Non invasiva parenchimale, vascolare e metabolica ad alta frequenza ad ultrasuoni e fotoacustico Rat profonda Brain Imaging

L'obiettivo generale di questa procedura è eseguire ecografie ad alta frequenza non invasive e imaging fotoacustico sul cervello di ratto per visualizzare le regioni sottocorticali profonde e i loro modelli vascolari. Ciò si ottiene preparando prima l'animale per l'imaging attraverso la depilazione e il corretto posizionamento dell'animale. Su una stazione di ecografia e imaging fotoacustico, piano di lavoro, viene posizionato il trasduttore, allineandolo all'asse virtuale, collegando l'orecchio all'occhio per ottenere un fascio ottimale.

Focalizzazione, l'animale viene quindi posizionato per l'acquisizione dell'immagine dalla vista temporale. Dopo l'acquisizione di immagini anatomiche, vengono acquisite immagini vascolari per visualizzare i vasi sanguigni interni del cervello e determinare il flusso sanguigno, le velocità e le direzioni. È inoltre possibile determinare il contenuto di emoglobina totale nel sangue e il grado di ossigenazione.

L'animale viene quindi posizionato per l'acquisizione dell'immagine dalla vista occipitale, seguita dall'acquisizione di immagini ultrasoniche e fotoacustiche cerebrali anatomiche e vascolari. In definitiva, il metodo fotoacustico viene utilizzato per mostrare immagini anatomiche del cervello e parametri vascolari fisiologici dopo il suo sviluppo. Questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori in neuro imaging per esplorare le strutture fisiologiche, vascolari e anatomiche.

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nelle malattie cerebrali come l'ictus e la degenerazione neurologica, poiché può fornire informazioni specifiche sulle funzioni neurologiche. Per iniziare, posizionare il ratto all'interno dell'apposita camera di fluoro per anestetizzarlo come descritto nel protocollo di testo. Una volta che l'anestesia ha effetto, rimuovere il topo e pesarlo.

Stendere un sottile strato di gel oftalmico idrosolubile sugli occhi dell'animale per proteggerli e per mantenere la fisiologica idratazione oculare. Quindi adagiare il ratto su un piano di lavoro della stazione di ecografia e imaging fotoacustico e posizionare rapidamente il naso all'interno dell'apposita maschera, fornendo un flusso di anestesia costante per radere l'animale. Stendere uno strato consistente di capelli, rimuovendo la crema sulla superficie della testa, coprendo le aree circostanti le orecchie e il collo.

Dopo aver lasciato agire la crema per alcuni minuti, estrarla delicatamente con una spatola. Rimuovere delicatamente tutti i resti di crema con una spugna bagnata per pulire accuratamente la pelle. Per posizionare il topo, sistemare l'animale in una posizione di aquila divaricata.

Appoggiare la pausa sui sensori dei parametri vitali sul piano di lavoro dopo aver applicato alcune gocce di crema per elettrodi per monitorare i parametri vitali. Infine, fissare gli arti con un cerotto di seta artificiale ipoallergenico. Quindi smaltire uno strato consistente di gel idrosolubile ipoallergenico per la trasmissione degli ultrasuoni sulla testa dell'animale.

Coprire la testa del trasduttore con uno strato sottile dello stesso gel e metterla a contatto con lo strato sul ratto. Solleva la testa dell'animale e ruotala leggermente su un lato. Utilizzare un rotolo di cotone come supporto mantenendo il muso ben inserito nella maschera per anestesia.

Inclinare il piano di lavoro con un angolo di circa 30 gradi rispetto al piano orizzontale. Ruotare il trasduttore di imaging di un angolo di circa 30 gradi rispetto al piano verticale. Per l'acquisizione di immagini anaatomiche e vascolari a ultrasuoni e fotoacustiche, attivare la scansione di imaging.

Accedere all'acquisizione dell'immagine in modalità B e impostare correttamente tutti i parametri di acquisizione dell'immagine per rispettare i possibili requisiti dell'esperimento. Impostare la frequenza del centro di trasmissione al livello più basso possibile per avere la massima profondità di penetrazione del trasduttore. Avvia l'acquisizione dell'immagine in modalità B e regola il posizionamento del trasduttore in tempo reale identificando i riferimenti anatomici e centrando la regione di interesse rispetto al punto medio del monitor.

Posizionare il trasduttore per allinearlo all'asse virtuale, collegando l'orecchio all'occhio per ottenere un fascio ottimale. Focalizzazione. Acquisisci diverse viste del volume interno del cervello mediante rotazione in senso orario o antiorario. Assicurarsi che la regione cerebrale di interesse si localizzi a 10 millimetri di profondità rispetto alla sorgente del trasduttore laser a ultrasuoni per ricevere un segnale di risposta fotoacustica ottimale.

