Name: Diepe vasculaire beeldvorming in het oog met flow-enhanced echografie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2021-10-04T14:45:00.000+00:00
Duration: 7 min 29 s
Description: Leer Flow-Enhanced Ultrasound voor diepe oogvasculatuurbeeldvorming bij goudvis. Deze niet-invasieve 3D-methode werkt zonder contrastmiddelen en opent inzicht in de evolutionaire biologie van het oog.

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

Dit werk heeft financiering ontvangen van de Carlsberg Foundation (CF17-0778; CF18-0658), de Lundbeck Foundation (R324-2019-1470; R346-2020-1210), de Velux Foundations (00022458), de A.P. Møller Foundation for the Advancement of Medical Science, het Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie onder de Marie Skłodowska-Curie-subsidieovereenkomst (nr. 754513) en de Aarhus University Research Foundation.

Het onderstaande protocol is uitgevoerd met toestemming van de Deense inspectie voor dierproeven binnen het Deense ministerie van Voedsel, Landbouw en Visserij, Deense veterinaire en voedseladministratie (vergunningsnummer 2016-15-0201-00835).
1. Anesthesie en echografie medium
<ol><li>Verdoof het onderzoeksdier. OPMERKING: Type en dosis van geschikte anesthesie zijn sterk soortafhankelijk. Over het algemeen zijn op onderdompeling gebaseerde anesthetica zoals MS-222 (ethyl 3-aminobenzoaat methaansulfonzuur), benzocaïne (ethyl 4-aminobenzoaat) en propofol (2,6-diisopropylfenol) nuttig bij vissen en amfibieën die gemakkelijk het anestheticum over kieuwen of huid absorberen (bijv. 0,05 mg · L-1 benzocaïne in regenboogforel). Een reeks opgeloste verbindingen die intraveneus, intramusculair, intraperitoneaal kunnen worden toegediend, is beschikbaar voor vruchtwater, net als op gas gebaseerde anesthetica. Alfaxalon intramusculair toegediend is nuttig bij reptielen (bijv. 30 mg·kg-1 bij hagedissen), en isofluraan toegediend als gas is nuttig bij vogels (bijv. 2% in lucht voor duiven). Raadpleeg de gepubliceerde literatuur30,31,32 voor een volledig overzicht van de beschikbare anesthetica voor verschillende soorten.</li>
	<li>Test reflexen in het dier om een optimaal niveau van anesthesie te bevestigen. Zorg ervoor dat het dier volledig onbeweeglijk is tijdens de procedure, omdat de stroomverbeterde ultrasone procedure gevoelig is voor bewegingsgeluid.<ol>
<li>Te diepe anesthesie kan de bloedstroompatronen veranderen, dus voer een dosistitratie uit in de opstartfase van een experiment.</li>
		<li>Verhoog de anesthesiedosering in stappen en observeer de bloedstroom in het oog geholpen door eenvoudige helderheidsmodus (B-modus) echografie. OPMERKING: Een optimaal niveau van anesthesie wordt verkregen wanneer het dier onbeweeglijk is (behalve ademhaling) met zichtbare oculaire bloedstroom.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Als het type/de dosis verdovingsmiddel niet toelaatbaar is voor ademhalingsbewegingen, zorg dan voor voldoende ventilatie van het dier, bijvoorbeeld met behulp van een luchtpomp om het water voor aquatische soorten van zuurstof te voorzien of een ventilator voor luchtademende soorten.</li>
	<li>Plaats het dier in een houding die directe toegang van bovenaf tot het oog mogelijk maakt. OPMERKING: Afhankelijk van de soort kan dit in rugligging of zijdelingse positie zijn. Het kan nuttig zijn om een eenvoudig houderapparaat te bouwen met behulp van een klein stukje niet-reactief metaal (bijv. Roestvrij staal) en losse elastiekjes (zie figuur 1).</li>
	<li>Plaats het juiste ultrasone medium op het oog van het dier. Als geschubde oogleden (echografie ondoordringbaar) het oog bedekken, verplaats deze dan voorzichtig met een wattenstaafje. OPMERKING: Voor aquatische soorten is het beste ultrasone medium schoon tankwater waarin het dier meestal leeft. Voor terrestrische soorten zorgt een royale hoeveelheid ultrasone gel voor vrije bewegingen en beeldvorming van de ultrasone transducer (d.w.z. lineaire array-sonde) over het hele oppervlak van het oog. Dierenartszalf op het contralaterale oog is vereist voor terrestrische soorten.</li>
</ol>2. 2D en 3D oculaire echografie beeldverwerving
