Name: הערכה סימולטנית של המודינמיקה מוחית ופיזור תכונות אור של In vivo מוח עכברוש באמצעות הדמית החזרה המפוזרת Multispectral (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-07T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 6 s
Description: חקור הדמיית החזרה מפוזרת רב-ספקטרלית להערכת המודינמיקה המוחית ותכונות פיזור האור במוח עכברוש חי. שיטה זו מאפשרת ניטור שינויים זמניים בתפקוד המוח ובמורפולוגיה הקורטיקלית ללא פלישה.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

חלק מעבודה זו נתמך על ידי מענק סיוע למחקר מדעי (C) מהאגודה היפנית לקידום המדע (25350520, 22500401, 15K06105) ופרויקט המחקר והפיתוח של צבא ארה"ב (FA5209-15-P-0175).

טיפול בבעלי חיים, הכנה, ואת פרוטוקולי הניסוי אושרו על ידי ועדת המחקר בבעלי חיים של אוניברסיטת טוקיו החקלאות והטכנולוגיה. מתודולוגיה זו, החולדה שוכנת בסביבה מבוקרת (24 מעלות צלזיוס, 12 אור H / מחזור כהה), עם אוכל כרצונך מים זמין. 1. בניית מערכת הדמית ההחזרה המפוזרת Multispectral הקונבנציונלי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הר תשעה מסנני הפרעה אופטיים צרים עם אורכי גל במרכז 500, 520, 540, 560, 570, 580, 600, 730, ו 760 ננומטר ל החורים המסננים של גלגל המסנן הממונע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לבנות מערכת הדמיה multispectral באמצעות מקור אור בפס רחב לבן, גלגל מסנן ממונע עם הסט מעל מסנני הפרעות ערוץ צרים, מדריך אור, עדשת איסוף, עדשת זום וידאו, מצלמת CCD מונוכרומטי. הפריסה של רכיבים אופטיים, שמוצג באיור 2, יכול להיקרא עבור ההבנייה היא הליך. הערה: הזווית של תאורה היא כ 45 מעלות ביחס לפני השטח המדגם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפעל את מקור אור מנורת ההלוגן להאיר את פני השטח של המדגם באמצעות מסנן הפרעות, מדריך האור, ואת עדשת האיסוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח את תוכנת ההפעלה של מצלמת CCD. </li></ol> 2. הכנת בעלי חיים הערה: בפרוטוקול זה, החולדה לא היה בשימוש עבור ניסויים בעתיד הוא הוקרב מיד לאחר מדידות של דימויים multispectral. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבור את יציאת הכניסה של בתא אינדוקציה פתח היציאה של מכונת הרדמה עם צינור. חבור את היציאה של תא האינדוקציה לנמל המפרצון של מכונת ההרדמה עם צינור שני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניח את החולדה לתוך תא האינדוקציה לגרום הרדמה עם isoflurane 5.0%. לשמור על הרדמה בעומק כזה כי החולדה אינה מגיבה צובט בוהן. Lower כדי isoflurane 2.0% באמצעות ידית סיבובית על מכונת הרדמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תקן את ראש החולדה במסגרת stereotaxic. צרף שופר עבור הרדמה למסגרת stereotaxic. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבור את יציאת הכניסה של הביטאון פתח היציאה של מכונת ההרדמה עם צינור. חבור את היציאה של הביטאון לנמל המפרצון של מכונת ההרדמה עם צינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגלח את אזור הראש מעבר במקום החתך הפוטנציאלי באמצעות קוצץ שיער עד פני העור נראות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ביצוע חתך אורכי כ 20 מ&quot;מ ארוך לאורך קו האמצע של הראש באמצעות אזמל כירורגי (איור 1 (א)) ולחשוף את רקמות החיבור התת עורית (איור 1 (ב)). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את רקמות החיבור התת עורית באמצעות המגרדת חדה או צבת ולמשוך אותו משני צידי הראש כדי לחשוף את עצם הגולגולת (איור 1 (ג)). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחפור תעלת אליפסואידי על עצם הגולגולת בתוך sutur גולגולתיes (תפר העטרה, תפר sagittal, ו תפר lambdoid) באמצעות מקדח במהירות גבוהה (איור 1 (ד)). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאט homogenously לחפור את עצם הגולגולת בתוך התעלה באמצעות מקדח במהירות גבוהה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ קל על פני הגולגולת הדלילה עם קצה המלקחיים כדי לאמוד את העובי ולחוזק אחרי כלי דם במוח מופיעים. אם באזור הגולגולת הדליל מדכא בקלות, להפסיק את הפחתת עצם הגולגולת עם המקדחה במהירות הגבוהה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותך את קו הגבול אליפסואידי של הגולגולת הדלילה טיפות טיפות באמצעות קצה המלקחיים או מספרי כירורגיות קטנים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הסר את הגולגולת הדלילה מפני שטח המוח לאט ובעדינות בעזרת המלקחיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות לרחוץ את החלון גולגולתי עם תמיסת מלח פיזיולוגית ולכסות אותו עם צלחת זכוכית שקופה כ 0.1 מ&quot;מ עובי. </li></ol> 3. הסדרת השבר של חמצן נשאף הערה: קונדי הנשימהtion ניתן לשנות על ידי ויסות שבריר של חמצן השראה (FiO 2). <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות צינור, לחבר את היציאה הראשונה של מחבר צינור בצורת Y (מחבר 1) לנמל הראשון של אחר מחבר צינור בצורת אות V (מחבר 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבור את יציאת הכניסה של הביטאון לנמל השני של צינור מחבר 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות צינור, לחבר את היציאה השלישית של צינור מחבר 1 להתקן צג ריכוז חמצן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עם צינור, לחבר את יציאת השני של מחבר צינור 2 פתח היציאה של מכונת הרדמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות צינור, לחבר את היציאה השלישית של צינור מחבר 2 פתח יציאת מכשיר תערובת גז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבריו יציאה אחד יניקה של מכשיר תערובת גז לבית בלחץ גבוה 95% O 2 - בלון גז 5% CO 2 באמצעות צינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חבור את יציאת כניסה האחרת של מכשיר תערובת גז לבית בלחץ גבוה 95% N 2 - בלון גז 5% CO 2 באמצעות צינור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שנה את שיעורי זרימת גז oF 2 ו- N 2 באמצעות הכפתורים הסיבוביים על התקן תערובת הגז. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק ו להסדיר את FiO 2 באמצעות מכשיר ריכוז חמצן לפקח. </li></ol> 4. רכישה של תמונות מרובות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רכישת תמונות הפניה הערה: לרכיבים האופטיים המשמשים בניסוי זה, כגון מקור האור, סיבים אופטיים וגלאים יש מאפיינים ספקטרליים משלהם. לכן, את עוצמת האור עבר מרכיבים אלה צריך להיות נרשם כתמונת התייחסות. תמונת ההתייחסות היא תמונה שצולמה עם מפזר לבן סטנדרטי המואר באור ממקור האור. