated photoacoustic, ultrasound, and angiographic tomography (PAUSAT).</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 41 (10), 2704-2714 (2022).</li>
</ol>

Die Autoren erklären keinen Interessenkonflikt in dieser Arbeit.

Es gibt einige wichtige Aspekte dieser Methode, die, wenn sie falsch durchgeführt werden, zu einer erheblichen Verringerung der Bildqualität und der quantitativen Analyse führen können. Das am häufigsten auftretende Ergebnis von Benutzerfehlern in PAUSAT-Bildern ist entweder ein fehlendes Signal oder eine sehr geringe Signalstärke, die beide aus verschiedenen Gründen auftreten können. Ein Grund dafür ist ein Problem mit der akustischen Kopplung. Große Luftblasen im Wasser, das den Kopf der Maus während der Bildgebung umg...

Das Blut transportiert Sauerstoff (über das Hämoglobin-Protein) und andere wichtige Nährstoffe in das Gewebe unseres Körpers. Wenn der Blutfluss durch das Gewebe unterbrochen ist (Ischämie), kann es zu schweren Gewebeschäden kommen, deren unmittelbarste Auswirkungen auf Sauerstoffmangel (Hypoxie) zurückzuführen sind. Ein ischämischer Schlaganfall ist das Ergebnis einer unterbrochenen Durchblutung einer bestimmten Region des Gehirns. Die Hirnschädigung infolge eines ischämischen Schlaganfalls kann innerhalb von Minuten nach einem Gefäßverschluss auftreten und oft schwächende und dauerhafte Auswirkungen haben 1,2. Eine sehr wertvolle Strategie, um die Physiopathologie nach einem ischämischen Schlaganfall zu bewerten und neue Behandlungen zu identifizieren und zu testen, ist die Verwendung von Kleintiermodellen im Labor. Die im Labor entdeckten Behandlungen sollen in die klinische Anwendung überführt werden und das Leben der Patienten verbessern. Die Verwendung von Tieren in der biomedizinischen Forschung muss jedoch sorgfältig nach den 3R-Prinzipien von Russell und Burch bewertet werden: Ersatz, Reduktion und Verfeinerung3. Ziel der Reduktionskomponente ist es, die Anzahl der Tiere zu reduzieren, ohne die Datenerhebung zu beeinträchtigen. Vor diesem Hintergrund bietet die Möglichkeit, die Läsionsentwicklung mittels nicht-invasiver Bildgebung longitudinal zu bewerten, einen großen Vorteil bei der Reduzierung der Anzahl der benötigten Tiere sowie bei der Maximierung der von jedem Tier erhaltenen Informationen4.
Die Photoakustische Tomographie (PAT) ist ein hybrides Bildgebungsverfahren, das optischen Absorptionskontrast mit räumlicher Auflösung der Ultraschallbildgebung kombiniert5. Der Bildgebungsmechanismus von PAT ist wie folgt. Ein Anregungslaserpuls wird auf das abgebildete Ziel gerichtet. Unter der Annahme, dass das Target Licht mit der Wellenlänge des Anregungslasers absorbiert, steigt die Temperatur an. Dieser schnelle Temperaturanstieg führt zu einer thermoelastischen Ausdehnung des Targets. Die Ausdehnung bewirkt, dass sich eine Ultraschallwelle vom Ziel ausbreitet. Durch die Detektion der Ultraschallwelle an vielen Positionen kann die Zeit, die die Welle benötigt, um sich vom Ziel zu den Detektoren auszubreiten, genutzt werden, um durch einen Rekonstruktionsalgorithmus ein Bild zu erstellen. Die Fähigkeit des PAT, die optische Absorption in tiefen Geweberegionen zu erkennen, unterscheidet PAT von der Ultraschallbildgebung, die die Grenzen unterschiedlicher akustischer Impedanzen von Geweben erkennt5. Im sichtbaren und nahen Infrarotspektrum sind die primären hochabsorbierenden Biomoleküle, die in Organismen reichlich vorhanden sind, Hämoglobin, Lipide, Melanin und Wasser7. Von besonderem Interesse bei der Erforschung des Schlaganfalls ist das Hämoglobin. Da Oxyhämoglobin und Desoxyhämoglobin unterschiedliche optische Absorptionsspektren aufweisen, kann PAT mit mehreren Anregungslaserwellenlängen verwendet werden, um die relative Konzentration der beiden Zustände des Proteins zu bestimmen. Dadurch kann die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins (sO2) oder die Sauerstoffsättigung des Blutes innerhalb und außerhalb der Infarktregion quantifiziert werden 8,9. Dies ist ein wichtiges Maß bei ischämischem Schlaganfall, da es den Sauerstoffgehalt im geschädigten Hirngewebe nach einer Ischämie anzeigen kann.