<ol><li>Plaats de ultrasone transducer mediaal naar het oog in een dorsale / ventrale of rostrale / caudale oriëntatie, afhankelijk van de gewenste beeldoriëntatie.</li>
	<li>In B-modus, met een maximale scherptediepte, beeld je het mediale en diepste deel van het oog af en zorg je ervoor dat alle interessante structuren zichtbaar zijn in het beeldveld. OPMERKING: Bij sommige soorten neemt de kristallijne lens een relatief groot deel van de glasvochthumor in beslag, die de echografie kan absorberen, vooral bij hogere frequenties.</li>
	<li>Vertaal de transducer langzaam naar elke kant terwijl u de realtime beelden inspecteert. Zorg ervoor dat alle interessante structuren zichtbaar zijn in het afbeeldingsveld; zo niet, schakel dan over op een transducer met een lagere frequentie en grotere scherptediepte. OPMERKING: De volgende middenfrequenties zorgen voor de volgende maximale scherptediepte: 21 MHz: 3 cm, 40 MHz: 1,5 cm, 50 MHz: 1 cm (zie tabel 1). Deze maximale scherptedieptewaarden kunnen echter aanzienlijk lager zijn als het oog verkalkte of andere ultrasone ondoordringbare structuren bevat.</li>
	<li>Pas de beelddiepte, diepteverschuiving (afstand van de bovenkant van de afbeelding tot de interessante structuur), beeldbreedte, evenals aantal en positie van brandpuntszones aan om het gewenste interessegebied in alle drie de ruimtelijke dimensies te bestrijken (bijvoorbeeld 1 cm beelddiepte, 2 mm diepteverschuiving, 1 cm beeldbreedte, één brandpuntszone). OPMERKING: Hoewel de specifieke naamgeving van knoppen die deze parameters aanpassen kan variëren tussen echografiesystemen, hebben de meeste systemen knoppen met logische namen voor deze aanpassingen. Deze beeldparameterinstellingen hebben meestal invloed op het bereik van mogelijke temporele resoluties van de ultrasone acquisitie.</li>
	<li>Stel de framesnelheid in het bereik van 50-120 frames·s-1 in. OPMERKING: De temporele resolutie (d.w.z. het tijdsinterval tussen opeenvolgende B-scans) moet voldoende zijn om grote pixelintensiteitsvariabiliteit in afgebeelde bloedvaten weer te geven, d.w.z. de temporele resolutie mag niet te hoog zijn. Aan de andere kant, om een volledige 3D-opname van het oog binnen een redelijke tijd te voltooien, kan de temporele resolutie niet te laag zijn. Een temporele resolutie variërend van 50-120 frames·s-1 is meestal voldoende voor de flow-enhanced procedure bij de meeste soorten. Op sommige echografiesystemen kan deze gewenste temporele resolutie worden verkregen door te schakelen tussen de modi "algemene beeldvorming" (hoge ruimtelijke / lage temporele resolutie) en "cardiologie" (lage ruimtelijke / hoge temporele resolutie).</li>
	<li>Pas de 2D-versterking aan op een niveau (~ 5 dB), zodat anatomische structuren slechts net zichtbaar zijn in de B-modus acquisitie om de signaal-ruisverhouding te verhogen in de daaropvolgende flow-verbeterde reconstructie.</li>
	<li>Als u een 2D-stroomverbeterd beeld wilt verkrijgen op een enkele segmentpositie, vertaalt u de transducer naar deze positie en gaat u verder met stap 3.1.</li>
	<li>Om een 3D-opname van een heel interessegebied te verkrijgen, bijvoorbeeld het netvlies, vertaalt u de transducer naar het ene uiterste van het interessegebied.<ol>
<li>Om de exacte positie van het uiterste uiteinde van het interessegebied te bepalen, verhoogt u de 2D-versterking kort.</li>
		<li>Nadat de juiste plaatsing van de transducer is voltooid, verlaagt u de 2D-versterking vóór de opname om een maximale signaal-ruisverhouding te garanderen in de daaropvolgende stroomverbeterde reconstructie.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Verwerf voor elke stap (slice) in de 3D-opname ≥100 frames (optimaal ≥1000 frames).</li>
	<li>Vertaal met behulp van een micromanipulator of ingebouwde transducermotor de transducer over het hele interessegebied in stappen van bijvoorbeeld 25 μm of 50 μm (vergeet niet de stapgrootte te noteren) en herhaal de ≥100 frames acquisitie voor elke stap.</li>
	<li>Euthanaseer het onderzoeksdier volgens de richtlijnen voor dierverzorging van de instelling.</li>
</ol>3. Flow-enhanced beeldreconstructie
<ol><li>Exporteer de opnames naar digital imaging and communications in medicine (DICOM) bestandsformaat (little-endian).</li>