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שים את מפזר לבן סטנדרטי על הבמה אופקית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פוקוס עדשת המצלמה על פני השטח של מפזר לבן על ידי סיבוב טבעת הזום על הקנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כוונן את זמן האינטגרציה של המצלמה על-ידי בחירת הערך המתאים מתוךברשימה הנפתחת של פעמים אינטגרציה של תוכנות ההפעלה של המצלמה כך את כמות האור הגדולה מייצרת אות כי הוא כ 75% של ספירת מקסימלית. בעת שצפה היסטוגרמה של ערכי פיקסל, להתאים את זמן האינטגרציה עד לרמת עוצמת האות היא כ 75% של ספירת מקסימלית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את הפקודה &quot;לחסוך&quot; מתפריט הקובץ ששמר תמונה לקובץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שנה את המיקום מסנן ידי סיבוב הגלגל המסנן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמירת תמונה על אורכי הגל האחרים על פי התהליך שתואר לעיל. שם הקובץ צריך לזהות את המדגם ואת אורך הגל המשמש (למשל, W500, W520, W540 ... W760). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רכישת תמונות לדוגמא הערה: תמונות של עוצמת אור המשתקפת המתפזרת של מוח עכברוש חשוף בתשעה אורכי גל נלכדות ונשמרו על הכונן הקשיח של מחשב אישי באמצעות אותם תנאי הרכישה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בעדינות במקום rעל הבמה לאט להתאים את רמת הבמה, כך המצלמה יכולה להתמקד על פני השטח של המוח חולדה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר בפקודה &quot;שמור&quot; מתפריט הקובץ לשמירת תמונה לקובץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שנה את מיקום המסנן על-ידי סיבוב גלגל המסנן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שמור תמונה באורכי גל אחרים על פי התהליך המתואר לעיל. שם הקובץ צריך לזהות את המדגם ואת אורך הגל ( למשל, R500, R520, R540 ... R760). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רכישת תמונות כהות הערה: מצלמת CCD יכולה ליצור עוצמת אור בתגובה לאות חשמל. עם זאת, יש פלט קטן עקב רעש במעגלים חשמליים וגלאים, גם אם האור אינו נכנס לגלאי; זה נקרא רעש כהה הנוכחי. כדי למדוד במדויק את עוצמת הספקטרום של האור, הרכיב הנוכחי כהה צריך להיות נרשם כתמונה כהה ולאחר מכן מופחת מן האות נמדד. התמונה האפל היא תמונה לקחתn עם נתיב האור נחסם. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כבה את מקור אור מנורת הלוגן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חסום את נתיב האור למערכת מצלמת CCD באמצעות צלחת מיגון. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את הפקודה &quot;לחסוך&quot; מתפריט הקובץ ששמר תמונה לקובץ. שם הקובץ צריך לזהות המדגם (למשל, כהה). </li></ol></li></ol> 5. לדמיין את תוכן המוגלובין ואת פרמטר פיזור האור הערה: סט של תמונות החזרת דיפוזי multispectral נשמרה על הכונן הקשיח של מחשב אישי ונתחה מחובר. ניתוח רגרסיה מרובה בעזרת סימולצית מונטה קרלו 19 של תמונות החזרת דיפוזי multispectral בתשעה אורכי גל (500, 520, 540, 560, 570, 580, 600, 730, ו 760 ננומטר) מבוצע אז לדמיין את דו-ממדי מפות של ריכוז המוגלובין מחומצן, ריכוז המוגלובין deoxygenated, ריכוז המוגלובין הכולל, ריווי חמצן מוחות אזורי, ו סקאטtering כוח. האלגוריתם המפורט פורסם בספרויות 17, 18. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפחת את התמונה הכהה משתי תמונת ההתייחסות ואת התמונה מדגם בכל אורך גל. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לנרמל את התמונה מדגם ידי כתמונה להתייחסות בכל λ אורך הגל. פנק את התמונה המנורמלת כמו R תמונת החזרה המפוזר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את הספיגה (או צפיפות אופטית) התמונה A על ידי לקיחת הלוגריתם של הגומלין של R תמונת החזרה המפוזר בכל λ אורך גל: <img alt="משוואה 1" src="/files/ftp_upload/55399/55399eq1.jpg" /> (1) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור מטריצה תלת ממדי על ידי ערמת התמונות הספיגות לפי סדר אורכי הגל שלהם, שבו x - y המטוס מציג את המידע המבני שהתקבל עבור משטח המוח ואת z הציר מראה את המידע ספקטרלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פrform ניתוח רגרסיה מרובה עבור ספקטרום ספיגת (λ) בכל XY לתאם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש ספקטרום ספיגת (λ) כמשתנה תלוי ואת ספקטרום מקדם הכחדה טוחנת של המוגלובין מחומצן ε HBO (λ) ו HBR ε המוגלובין deoxygenated (λ) כמשתנים בלתי תלויים עבור צעד 5.5 (שפורסם ערכים עבור ε HBO (λ) ו ε HBR (λ) ניתנים בטבלה 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את מפות דו-ממדיות (תמונות) של שלושת רגרסיה מרובה מקדמי HBO, HBR, וגם 0. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צור מטריצה תלת ממדי על ידי ערמת התמונות של מקדמי רגרסיה המרובים להזמין HBO, HBR, וכן 0, שבו <eמ&gt; x - y מטוס מציג את המידע המבני שהתקבל עבור משטח המוח ואת z הציר מציג את מקדמי הרגרסיה המרובים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חשב את ריכוז המוגלובין מחומצן C HBO, את HBR C ריכוז deoxygenated המוגלובין, ואת b כוח פיזור מהסט של רגרסיה מרובה מקדמי HBO, HBR, וכן 0 בכל XY לתאם באמצעות נוסחאות אמפיריות הבאים (שהוא מעריך של β HBO, אני, β HBR, i, ו β 0, i (i = 0,1,2,3) ניתנות בטבלה 2): <img alt="משוואה 2" src="/files/ftp_upload/55399/55399eq2.jpg" /> (2) <img alt="משוואה 3" src="/files/ftp_upload/55399/55399eq3.jpg" /> (3) <img alt="משוואה 4" src="/files/ftp_upload/55399/55399eq4.jpg" /> (4) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק את מפות דו-ממדיות (תמונות) של ריכוז המוגלובין מחומצן C HBO, ריכוז המוגלובין deoxygenated C HBR, ואת b כוח פיזור. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב מפה דו-ממדית של HBT C ריכוז המוגלובין הכולל מסיכום C HBO ו- C HBR בכל x - y לתאם. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חישוב מפה דו-ממדית של רוויון חמצן המוח האזורי 2 RSO ידי חלוקת ריכוז המוגלובין מחומצן C HBO ידי HBT C ריכוז המוגלובין הכולל בכל x - y לתאם. </li></ol>

