Name: Gelijktijdige Evaluatie van Cerebrale hemodynamiek en Light Scattering Eigenschappen van de In Vivo Rat Brain behulp Multispectral Diffuse reflectie Imaging (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-07T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 6 s
Description: Leer cerebrale hemodynamica en lichtverstrooiing in rattenhersenen te visualiseren met multispectrale diffuse reflectiebeeldvorming. Deze niet-invasieve techniek helpt hersenfuncties en morfologie in de tijd te evalueren.

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

Een deel van dit werk werd ondersteund door een Grant-in-Aid voor wetenschappelijk onderzoek (C) van de Japanse Vereniging voor de Bevordering van de Wetenschap (25350520, 22500401, 15K06105) en het US-ARMY ITC-PAC Onderzoek en Ontwikkelingsproject (FA5209-15-P-0175).

Dierverzorging, voorbereiding, en experimentele protocollen werden goedgekeurd door het Comité van Tokyo University of Agriculture and Technology Animal Research. Voor deze methode wordt de rat gehuisvest in een gecontroleerd milieu (24 ° C, 12 uur licht / donkercyclus) met voedsel en water beschikbaar ad libitum. 1. Bouw van een conventionele Multispectral Diffuse reflectie Imaging System <ol><li> Mount negen smalbandige interferentiefilters met centrale golflengten van 500, 520, 540, 560, 570, 580, 600, 730 en 760 nm om het filter gaten van de gemotoriseerde filterwiel. </li><li> Construct een multispectrale beeldvorming onder toepassing van een breedband witte lichtbron, een gemotoriseerd filterwiel met alle hierboven uiteengezette smalbandige interferentiefilters, een lichtgeleider, een collectorlens, een video zoomlens en een monochromatische CCD-camera. De indeling van optische componenten getoond in figuur 2, kan worden aangeduid voois constructie procedure. OPMERKING: De belichtingshoek bij benadering 45 ° ten opzichte van het monsteroppervlak. </li><li> Schakel de halogeenlamp lichtbron naar het oppervlak van het monster verlicht door een interferentiefilter, de lichtgeleider, en de collectorlens. </li><li> Open de besturingssoftware van de CCD-camera. </li></ol> 2. Bereiding van dieren LET OP: In dit protocol, werd de rat niet gebruikt worden voor de toekomstige experimenten en het werd onmiddellijk opgeofferd na de metingen van multispectrale beelden. <ol><li> Verbind de inlaatpoort van een inductie kamer naar de uitlaatpoort van een anesthesie machine met een buis. Verbind de uitlaatpoort van de aanzuigkamer de inlaatpoort van de anesthesie machine met een tweede buis. </li><li> Plaats de rat in de inductie kamer en induceren anesthesie met 5,0% isofluraan. Handhaaf anesthesie op een diepte zodanig dat de rat niet reageert tot teen knijpt. Lower tot 2,0% isofluraan behulp van een draaiknop op het anesthesieapparatuur. </li><li> Bevestig de rat hoofd in een stereotactisch frame. Bevestig een mondstuk voor anesthesie aan de stereotactische frame. </li><li> Verbind de inlaatpoort van het mondstuk naar de uitlaatpoort van de anesthesie machine met een buis. Verbind de uitlaatopening van het mondstuk aan de inlaatpoort van de anesthesie machine met een buis. </li><li> Scheer het hoofd gebied voorbij de aspirant-incisie site met behulp van tondeuses, totdat het huidoppervlak verschijnt. </li><li> Voeg een longitudinale incisie van ongeveer 20 mm langs de middellijn van de kop met een chirurgisch scalpel (figuur 1 (a)) en bloot onderhuids bindweefsel (Figuur 1 (b)). </li><li> Verwijder het onderhuids bindweefsel met een scherp curette of een tang en trek aan beide zijden van het hoofd naar het schedelbot (figuur 1 (c)) bloot te leggen. </li><li> Graaf een ellipsvormige sloot aan het schedelbot in de craniale SuturEs (coronale hechting, sagittale hechting en lambdoid hechting) met behulp van een high-speed boor ( Figuur 1 (d) ). </li><li> Langzaam en homogeen uitgraven het schedelbeen in de sloot met behulp van de high-speed boor. </li><li> Druk lichtjes op het oppervlak van de verdunde schedel met de punt van de pincer om de botdikte en kracht te schatten nadat een cerebraal bloedvat verschijnt. Als het verdunde schedelgebied gemakkelijk verdrukt, beëindigt u de vermindering van het schedelbeen met de hogesnelheidsboren. </li><li> Snijd