비 침습적 실질, 혈관 및 대사 고주파 초음파 및 광 음향 쥐 뇌 심부 이미징

이 절차의 전반적인 목표는 쥐의 뇌에 비침습적 고주파 초음파 및 광음향 기반 이미징을 수행하여 깊은 피질 하 영역과 혈관 패턴을 시각화하는 것입니다. 이것은 먼저 제모와 동물의 적절한 위치를 통해 이미징을 위해 동물을 준비함으로써 수행됩니다. 초음파 및 광음향 이미징 스테이션, 작업대에는 트랜스듀서가 배치되어 가상 축에 정렬되고 귀와 눈을 연결하여 최적의 빔을 얻습니다.

초점화, 그런 다음 동물은 시간적 관점에서 이미지를 획득하기 위해 배치됩니다. 해부학적 이미지 획득 후 혈관 이미지를 획득하여 내부 뇌 혈관을 시각화하고 혈류, 속도 및 방향을 결정합니다. 혈중 총 헤모글로빈 함량과 산소화 정도도 결정할 수 있습니다.

그런 다음 동물은 후두부에서 이미지를 획득하기 위해 배치된 다음 초음파 및 광음향, 뇌, 해부학 및 혈관 이미지 획득이 수행됩니다. 궁극적으로 광음향 방법은 개발 후 해부학적 뇌 이미지와 생리학적 혈관 매개변수를 표시하는 데 사용됩니다. 이 기술은 신경 영상 연구자들이 생리학적, 혈관적, 해부학적 구조를 탐구할 수 있는 물결을 열었습니다.

이 방법은 신경 기능에 대한 특정 정보를 제공할 수 있기 때문에 뇌졸중 및 신경 변성과 같은 뇌 질환의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 시작하려면 쥐를 적절한 불소 챔버 안에 넣어 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 마취합니다. 마취가 효과를 발휘하면 쥐를 제거하고 무게를 잰다.

수용성 안과 젤을 동물의 눈에 얇게 펴 바르면 눈을 보호하고 안구의 생리적 수분을 유지할 수 있습니다. 그런 다음 쥐를 초음파 및 광음향 이미징 스테이션 조리대 위에 눕히고 적절한 마스크 안에 코를 빠르게 배치하여 동물을 면도하기 위해 지속적인 마취 흐름을 제공합니다. 머리카락을 일정하게 펴 바르고 머리 표면의 크림을 제거하고 귀와 목 주변 부위를 덮습니다.

몇 분 동안 크림이 작용하도록 한 후 주걱으로 부드럽게 꺼냅니다. 젖은 스펀지로 크림 잔여물을 모두 부드럽게 제거하여 피부를 정확하게 청소합니다. 쥐를 배치하려면 동물을 스프레드 독수리 자세로 배열하십시오.

바이탈 사인을 모니터링하기 위해 전극 크림을 몇 방울 떨어뜨린 후 조리대에 있는 바이탈 파라미터 센서를 잠시 멈춥니다. 마지막으로 저자극성 인조 실크 패치로 팔다리를 고정합니다. 그런 다음 저자극성 수용성 초음파 투과 젤을 동물의 머리에 일관된 층으로 바릅니다.

변환기 헤드를 동일한 젤의 얇은 층으로 덮고 쥐의 층과 접촉시킵니다. 동물의 머리를 들어 올려 한쪽으로 약간 회전시킵니다. 두루마리를 스탠드로 사용하여 주둥이가 마취 마스크에 잘 삽입되도록 합니다.

수평면에 대해 약 30도 각도로 조리대를 기울입니다. 이미징 변환기를 수직 평면에 대해 약 30도 각도로 돌립니다. 초음파 및 광음향 해부학 및 혈관 이미지 획득을 위해 이미징 스캔을 켜십시오.

B 모드 이미지 획득으로 들어가 실험의 주어진 요구 사항을 준수하도록 모든 이미지 획득 매개변수를 적절하게 설정합니다. 트랜스듀서의 최대 침투 깊이를 갖기 위해 전송 중심 주파수를 가능한 한 낮게 설정하십시오. B 모드에서 이미지 획득을 시작하고 해부학적 참조를 식별하고 관심 영역을 모니터 중간점의 중앙에 배치하여 실시간으로 변환기 위치를 조정합니다.

변환기를 가상 축에 정렬하도록 배치하고 귀를 눈에 연결하여 최적의 빔을 얻습니다. 초점화. 시계 방향 또는 시계 반대 방향 회전으로 내부 뇌 볼륨에 대한 다양한 관점을 얻습니다. 최적의 광음향 응답 신호를 수신하기 위해 대뇌 관심 영역이 초음파 레이저 변환기 소스에 대해 10mm 깊이로 국한되는지 확인합니다.

다음으로 컬러 도플러 모드로 들어가 내부 뇌 혈관을 매우 민감한 방식으로 시각화합니다. 그런 다음 색상에 설정된 원하는 획득 매개변수를 선택합니다. 도플러 모드.