Die Akustische Angiographie (AA) ist ein kontrastmittelverstärktes Ultraschall-Bildgebungsverfahren, das besonders für die Darstellung der Morphologie der Gefäße in vivo geeignet ist 10. Die Methode beruht auf der Verwendung eines Zwei-Element-Wobbler-Schallkopfs (ein Niederfrequenzelement und ein Hochfrequenzelement) in Verbindung mit Mikrobläschen, die in das Kreislaufsystem des Bildgebenden injiziert werden. Das Niederfrequenzelement des Wandlers wird zum Senden mit der Resonanzfrequenz der Mikrobläschen (z. B. 2 MHz) verwendet, während das Hochfrequenzelement zum Empfang der superharmonischen Signale der Mikrobläschen (z. B. 26 MHz) verwendet wird. Wenn die Mikrobläschen mit einer Resonanzfrequenz angeregt werden, haben sie eine starke nichtlineare Reaktion, was zur Erzeugung von superharmonischen Signalen führt, die das umgebende Körpergewebe nicht erzeugt11. Durch den Empfang mit einem Hochfrequenzelement wird sichergestellt, dass nur die Mikroblasensignale detektiert werden. Da die Mikrobläschen auf die Blutgefäße beschränkt sind, entsteht ein angiographisches Bild der Morphologie der Blutgefäße. AA ist eine leistungsstarke Methode zur Darstellung eines ischämischen Schlaganfalls, da die Mikrobläschen, die durch das Kreislaufsystem fließen, nicht durch verstopfte Gefäße fließen können. Auf diese Weise kann AA Regionen des Gehirns erkennen, die aufgrund eines ischämischen Schlaganfalls nicht durchblutet sind, was auf die Infarktregion hinweist.
Die präklinische ischämische Schlaganfallforschung stützt sich in der Regel auf den Einsatz von Histologie und Verhaltenstests, um die Lokalisation und den Schweregrad des Schlaganfalls zu beurteilen. Die Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC)-Färbung ist eine gängige histologische Analyse, die zur Bestimmung des Schlaganfall-Infarktvolumens verwendet wird. Es kann jedoch nur an einem Endpunkt verwendet werden, da das Tier eingeschläfert werden muss12. Verhaltenstests können verwendet werden, um eine Beeinträchtigung der motorischen Funktion zu mehreren Zeitpunkten zu bestimmen, aber sie können keine quantitativen anatomischen oder physiologischen Werte liefern13. Die biomedizinische Bildgebung bietet einen eher quantitativen Ansatz, um die Auswirkungen eines ischämischen Schlaganfalls nichtinvasiv und longitudinal zu untersuchen 9,14,15. Bestehende bildgebende Verfahren (z. B. Magnetresonanztomographie [MRT]) bei Kleintieren können jedoch mit hohen Kosten verbunden sein, nicht in der Lage sein, gleichzeitig strukturelle und funktionelle Informationen zu liefern, oder eine begrenzte Eindringtiefe aufweisen (wie die meisten optischen Bildgebungsverfahren).
Hier kombinieren wir photoakustische, Ultraschall- und angiographische Tomographie (PAUSAT; siehe Systemdiagramm in Abbildung 1), was komplementäre strukturelle und funktionelle Informationen über die Durchblutung und Oxygenierung nach ischämischem Schlaganfall ermöglicht16. Dies sind zwei wichtige Aspekte bei der Beurteilung des Schweregrads der Verletzung und der Überwachung der Genesung oder des Ansprechens auf Behandlungen. Durch den Einsatz dieser integrierten Bildgebungsverfahren kann die Menge an Informationen, die von jedem Tier gewonnen werden, erhöht werden, wodurch die Anzahl der benötigten Tiere verringert wird und mehr Informationen über die Untersuchung potenzieller Behandlungen für ischämische Schlaganfälle bereitgestellt werden.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65319/65319fig01.jpg"> Abbildung 1: PAUSAT-Diagramm . (A) Vollständiger Schaltplan des PAUSAT-Systems, einschließlich des Lasers und des OPO, die für PAT verwendet werden. (B) Innenansicht des PAUSAT-Systems, einschließlich zweier Ultraschallwandler. Der Dual-Element-Wobbler-Schallkopf wird sowohl für B-Mode-Ultraschall als auch für AA verwendet, und der Linear-Array-Schallkopf wird für PAT verwendet. Beide Wandler sind auf demselben motorisierten 2D-Tisch montiert, was eine Abtastung zur Erzeugung volumetrischer Daten ermöglicht. Diese Zahl wurde von16 geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65319/65319fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung zu sehen.</a>