	<li>Als u één vloeiende afbeelding wilt maken op basis van een opname van ≥ 100 frames (T), berekent u de standaardafwijking op pixelniveau (STD(x,y)) met behulp van de formule: <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/62986/62986eq01.jpg"> Waarbij It(x,y) de intensiteit is van de pixel op de (x,y) pixelcoördinaat op tijdstip t, en Īt(x,y) de rekenkundige gemiddelde waarde van I in de tijd.</li>
	<li>Herhaal stap 3.2 voor elk segment in de 3D-opname.</li>
	<li>Om het STD-berekenings- en beeldreconstructieproces voor meerdere segmenten in een 3D-opname te automatiseren, voert u deze bewerking uit in batchmodus met behulp van bijvoorbeeld ImageJ en het aanvullende macroscript (Aanvullend bestand 1).</li>
	<li>Combineer alle gereconstrueerde segmenten in één afbeeldingsstapel (opdracht Afbeeldingen naar stapel in AfbeeldingJ).</li>
	<li>Geef de segmentdikte op van de stapgrootte die tijdens de acquisitie wordt gebruikt (opdracht Eigenschappen in AfbeeldingJ).</li>
	<li>Sla de afbeeldingsstapel op als een 3D TIF-bestand. OPMERKING: Flow-gewogen driedimensionale opnames van oculaire bloedvaten kunnen vervolgens worden gebruikt om volumeweergaven te maken en digitale en fysieke anatomische modellen van vasculaire structuren van het oog te bouwen. Deze beeldverwerkingsopties vallen buiten het bestek van dit protocol; zie de eerder gepubliceerde artikelen voor meer details33,34,35.</li>
</ol>

<ol><li>Yu, C. Q., Schwab, I. R., Dubielzig, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feeding+the+vertebrate+retina+from+the+Cambrian+to+the+Tertiary%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Zoology%22%5BJournal%5D)">Feeding the vertebrate retina from the Cambrian to the Tertiary.</a> Journal of Zoology. 278 (4), 259-269 (2009).</li>
<li>Yu, D. Y., Cringle, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxygen+distribution+and+consumption+within+the+retina+in+vascularised+and+avascular+retinas+and+in+animal+models+of+retinal+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Progress+in+Retinal+and+Eye+Research%22%5BJournal%5D)">Oxygen distribution and consumption within the retina in vascularised and avascular retinas and in animal models of retinal disease.</a> Progress in Retinal and Eye Research. 20 (2), 175-208 (2001).</li>
<li>Country, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+metabolism%3A+A+comparative+look+at+energetics+in+the+retina%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Research%22%5BJournal%5D)">Retinal metabolism: A comparative look at energetics in the retina.</a> Brain Research. 1672, 50-57 (2017).</li>
<li>Damsgaard, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+oxygen+supply+shaped+the+functional+evolution+of+the+vertebrate+eye%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">Retinal oxygen supply shaped the functional evolution of the vertebrate eye.</a> Elife. , 8(2019).</li>
<li>Buttery, R. G., Hinrichsen, C. F. L., Weller, W. L., Haight, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+thick+should+a+retina+be%3F+A+comparative+study+of+mammalian+species+with+and+without+intraretinal+vasculature%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Research%22%5BJournal%5D)">How thick should a retina be? A comparative study of mammalian species with and without intraretinal vasculature.</a> Vision Research. 31 (2), 169-187 (1991).</li>
<li>Ames, A., Li, Y., Heher, E., Kimble, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Energy+metabolism+of+rabbit+retina+as+related+to+function%3A+high+cost+of+Na%2B+transport%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Energy metabolism of rabbit retina as related to function: high cost of Na+ transport.</a> The Journal of Neuroscience. 12 (3), 840-853 (1992).</li>
<li>Chase, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Evolution+of+retinal+vascularization+in+mammals%3A+A+comparison+of+vascular+and+avascular+retinae%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmology%22%5BJournal%5D)">The Evolution of retinal vascularization in mammals: A comparison of vascular and avascular retinae.</a> Ophthalmology. 89 (12), 1518-1525 (1982).</li>