<ol><li>Bonhoeffer, T., Grinvald, A. Optical Imaging based on intrinsic signals: the methodology. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBonhoeffer%2C+T+%22Brain+mapping%3B+the+methods%22">Brain mapping; the methods</a>. Toga, A. W., Mazziotta, J. C. , Academic Press. San Diego. 55-97 (1996).</li>
<li>Mourant, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanisms+of+light+scattering+from+biological+cells+relevant+to+noninvasive+optical-tissue+diagnostics%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Opt%22%5BJournal%5D)">Mechanisms of light scattering from biological cells relevant to noninvasive optical-tissue diagnostics.</a> Appl. Opt. 37 (16), 3586-3593 (1998).</li>
<li>Abookasis, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+cortical+absorption%2C+scattering%2C+and+hemodynamic+response+during+ischemic+stroke+using+spatially+modulated+near-infrared+illumination%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Opt%22%5BJournal%5D)">Imaging cortical absorption, scattering, and hemodynamic response during ischemic stroke using spatially modulated near-infrared illumination.</a> J. Biomed. Opt. 14 (2), 024033(2009).</li>
<li>Lipton, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ischemic+cell+death+in+brain+neuron%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Rev%22%5BJournal%5D)">Ischemic cell death in brain neuron.</a> Physiol. Rev. 79 (4), 1432-1568 (1999).</li>
<li>Jarvis, C. R., Anderson, T. R., Andrew, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anoxic+depolarization+mediates+acute+damage+independent+of+glutamate+in+neocortical+brain+slices%5BTitle%5D)+AND+%22Cereb.+Cortex%22%5BJournal%5D)">Anoxic depolarization mediates acute damage independent of glutamate in neocortical brain slices.</a> Cereb. Cortex. 11 (3), 249-259 (2001).</li>
<li>Joshi, I., Andrew, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+anoxic+depolarization+during+ischemia-like+conditions+in+the+mouse+hemi-brain+slice%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Neurophysiol%22%5BJournal%5D)">Imaging anoxic depolarization during ischemia-like conditions in the mouse hemi-brain slice.</a> J. Neurophysiol. 85 (1), 414-424 (2001).</li>
<li>Polischuk, T. M., Jarvis, C. R., Andrew, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intrinsic+optical+signaling+denoting+neuronal+damage+in+response+to+acute+excitotoxic+insult+in+the+hippocampal+slice%5BTitle%5D)+AND+%22Neurobiol.+Dis%22%5BJournal%5D)">Intrinsic optical signaling denoting neuronal damage in response to acute excitotoxic insult in the hippocampal slice.</a> Neurobiol. Dis. 4 (6), 423-437 (1998).</li>
<li>Jarvis, C. R., Lilge, L., Vipond, G. J., Andrew, R. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Interpretation+of+intrinsic+optical+signals+and+calcein+fluorescence+during+acute+excitotoxic+insult+in+the+hippocampal+slice%5BTitle%5D)+AND+%22NeuroImage%22%5BJournal%5D)">Interpretation of intrinsic optical signals and calcein fluorescence during acute excitotoxic insult in the hippocampal slice.</a> NeuroImage. 10 (4), 357-372 (1999).</li>
<li>Obeidat, A. S., Jarvis, C. R., Andrew, R. D. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/10698080">Glutamate does not mediate acute neuronal damage after spreading depression induced by O2/glucose deprivation in the hippocampal slice.</a> J. Cereb. Blood Flow Metab. 20 (2), 412-422 (2000).</li>
<li>Dunn, A. K., Devor, A., Dale, A. M., Boas, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Spatial+extent+of+oxygen+metabolism+and+hemodynamic+changes+during+functional+activation+of+the+rat+somatosensory+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Spatial extent of oxygen metabolism and hemodynamic changes during functional activation of the rat somatosensory cortex.</a> Neuroimage. 27 (2), 279-290 (2005).</li>
<li>Jones, M., Berwick, J., Johnston, D., Mayhew, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Concurrent+optical+imaging+spectroscopy+and+laser-Doppler+flowmetry%3A+the+relationship+between+blood+flow%2C+oxygenation%2C+and+volume+in+rodent+barrel+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Concurrent optical imaging spectroscopy and laser-Doppler flowmetry: the relationship between blood flow, oxygenation, and volume in rodent barrel cortex.</a> Neuroimage. 13 (6), 1002-1015 (2001).</li>
<li>Jones, M., Berwick, J., Mayhew, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+blood+flow%2C+oxygenation%2C+and+volume+following+extended+stimulation+of+rodent+barrel+cortex%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Changes in blood flow, oxygenation, and volume following extended stimulation of rodent barrel cortex.</a> Neuroimage. 15 (3), 474-487 (2002).</li>