<table><tbody><tr><td>20 GA Katheter</td><td>BD Insyte Autoguard Winged</td><td>381534</td><td>Für die Intubation von Mäusen</td></tr><tr><td>2,3,5-Triphenyltetrazoliumchlorid</td><td>Sigma</td><td>T8877</td><td>Notwendig für die TTC-Färbung des Gehirns zur Validierung</td></tr><tr><td>532nm Laser</td><td>Quantel</td><td>Q-smart 850</td><td>Laser zum Pumpen des OPO für PAT</td></tr><tr><td>Automatisches Beatmungsgerät Rovent Jr.</td><td>Kent Scientific</td><td>RV-JR</td><td>Um Mäuse während eines chirurgischen Eingriffs unter Narkose zu halten</td></tr><tr><td>Schwarze geflochtene Seide 4-0 USP</td><td>Surgical Specialties</td><td>SP116</td><td>Wird für Nähte am Hals für pMCAO-Operationen verwendet</td></tr><tr><td>Bupivacaine</td><td>Hospira</td><td>0409-1159-18</td><td>Wird vor dem Schließen von Wunden während eines chirurgischen Eingriffs</td></tr><tr><td>verwendet C57BL/6 Mäuse</td><td>Jackson Lab</td><td>#000664</td><td>Mäuse zur Untersuchung des ischämischen Schlaganfalls (2-6 Monate alt, männlich/weiblich)</td></tr><tr><td>Klare Naht</td><td>Ethicon</td><td>8606</td><td>Wird zum Verschließen von Wunden verwendet (PT-Schlaganfall und pMCAO). Eine klare Naht beeinträchtigt PAT nicht</td></tr><tr><td>Kaltlicht LED</td><td>Schott</td><td>KL 1600</td><td>Wird benötigt, um einen PT-Schlag zu erzeugen</td></tr><tr><td>Einweg-Rasierklinge</td><td>Accutec Klingen</td><td>74-0002</td><td>Zum Schneiden des Gehirns von Mäusen</td></tr><tr><td>Elektrischer Bohrer</td><td>JSDA</td><td>JD-700</td><td>Wird verwendet, um MCA während des pMCAO-Verfahrens freizulegen</td></tr><tr><td>Elektrokauterisationswerkzeug</td><td>Nassfeld</td><td>Nassfeld Bipolar-RG</td><td>Stoppt den Blutfluss nach dem Bohren während des pMCAO-Verfahrens</td></tr><tr><td>Haarentfernungsgel</td><td>Veet</td><td>8282651</td><td>Wird verwendet, um Haare von Mäusen vor der Bildgebung zu entfernen</td></tr><tr><td>Spitze der Kauterschleife bei hohen Temperaturen</td><td>BOVIE Medical Corporation</td><td>REF AA03</td><td>Wird verwendet, um Blutungen zu vermeiden, wenn der Schläfenmuskel vom Schädel getrennt</td></tr> wird <tr><td>IR-Detektorkarte</td><td>Thorlabs</td><td>VRC5</td><td>Wird verwendet, um sicherzustellen, dass der Lichtweg ausgerichtet ist</td></tr><tr><td>Laser Power Meter</td><td>Ophir</td><td>StarBright, P/N 7Z01580</td><td>Kann zur Kalibrierung der Laserenergie vor der Bildgebung verwendet werden</td></tr><tr><td>Laser Speckle Imaging System</td><td>RWD Life Science Co.</td><td>RFLSI-III</td><td>Kann verwendet werden, um den Erfolg einer Schlaganfalloperation zu validieren</td></tr><tr><td>Gleitmittel Augensalbe</td><td>beruhigt</td><td>AB31336</td><td>Kann verwendet werden, um das Austrocknen der Augen zu vermeiden</td></tr><tr><td>Manuell verstellbarer Tisch</td><td>Thorlabs</td><td>L490</td><td>Wird mit einer benutzerdefinierten Rampe für AA-Bildgebung mit mehreren Brenntiefen verwendet</td></tr><tr><td>Modifiziertes Vega-Bildgebungssystem</td><td>Perkin Elmer</td><td>LLA00061</td><td>System, das sowohl B-Mode</td></tr><tr><td>/AA- als auch PAT-Schallköpfe enthältOptischer parametrischer Oszillator</td><td>Quantel</td><td>versaScan-L532</td><td>Ermöglicht die Abstimmung der Anregungswellenlänge in einem großen Bereich</td></tr><tr><td>Programmierbares Ultraschallsystem</td><td>Verasonics</td><td>Vantage 256</td><td>Wird für den PAT-Teil des Systems</td></tr><tr><td>verwendet Rose Bengal</td><td>Sigma</td><td>330000</td><td>Notwendig zur Induktion eines PT-Schlaganfalls</td></tr><tr><td>Naht</td><td>LOOK</td><td>SP116</td><td>Wird für die permanente Ligatur der CCA-Temperatur verwendet</td></tr><tr><td> Contoller</td><td>Physitemp</td><td>TCAT-2</td><td>Zur Aufrechterhaltung einer stabilen Körpertemperatur von Mäusen während des Eingriffs</td></tr><tr><td>VesselVue Mikrobläschen</td><td>Perkin Elmer</td><td>P-4007001</td><td>Zur akustischen Angiographie (2,43 & mal 10^9 Mikrobläschen/ml)</td></tr></tbody></table>