<li>Johnson, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ophthalmoscopic+studies+on+the+eyes+of+mammals%5BTitle%5D)+AND+%22Philosophical+Transactions+of+the+Royal+Society+of+London.+Series+B%2C+Biological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Ophthalmoscopic studies on the eyes of mammals.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 254 (794), 207-220 (1968).</li>
<li>Johnson, G. L. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contributions+to+the+comparative+anatomy+of+the+mammalian+eye%2C+chiefly+based+on+ophthalmoscopic+examination%5BTitle%5D)+AND+%22Philosophical+Transactions+of+the+Royal+Society+of+London.+Series+B%2C+Biological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Contributions to the comparative anatomy of the mammalian eye, chiefly based on ophthalmoscopic examination.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 194 (194-206), 1-82 (1901).</li>
<li>Rodriguez-Ramos Fernandez, J., Dubielzig, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ocular+comparative+anatomy+of+the+family+Rodentia%5BTitle%5D)+AND+%22Veterinary+Ophthalmology%22%5BJournal%5D)">Ocular comparative anatomy of the family Rodentia.</a> Veterinary Ophthalmology. 16, 94-99 (2013).</li>
<li>Copeland, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+vascularization+of+the+teleost+eye%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Topics+in+Eye+Research%22%5BJournal%5D)">Functional vascularization of the teleost eye.</a> Current Topics in Eye Research. 3, 219-280 (1980).</li>
<li>Meyer, D. B. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aMeyer%2C+DB+%22The+Visual+System+in+Vertebrates.+Handbook+of+Sensory+Physiology%22">The Visual System in Vertebrates. Handbook of Sensory Physiology</a>. Crescitelli, F. 7, Springer. Berlin, Heidelberg. (1977).</li>
<li>Potier, S., Mitkus, M., Kelber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visual+adaptations+of+diurnal+and+nocturnal+raptors%5BTitle%5D)+AND+%22Seminars+in+Cell+%26+Developmental+Biology%22%5BJournal%5D)">Visual adaptations of diurnal and nocturnal raptors.</a> Seminars in Cell & Developmental Biology. 106, 116-126 (2020).</li>
<li>Wittenberg, J. B., Wittenberg, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Active+secretion+of+oxygen+into+the+eye+of+fish%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Active secretion of oxygen into the eye of fish.</a> Nature. 194, 106-107 (1962).</li>
<li>Damsgaard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiology+and+evolution+of+oxygen+secreting+mechanism+in+the+fisheye%5BTitle%5D)+AND+%22Comparative+Biochemistry+and+Physiology%22%5BJournal%5D)">Physiology and evolution of oxygen secreting mechanism in the fisheye.</a> Comparative Biochemistry and Physiology. 252, 110840(2021).</li>
<li>Damsgaard, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+acidification+mechanism+for+greatly+enhanced+oxygen+supply+to+the+fish+retina%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">A novel acidification mechanism for greatly enhanced oxygen supply to the fish retina.</a> Elife. 9, (2020).</li>
<li>Wittenberg, J. B., Haedrich, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+choroid+rete+mirabile+of+the+fish+eye.+II.+Distribution+and+relation+to+the+pseudobranch+and+to+the+swimbladder+rete+mirabile%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Bulletin%22%5BJournal%5D)">The choroid rete mirabile of the fish eye. II. Distribution and relation to the pseudobranch and to the swimbladder rete mirabile.</a> Biological Bulletin. 146 (1), 137-156 (1974).</li>
<li>Wittenberg, J. B., Wittenberg, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+choroid+rete+mirabile+of+the+fish+eye.+I.+Oxygen+secretion+and+structure%3A+comparison+with+the+swimbladder+rete+mirabile%5BTitle%5D)+AND+%22Biological+Bulletin%22%5BJournal%5D)">The choroid rete mirabile of the fish eye. I. Oxygen secretion and structure: comparison with the swimbladder rete mirabile.</a> Biological Bulletin. 146 (1), 116-136 (1974).</li>
<li>Berenbrink, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Historical+reconstructions+of+evolving+physiological+complexity%3A+O2+secretion+in+the+eye+and+swimbladder+of+fishes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Biology%22%5BJournal%5D)">Historical reconstructions of evolving physiological complexity: O2 secretion in the eye and swimbladder of fishes.</a> Journal of Experimental Biology. 210, Pt 9 1641-1652 (2007).</li>