<li>Zhou, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffuse+optical+correlation+tomography+of+cerebral+blood+flow+during+cortical+spreading+depression+in+rat+brain%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Diffuse optical correlation tomography of cerebral blood flow during cortical spreading depression in rat brain.</a> Opt. Express. 14 (3), 1125-1144 (2006).</li>
<li>Bouchard, M. B., Chen, B. R., Burgess, S. A., Hillman, E. M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultra-fast+multispectral+optical+imaging+of+cortical+oxygenation%2C+blood+flow%2C+and+intracellular+calcium+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Ultra-fast multispectral optical imaging of cortical oxygenation, blood flow, and intracellular calcium dynamics.</a> Opt. Express. 17 (18), 15670-15678 (2009).</li>
<li>Jones, P. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+multispectral+reflectance+imaging+and+laser+speckle+flowmetry+of+cerebral+blood+flow+and+oxygen+metabolism+in+focal+cerebral+ischemia%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Opt%22%5BJournal%5D)">Simultaneous multispectral reflectance imaging and laser speckle flowmetry of cerebral blood flow and oxygen metabolism in focal cerebral ischemia.</a> J. Biomed. Opt. 13 (4), 044007(2008).</li>
<li>Kawauchi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffuse+light+reflectance+signals+as+potential+indicators+of+loss+of+viability+in+brain+tissue+due+to+hypoxia%3A+charge-coupled-device-based+imaging+and+fiber-based+measurement%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Opt%22%5BJournal%5D)">Diffuse light reflectance signals as potential indicators of loss of viability in brain tissue due to hypoxia: charge-coupled-device-based imaging and fiber-based measurement.</a> J. Biomed. Opt. 18 (1), 015003(2013).</li>
<li>Yoshida, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multispectral+imaging+of+absorption+and+scattering+properties+of+in+vivo+exposed+rat+brain+using+a+digital+red-green-blue+camera%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Biomed.+Opt%22%5BJournal%5D)">Multispectral imaging of absorption and scattering properties of in vivo exposed rat brain using a digital red-green-blue camera.</a> J. Biomed. Opt. 20 (5), 051026(2015).</li>
<li>Nishidate, I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+Cerebral+Hemodynamics+and+Tissue+Morphology+of+In+Vivo+Rat+Brain+Using+Spectral+Diffuse+Reflectance+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Appl.+Spectrosc%22%5BJournal%5D)">Evaluation of Cerebral Hemodynamics and Tissue Morphology of In Vivo Rat Brain Using Spectral Diffuse Reflectance Imaging.</a> Appl. Spectrosc. , (2016).</li>
<li>Wang, L. -H., Jacques, S. L., Zheng, L. -Q. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/7587160">MCML-Monte Carlo modeling of photon transport in multi-layered tissues.</a> Comput. Methods Programs Biomed. 47 (2), 131-146 (1995).</li>
<li>Tsytsarev, V., Premachandra, K., Takeshita, D., Bahar, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+cortical+electrical+stimulation+in+vivo%3A+Fast+intrinsic+optical+signal+versus+voltage-sensitive+dyes%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Lett%22%5BJournal%5D)">Imaging cortical electrical stimulation in vivo: Fast intrinsic optical signal versus voltage-sensitive dyes.</a> Opt. Lett. 33 (9), 1032-1034 (2008).</li>
<li>Arnold, T., Biasio, M. D., Leitner, R. <a target="_blank" href="https://www.osapublishing.org/abstract.cfm?uri=ECBO-2011-808711">Hyper-spectral video endoscope for intra-surgery tissue classification using auto-fluorescence and reflectance spectroscopy.</a> Proc. SPIE. 8087, 808711(2011).</li>
<li>Basiri, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+a+multi-spectral+camera+in+the+characterization+of+skin+wounds%5BTitle%5D)+AND+%22Opt.+Express%22%5BJournal%5D)">Use of a multi-spectral camera in the characterization of skin wounds.</a> Opt. Express. 18 (4), 3244-3257 (2010).</li>
<li>Nishidate, I., Maeda, T., Niizeki, K., Aizu, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimation+of+melanin+and+hemoglobin+using+spectral+reflectance+images+reconstructed+from+a+digital+RGB+image+by+the+Wiener+estimation+method%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Estimation of melanin and hemoglobin using spectral reflectance images reconstructed from a digital RGB image by the Wiener estimation method.</a> Sensors. 13 (6), 7902-7915 (2013).</li>
</ol>

