Meso-גודל החלקיקים תמונה Velocimetry מחקרים של נוירו-וסקולריים זורם במבחנה

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

doi:10.3791/58902

הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

Meso-גודל החלקיקים תמונה Velocimetry מחקרים של נוירו-וסקולריים זורם במבחנה

7.6K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/58902

⸱

3 בדצמבר 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

במאמר זה

סיכום

כאן אנו מציגים שיטות מפושטת בדיית שקוף נוירו-וסקולריים פאנטום ואפיון הזרימה בו. עלינו להדגיש מספר פרמטרים חשובים, להדגים את הקשר שדה דיוק.

תקציר

Velocimetry תמונה של חלקיקים (PIV) משמש במגוון רחב של תחומים, בגלל ההזדמנות שהיא מספקת בדיוק להמחיש וכימות זורם על פני טווח זמן-מרחבי גדול. עם זאת, יישומה בדרך כלל דורש השימוש במכשור מיוחד ויקר, אשר מגביל את השירות שלה רחב יותר. יתר על כן, בתוך השדה של בביו-הנדסה, במבחנה זרימה ויזואליזציה מחקרים הם לעתים קרובות גם נוסף מוגבל על-ידי העלות הגבוהה של רקמות מסחרית מתוצרת פאנטום זה מסכם את הדברים הרצויים מבנים אנטומיים, במיוחד עבור אלה אשר להקיף את המשטר mesoscale (כלומר, submillimeter כדי פיסיקליות מילימטר). במסמך זה, אנו מציגים את פרוטוקול נסיוני פשוטה שפותחה כדי לטפל מגבלות אלו, אשר המרכיבים העיקריים של כלול 1) שיטה יחסית נמוכים עבור בדיית mesoscale רקמות פאנטום באמצעות הדפסה תלת-ממדית, יציקת סיליקון, ו- 2) ניתוח פתוח תמונה ומסגרת עיבוד המפחיתה את דרישה המכשור למדידת זרמי mesoscale (כלומר, מהירויות עד עשרות מילימטרים/שניה). באופן קולקטיבי, שילוב זה מפחית את חסם כניסה עבור nonexperts, על-ידי מינוף המשאבים כבר לרשותם של חוקרים רבים בביו-הנדסה. אנחנו אחת הישימות של פרוטוקול זה בהקשר של נוירו-וסקולריים זרימה אפיון; עם זאת, הוא צפוי להיות רלוונטי מגוון רחב יותר של יישומים mesoscale בביו-הנדסה ומעבר.

מבוא

PIV הוא בשימוש נרחב ב מכניקת הזורמים ניסיוני הדמיית זרימה וחקירות כמותית של נוזלים משתנים בקנה מידה אורך מן האטמוספירה זורם microcirculatory¹^,²^,³. בעוד הפרטים של יישומה יכול להשתנות באותו האופן כמו היישומים שלה, היבט אחד משותף כמעט כל הלימודים PIV הוא השימוש של הסרטונים הדמיה של חלקיקים מעקב נזרע בתוך הנוזל לעבוד, ואחריו ניתוח pair-wise של מסגרות תמונה רצופים כדי לחלץ את מאפייני הזרימה הרצויה. בדרך כלל, זו מושגת על ידי הראשון סוגייה משפטית כל מסגרת התמונה לאזורים קטנים יותר כינה החקירה windows. כתוצאה מכך העמדות אקראי של החלקיקים התפזרו, כל חלון החקירה מכיל בהתפלגות ייחודי של....