<li>Berenbrink, M., Koldkjaer, P., Kepp, O., Cossins, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evolution+of+oxygen+secretion+in+fishes+and+the+emergence+of+a+complex+physiological+system%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Evolution of oxygen secretion in fishes and the emergence of a complex physiological system.</a> Science. 307 (5716), 1752-1757 (2005).</li>
<li>Keane, P. A., Sadda, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+imaging+in+the+twenty-first+century%3A+State+of+the+art+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmology%22%5BJournal%5D)">Retinal imaging in the twenty-first century: State of the art and future directions.</a> Ophthalmology. 121 (12), 2489-2500 (2014).</li>
<li>Yung, M., Klufas, M. A., Sarraf, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+applications+of+fundus+autofluorescence+in+retinal+disease%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Retina+and+Vitreous%22%5BJournal%5D)">Clinical applications of fundus autofluorescence in retinal disease.</a> International Journal of Retina and Vitreous. 2 (1), 12(2016).</li>
<li>Ang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+coherence+tomography+angiography%3A+a+review+of+current+and+future+clinical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Graefe%27s+Archive+for+Clinical+and+Experimental+Ophthalmology%22%5BJournal%5D)">Optical coherence tomography angiography: a review of current and future clinical applications.</a> Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 256 (2), 237-245 (2018).</li>
<li>Spaide, R. F., Koizumi, H., Pozonni, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhanced+depth+imaging+spectral-domain+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Ophthalmology%22%5BJournal%5D)">Enhanced depth imaging spectral-domain optical coherence tomography.</a> American Journal of Ophthalmology. 146 (4), 496-500 (2008).</li>
<li>Shen, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Magnetic+resonance+imaging+of+tissue+and+vascular+layers+in+the+cat+retina%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Magnetic+Resonance+Imaging%22%5BJournal%5D)">Magnetic resonance imaging of tissue and vascular layers in the cat retina.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 23 (4), 465-472 (2006).</li>
<li>Tan, G. X., Jamil, M., Tee, N. G., Zhong, L., Yap, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+reconstruction+of+chick+embryo+vascular+geometries+using+non-invasive+high-frequency+ultrasound+for+computational+fluid+dynamics+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">3D reconstruction of chick embryo vascular geometries using non-invasive high-frequency ultrasound for computational fluid dynamics studies.</a> Annals of Biomedical Engineering. 43 (11), 2780-2793 (2015).</li>
<li>Ho, S., Tan, G. X. Y., Foo, T. J., Phan-Thien, N., Yap, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Organ+dynamics+and+fluid+dynamics+of+the+HH25+chick+embryonic+cardiac+ventricle+as+revealed+by+a+novel+4D+high-frequency+ultrasound+imaging+technique+and+computational+flow+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22Annals+of+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Organ dynamics and fluid dynamics of the HH25 chick embryonic cardiac ventricle as revealed by a novel 4D high-frequency ultrasound imaging technique and computational flow simulations.</a> Annals of Biomedical Engineering. 45 (10), 2309-2323 (2017).</li>
<li>Dittrich, A., Thygesen, M. M., Lauridsen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((2D+and+3D+echocardiography+in+the+Axolotl+%28Ambystoma+Mexicanum%29%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">2D and 3D echocardiography in the Axolotl (Ambystoma Mexicanum).</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (141), e57089(2018).</li>
<li>Jia, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Split-spectrum+amplitude-decorrelation+angiography+with+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Split-spectrum amplitude-decorrelation angiography with optical coherence tomography.</a> Optics Express. 20 (4), 4710-4725 (2012).</li>