이 양식에서 이미지를 획득하여 수 밀리미터의 침투 깊이까지 혈류, 속도 및 방향을 구별합니다. 펄스파(pulsed wave) 도플러 모드로 들어가 동맥 혈중 맥동을 감지하고 동맥과 정맥을 구별할 수 있는 이미지를 획득합니다. 이제 파워 도플러 모드로 들어가 획득 매개변수를 설정하여 플럭스 이동으로 인한 산란 이벤트의 수를 기반으로 신호 정량화를 수행하여 유속의 차이를 평가합니다.

다음으로, 광음향 모드로 들어가 획득 매개변수를 적절하게 정제하여 주어진 영역에서 혈액 총 헤모글로빈 함량 또는 산소화 정도에 대한 데이터를 수집합니다. 전체 파장 스펙트럼에서 레이저 여기를 생성함으로써 조직 내부의 다양한 화학적 상태에 존재하는 총 헤모글로빈의 흡수를 후두 관점에서 이미지화할 수 있습니다. 동물을 엎드린 자세로 유지하고, 동물의 머리를 내리고, 작은 면 두루마리를 측면 스탠드로 사용하여 동물의 위치를 올바르게 정렬합니다. 이미징 트랜스듀서를 동물 머리의 횡평면과 평행하게 돌려 초음파 및 광음향 해부학 및 혈관 이미지 획득을 할 수 있습니다.

B 모드 이미지 획득으로 들어가 모든 이미지 획득 매개변수를 설정합니다. 이전과 마찬가지로 필요한 초음파 젤 층을 프로브와 동물의 기저귀에 펴십시오. 획득 파라미터를 적절하게 설정하여 파워 도플러 모드에서 내부 뇌 혈관을 시각화합니다.

pulsed wave Doppler mode에 의해 강하게 맥동하는 동맥을 국소화합니다. 획득 매개변수를 적절하게 조정하여 컬러 도플러 모드에서 혈류 속도, 데이터 및 방향을 수집합니다. 획득한 모든 데이터를 저장한 후 광음향 수집 모드를 종료하여 레이저 펄스를 끄고 마취 효과 하에 동물을 유지하면서 변환기와 거리를 둡니다.

젖은 면봉으로 눈의 보호 젤을 부드럽게 제거하여 청소를 시작하고 주걱과 종이 타월 여러 개를 사용하여 머리와 주둥이의 초음파 젤을 완전히 제거합니다. 그런 다음 젖은 스폰지로 청소하십시오. 섬세하게 면도한 피부가 손상되지 않도록 주의하세요.

팔다리를 고정하는 데 사용되는 접착 패치를 꺼내고 생리학적 매개변수를 모니터링하는 센서에서 팔다리를 분리합니다. 수집 작업대에서 다른 케이지로 동물을 신속하게 옮기고 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 동물의 회복을 돕습니다. 이 방법을 사용하면 상대적으로 높은 공간 해상도에서 특정 해부학적 참조 구조와 혈관 모두에 대한 심층 이미징을 수행할 수 있습니다.

여기에 표시된 것은 내부 경동맥 또는 ICA에서 발생하는 중대뇌동맥 또는 MCA의 분해된 이미지이며, 최종적으로 피질 엽을 둘러싸는 두 개 이상의 가지로 더 나뉩니다. 도플러 기반 음향 이미징은 작은 가지를 드러내며 혈액 전류의 방향 정보는 컬러 도플러 획득과 함께 사용할 수 있습니다. MCA 동맥 특징은 맥파 초음파 기술에 의해 확인됩니다.

여기에 표시된 것은 혈관 참조의 개별화를 위한 시간공을 통한 펄스파 모드 획득입니다. 순환하는 적혈구로 유입되는 헤모글로빈의 광음향 신호를 검출 및 분석하여 분자 산화 상태에 대한 데이터를 수집하고 혈중 산소 포화도를 계산할 수 있습니다. 혈관 산소 함량은 동맥혈과 정맥혈의 구별을 확인하기 위해 음파 데이터와 상관 관계를 가질 수 있습니다.

대뇌 실질 조직(cerebral parenchymal tissue)은 또한 스펙트럼 플롯에서 혈관 특성화를 보여주기 위해 후두 돌기(occipital projection)에서 광음향 양식(photoacoustic modality)으로 기록되었습니다. 이 스펙트럼을 사용하면 동맥 혈관과 정맥 혈관에서 파생된 신호를 구별할 수 있습니다. 기존 방법에 비해 이 기술의 주요 장점은 두개골 흉터 없이 사진 이미징 모드로 뇌의 해부학 및 관련 혈관 행동을 연구할 수 있다는 것입니다.

이 비디오를 시청한 후에는 실질 및 혈관 뇌 특성을 기록하는 방법과 실시간 산소를 기록하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 뇌 조직의 헤모글로빈 수치 변화.