למחברים אין מה לחשוף.

השלב הקריטי ביותר בפרוטוקול זה הוא ההסרה באזור הגולגולת הדלילה על מנת להפוך את החלון גולגולתי; זו צריכה להתבצע בזהירות כדי למנוע דימום בלתי צפוי. שלב זה חשוב להשגה באיכות גבוהה multispectral מפוזר תמונות החזרה עם דיוק גבוה. השימוש סטראו מומלץ עבור ההליך הכירורגי במידת האפשר. חתיכות קטנות של ספוג ג&#39;לטין שימושיות המוסטאסיס. המערכת האופטית המתוארות במאמר זה עובר אור מונוכרומטי באמצעות מסנן הפרעות הממוקם מול מקור...

הדמית החזרת דיפוזי Multispectral היא הטכניקה הנפוצה ביותר עבור השגת מפה מרחבית של אותות אופטיים מהותיים (IOSs) ברקמת קליפת המוח. IOSs שנצפתה המוח in vivo מיוחסות בעיקר שלוש תופעות: וריאציות ספיגת האור ומאפיינים פיזור עקב ופרמטרים המודינמיים קליפת המוח, וריאציה הקליטה תלוי הפחתה או לחמצון cytochromes במיטוכונדריה, ווריאציות תכונות פיזור אור המושרה על ידי שינויים מורפולוגיים 1. אור בבית הגלוי (VIS) כדי האינפרה-אדום קרוב (NIR) בטווח ספקטרום נספג ביעילות מפוזרת על ידי רקמות ביולוגיות. ספקטרום ההחזרה המפוזר של מוח vivo ב מאופיין קליטת ספקטרה פיזור. מקדמי הפיזור המופחתים מיקרון הים &#39;של רקמת המוח בתוצאת מגוון VIS-אל-NIR הגל בתוך תערוכת ספקטרום פיזור מונוטוניתing בהירויות קטנות באורכי גל ארוכים יותר. Μ הספקטרום מקדם פיזור המופחת s &quot;(λ) יכול להיות מקורב להיות בצורה של פונקצית החוק החזק 2, 3 כפי μ s&quot; (λ) = a × λ -b. המלון של לינת כוח הפיזור קשורה לגודל של מפזרים ביולוגיים ברקמת חית 2, 3. שינויים מורפולוגיים של הרקמה והקטנת הכדאיות של רקמת חית קליפת המוח יכולים להשפיע על הגודל של המפזרים הביולוגיים 4, 5, 6, 7, 8, 9. מערכת אופטית עבור הדמית החזרת דיפוזי multispectral ניתן לבנות בקלות מתוך li ליבוןמקור להילחם, רכיבים אופטיים פשוטים, וכן (CCD) מכשיר טעון מצמידי מונוכרומטי. לכן, אלגוריתמים שונים ומערכות אופטיות עבור הדמית החזרת דיפוזי multispectral שמשו להעריך ופרמטרים המודינמיים קליפת מוח ו / או רקמת מורפולוגיה 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18. השיטה המתוארת במאמר זה משמש כדי לחזות הן ופרמטרים המודינמיים ומאפיינים פיזור אור של רקמות חולדה מוחין in vivo באמצעות מערכת הדמיה ההחזרה דיפוזי multispectral קונבנציונאלי. יתרונותיה של שיטה זו על פני שיטות חלופיות הם את היכולת להעריך שינויים בחלל ובזמן בשני ופרמטרים המודינמיים מוחות ורקמות קליפת המוחמורפולוגיה, כמו גם ישימותה במודלים של בעלי חיים תפקוד המוח השונים. לכן, השיטה תתאים חקירות של פגיעה מוחית טראומטית, התקף אפילפטי, שבץ, איסכמיה.

