Method Article

Visualisation bidimensionnelle en super-résolution de la microvascularisation du cerveau de rat à l’aide de la microscopie de localisation par ultrasons

DOI:

10.3791/67813

⸱

March 28th, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Fudan University, 2Academy for Engineering and Technology, Fudan University, 3School of Information Science and Technology, Fudan University, 4State Key Laboratory of Medical Neurobiology, Fudan University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ici, nous décrivons un protocole de microscopie de localisation par ultrasons (ULM), qui atteint une résolution spatiale de 12,5 μm pour imager la microvascularisation cérébrale chez le rat. Il permet une visualisation détaillée de la direction et de la vitesse du flux sanguin, offrant un outil puissant pour faire progresser les études sur la circulation cérébrale et les troubles vasculaires.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La microvascularisation cérébrale forme un réseau complexe de vaisseaux essentiels au maintien de la fonction cérébrale. Des maladies telles que les accidents vasculaires cérébraux, la maladie d’Alzheimer, les gliomes et la démence vasculaire peuvent profondément perturber le système microvasculaire. Malheureusement, les modalités actuelles d’imagerie médicale n’offrent que des observations indirectes à cette échelle. Inspirée de la microscopie optique, la microscopie de localisation par ultrasons (ULM) surmonte le compromis classique entre la profondeur de pénétration et la résolution spatiale. En localisant et en suivant les microbulles injectées individuelles avec une précision inférieure à la longueur d’onde, des cartes vasculaires et de vitesse peuvent être générées à l’échelle micrométrique. Ici, nous présentons un protocole robuste pour l’imagerie à super-résolution de la microvascularisation cérébrale in vivo chez le rat à l’aide d’une plateforme d’échographie commerciale. Cette méthode atteint une résolution spatiale de 12,5 μm, reconstruisant l’architecture microvasculaire et fournissant des informations détaillées sur la direction et la vitesse du flux sanguin, améliorant considérablement notre compréhension de la microcirculation cérébrale. Le protocole peut être étendu à des modèles de maladies chez le rat, offrant ainsi un outil puissant pour le diagnostic précoce et le traitement des maladies neurovasculaires.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La microvascularisation cérébrale, qui comprend les capillaires, les artérioles et les veinules, est essentielle au maintien de la fonction cérébrale en facilitant l’apport de nutriments, l’échange d’oxygène et l’élimination des déchets 1,2. Les perturbations de ce réseau sont impliquées dans des troubles neurologiques tels que l’accident vasculaire cérébral3, la maladie d’Alzheimer4, les gliomes5 et la démence vasculaire6, entraînant des altérations de la physiologie cérébrale. Les....

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Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Toutes les expériences sur les animaux effectuées dans le cadre de ce travail sont approuvées par le comité d’éthique de l’Université Fudan (numéro d’approbation : 2022JS-004). Le protocole suit strictement les directives de soins aux animaux de l’Université Fudan pour assurer le traitement humain des animaux. Avant le début de l’expérience, les rats doivent bénéficier d’une période d’acclimatation environnementale d’une semaine, au cours de laquelle ils reçoivent suffisamment de nourriture et d’eau. La photopériode est soigneusement régulée en fonction de leurs rythmes biologiques pour assurer le maintien d’états physiologiques norma....

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Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

La figure 1 illustre la configuration détaillée de l’imagerie microvasculaire microvasculaire cérébrale ULM in vivo chez le rat, chaque élément étant soigneusement conçu pour minimiser la variabilité expérimentale et assurer une acquisition de données précise pour des résultats d’imagerie fiables à super-résolution.

La figure 2A montre la structure reconstruite par ULM de la microvascularisation dans le cerveau du rat, positi.......

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Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ce protocole a utilisé avec succès l’ULM pour effectuer une imagerie à super-résolution de la microvascularisation cérébrale in vivo du rat. Par rapport à d’autres modalités d’imagerie, l’ULM s’adapte simultanément à la fois à la résolution spatiale et à la profondeur de pénétration. Le cerveau de rat exposé a été imagé plutôt qu’à travers le crâne, évitant ainsi l’atténuation et la distorsion causées par la présence d’os. Sous un transducteur d’une fréquence centrale de 15,625 MHz, des .......

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Disclosures

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Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Ce travail a été soutenu en partie par le Programme national de recherche et de développement clés de la Chine dans le cadre de la subvention 2023YFC2410903, la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (subventions 12274092, 12034005), le programme Explorer de Shanghai (subvention 21TS1400200), le Programme de coopération scientifique et technologique internationale de Shanghai (subvention 24490710400) et la Fondation AI for Science de l’Université Fudan (subvention FudanX24AI016).

....

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
AlcoolDICHANGhttps://www.dehsm.com/goods-17187.html75 %
Programme de formation de faisceauxInstitut de génie biomédical de l’Université de MontréalMatlab Ultrasound Toolbox 3.4 version Appareil
de maintien de la température corporelleRWD Life Science Co., Ltd.69026
Instrument stéréotaxique cérébralRWD Life Science Co., Ltd.71000-RAdaptable au masque respiratoire Kit d’instruments
chirurgicaux de micro-injection crânienneRWD Life Science Co., Ltd.SP0005-R
Microscope numériqueRWD Life Science Co., Ltd.DOM-1001
Cathéter d’administration de médicamentRWD Life Science Co., Ltd.
Pommade à l’érythromycineRenhe PharmaH360200181 % x 15 g
Appareil d’anesthésie gazeuseRWD Life Science Co., Ltd.R500IEComprend un masque respiratoire
Tondeuse électrique portableGUAZHOUMUMJD-DTJ02
Mini perceuse crânienne portableRWD Life Science Co., Ltd.78001
Aiguille à demeureKindly EnterpriseDevelopment Group Co., LTDModèle de pression positive  ;26 grammes
Solution iodéeHYNAUThttps://www.hainuocn.com/index/detail/524.html4,5&ndash ; Programme de démodulation IQ 5,5 g/L
Institut de génie biomédical de l’Université de MontréalMatlab Ultrasound Toolbox 3.4 version
IsofluraneRWD Life Science Co., Ltd.R510-22-10
Logiciel MATLABMathWorksVersion R2021a
Pompe de micro-injectionRWD Life Science Co., Ltd.R462
Injection de chlorure de sodiumSHENG’AO animaux pharmaceutique Co., Ltd.2700714600,90 %
SonoVueBraccohttps://www.bracco.com/en-se/product/sonovue
Mèche sphériqueRWD Life Science Co., Ltd.HM1027/HM1010
Prise en charge du logiciel de positionnementRWD Life Science Co., Ltd.V2.0.0.30400
SeringueAimly EnterpriseDevelopment Group Co., Ltd.RWLB1 mL
Programme de suiviJean-Yves Tinevezversion
Gel à ultrasonsJunkang Medical Equipment Co., Ltd.Modèle DS-1
Sonde à ultrasonsVERASONICS, INC.L22-14vX LF Système
d’échographie VerasonicsVERASONICS, INC.Plateforme d’échographieVantage-256
https://www.rwdls.com/product-solutions/life-sciences/administration/draw-blood2016

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sweeney, M. D., Ayyadurai, S., Zlokovic, B. V. Pericytes of the neurovascular unit: Key functions and signaling pathways. Nat Neurosci. 19 (6), 771-783 (2016).
  2. Wardlaw, J. M., Smith, C., Dichgans, M. Mechanisms of sporadic cerebral small vessel disease: Insig....

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