integrierte photoakustische, ultraschall- und angiographietomographie (pausat) für die nicht-invasive ganzhirnbildgebung des ischämischen schlaganfalls

Integrated Photoacoustic, Ultrasound, and Angiographic Tomography (PAUSAT) for NonInvasive Whole-Brain Imaging of Ischemic Stroke

Hier wird eine experimentelle ischämische Schlaganfallstudie vorgestellt, bei der unser neu entwickeltes nicht-invasives Bildgebungssystem verwendet wird, das drei akustische Bildgebungstechnologien integriert: photoakustische Bildgebung, Ultraschall und angiographische Tomographie (PAUSAT). Die Kombination dieser drei Modalitäten hilft bei der multispektralen photoakustischen Tomographie (PAT) der Sauerstoffversorgung des Gehirns, der Hochfrequenz-Ultraschallbildgebung des Hirngewebes und der akustischen Angiographie der zerebralen Blutdurchblutung. Die multimodale Bildgebungsplattform ermöglicht die Untersuchung von Veränderungen der zerebralen Perfusion und Sauerstoffversorgung im gesamten Mäusegehirn nach einem Schlaganfall. Es wurden zwei häufig verwendete ischämische Schlaganfallmodelle evaluiert: das Modell des permanenten Verschlusses der mittleren Hirnarterie (pMCAO) und das Modell der Photothrombose (PT). PAUSAT wurde verwendet, um die gleichen Mäusegehirne vor und nach einem Schlaganfall abzubilden und beide Schlaganfallmodelle quantitativ zu analysieren. Dieses bildgebende System war in der Lage, die Gefäßveränderungen des Gehirns nach ischämischem Schlaganfall deutlich darzustellen, einschließlich einer signifikant reduzierten Durchblutung und Sauerstoffversorgung in der Schlaganfall-Infarktregion (ipsilateral) im Vergleich zum unverletzten Gewebe (kontralateral). Die Ergebnisse wurden sowohl durch Laser-Speckle-Kontrast-Imaging als auch durch Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC)-Färbung bestätigt. Des Weiteren wurde das Schlaganfall-Infarktvolumen in beiden Schlaganfallmodellen gemessen und mittels TTC-Färbung als Ground Truth validiert. Durch diese Studie haben wir gezeigt, dass PAUSAT ein leistungsfähiges Werkzeug in nicht-invasiven und longitudinalen präklinischen Studien zum ischämischen Schlaganfall sein kann.