<table><tbody><tr><td>150-W הלוגן-מנורת אור מקור</td><td>Hayashi Watch Works Co., Ltd, טוקיו, יפן</td><td>LA-150SAE</td><td></td></tr><tr><td>מדריך אור</td><td>Hayashi Watch Works Co., Ltd, טוקיו, יפן</td><td>LGC1-5L1000</td><td></td></tr><tr><td>איסוף עדשה</td><td>Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, יפן</td><td>SH-F16</td><td></td></tr><tr><td>מסנני הפרעות l@ 500 ננומטר</td><td>אדמונד אופטיקה יפן בע"מ, טוקיו, יפן</td><td>#65088</td><td></td></tr><tr><td>מסנני הפרעות l@ 520 ננומטר</td><td>אופטיקה אדמונד יפן בע"מ, טוקיו, יפן</td><td>#65093</td><td></td></tr><tr><td>מסנני הפרעות l@ 540 ננומטר</td><td>אופטיקה אדמונד יפן בע"מ, טוקיו, יפן</td><td>#65096</td><td></td></tr><tr><td>מסנני הפרעות l@ 560 ננומטר</td><td>אופטיקה אדמונד יפן בע"מ, טוקיו, יפן</td><td>#67766</td><td></td></tr><tr><td>מסנני הפרעות l@ 570 ננומטר</td><td>אופטיקה אדמונד יפן בע"מ, טוקיו, יפן</td><td>#67767</td><td></td></tr><tr><td>מסנני הפרעות l@ 580 ננומטר</td><td>אופטיקה אדמונד יפן בע"מ, טוקיו, יפן</td><td>#65646</td><td></td></tr><tr><td>מסנני הפרעות l@ 600 ננומטר</td><td>אופטיקה אדמונד יפן בע"מ, טוקיו, יפן</td><td>#65102</td><td></td></tr><tr><td>מסנני הפרעות l@ 730 ננומטר</td><td>אופטיקה אדמונד יפן בע"מ, טוקיו, יפן</td><td>#65115</td><td></td></tr><tr><td>מסנני הפרעות l@ 760 ננומטר</td><td>אופטיקה אדמונד יפן בע"מ, טוקיו, יפן</td><td>#67777</td><td></td></tr><tr><td>גלגל סינון ממונע&nbsp;</td><td>תאגיד אנדובר, ניו המפשייר ארה"ב</td><td>FW-MOT-12.5</td><td></td></tr><tr><td>מצלמת CCD מונוכרומטית 8 סיביות</td><td>THE IMAGINGSOURCE, גרמניה</td><td>DMK21BU618. </td><td></td></tr><tr><td>עדשת זום וידאו</td> H <td>Edmund Optics Japan Ltd, טוקיו, יפן</td><td>VZMTM300i</td><td></td></tr><tr><td>תקן לבן ספקטרלון עם החזר מפוזר של 99%</td><td>Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, ארה"ב</td><td>SRS-99-020</td><td></td></tr></tbody></table>

הערכה סימולטנית של המודינמיקה מוחית ופיזור תכונות אור של<em&gt; in vivo</em&gt; מוח עכברוש באמצעות הדמית החזרה המפוזרת multispectral

Simultaneous Evaluation of Cerebral Hemodynamics and Light Scattering Properties of the In Vivo Rat Brain Using Multispectral Diffuse Reflectance Imaging

ההערכה בו-זמנית של המודינמיקה המוחית ותכונות פיזור האור של רקמת מוח של חולדות in vivo מודגמת באמצעות מערכת הדמיית רפלקציה מפוזרת מולטי-ספקטרלית קונבנציונלית. מערכת זו בנויה ממקור אור לבן בפס רחב, גלגל מסנן ממונע עם סט מסנני הפרעות בפס צר, מוביל אור, עדשת איסוף, עדשת זום וידאו ומצלמת מכשיר מצמד טעון מונוכרומטי (CCD). חלון גולגולת אליפסואידלי מיוצר בעצם הגולגולת של חולדה בהרדמה איזופלורן כדי ללכוד תמונות רפלקטיביות מפוזרות מולטי-ספקטרליות של פני השטח בקליפת המוח. ויסות חלק החמצן המעורר באמצעות מכשיר תערובת גז מאפשר אינדוקציה של מצבי נשימה שונים כגון נורמוקסיה, היפראוקסיה ואנוקסיה. לאחר מכן מבוצע ניתוח רגרסיה מרובה מבוסס סימולציה של מונטה קרלו עבור תמונות החזר מפוזרות מולטי-ספקטרליות שנמדדו בתשעה אורכי גל (500, 520, 540, 560, 570, 580, 600, 730 ו-760 ננומטר) כדי להמחיש את המפות הדו-ממדיות של ההמודינמיקה ואת תכונות פיזור האור של מוח החולדה in vivo.