de ellipsvormige grenslijn van de verdunde schedel af met behulp van de punt van de pincer of kleine chirurgische schaar. </li><li> Verwijder de verdunde schedel vanaf het hersenoppervlak langzaam en zachtjes met behulp van de pincer. </li><li> Baden het kranevenster zachtjes met fysiologische zoutoplossing en bedek het met een transparante glazen plaat ongeveer 0,1 mm dik. </li></ol> 3. Regelen van de fractie van geïnspireerde zuurstof OPMERKING: De ademhalings conditie kan worden veranderd door het regelen van de fractie ingeademde zuurstof (FiO2). <ol><li> Met behulp van een buis, sluit de eerste poort van een Y-vormige buis connector (connector 1) met de eerste poort van een Y-vormige buis connector (connector 2). </li><li> Verbind de inlaatpoort van het mondstuk met de tweede poort van de buisverbinding 1. </li><li> Met behulp van een buis, sluit de derde poort van de buis connector 1 een zuurstofconcentratie beeldscherminrichting. </li><li> Van een buis, sluit de tweede poort van buisconnector 2 naar de uitlaatpoort van een anesthesiemachine. </li><li> Met behulp van een buis, sluit de derde poort van de buis connector 2 aan de uitlaatpoort van een gasmengsel inrichting. </li><li> Sluit één inlaatpoort van het gasmengsel inrichting een hogedruk 95% O 2-5% CO2 gascilinder via een buis. </li><li> Het andere inlaatpoort van het gasmengsel inrichting een hogedruk 95% N 2-5% CO2 gascilinder via een buis. </li><li> Verander de gasstromen oF O 2 en N 2 met behulp van de draaiknoppen op de gasmengselinrichting. </li><li> Controleer en regel de FiO 2 met behulp van het zuurstofconcentratiemonitor. </li></ol> 4. Verkrijging van de multispectrale diffuse reflectiebeelden <ol><li> Verkrijging van referentiebeelden OPMERKING: De optische componenten die in dit experiment worden gebruikt, zoals de lichtbron, de optische vezel en detectoren hebben hun eigen spectrale eigenschappen. Daarom moet de intensiteit van het licht dat door deze componenten wordt doorgegeven als een referentiebeeld worden opgenomen. Het referentiebeeld is een afbeelding die is gemaakt met een standaard witte diffuser met het licht van de lichtbron. <ol><li> Zet de standaard witte diffuser op het podium horizontaal. </li><li> Focus de camera lens op het oppervlak van de witte diffuser door de zoomring op het vat te draaien. </li><li> Pas de integratietijd van de camera aan door de juiste waarde uit dekeuzelijst van integratietijden in de besturingssoftware van de camera zodat de grootste hoeveelheid licht van een signaal dat ongeveer 75% van de maximale tellingen produceert. Tijdens het bekijken van het histogram van beeldpuntwaarden, stel de integratietijd tot het signaal intensiteit ongeveer 75% van de maximale tellingen. </li><li> Selecteer de &quot;save&quot; in het menu bestand naar een afbeelding op te slaan in een bestand. </li><li> Vervang het filter plaats door draaien van het filterwiel. </li><li> Opslaan van een beeld op andere golflengten volgens de hierboven beschreven werkwijze. De bestandsnaam moet het monster en de gebruikte golflengte (bv, W500, W520, W540 ... W760) te identificeren. </li></ol></li><li> Overname van voorbeeldfoto&#39;s Opmerking: Beelden van diffuus gereflecteerd licht intensiteit van de blootgestelde hersenen van de rat om negen golflengten worden opgevangen en opgeslagen op de harde schijf van een personal computer met behulp van dezelfde overname omstandigheden. <ol><li> Plaats voorzichtig de rin op het podium en langzaam passen podiumniveau zodat de camera kan concentreren op het oppervlak van de rattenhersenen. </li><li> Selecteer de &quot;save&quot; in het menu bestand naar een afbeelding op te slaan in een bestand. </li><li> Vervang het filter plaats door draaien van het filterwiel. </li><li> Opslaan van een beeld op andere golflengten volgens de hierboven beschreven werkwijze. De bestandsnaam moet het monster en de golflengte (bijvoorbeeld R500, R520, R540 ... R760) te identificeren. </li></ol></li><li> Overname van donkere beelden OPMERKING: De CCD-camera kan een lichtintensiteit in reactie op een elektrisch signaal. Er is echter een aantal kleine productie als gevolg van ruis in de elektrische circuits en detectoren, zelfs als licht gaat niet