Meso-escala partícula imagen Velocimetry estudios neurovasculares flujos In Vitro

Ryan A. Peck; Edver Bahena; Reza Jahan; Guillermo Aguilar; Hideaki Tsutsui; Marko Princevac; Monica M. Wilhelmus; Masaru P. Rao

doi:10.3791/58902

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Artículo de método

Meso-escala partícula imagen Velocimetry estudios neurovasculares flujos In Vitro

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DOI:

10.3791/58902

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3 de diciembre de 2018

Ryan A. Peck^*¹ , Edver Bahena^*¹ , Reza Jahan² , Guillermo Aguilar¹^,³^,⁴ , Hideaki Tsutsui¹^,⁴ , Marko Princevac¹ , Monica M. Wilhelmus¹ , Masaru P. Rao¹^,³^,⁴

¹Department of Mechanical Engineering, University of California, Riverside, ²Division of Interventional Neuroradiology, University of California, Los Angeles, ³Materials Science and Engineering Program, University of California, Riverside, ⁴Department of Bioengineering, University of California, Riverside

^* These authors contributed equally

En este artículo

Resumen

Aquí presentamos métodos simplificados para fabricación neurovascular transparentes fantasmas y caracterizar el flujo en el mismo. Destacar varios parámetros importantes y demostrar su relación con la precisión del campo.

Resumen

Imagen de partícula velocimetry (PIV) se utiliza en una amplia variedad de campos, debido a la oportunidad que ofrece para precisamente visualizar y cuantificar los flujos a través de una amplia gama de spatiotemporal. Sin embargo, su ejecución requiere típicamente el uso de instrumentos costosos y especializados, que limita su utilidad más amplia. Por otra parte, dentro del campo de la bioingeniería, en vitro estudios de visualización de flujo son también a menudo más limitado por el alto costo de fantasmas comercialmente con tejido que recapitular estructuras anatómicas deseadas, particularmente para aquellos que abarcar el régimen de mesoescala (es decir, submilimétricas a escalas de longitud milímetro). Adjunto, presentamos un protocolo experimental simplificado desarrollado para hacer frente a estas limitaciones, los elementos clave que incluyen 1) un método de costo relativamente bajo para la fabricación de mesoescala fantasmas de tejido mediante impresión 3-d y bastidor de la silicona y 2) marco de análisis y procesamiento de imágenes de código abierto que reduce la demanda sobre la instrumentación para la medición de flujos de mesoescala (es decir, velocidades de hasta decenas de milímetros/segundo). Colectivamente, esto reduce la barrera de entrada para nonexperts, mediante el aprovechamiento de recursos ya a disposición de muchos investigadores de Bioingeniería. Demonstratethe aplicación de este protocolo en el contexto de la caracterización del flujo de neurovascular; sin embargo, se espera a ser relevantes para una amplia gama de aplicaciones de mesoescala en Bioingeniería y más allá.

Introducción

PIV es ampliamente utilizado en mecánica de fluidos experimental para visualización de flujo e Investigaciones cuantitativas de movimiento fluido que varía en la escala de longitud de atmosférico a flujo microcirculatorio¹^,²^,³. Mientras que los específicos de su aplicación pueden variar tan ampliamente como sus aplicaciones, un aspecto común a casi todos los estudios PIV es el uso de imágenes de video de partículas trazadoras sembradas dentro del líquido de trabajo, seguido por un análisis de pares de fotogramas de la imagen consecutiva para extraer las características de flu....