Bildgebung der Morphologie der Blutgefäße im Gehirn AA erzeugt Bilder der Morphologie der Blutgefäße, indem Mikrobläschen im Kreislaufsystem mit ihrer Resonanzfrequenz angeregt werden und die superharmonische Reaktion der Mikrobläschen empfangen wird. Durch die Verwendung der angepassten Rampe (Abbildung 2C), die an einem manuell einstellbaren Tisch angebracht ist, können wir das Mäusegehirn im AA-Modus bei zwei verschiedenen Brenntiefen abbilden. Wenn tiefere Regionen an...

Diese Arbeit demonstriert den Einsatz einer multimodalen ultraschallbasierten Bildgebungsplattform für die nicht-invasive Bildgebung des ischämischen Schlaganfalls. Dieses System ermöglicht die Quantifizierung der Sauerstoffsättigung des Blutes durch photoakustische Bildgebung und die Beeinträchtigung der Durchblutung im Gehirn durch akustische Angiographie.

Integrierte photoakustische, Ultraschall- und Angiographietomographie (PAUSAT) für die nicht-invasive Ganzhirnbildgebung des ischämischen Schlaganfalls

Presented here is an experimental ischemic stroke study using our newly developed noninvasive imaging system that integrates three acoustic-based imaging ...

Es gibt ein paar experimentelle Herausforderungen. Zum Beispiel kann das Vorhandensein von Haaren in der Kopfhaut Artefakte in den aufgenommenen Bildern verursachen. Auch das Alter des Tieres spielt eine wichtige Rolle, da die Dicke des Schädels derzeit eine Einschränkung für die Detektion tieferer Signale darstellt.Viele rein optische Bildgebungsverfahren erfordern einen invasiven Eingriff und können nur etwa einen Millimeter tief abbilden. Mit PAUSAT kombinieren wir die Vorteile von Ultraschall und optischer Bildgebung. Wir können sowohl strukturelle als auch funktionelle Informationen rund um den ischämischen Schlaganfall auf völlig sichere und nicht-invasive Weise erhalten.Die Möglichkeit, die Entwicklung einer Verletzung mit oder ohne Behandlung durch dasselbe Tier zu verschiedenen Zeitpunkten zu bewerten, ermöglicht es uns, sehr wertvolle Informationen zu sammeln. Und auch, um die Anzahl der Tiere zu reduzieren, die für verschiedene Studien benötigt werden. Wir arbeiten ständig an Möglichkeiten, die Bildgebungsgeschwindigkeit, -tiefe, -auflösung und -kontrast sowohl für die photoakustische als auch für die Ultraschallbildgebung zu verbessern.Mit besseren Bildgebungssystemen k

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Quelle: Giustetto, P., et. al., Nicht-invasiver parenchymaler, vaskulärer und metabolischer Hochfrequenz-Ultraschall und photoakustische Tiefenhirnbildgebung von Ratten. J. Vis. Exp. (2015)In diesem Video demonstrieren wir den Einsatz von Hochfrequenzultraschall und photoakustischer Bildgebung zur Untersuchung des Gefäßsystems und des Hämoglobingehalts im Rattengehirn. Diese Methode liefert detaillierte Einblicke in die zerebrale Perfusion und die Sauerstoffversorgung des Blutes und ermöglicht...

Nicht-invasiver Hochfrequenz-Ultraschall und Doppler-Bildgebung der Hämodynamik des Rattenhirns

Quelle: Upputuri, P. K., et al. Ein kompaktes photoakustisches Hochleistungstomographiesystem für die In-vivo-Bildgebung des Gehirns von Kleintieren. J. Vis. Exp. (2017)Dieses Video demonstriert ein Protokoll für die nicht-invasive In-vivo-Bildgebung des Gehirns von Ratten mittels photoakustischer Tomographie und zeigt die Vorbereitung, den Aufbau des Bildgebungssystems und die Datenerfassung zur Rekonstruktion von 2D-Gehirnbildern zur Visualisierung von Gefäßstrukturen und neurovaskulärer...