in op de detector; Dit wordt genoemd: donker huidige lawaai. Voor het nauwkeurig meten van de spectrale intensiteit van het licht, moet de donkerstroom component worden opgenomen als een donkere afbeelding en daarna afgetrokken van het gemeten signaal. Het beeld donker is een afbeelding te nemenn de lichtweg geblokkeerd. <ol><li> Schakel de halogeenlamp lichtbron. </li><li> Blokkeert het lichtpad naar de CCD camera onder toepassing van een afschermplaat. </li><li> Selecteer de &quot;save&quot; in het menu bestand naar een afbeelding op te slaan in een bestand. De bestandsnaam moet het monster (bijv Dark) te identificeren. </li></ol></li></ol> 5. Het visualiseren van het hemoglobinegehalte en de lichtverstrooiing Parameter LET OP: Een reeks van multispectrale diffuse reflectie beelden wordt opgeslagen op de harde schijf van een personal computer en geanalyseerd offline. Meervoudige regressieanalyse geholpen door een Monte Carlo simulatie 19 van de multispectrale diffuse reflectie afbeeldingen negen golflengten (500, 520, 540, 560, 570, 580, 600, 730 en 760 nm) wordt vervolgens uitgevoerd om de tweedimensionale visualiseren kaarten van zuurstofrijk hemoglobinegehalte, deoxygenated hemoglobinegehalte, totale hemoglobine concentratie, regionale cerebrale zuurstofverzadiging, en scattering macht. De gedetailleerde algoritme is gepubliceerd in de literatuur 17, 18. <ol><li> Trek dark zowel het monster beeld bij elke golflengte van het referentiebeeld en naar. </li><li> Normaliseren voorbeeldopname het referentiebeeld door bij elke golflengte λ. Behandel de genormaliseerde afbeelding als de diffuse beeld reflectie R. </li><li> Bereken de absorptie (of optische dichtheid) Een beeld door het nemen van de logaritme van het omgekeerde van de diffuse reflectie R beeld bij elke golflengte λ: <img alt="vergelijking 1" src="/files/ftp_upload/55399/55399eq1.jpg" /> (1) </li><li> Genereer een driedimensionale matrix door het stapelen van de absorptie beelden in de volgorde van hun golflengte, waarbij de x - y vlak toont de structurele informatie verkregen voor de hersenen oppervlak en de z-as toont de spectrale gegevens. </li><li> Perform een meervoudige regressieanalyse het absorptiespectrum A (λ) bij elke xy coördinaat. </li><li> Met het absorptiespectrum A (λ) als afhankelijke variabele en de molaire extinctiecoëfficiënt spectra van geoxygeneerd hemoglobine ε HbO (λ) en gedeoxygeneerd hemoglobine ε HbR (λ) als onafhankelijke variabelen stap 5.5 (gepubliceerde waarden voor ε HbO (λ) en ε HbR (λ) worden gegeven in tabel 1). </li><li> Controleer de tweedimensionale kaarten (beelden) van de drie verschillende regressiecoëfficiënten een HBO, een HbR, en een 0. </li><li> Genereer een driedimensionale matrix door het stapelen van de beelden van de meervoudige regressie coëfficiënten in de volgorde HBO, een HBr en 0, waarbij de <eM&gt; x - y vliegtuig toont de structurele informatie die voor het hersenoppervlak wordt verkregen en de z- axis toont de meervoudige regressiecoëfficiënten. </li><li> Bereken de zuurstofgehechte hemoglobine concentratie C HbO , de gedeoxydeerde hemoglobine concentratie C HbR en de verstrooiingsvermogen b uit de set van meerdere regressie coëfficiënten een HbO , een HbR en een 0 op elke xy coördinaat met behulp van de volgende empirische formules (hij waarden van β HbO , i , P HbR , i , en P 0, i ( i = 0,1,2,3) zijn verschaft in tabel 2 ): <img alt="Vergelijking 2" src="/files/ftp_upload/55399/55399eq2.jpg" /> (2) <img alt="Vergelijking 3" src="/files/ftp_upload/55399/55399eq3.jpg" /> (3) <img alt="vergelijking 4" src="/files/ftp_upload/55399/55399eq4.jpg" /> (4) </li><li> Controleer de tweedimensionale kaarten (beelden) van de zuurstof hemoglobinegehalte C HBO, de deoxygenated hemoglobinegehalte C HbR en de verstrooiing b. </li><li> Bereken een tweedimensionale kaart van de totale hemoglobineconcentratie C HBT door het optellen C HBO en C HbR bij elke x - y-coördinaat. </li><li> Bereken een tweedimensionale kaart van de regionale cerebrale zuurstofsaturatie RSO 2 Door het delen van de geoxygeneerde hemoglobineconcentratie C HbO de totale hemoglobineconcentratie C HBT bij elke x - y-coördinaat. </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>