<li>Clarke, K. W., Trim, C. M., Trim, C. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aClarke%2C+KW+%22Veterinary+Anaesthesia+E-Book%22">Veterinary Anaesthesia E-Book</a>. , Elsevier Health Sciences. (2013).</li>
<li>Flecknell, P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFlecknell%2C+P+%22Laboratory+Animal+Anaesthesia%22">Laboratory Animal Anaesthesia</a>. , Elsevier Science & Technology. (2015).</li>
<li>West, G., Heard, D., Caulkett, N. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWest%2C+G+%22Zoo+Animal+and+Wildlife+Immobilization+and+Anesthesia%22">Zoo Animal and Wildlife Immobilization and Anesthesia</a>. , John Wiley & Sons, Inc. (2014).</li>
<li>Lauridsen, H., Hansen, K., Nørgård, M. Ø, Wang, T., Pedersen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+tissue+to+silicon+to+plastic%3A+three-dimensional+printing+in+comparative+anatomy+and+physiology%5BTitle%5D)+AND+%22Royal+Society+Open+Science%22%5BJournal%5D)">From tissue to silicon to plastic: three-dimensional printing in comparative anatomy and physiology.</a> Royal Society Open Science. 3 (3), 150643(2016).</li>
<li>Lauridsen, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inside+out%3A+Modern+imaging+techniques+to+reveal+animal+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Inside out: Modern imaging techniques to reveal animal anatomy.</a> PLoS One. 6 (3), 17879(2011).</li>
<li>Ruthensteiner, B., Heß, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Embedding+3D+models+of+biological+specimens+in+PDF+publications%5BTitle%5D)+AND+%22Microscopy+Research+and+Technique%22%5BJournal%5D)">Embedding 3D models of biological specimens in PDF publications.</a> Microscopy Research and Technique. 71 (11), 778-786 (2008).</li>
<li>Damsgaard, C., Lauridsen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep+vascular+imaging+in+the+eye+with+flow-enhanced+ultrasound%5BTitle%5D)+AND+%22bioRxiv%22%5BJournal%5D)">Deep vascular imaging in the eye with flow-enhanced ultrasound.</a> bioRxiv. , 447055(2021).</li>
<li>Mueller, R. L., Ryan Gregory, T., Gregory, S. M., Hsieh, A., Boore, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Genome+size%2C+cell+size%2C+and+the+evolution+of+enucleated+erythrocytes+in+attenuate+salamanders%5BTitle%5D)+AND+%22Zoology%22%5BJournal%5D)">Genome size, cell size, and the evolution of enucleated erythrocytes in attenuate salamanders.</a> Zoology. 111 (3), 218-230 (2008).</li>
<li>Greis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+evaluation+of+microvascular+blood+flow+by+contrast-enhanced+ultrasound+%28CEUS%29%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Hemorheology+and+Microcirculation%22%5BJournal%5D)">Quantitative evaluation of microvascular blood flow by contrast-enhanced ultrasound (CEUS).</a> Clinical Hemorheology and Microcirculation. 49, 137-149 (2011).</li>
<li>Urs, R., Ketterling, J. A., Tezel, G., Silverman, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Contrast-enhanced+plane-wave+ultrasound+imaging+of+the+rat+eye%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Eye+Research%22%5BJournal%5D)">Contrast-enhanced plane-wave ultrasound imaging of the rat eye.</a> Experimental Eye Research. 193, 107986(2020).</li>
<li>Walls, G. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWalls%2C+GL+%22The+vertebrate+eye+and+its+adaptive+radiation%22">The vertebrate eye and its adaptive radiation</a>. , Cranbrook Institute of Science. Michigan. (1942).</li>
</ol>

De auteurs verklaren dat er geen vervullende belangen bestaan.

Vasculaire beeldvorming met behulp van flow-enhanced echografie biedt een nieuwe methode voor niet-invasieve beeldvorming van de vasculatuur van het oog die verschillende voordelen biedt ten opzichte van de huidige technieken, maar zijn intrinsieke beperkingen heeft. Het belangrijkste voordeel van flow-enhanced echografie is het vermogen om oculaire angiografieën te genereren met een scherptediepte die het retinale pigmentepitheel overschrijdt, wat de scherptediepte in optische technieken beperkt. In echografie worden ru...

