Meso-schaal Particle Image Velocimetry Studies van neurovasculaire stroomt In Vitro

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van bio-engineering, met name die met betrekking tot hemodynamica en hun interacties met intervasculaire apparaten. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het gebruik maakt van apparatuur die al in de meeste bio-engineering laboratoria en dit kan helpen verminderen de barrière voor binnenkomst voor niet-deskundigen. Meng de PDMS prepolymeer basis in uithardingsmiddel in een 10 tot 1 verhouding in gewicht.

Een mengsel van 66 gram biedt voldoende materiaal voor de fabricage van fantomen met volumes tot 50 kubieke centimeter. Plaats het mengsel in een vacuüm desiccator gedurende 60 minuten te ontgasseren en het minimaliseren van de bel beknelling. Gebruik cyclische drukdruk om bellenbreuk te vergemakkelijken.

Voor het uitvoeren van gieten monteren van de gedrukte ABS malplaat op een glazen glijbaan met behulp van spuitverf om de interface te verzegelen. Giet voorzichtig het PDMS mengsel in de mal terwijl het proberen om bubble beknelling te minimaliseren. Slepende bellen kunnen handmatig worden gescheurd met behulp van een naald.

Genees het giettoom minstens 24 uur op kamertemperatuur. Een container kan worden gebruikt om ervoor te zorgen dat stof zich niet op het fantoom nestelt tijdens het uitharden. Los het ABS op door het fantoom onder te dompelen in aceton om demolding uit te voeren.

Sonicate gedurende ten minste 15 minuten met behulp van bevoegdheden tot 70 watt. Spoel het fantoom grondig af met isopropylalcohol en vervolgens gedeïnoniseerd water om oplosmiddelresten te verwijderen. Met behulp van een optische microscoop met een bijgevoegde camera in beeldopnamesoftware, leg een beeld van een kritieke functie binnen het fantoom vast onder een vergroting die de functie binnen het gezichtsveld maximaliseert.

Leg een afbeelding vast van een geschikte kalibratie-reticle met dezelfde vergroting. Laad beide afbeeldingen in ImageJ door ze naar de werkbalk te slepen. Klik op de afbeelding van het kalibratiereticle om deze actief te maken en selecteer vervolgens het lijngereedschap.

Teken met de muis een lijn langs een kenmerk van een bekende afstand en selecteer analyseren. Schaal instellen in het menu ImageJ. Voer de lengte van de functie in het veld met het label bekende afstand en de eenheid ervan in het veld met het label lengte-eenheid in.

Schakel het vakje met het label globaal label in om deze kalibratiefactor toe te passen op alle geopende afbeeldingen. Maak het beeld van de phantom kritische functie actief en gebruik het lijngereedschap om een lijn te tekenen langs een kenmerk van belang. In het menu ImageJ selecteren analyseren, meten om de lengte van de lijn te meten.

Vergelijk de verwachte waarde met de waarde in de kolom gemarkeerde lengte in het resultatenvenster om fantoomgetrouwheid te bevestigen. Om de mock bloed oplossing mix gedeïsized water en glycerol in een 60 tot 40 verhouding in volume. Voeg een milliliter van 2,5% fluorescerende polystyreen kraal oplossing aan de mock bloed oplossing, dan homogeniseren het mengsel op een magnetische roerplaat bij 400 rpm gedurende 10 minuten.

Voer de in vitro-bloedsomloopinstelling uit zoals beschreven in het tekstprotocol. Bepaal de kalibratieverhouding voor de videobeeldvorming zoals voorheen. Een acryl plaat kan worden geplaatst over de microscoop stadium voor het plaatsen van de PDMS fantoom om de microscoop te beschermen tegen onbedoelde morsen.

Om het apparaat in te stellen, plaatst u het PDMS-fantoom op het podium van de fluorescentiemicroscoop. Sluit het fantoom aan op de tandwielpomp en introduceer de mock bloedoplossing. Stel de pompmotorregelaar in voor de gewenste debiet op basis van de pompkalibratiecurve.

Voer de pomp gedurende een tot vijf minuten voorafgaand aan het experiment om steady state voorwaarden te garanderen. Als kraal steken wordt waargenomen na een experiment, sonicate het fantoom in een waterige wasmiddel oplossing met behulp van bevoegdheden tot 70 watt. Netheid van het model is ook van cruciaal belang voor vector veld trouw als kralen vast aan het oppervlak van het fantoom zal resulteren in ondervraging ramen met nul verplaatsing.

Als u afbeeldingsverwerking wilt uitvoeren, sleept u het AVI-bestand opslaan naar het ImageJ-venster om het te importeren. Selecteer het vak gemarkeerd met converteren naar grijze schaal. In het menu ImageJ selecteer analyseren, genereren histogram om een histogram van beeld pixel intensiteiten te genereren.

Let op de gemiddelde en standaarddeviatie voor de onbewerkte afbeelding. Selecteer in het menu ImageJ de afbeelding om de helderheid en het contrast aan te passen om een contrastfilter voor helderheid toe te passen. Klik in het menu helderheid en contrast op de knop instellen om de afbeeldingslimieten te definiëren.

Stel de minimumwaarde in op de gemiddelde waarde plus één standaarddeviatie en de maximale waarde op de maximale intensiteit van de afbeelding. Selecteer in het menu ImageJ proces, ruis, despeckle om het aantal verzadigde pixels te verminderen. Selecteer vervolgens proces, filters, gaussian blur met een straal van 1,5.

Dit vermindert artefacten die voortvloeien uit de occasionele verwijdering van verlichte pixels in een 3x3 buurt door de voorafgaande verachting operatie. Klik op het gereedschap veelhoek en klik vervolgens op de afbeelding om het interessegebied te schetsen. Selecteer bewerken in het ImageJ-menu, duidelijk buiten om sensorruis te verwijderen op plaatsen waar geen signaal wordt verwacht dat de algehele signaal-ruisverhouding kan verminderen.

Ga naar gegevensanalyse zoals beschreven in het tekstprotocol. Hier is het voltooide fantoom gemarkeerd met afmetingen evenals het deeltjesbeeld velocimetrie of PIV regio van belang. Deze figuur toont beeldintensiteit contour percelen en oppervlakte percelen als gevolg van fluorescerende kralen in de perforator slagader tijdens video-opname.

Dit toont de verbetering van de signaal-ruisverhouding aan nadat de intensiteitstopping is uitgevoerd. Hier worden de resulterende vectorvelden weergegeven die op ruwe video zijn verkregen, na het afdekken van de intensiteit en vervolgens opnieuw nadat het met intensiteit bedekte vectorveld is gevalideerd met behulp van de genormaliseerde mediane test. Naarmate nabewerkings- en vectorvalidatietechnieken worden toegepast, wordt het vectorveld uniformer en lijkt het meer op het verwachte profiel voor stroom in een cirkelvormig kanaal.

Tijdens een poging tot deze procedure is het belangrijk om te focussen op het minimaliseren van het geluid in het verkregen signaal zelf. Hoewel dit protocol softwaregebaseerde technieken schetst om deze afwijkingen te beperken, moet bij elke stap voorzichtig worden om het optreden ervan te verminderen. Vergeet niet dat het werken met aceton zeer gevaarlijk kan zijn en je moet altijd persoonlijke beschermingsmiddelen dragen en werken onder een rookkap uit de buurt van ontstekingsbronnen tijdens het uitvoeren van deze procedure.