De auteurs hebben niets te onthullen.

De meest kritische stap in dit protocol is de verwijdering van de verdunde schedel regio craniale venster maken; Dit moet zorgvuldig worden uitgevoerd om onverwachte bloeden te voorkomen. Deze stap is belangrijk voor het verkrijgen van hoge kwaliteit multispectrale diffuse reflectie beelden met een hoge nauwkeurigheid. Het gebruik van een stereomicroscoop wordt aanbevolen voor de chirurgische procedure, indien mogelijk. Kleine stukjes van gelatine spons zijn nuttig voor hemostase. Het optisc...

Multispectrale diffuse reflectie beeldvorming is de meest gebruikelijke techniek voor het verkrijgen van een ruimtelijke kaart van intrinsieke optische signalen (IOSs) in corticale weefsel. IOSs waargenomen in de in vivo hersenen worden vooral toegeschreven aan drie fenomenen: variaties in lichtabsorptie en verstrooiing eigenschappen als gevolg corticale hemodynamica, variatie van de absorptie afhankelijk van de reductie of oxidatie van cytochromen in mitochondria en variaties in lichtverspreidingeigenschappen geïnduceerd door morfologische veranderingen 1. Licht in het zichtbare (VIS) tot nabij-infrarood (NIR) spectrum effectief geabsorbeerd en verstrooid door biologisch weefsel. Het diffuse reflectiespectrum van de in vivo hersenen wordt gekenmerkt door absorptie en verstrooiing spectra. De gereduceerde verstrooiing coëfficiënten ps &#39;hersenweefsel in het golflengtegebied resultaat VIS-NIR naar een monotone verstrooiing spectrum exhibiting lagere magnitude bij langere golflengten. De gereduceerde verstrooiingscoëfficiënt spectrum μ s &#39;(λ) kan worden gebracht met de vorm van de machtswet functie 2, 3 en μ s&#39; (λ) = a x λ -b. De verstrooiing b is gerelateerd aan de omvang van biologische verspreiders in levend weefsel 2, 3. Morfologische veranderingen in het weefsel en afname van de levensvatbaarheid van levend corticale weefsel kan de omvang van de biologische verstrooiers 4, 5, 6, 7, 8, 9 beïnvloeden. Een optisch systeem voor multispectrale diffuse reflectie beeldvorming kan eenvoudig worden opgebouwd uit een gloeilamp livechten bron, eenvoudige optische componenten en een monochromatische geladen gekoppelde inrichting (CCD). Daarom zijn diverse algoritmen en optische systemen multispectrale diffuse reflectie beeldvorming gebruikt voor corticale hemodynamica en / of weefselmorfologie 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18 te evalueren. De werkwijze beschreven in dit artikel wordt gebruikt om zowel de hemodynamica en lichtverstrooiende eigenschappen van rat cerebrale weefsel in vivo toepassing van een gebruikelijke multispectrale diffuse reflectie-afbeeldingssysteem visualiseren. De voordelen van deze werkwijze boven alternatieve technieken de mogelijkheid tijdruimtelijke veranderingen in zowel cerebrale hemodynamiek en corticaal weefsel evaluerenmorfologie, evenals de toepasselijkheid ervan op verschillende hersendisfunctie diermodellen. Daarom zal de methode die geschikt is voor het onderzoek van traumatisch hersenletsel, epilepsie, beroerte en ischemie.

```html
<table>
<tbody>
<tr>
<td>150-W halogeen-lamp lichtbron</td>
<td>Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>LA-150SAE</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Lichtgeleider</td>
<td>Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>LGC1-5L1000</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Verzamellens</td>
<td>Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>SH-F16</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Interferentiefilters l@ 500 nm</td>
<td>Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>#65088</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Interferentiefilters l@ 520 nm</td>
<td>Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>#65093</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Interferentiefilters l@ 540 nm</td>
<td>Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>#65096</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Interferentiefilters l@ 560 nm</td>
<td>Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>#67766</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Interferentiefilters l@ 570 nm</td>
<td>Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>#67767</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Interferentiefilters l@ 580 nm</td>
<td>Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>#65646</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Interferentiefilters l@ 600 nm</td>
<td>Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>#65102</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Interferentiefilters l@ 730 nm</td>
<td>Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>#65115</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Interferentiefilters l@ 760 nm</td>
<td>Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>#67777</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Gemotoriseerde filterwiel </td>
<td>Andover Corporation, NH, USA</td>
<td>FW-MOT-12.5</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>8-bit monochromatische CCD-camera</td>
<td>THE IMAGINGSOURCE, Germany</td>
<td>DMK21BU618.H</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Video zoomlens</td>
<td>Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan</td>
<td>VZMTM300i</td>
<td></td>
</tr>
<tr>
<td>Spectralon wit standaard met 99% diffuse reflectie</td>
<td>Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA</td>
<td>SRS-99-020</td>
<td></td>
</tr>
</tbody>
</table>
```

gelijktijdige evaluatie van cerebrale hemodynamiek en light scattering eigenschappen van de<em&gt; in vivo</em&gt; rat brain behulp multispectral diffuse reflectie imaging

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

De gelijktijdige evaluatie van cerebrale hemodynamica en de lichtverstrooiende eigenschappen van in vivo rattenhersenweefsel wordt gedemonstreerd met behulp van een conventioneel multispectraal diffuus reflectie-beeldvormingssysteem. Dit systeem is opgebouwd uit een breedband wit lichtbron, een gemotoriseerde filterwiel met een reeks smalband interferentiefilters, een lichtgeleider, een verzamellens, een videozoomlens en een monochromatische charged-coupled device (CCD) camera. Een ellipsvormig craniumvenster wordt gemaakt in het schedelbot van een rat onder isofluraane-anesthesie om in vivo multispectraal diffuus reflectiebeelden van het corticale oppervlak vast te leggen. Regulering van de fractie van geïnspireerde zuurstof met behulp van een gasmengselapparaat maakt de inductie van verschillende ademhalingstoestanden mogelijk, zoals normoxie, hyperoxie en anoxie. Een Monte Carlo simulatie-gebaseerde meervoudige regressieanalyse voor de gemeten multispectraal diffuus reflectiebeelden bij negen golflengten (500, 520, 540, 560, 570, 580, 600, 730 en 760 nm) wordt vervolgens uitgevoerd om de tweedimensionale kaarten van hemodynamica en de lichtverstrooiende eigenschappen van de in vivo rat hersenen te visualiseren.