In vivo Bildgebung eines Rattengehirns mittels photoakustischer Tomographie

Die vorliegende Arbeit beschreibt ein neues Protokoll zur Durchführung von nicht-invasiver Hochfrequenz-Ultraschall- und photoakustischer Bildgebung am Rattengehirn, um tiefe subkortikale Regionen und ihre Gefäßmuster effizient zu visualisieren, indem Signale auf Schädelforamina gerichtet werden, die natürlicherweise auf tierischen Schädeln vorhanden sind.

Nicht-invasive Parenchymale, Gefäß- und Stoffwechselhochfrequenz-Ultraschall und Photoakustische Rat Deep Brain Imaging

Ein kompaktes Puls-Laser-Dioden-basiertes photoakustisches Tomographie-System (PLD-PAT) für die Hochgeschwindigkeits- In-vivo- Gehirn-Bildgebung bei kleinen Tieren wird gezeigt.

Ein leistungsstarkes kompaktes Fotoakustik-Tomographie-System für<em&gt; In vivo</em&gt; Kleintier Gehirn Bildgebung

In diesem Artikel untersuchen wir die Methodik und Erwägungen, die für die Kombination von TMS und fMRT, um die Auswirkungen der Stimulation des Gehirns über die Standard-Netzwerk zu untersuchen.

Die Kombination TMS und fMRT dem Standard-Modus Netzwerk Untersuchen

In diesem Artikel untersuchen wir die Auswirkungen der Theta-Burst TMS Stimulation auf die kortikale Plastizität bei Menschen leiden Fragile X-Syndrom und Einzelpersonen auf dem autistischen Spektrum.

TMS: Mit dem Theta-Burst-Protokoll zu Mechasnism der Plastizität in Individuen sich mit Fragile X-Syndrom und Autismus

In diesem Artikel untersuchen wir die Auswirkungen der optisch relevanten staatlichen Abhängigkeit von TMS induzierte Motiv phosphenic Präsentationen.

State-Dependency Auswirkungen auf TMS: Ein Blick auf Motive Phosphene Behavior

In diesem Artikel untersuchen wir die Methodik und Erwägungen, die für die FDA genehmigt Behandlung von Depressionen Protokoll über die Neuronetics Neurostar TMS-Gerät.

Die Neurostar TMS Device: Die Durchführung der FDA genehmigten Protokoll für die Behandlung von Depression

Schnelle Wiederherstellung der zerebralen Durchblutung hängt die Entscheidung von Patienten mit akutem ischämischem Schlaganfall. Dieses Protokoll zielt auf das Management solcher Patienten durch Minimierung von Peri prozedurale Timings und Renderzeit von Aufnahme in ein Krankenhaus zur Reperfusion so kurz wie möglich zu optimieren.

Optimierte Verwaltung der endovaskulären Behandlung von akuten ischämischen Schlaganfall

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens ist es, eine hoch reproduzierbare Technik für in Vivo Beurteilung der Blut - Hirn-Schranke Störung in Ratte-Modelle des ischämischen Schlaganfalls liefern.

Eine In-Vivo -Bewertung der Störung der Blut - Hirn-Schranke in einem Rattenmodell des ischämischen Schlaganfalls

Erfahren Sie die nicht-invasive Ganzhirnbildgebung bei ischämischem Schlaganfall mittels PAUSAT. Diese Methode kombiniert photoakustische Bildgebung und akustische Angiographie zur Echtzeitbeurteilung von Sauerstoffsättigung und Durchblutung.

Integrierte photoakustische, Ultraschall- und Angiographietomographie (PAUSAT) für die nicht-invasive Ganzhirnbildgebung des ischämischen Schlaganfalls (Video) | JoVE Journal

Integrierte photoakustische, Ultraschall- und Angiographietomographie (PAUSAT) für die nicht-invasive Ganzhirnbildgebung des ischämischen Schlaganfalls

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