Successivamente, entra in modalità color Doppler per visualizzare i vasi sanguigni interni del cervello in modo altamente sensibile. Quindi scegliere il parametro di acquisizione desiderato impostato in colore. Modalità Doppler.

Acquisisci immagini in questa modalità per distinguere il flusso sanguigno, le velocità e le direzioni fino a diversi millimetri di profondità di penetrazione. Entra in modalità doppler a onde pulsate e acquisisci immagini per rilevare la pulsazione del sangue nelle arterie e per distinguere tra arterie e vene. Ora, entra in modalità power doppler e imposta i parametri di acquisizione per eseguire una quantificazione del segnale sulla base del numero di eventi di scattering causati dal movimento del flusso per valutare le differenze nelle velocità di flusso.

Successivamente, accedere alla modalità fotoacustica e perfezionare correttamente i parametri di acquisizione per raccogliere dati sul contenuto di emoglobina totale nel sangue o sul grado di ossigenazione in una determinata area Producendo eccitazione laser su un intero spettro di lunghezze d'onda, l'assorbimento dell'emoglobina totale presente in diversi stati chimici all'interno di un tessuto può essere quantificato per l'immagine dal punto di vista occipitale. Mantieni l'animale in posizione prona, abbassa la testa dell'animale e usa piccoli rotoli di garza di cotone come supporti laterali per organizzare correttamente la posizione dell'animale. Ruotare il trasduttore di imaging parallelamente al piano trasversale della testa dell'animale per l'acquisizione di immagini anaatomiche e vascolari a ultrasuoni e fotoacustiche.

Accedere alla modalità B di acquisizione dell'immagine e impostare tutti i parametri di acquisizione dell'immagine. Come prima, stendere gli strati di gel per ultrasuoni necessari sulla sonda e sulla nuvola dell'animale. Visualizza i vasi sanguigni interni del cervello in modalità power doppler impostando correttamente i parametri di acquisizione.

Localizzare le arterie intensamente pulsate mediante la modalità Doppler a onde pulsate. Raccogli i dati sulle velocità e le direzioni del flusso sanguigno in modalità color doppler adattando adeguatamente i parametri di acquisizione. Dopo aver salvato tutti i dati acquisiti, spegnere la pulsazione del laser uscendo dalla modalità di acquisizione fotoacustica e distanziare il trasduttore mantenendo l'animale sotto l'effetto dell'anestesia.

Inizia a pulirlo rimuovendo delicatamente il gel protettivo dagli occhi con il batuffolo di cotone bagnato, usa una spatola e diversi tovaglioli di carta per rimuovere completamente il gel per ultrasuoni dalla testa e dal muso. Quindi pulirli con una spugna bagnata. Fare attenzione a non danneggiare la pelle rasata delicata.

Estrarre il cerotto adesivo utilizzato per fissare gli arti e scollegare gli arti dai sensori che monitorano i parametri fisiologici. Trasferire rapidamente l'animale dal piano di lavoro di acquisizione ad una gabbia diversa, aiutare l'animale nel recupero come descritto nel protocollo di testo. Questo metodo consente l'imaging approfondito sia di specifiche strutture anatomiche di riferimento che di vasi sanguigni con una risoluzione spaziale relativamente elevata.

Qui sono mostrate immagini risolte dell'arteria cerebrale media o MCA che origina dall'arteria carotide interna o ICA, e si divide ulteriormente in due o più rami che infine circondano i lobi corticali. L'imaging acustico basato su Doppler rivela piccoli rami, mentre le informazioni direzionali della corrente sanguigna sono disponibili con l'acquisizione color Doppler. La caratteristica dell'arteria MCA è confermata dalla tecnica ultrasonica a onde pulsate.

Qui viene mostrata l'acquisizione in modalità d'onda pulsata attraverso il forame temporale per l'individuazione dei riferimenti vascolari. Il segnale fotoacustico dell'emoglobina contenuta nei globuli rossi circolanti può essere rilevato e analizzato per raccogliere dati sul suo stato ossidativo molecolare e per calcolare la saturazione di ossigeno nel sangue. Il contenuto di ossigeno ematico può essere correlato ai dati sonici al fine di confermare la discriminazione del sangue arterioso dal sangue venoso.

Il tessuto parenchimale cerebrale è stato anche registrato con una modalità fotoacustica nella proiezione occipitale per mostrare la caratterizzazione vascolare nel grafico spettrale. Con questo spettro, è possibile distinguere il segnale derivato dai vasi arteriosi e venosi. Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto al metodo esistente è che l'anatomia del cervello e il relativo comportamento vascolare possono essere studiati con la modalità di imaging fotografico senza cicatrice cranica dell'umore.

Dopo aver visto questo video, dovresti avere una buona comprensione di come registrare le proprietà del cervello parenchimale e vascolare e come registrare in tempo reale l'ossigeno. Il livello di emoglobina cambia nel tessuto cerebrale.