Representatieve spectrale beelden van diffuse reflectie verkregen uit in vivo rattenhersenen zijn weergegeven in figuur 3. De beelden 500, 520, 540, 560, 570 en 580 nm duidelijk zichtbaar een dicht netwerk van bloedvaten in de cerebrale cortex. De verslechtering van het contrast tussen de bloedvaten en het omliggende weefsel waargenomen in de beelden 600, 730 en 760 nm weerspiegelt de lagere lichtabsorptie door hemoglobine bij langere en NIR golflengten. <p ...

De gelijktijdige evaluatie van cerebrale hemodynamica en de lichtverstrooiende eigenschappen van in vivo rattenhersenweefsel wordt aangetoond met conventionele multispectrale diffuse reflectie-afbeeldingssysteem.

Gelijktijdige Evaluatie van Cerebrale hemodynamiek en Light Scattering Eigenschappen van de<em&gt; In Vivo</em&gt; Rat Brain behulp Multispectral Diffuse reflectie Imaging

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

Het algemene doel van deze procedure is het visualiseren van de hemodynamiek en de lichtverstrooiingseigenschappen van in vivo hersenweefsel. Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen in het veld van de biomedische optica door middel van beeldvorming van intrinsieke optische signalen in hersenweefsel van ratten. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat specifieke temporele veranderingen in de post-cerebrale hemodynamiek en de morfologie van het corticale weefsel kunnen worden geëvalueerd.De implicaties van deze techniek strekken zich uit tot het monitoren van hersenfuncties en levensvatbaarheid voor diverse modellen van hersenstoornissen, aangezien experimenten met deze diermodellen vaak via het cranieale venster worden uitgevoerd. Daarom kan deze methode inzicht bieden in intrinsieke optische signalen. Het kan daarnaast worden toegepast op andere spectrale beeldvormingstechnieken.Begin met het vastzetten van de ratkop in een stereotaxisch frame. Scheer na het toepassen van anesthesie het hoofdgedeelte rondom de beoogde incisielocatie met een haartrimmer tot het huidoppervlak zichtbaar is. Maak vervolgens met een chirurgisch scalpel een longitudinale incisie van ongeveer 20 millimeter lang langs de middellijn van de kop.En leg het subcutane bindweefsel bloot. Verwijder het subcutane bindweefsel met een scherpe curette en trek dit naar beide zijden van de kop om het schedelbot bloot te leggen. Gebruik vervolgens een hogesnelheidsboor om een ellipsoïde geul in het schedelbot te boren, binnen de schedelnaden.Graaf vervolgens langzaam en homogeen het schedelbot binnen de geul uit. Druk daarna licht met de punt van de pincet op het oppervlak van de verdunde schedel om de dikte en sterkte van het bot te schatten zodra een cerebrale bloedvat zichtbaar wordt. Gebruik vervolgens de punt van de pincet om stapsgewijs de ellipsoïde begrenzingslijn van de verdunde schedel door te snijden.Verwijder vervolgens langzaam de uitgedunde schedel van het oppervlak van de hersenen. Spoel tot slot het schedervenster voorzichtig met fysiologisch zout en dek het af met een transparante glasplaat van ongeveer 0,1 millimeter dik. Begin met het gebruik van een slangetje om de eerste poort van een Y-vormige buis, genaamd connector één, te verbinden met de eerste