Parénquima no invasiva, vascular y metabólico de alta frecuencia de ultrasonido y fotoacústica Rata cerebral profunda Imaging

El objetivo general de este procedimiento es realizar ultrasonido de alta frecuencia no invasivo e imágenes fotoacústicas en el cerebro de rata para visualizar regiones subcorticales profundas y sus patrones vasculares. Esto se logra preparando primero al animal para la obtención de imágenes a través de la depilación y la posición adecuada del animal. Sobre una estación de ultrasonidos e imágenes fotoacústicas, encimera, se coloca el transductor, alineándolo al eje virtual, conectando el oído con el ojo para obtener un haz óptimo.

A continuación, el animal se posiciona para la adquisición de imágenes desde la vista temporal. Después de la adquisición de imágenes anatómicas, se adquieren imágenes vasculares para visualizar los vasos sanguíneos internos del cerebro, así como para determinar el torrente sanguíneo, las velocidades y las direcciones. También se puede determinar el contenido de hemoglobina total en sangre y el grado de oxigenación.

A continuación, el animal se posiciona para la adquisición de imágenes desde la vista occipital, seguida de la adquisición de imágenes anatómicas y vasculares cerebrales ultrasónicas y fotoacústicas. En última instancia, el método fotoacústico se utiliza para mostrar imágenes anatómicas del cerebro y parámetros vasculares fisiológicos después de su desarrollo. Esta técnica allanó el camino para que los investigadores en neuroimagen exploraran las estructuras fisiológicas, vasculares y anatómicas.

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en las enfermedades cerebrales como el accidente cerebrovascular y la degeneración neurológica, ya que puede proporcionar información específica sobre las funciones neurológicas. Para comenzar, coloque a la rata dentro de la cámara de flúor apropiada para anestesiarla como se describe en el protocolo de texto. Una vez que la anestesia haga efecto, retire la rata y pésela.

Extender una fina capa de gel oftálmico hidrosoluble en agua sobre los ojos del animal para protegerlos y mantener la hidratación fisiológica ocular. A continuación, coloque a la rata sobre la encimera de una estación de ecografía e imágenes fotoacústicas, y coloque rápidamente la nariz dentro de la mascarilla adecuada, proporcionando un flujo de anestesia constante para afeitar al animal. Extienda una capa consistente de cabello, eliminando la crema en la superficie de la cabeza, cubriendo las áreas que rodean las orejas y el cuello.

Después de dejar que la crema actúe durante varios minutos, sáquela suavemente con una espátula. Retire suavemente todos los restos de crema con una esponja húmeda para limpiar la piel con precisión. Para colocar a la rata, coloque al animal en una posición de águila extendida.

Apoye la pausa en los sensores de parámetros vitales en la encimera después de aplicar unas gotas de crema de electrodos para monitorear los signos vitales. Por último, sujeta las extremidades con un parche de seda artificial hipoalergénico. A continuación, coloque una capa consistente de gel de transmisión de ultrasonidos hipoalergénico soluble en agua en la cabeza del animal.

Cubra la cabeza del transductor con una capa delgada del mismo gel y póngala en contacto con la capa de la rata. Levanta la cabeza del animal y gírala ligeramente hacia un lado. Utilice un rollo de algodón como soporte, manteniendo el hocico bien insertado en la máscara de anestesia.

Incline la encimera en un ángulo de unos 30 grados con respecto al plano horizontal. Gire el transductor de imágenes en un ángulo de unos 30 grados con respecto al plano vertical. Para la adquisición de imágenes anatómicas y vasculares ultrasónicas y fotoacústicas, active la exploración de imágenes.

Ingrese al modo B de adquisición de imágenes y configure correctamente todos los parámetros de adquisición de imágenes para respetar los posibles requisitos dados del experimento. Ajuste la frecuencia central de transmisión lo más baja posible para tener la profundidad de penetración máxima para el transductor. Inicie la adquisición de imágenes en modo B y ajuste la posición del transductor en tiempo real identificando referencias anatómicas y centrando la región de interés en el punto medio del monitor.

Coloque el transductor para alinearlo con el eje virtual, conectando el oído con el ojo para obtener un haz óptimo. Focalización. Adquiera diferentes vistas del volumen interno del cerebro mediante la rotación en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj. Asegúrese de que la región cerebral de interés se localice a 10 milímetros de profundidad con respecto a la fuente del transductor láser de ultrasonido para recibir una señal de respuesta fotoacústica óptima.