תמונות רפאי נציג של החזרת דיפוזי רכשה מן מוח חולדת vivo ב מוצגות באיור 3. התמונות ב 500, 520, 540, 560, 570, ו 580 ננומטר לדמיין רשת צפופה בבירור של כלי דם בקליפת המוח. ההידרדרות של ניגוד בין כלי דם והרקמות הסמוכות נצפו בתמונות ב 600, 730, ו 760 ננומטר משקפת את הספיגה הנמוכה של אור על ידי המוגלובין ב ארוך באורכי גל ניר. <s...

ההערכה סימולטני של ההמודינמיקה מוחות תכונות פיזור האור של רקמת מוח in vivo עכברוש מודגמת באמצעות מערכת הדמית החזרת multispectral דיפוזי קונבנציונלית.

הערכה סימולטנית של המודינמיקה מוחית ופיזור תכונות אור של<em&gt; In vivo</em&gt; מוח עכברוש באמצעות הדמית החזרה המפוזרת Multispectral

The simultaneous evaluation of cerebral hemodynamics and the light scattering properties of in vivo rat brain tissue is demonstrated using a conventional ...

המטרה הכללית של הליך זה היא להמחיש את ההמודינמיקה ואת תכונת פיזור האור של רקמת מוח in vivo. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחום האופטיקה ביו-רפואית באמצעות שימוש בדימות של אותים אופטיים טבעיים ברקמות מוח של חולדה. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שניתן להעריך שינויים זמניים מיוחדים בהמודינמיקה של המוח ובמורפולוגיה של רקמת הקורטקס.ההשלכות של טכניקה זו משתרעות על פני ניטור תפקודי המוח והחיוניות שלו עבור מודלים שונים של הפרעות מוחיות, כיוון שניסויים במודלים חייתיים אלו מבוצעים לרוב באמצעות חלון גולגולתי. לפיכך, שיטה זו יכולה לספק תובנות לגבי אותות אופטיים פנימיים. היא יכולה להיות מיושמת גם בטכניקות דימות ספקטרליות אחרות.התחילו בקיבוע ראש החולדה במסגרת סטריאוטקסית. לאחר ההרדמה, גלחו את אזור הראש מעבר לאתר החתך המתוכנן באמצעות מכונת גילוח עד שפני העור נחשפים. לאחר מכן, בצעו חתך אורך באורך של כ-20 מילימטרים לאורך קו האמצע של הראש באמצעות סכין מנתחים.ולחשוף את רקמות החיבור התת-עוריות. הסר את רקמות החיבור התת-עוריות באמצעות קיורט חד, ומשוך אותן לשני צדי הראש כדי לחשוף את עצם הגולגולת. לאחר מכן, השתמש במקדח מהיר כדי לקדוח חור אליפסואידי בעצם הגולגולת בתוך התפרים הגולגולתיים.לאחר מכן, חפרו באיטיות ובאופן הומוגני את עצם הגולגולת בתוך התעלה. לאחר מכן, לחצו קלות על פני השטח של הגולג

simultaneous-evaluation-cerebral-hemodynamics-light-scattering

Research

JoVE Journal

Neuroscience

מדעי המוח

וידאו זה מדגים כיצד לבנות לייזר רבב הדמיה ניגודיות (LSCI) מערכת שיכולה בקלות לשמש כדי לפקח על זרימת הדם.

כיצד לבנות לייזר רבב הדמיה ניגודיות (LSCI) מערכת לפקח זרימת הדם

שיטות bioimaging להערכת biodistribution התא של חלקיקים המתאימים ניטור טיפולית אבחון של תרכובות nanoformulated. השיטות שתוארו לעיל הם רגיש וספציפי כאשר העריכו ידי coregistration היסטולוגית. מתודולוגיות לספק מסלול translational מ מכרסם ליישומים האדם.

Bioimaging רשום של ננו לניטור האבחון והטיפול

אנחנו בשילוב אמצעי ספקטרוסקופיה תדר תחום קרוב אינפרא האדום של חמצון המוגלובין מוחות עם אמצעים מפוזרים מתאם ספקטרוסקופיה של מדד זרימת דם במוח כדי להעריך מדד חילוף חומרים של חמצן. בדקנו את התועלת של אמצעי זה ככלי מיון מיטה כדי להעריך את הבריאות והתפתחות המוח של התינוק.

מדידה אופטית לא פולשנית של מטבוליזם ופרמטרים המודינמיים במוח אצל תינוקות

בסרטון זה אנו מדגימים את טכניקת ספקטרוסקופיית המתאם המפוזר למדידת זרימת דם מוחית במודל עכברי של פגיעה מוחית טראומטית קלה.