poort van een andere Y-vormige buis, genaamd connector twee.Verbind vervolgens de inlaatpoort van het mondstuk met de tweede poort van buisconnector één. Gebruik daarna een slang om de derde poort van buisconnector één te verbinden met een zuurstofconcentratiemeter. Gebruik op dezelfde manier een slang om de tweede poort van buisconnector twee te verbinden met de uitlaatpoort van een anesthesieapparaat, en gebruik een andere slang om de derde poort van buisconnector twee te verbinden met de uitlaatpoort van een gasmengapparaat.Gebruik vervolgens een slang om één inlaatpoort van het gasmengapparaat te verbinden met een hogedrukcilinder met 95%o2 5%co2. Verbind op dezelfde wijze de andere inlaatpoort van het gasmengapparaat met een hogedrukcilinder met 95%n2 5%co2 met behulp van een slang. Gebruik daarna de draaiknoppen op het gasmengapparaat om de gasstroomsnelheden van o2 en n2 aan te passen.Controleer en reguleer tot slot de fractie geïnspireerd zuurstof of fio2 met behulp van de zuurstofconcentratiemonitor. Begin door de rat voorzichtig op de tafel te plaatsen en pas het tafelniveau langzaam aan zodat de camera kan scherpstellen op het oppervlak van de hersenen van de rat. Selecteer in de software voor beeldverwerving het opslagcommando uit het bestandmenu om een afbeelding op te slaan in een bestand, en benoem deze volgens het monster en de golflengte.Verander vervolgens de filterlocatie door het filterwiel te draaien. Herhaal de beeldacquisitie bij elk van de negen golflengten. Schakel daarna de halogeenlamp als lichtbron uit.Blokkeer de lichtpad naar het monochromatische charge-coupled device camerasysteem met een afschermplaat. Selecteer ten slotte het commando opslaan uit het bestandmenu en kies een bestandsnaam die het monster identificeert. De geschatte beelden van de hemoglobineconcentratie, de oxygenatietoestand en het verstrooiingsvermogen voor de in vivo blootgestelde rattenhersenen worden hier getoond.De concentratie van geoxygeneerd hemoglobine en de regionale zuurstofsaturatie in arteriolen zijn hoger dan in venulen. Hier worden beelden getoond van een blootgelegde rattenhersenen tijdens veranderingen in fio2 voor de lichtverstrooiingskracht B. De waarde van B nam licht toe gedurende de periode vanaf het begin van de anoxie tot aan de ademstilstand, terwijl deze continu afnam in de periode van vijf tot 30 minuten na het begin van de anoxie.Zodra deze techniek onder de knie is, kan deze in drie uur worden voltooid indien correct uitgevoerd. Bij het meten van de spectrale beelden is het belangrijk om te onthouden dat de opstelling van de optische componenten gehandhaafd moet blijven. Na deze procedure kunnen andere methoden, zoals snelle multispectrale beeldvorming, worden uitgevoerd om aanvullende vragen over post-optische intrinsieke signalen te beantwoorden.Na het bekijken van deze video zou u een goed inzicht moeten hebben in hoe u de hemodynamiek en lichtverstrooiingseigenschappen van in vivo blootgestelde rattenhersenen kunt visualiseren. Vergeet niet dat werken met isofluraan gevaarlijk kan zijn en dat de toedieningssnelheden van het anesthesiegas moeten worden beheerst met een systeem voor het afzuigen van anesthesiegassen.