A continuación, entra en el modo Doppler color para visualizar los vasos sanguíneos internos del cerebro de una manera muy sensible. A continuación, elija el conjunto de parámetros de adquisición deseado en color. Modo Doppler.

Adquiere imágenes en esta modalidad para distinguir el torrente sanguíneo, velocidades y direcciones hasta varios milímetros de profundidad de penetración. Ingrese al modo Doppler de onda pulsada y adquiera imágenes para detectar la pulsación de la sangre en las arterias y para diferenciar entre arterias y venas. Ahora, ingrese al modo Doppler de potencia y configure los parámetros de adquisición para realizar una cuantificación de la señal sobre la base del número de eventos de dispersión causados por el movimiento del flujo para evaluar las diferencias en los caudales.

A continuación, ingrese al modo fotoacústico y refine adecuadamente los parámetros de adquisición para recopilar datos sobre el contenido total de hemoglobina en sangre o el grado de oxigenación en un área determinada Al producir excitación láser en un espectro de longitud de onda completo, la absorción de hemoglobina total presente en diferentes estados químicos dentro de un tejido se puede cuantificar en imágenes desde el punto de vista occipital. Mantenga al animal en posición prona, baje la cabeza del animal y utilice pequeños rollos de gasa de algodón como soportes laterales para organizar correctamente la posición del animal. Gire el transductor de imagen paralelo al plano transversal de la cabeza del animal para la adquisición de imágenes anatómicas y vasculares ultrasónicas y fotoacústicas.

Ingrese al modo B de adquisición de imágenes y configure todos los parámetros de adquisición de imágenes. Al igual que antes, extienda las capas de gel de ultrasonido necesarias sobre la sonda y sobre la napa del animal. Visualice los vasos sanguíneos internos del cerebro en modo Doppler de potencia configurando correctamente los parámetros de adquisición.

Localice arterias intensamente pulsadas mediante el modo Doppler de onda pulsada. Recopile datos y direcciones de velocidades del torrente sanguíneo en modo Doppler color adaptando adecuadamente los parámetros de adquisición. Después de guardar todos los datos adquiridos, apague el pulso del láser saliendo del modo de adquisición fotoacústica y aleje el transductor mientras mantiene al animal bajo el efecto de anestesia.

Comience a limpiarlo retirando suavemente el gel protector de los ojos con el hisopo de algodón húmedo, use una espátula y varias toallas de papel para eliminar completamente el gel de ultrasonido de la cabeza y el hocico. A continuación, límpialos con una esponja húmeda. Tenga cuidado de no dañar la delicada piel afeitada.

Saque el parche adhesivo utilizado para sujetar las extremidades y desconecte las extremidades de los sensores que monitorean los parámetros fisiológicos. Transfiera rápidamente al animal de la encimera de adquisición a una jaula diferente para ayudar al animal en la recuperación como se describe en el protocolo de texto. Este método permite obtener imágenes profundas tanto de estructuras anatómicas de referencia específicas como de vasos sanguíneos con una resolución espacial relativamente alta.

Aquí se muestran imágenes resueltas de la arteria cerebral media o MCA que surge de la arteria carótida interna o ICA, y se divide en dos o más ramas que finalmente rodean los lóbulos corticales. Las imágenes acústicas basadas en Doppler revelan pequeñas ramas, mientras que la información direccional de la corriente sanguínea está disponible con la adquisición de Doppler color. La característica de la arteria MCA se confirma mediante la técnica ultrasónica de onda pulsada.

Aquí se muestra la adquisición del modo de onda pulsada a través del foramen temporal para la individuación de las referencias vasculares. La señal fotoacústica de la hemoglobina contenida en los glóbulos rojos circulantes puede detectarse y analizarse para recopilar datos sobre su estado oxidativo molecular y calcular la saturación de oxígeno en sangre. El contenido de oxígeno hemático se puede correlacionar con los datos sónicos para confirmar la discriminación de la sangre arterial de la sangre venosa.

El tejido del parénquima cerebral también se registró con una modalidad fotoacústica en la proyección occipital para mostrar la caracterización vascular en el gráfico espectral. Con este espectro, es posible distinguir la señal derivada de los vasos arteriales y venosos. La principal ventaja de esta técnica sobre el método existente es que la anatomía del cerebro y el comportamiento vascular relacionado se pueden estudiar con el modo de fotoimagen sin cicatriz de cráneo del estado de ánimo.

Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo registrar las propiedades cerebrales parenquimatosas y vasculares y cómo registrar el oxígeno en tiempo real. El nivel de hemoglobina cambia en el tejido cerebral.