非侵襲的実質細胞、血管および代謝高周波超音波および光音響ラット脳深部イメージング

この手順の全体的な目標は、ラットの脳に対して非侵襲的な高周波超音波および光音響ベースのイメージングを実行して、深部皮質下領域とその血管パターンを視覚化することです。これは、最初に動物の脱毛と適切な位置決めを通じてイメージングのために動物を準備することによって達成されます。超音波および光音響イメージングステーション、ワークトップには、トランスデューサが配置され、仮想軸に位置合わせされ、耳と目が接続されて最適なビームが得られます。

フォーカライゼーションを行うと、動物は時間的視点からの画像取得のために配置されます。解剖学的画像取得に続いて、血管画像を取得して脳内の血管を視覚化し、血流、速度、方向を決定します。血中総ヘモグロビン含有量と酸素化度も測定できます。

次に、動物を後頭部からの画像取得のために配置し、続いて超音波および光音響脳の解剖学的および血管画像取得を行います。最終的に、光音響法は、その開発後に解剖学的脳画像と生理学的血管パラメータを表示するために使用されます。この技術は、神経イメージングの研究者が生理学的、血管的、および解剖学的構造を探求するための波を開きました。

この方法は、神経機能に関する特定の情報を提供できるため、脳卒中や神経変性などの脳疾患の重要な質問に答えるのに役立ちます。まず、ラットを適切なisofフッ素チャンバー内に入れ、テキストプロトコルに記載されているように麻酔します。麻酔が有効になったら、ラットを取り外して体重を量ります。

水溶性眼科用ジェルの薄い層を動物の目に広げて、動物を保護し、眼の生理的水分補給を維持します。.次に、ラットを超音波および光音響イメージングステーションのワークトップに寝かせ、適切なマスクの内側に鼻をすばやく配置し、動物を剃るための一定の麻酔の流れを提供します。髪の毛の一貫した層を広げ、頭の表面のクリームを取り除き、耳と首の周りの領域を覆います。

クリームを数分間作用させた後、へらでそっと取り出します。濡れたスポンジでクリームの残りをすべてそっと取り除き、肌を正確にきれいにします。ラットを配置するには、動物を広げたワシの位置に配置します。

電極クリームを数滴塗布した後、ワークトップのバイタルパラメータセンサーで一時停止を傾けて、バイタルサインを監視します。最後に、低刺激性の人工シルクパッチで手足を固定します。次に、動物の頭に低刺激性の水溶性超音波透過ゲルの一貫した層を処分します。

トランスデューサーヘッドを同じゲルの薄い層で覆い、ラットの層に接触させます。動物の頭を持ち上げ、片側を少し回転させます。綿ロールをスタンドとして使用し、鼻先を麻酔マスクにしっかりと挿入します。

ワークトップを水平面に対して約30度の角度で傾斜させます。イメージングトランスデューサーを垂直面に対して約30度の角度で回転させます。超音波および光音響の解剖学的および血管画像の取得には、イメージングスキャンをオンにします。

Bモードの画像取得を開始し、実験の可能な要件を尊重するようにすべての画像取得パラメータを適切に設定します。トランスデューサの最大の浸透深さを持つために、送信中心周波数をできるだけ低く設定します。Bモードで画像取得を開始し、解剖学的参照を特定し、関心領域をモニターの中央点に中央に配置することにより、トランスデューサの位置をリアルタイムで調整します。

トランスデューサーを仮想軸に合わせ、耳を目に接続して最適なビームを取得します。フォーカライゼーション。時計回りまたは反時計回りに回転することで、脳内の体積のさまざまなビューを取得します。最適な光音響応答信号を受信するために、関心のある脳領域が超音波レーザートランスデューサーソースに対して10ミリメートルの深さに局在していることを確認してください。

次に、カラードップラーモードに入り、脳内の血管を高感度に可視化します。次に、色で設定された目的の取得パラメータを選択します。ドップラーモード。

このモダリティで画像を取得し、血流、速度、方向を数ミリメートルの浸透深さまで区別します。パルス波ドップラーモードに入り、画像を取得して動脈の血液の脈動を検出し、動脈と静脈を区別します。次に、パワードップラーモードに入り、集録パラメータを設定して、磁束の移動によって引き起こされる散乱イベントの数に基づいて信号の定量化を実行し、流量の違いを評価します。

次に、光音響モードに入り、取得パラメータを適切に調整して、特定の領域の血中総ヘモグロビン含有量または酸素化度に関するデータを収集します 全波長スペクトルでレーザー励起を生成することにより、組織内のさまざまな化学状態で存在する全ヘモグロビンの吸収を定量化して、後頭部の観点から画像化することができます。動物を腹臥位に保ち、動物の頭を下げ、小さな綿ガーゼロールを横方向のスタンドとして使用して、動物の位置を正しく配置します。イメージングトランスデューサーを動物の頭部の横断面と平行に回して、超音波および光音響解剖学的および血管画像を取得します。

Bモードの画像取得に入り、すべての画像取得パラメータを設定します。前と同様に、必要な超音波ゲル層をプローブと動物のナップに広げます。パワードップラーモードで脳内血管を可視化し、取得パラメータを適切に設定します。

パルス波ドップラーモードにより、激しく脈動する動脈の位置を特定します。カラードップラーモードで血流速度データと方向を収集するために、取得パラメータを適切に適応させます。取得したデータをすべて保存した後、光音響取得モードを終了してレーザーパルスをオフにし、動物を麻酔効果下に維持しながらトランスデューサーを離します。

濡れた綿棒で目から保護ジェルをそっと取り除き、へらといくつかのペーパータオルを使用して、頭と鼻から超音波ジェルを完全に取り除きます。次に、濡れたスポンジでそれらをきれいにします。デリケートな剃毛肌を傷つけないように注意してください。

手足を固定するために使用した粘着パッチを取り出し、生理学的パラメータを監視するセンサーから手足を外します。取得ワークトップから別のケージに動物を迅速に移し、テキストプロトコルに記載されているように、動物の回復を支援します。この方法により、特定の解剖学的参照構造と血管の両方を比較的高い空間分解能で深くイメージングできます。

ここに示されているのは、内頸動脈またはICAから発生し、さらに2つ以上の枝に分かれて最終的に皮質葉を取り囲む中大脳動脈またはMCAの分解された画像です。ドップラーベースの音響イメージングは小さな枝を明らかにし、血流の方向性情報はカラードップラー取得で利用できます。MCA動脈の特徴は、パルス波超音波技術によって確認されます。

ここに示されているのは、血管参照の個別化のための側頭孔を介したパルス波モード取得です。血中赤血球に含まれるヘモグロビンの光音響シグナルを検出・解析することで、その分子酸化状態に関するデータを収集し、血中酸素飽和度を計算することができます。動脈血と静脈血の識別を確認するために、血中酸素含有量を音波データと相関させることができます。

脳実質組織も、スペクトルプロットで血管特性を示すために、後頭部投影で光音響モダリティで記録されました。このスペクトルにより、動脈血管と静脈血管に由来するシグナルを区別することが可能です。この手法が既存の方法と比較した場合の主な利点は、脳の解剖学的構造と関連する血管の挙動を、気分、頭蓋骨の傷跡のないフォトイメージングモードで研究できることです。

このビデオを見た後、実質および血管の脳の特性を記録する方法と、酸素をリアルタイムで記録する方法をよく理解しているはずです。ヘモグロビンレベルは脳組織で変化します。