ספקטרוסקופיית מתאם מפוזרת להערכת זרימת דם מוחית במודל עכבר

מקור: Espinoza, R.,  et al. הדמיית פיזור רמאן מגורה בשני צבעים בזמן אמת של מוח עכבר לצורך אבחון רקמות. J. Vis. exp. (2022).  הסרטון מדגים הדמיית פיזור רמאן מגורה בשני צבעים (SRS) של מקטעי רקמת מוח של עכבר. שתי קרני לייזר מסונכרנות מכוונות אל קטע הרקמה כדי לעורר תנודות מולקולריות, וכתוצאה מכך שינוי עוצמה יחסי בקרניים. שומנים וחלבונים ברקמה מתגלים באמצעות זוגות תדרים מובחנים של קרני הלייזר. לאחר מכן מוקצים לאותות המתקבלים צבעים נפרדים, ויוצרים תמונה דו-צבעונית המסייעת בזיהוי החלבונים והשומנים...

הדמיית פיזור רמאן מגורה בשני צבעים של רקמת מוח של עכבר

מקור: Nishidate, I.,  et al. הערכה סימולטנית של המודינמיקה מוחית ותכונות פיזור האור של מוח החולדה  in vivo באמצעות הדמיית רפלקציה מפוזרת מולטי-ספקטרלית. J. Vis. Exp. (2017)סרטון זה מדגים את השימוש בהדמיית רפלקציה מפוזרת מולטי-ספקטרלית כדי לנתח את זרימת הדם המוחית, רמות החמצן ושינויים במבנה הרקמה בחולדה מורדמת, ומספק תובנות לגבי המודינמיקה והמורפולוגיה של המוח בתנאים משתנים.

הדמיית רפלקציה מפוזרת מולטי-ספקטרלית של זרימת הדם במוח של חולדה ומבנה הרקמות

מקור: Menezes Forti, R. et al. ניטור בזמן אמת של חולים נוירו-קריטיים עם ספקטרוסקופיות אופטיות מפוזרות. J. Vis. Exp. (2020)סרטון זה מדגים את השימוש בספקטרוסקופיה של מתאם מפוזר (DCS) למדידת זרימת דם מוחית בבני אדם. הוא מתאר את השלבים להכנת המערכת, כיול הגשושית, מיקומה על מצחו של המשתתף, רכישת נתוני אור מפוזרים וניתוח תנודות עוצמה כדי לפרש את דינמיקת זרימת הדם במוח.

ספקטרוסקופיה של מתאם מפוזר למדידת זרימת דם מוחית בנבדק אנושי

השיטה המוצגת כאן משתמשת בטומוגרפיה פליטת פוזיטרונים בו זמנית והדמיה בתהודה מגנטית. במודל היפוקסיה-איסכמיה מוחית, שינויים דינמיים בחילוף חומרי דיפוזיה וגלוקוז להתרחש במהלך ולאחר פציעה. הנזק מתפתח וirreproducible במודל זה מחייב רכישה בו זמנית אם נתוני הדמיה רבי מודלי משמעותיים הם שיירכשו.

ההדמיה PET / MRI בו זמנית בעכבר מוחין היפוקסיה-איסכמיה

פרוטוקול זה מדגים כיצד למדוד במנוחה קישוריות המצב התפקודי בקליפה הקדם חזיתית האנושית באמצעות מותאם אישית מעשה לפזר מתאם ספקטרוסקופיה. הדוח גם דן בהיבטים מעשיים של הניסוי, כמו גם בשלבים מפורטים לניתוח הנתונים.

מוחין זרימת דם מבוסס על המצב מנוחה קישוריות תפקודית של המוח האנושי באמצעות ספקטרוסקופיית מתאם אופטי לפזר

מוצג כאן פרוטוקול לניטור לא פולשני של המודינמיקה מוחית של חולים נוירוקריטיים בזמן אמת וליד המיטה באמצעות אופטיקה מפוזרת. באופן ספציפי, הפרוטוקול המוצע משתמש במערכות אופטיות היברידיות מפוזרות כדי לזהות ולהציג מידע בזמן אמת על חמצון מוחי, זרימת דם מוחית ומטבוליזם מוחי.

ניטור בזמן אמת של חולים נוירוקריטיים באמצעות ספקטרוסקופיה אופטית מפוזרת

מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה (SRS) היא טכניקת הדמיה עוצמתית, לא פולשנית ונטולת תוויות. יישום מתפתח אחד הוא היסטולוגיה של ראמאן, שבה הדמיית SRS בשני צבעים במעברי החלבון והשומנים ראמאן משמשת ליצירת תמונות פסאודו-המטוקסילין ואוזין. כאן אנו מדגימים פרוטוקול להדמיית SRS בשני צבעים בזמן אמת לאבחון רקמות.

בזמן אמת, שני צבעים מגורה Raman פיזור הדמיה של מוח עכבר לאבחון רקמות

חקור הדמיית החזרה מפוזרת רב-ספקטרלית להערכת המודינמיקה המוחית ותכונות פיזור האור במוח עכברוש חי. שיטה זו מאפשרת ניטור שינויים זמניים בתפקוד המוח ובמורפולוגיה הקורטיקלית ללא פלישה.

הערכה סימולטנית של המודינמיקה מוחית ופיזור תכונות אור של

גלה סרטונים נוספים