simultaneous-evaluation-cerebral-hemodynamics-light-scattering

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Deze video laat zien hoe een laser te bouwen Speckle Contrast Imaging (LSCI) systeem dat gemakkelijk kan worden gebruikt om de bloedstroom te controleren.

Hoe maak je een laser bouwen Speckle Contrast Imaging (LSCI) Systeem om Blood Flow Monitor

BioImaging methoden die worden gebruikt om cellen biodistributie van nanodeeltjes te beoordelen zijn van toepassing voor therapeutische en diagnostische controle van nanoformulated verbindingen. De werkwijzen die hierin beschreven zijn gevoelig en specifiek wanneer beoordeeld door histologische coregistration. De methodieken voor een translationeel weg van knaagdier voor de menselijke toepassingen.

Geregistreerd BioImaging van nanomaterialen voor diagnostische en therapeutische monitoring

We combineerden frequentie-domein nabij-infrarood spectroscopie maatregelen van de cerebrale oxygenatie hemoglobine met diffuse correlatie spectroscopie maatregelen van de cerebrale doorbloeding index om een ​​index van zuurstof metabolisme te schatten. We testten het nut van deze maatregel als een bed screening instrument om de gezondheid en ontwikkeling van de pasgeborene hersenen te evalueren.

Niet-invasieve optische meting van Cerebral Metabolisme en Hemodynamica bij zuigelingen

In this video, we demonstrate the diffuse correlation spectroscopy technique to measure cerebral blood flow in a mouse model of mild traumatic brain injury.

Diffuse Correlation Spectroscopy to Assess Cerebral Blood Flow in a Mouse Model

Source: Nishidate, I., et al. Simultaneous Evaluation of Cerebral Hemodynamics and Light Scattering Properties of the In Vivo Rat Brain Using Multispectral Diffuse Reflectance Imaging. J. Vis. Exp. (2017)This video demonstrates the use of multispectral diffuse reflectance imaging to analyze cerebral blood flow, oxygen levels, and tissue structure changes in an anesthetized rat, providing insights into brain hemodynamics and morphology under varying conditions.

Multispectral Diffuse Reflectance Imaging of Rat Cerebral Blood Flow and Tissue Structure

Source: Menezes Forti, R. et al. Real-Time Monitoring of Neurocritical Patients with Diffuse Optical Spectroscopies. J. Vis. Exp. (2020)This video demonstrates the use of Diffuse Correlation Spectroscopy (DCS) to measure cerebral blood flow in humans. It outlines the steps for preparing the system, calibrating the probe, positioning it on the participant’s forehead, acquiring scattered light data, and analyzing intensity fluctuations to interpret blood flow dynamics in the brain.

Diffuse Correlation Spectroscopy to Measure Cerebral Blood Flow in a Human Subject

De hier gepresenteerde methode gebruikt simultane positron emissie tomografie en magnetische resonantie beeldvorming. In de cerebrale hypoxie-ischemie model, dynamische veranderingen in diffusie en glucosemetabolisme optreden tijdens en na beschadiging. De evoluerende en reproduceerbare schade in dit model vereist gelijktijdige aankoop als zinvolle multimodale beeldvorming gegevens moeten worden verworven.

Gelijktijdige PET / MRI beeldvorming Tijdens Mouse Cerebral hypoxie-ischemie

Dit protocol laat zien hoe de functionele connectiviteit van de rusttoestand in de menselijke prefrontale cortex kan worden gemeten met behulp van een op maat gemaakt diffuus correlatiespectroscopie-instrument. Het rapport bespreekt ook praktische aspecten van het experiment en gedetailleerde stappen voor het analyseren van de gegevens.

Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functionele connectiviteit van het menselijk brein met behulp van optical diffuse correlatie spectroscopie

Dit protocol presenteert methoden om de neuro-inflammatoire en hemodynamische respons op mild traumatisch hersenletsel te karakteriseren en om deze gegevens te integreren als onderdeel van een multivariate systeemanalyse met behulp van partiële kleinste kwadratenregressie.

Systeemanalyse van de neuro-inflammatoire en hemodynamische respons op traumatisch hersenletsel

Hier wordt een protocol gepresenteerd voor het niet-invasief monitoren van cerebrale hemodynamiek van neurokritische patiënten in realtime en aan het bed met behulp van diffuse optica. In het bijzonder maakt het voorgestelde protocol gebruik van een hybride diffuus optisch systeem om real-time informatie over cerebrale oxygenatie, cerebrale bloedstroom en cerebrale metabolisme te detecteren en weer te geven.

Real-time monitoring van neurokritische patiënten met diffuse optische spectroscopieën

Gestimuleerde Raman-verstrooiingsmicroscopie (SRS) is een krachtige, niet-destructieve en labelvrije beeldvormingstechniek. Een opkomende toepassing is gestimuleerde Raman-histologie, waarbij tweekleurige SRS-beeldvorming bij de eiwit- en lipide Raman-overgangen wordt gebruikt om pseudo-hematoxyline- en eosinebeelden te genereren. Hier demonstreren we een protocol voor real-time, tweekleurige SRS-beeldvorming voor weefseldiagnose.

Real-time, tweekleurige gestimuleerde Raman-verstrooiingsbeeldvorming van muizenhersenen voor weefseldiagnose

Leer cerebrale hemodynamica en lichtverstrooiing in rattenhersenen te visualiseren met multispectrale diffuse reflectiebeeldvorming. Deze niet-invasieve techniek helpt hersenfuncties en morfologie in de tijd te evalueren.

Gelijktijdige Evaluatie van Cerebrale hemodynamiek en Light Scattering Eigenschappen van de In Vivo Rat Brain behulp Multispectral Diffuse reflectie Imaging (Video) | JoVE Journal

Gelijktijdige Evaluatie van Cerebrale hemodynamiek en Light Scattering Eigenschappen van de

Meer video's verkennen