Het hoge metabolisme op het netvlies van de gewervelde dieren legt een intrinsieke afweging op tussen twee contrasterende behoeften; hoge bloedstroomsnelheden en een licht pad zonder bloedvaten. Om visuele verstoring van het perfuseren van rode bloedcellen te voorkomen, ontvangt het netvlies van alle gewervelde dieren zuurstof en voedingsstoffen via een vel haarvaten achter de fotoreceptoren, de choriocapillaris1,2,3. Deze enkele bron van voedingsstoffen en zuurstof legt echter een diffusiebeperking op tot de dikte van het netvlies4,5, dus veel visueel actieve soorten bezitten een verscheidenheid aan uitgebreide vasculaire netwerken om extra bloedtoevoer naar dit metabolisch actieve orgaan te bieden6. Deze vaatbedden omvatten bloedvaten die de interne retinale lagen doordrenken bij zoogdieren en sommige vissen4,7,8,9,10, bloedvaten aan de binnenkant (licht gericht) van het netvlies die bij veel vissen, reptielen en vogels worden aangetroffen4,11,12,13, en tegenstroom vasculaire arrangementen van het vischoroïde, de vaatvliesrete mirabile, dat de vorming van superatmosfeer zuurstof partiële drukken14,15,16,17,18,19,20 mogelijk maakt. Ondanks het feit dat deze extra niet-choroïdale paden voor retinale nutriëntentoevoer een essentiële rol spelen bij het voeden van de metabolische vereisten van superieur zicht4, is de driedimensionale anatomie van deze vasculaire structuren slecht begrepen, waardoor ons begrip van de morfologische evolutie van het gewervelde oog wordt beperkt.
Traditioneel is retinale bloedtoevoer bestudeerd met behulp van optische technieken, zoals fundus oftalmoscopie. Deze categorie technieken biedt high-throughput niet-destructieve informatie over niet-choroïdale bloedvatanatomie in hoge resolutie21 en wordt daarom gemakkelijk gebruikt bij de klinische diagnose van afwijkingen in de retinale vaatstructuur22. Het retinale pigmentepitheel absorbeert echter het doorgelaten licht en beperkt de beelddiepte in deze optische technieken, waardoor minder informatie over de choroïdale structuur en functie wordt verkregen zonder het gebruik van contrastmiddel21. Vergelijkbare dieptebeperkingen worden ervaren in optische coherentietomografie (OCT). Deze techniek kan fundusangiografieën met hoge resolutie genereren met behulp van lichtgolven ten koste van dieptepenetratie23, terwijl de verbeterde dieptebeeldvorming OCT het vaatvlies kan visualiseren ten koste van de retinale beeldvormingskwaliteit24. Magnetische resonantie beeldvorming overwint de optische beperkingen van oftalmoscopie en OCT en kan vasculaire lagen in het netvlies in kaart brengen, zij het met een lage resolutie25. Histologie en microcomputed tomografie (μCT) handhaven de hoge resolutie van de optische technieken en geven informatie over vasculaire morfologie voor het hele oog4, maar beide technieken vereisen oculaire bemonstering en zijn daarom niet mogelijk in de kliniek of zeldzame of bedreigde soorten. Om enkele van de beperkingen van deze gevestigde retinale beeldvormingstechnieken te overwinnen, presenteert de studie hier een echografieprotocol op verdoofde dieren, waarbij de bloedbeweging in silico in kaart wordt gebracht op een reeks gelijk verdeelde tweedimensionale echografieën die een heel oog overspannen door een vergelijkbare techniek toe te passen zoals eerder beschreven voor embryonale en cardiovasculaire beeldvorming26,27, 28 en in OCT angiografie29. Deze aanpak maakt het mogelijk om niet-invasieve driedimensionale diepe oculaire angiografieën te genereren zonder een contrastmiddel te gebruiken en opent nieuwe wegen voor het in kaart brengen van de bloedstroomverdeling in het oog over soorten.

<table><tbody><tr><td>MS-222</td><td>Sigma</td><td>E10521-50G</td><td></td></tr><tr><td>Benzocaine</td><td>Sigma</td><td>E-1501</td><td></td></tr><tr><td>Propofol</td><td>B Braun</td><td> 12260470_0320</td><td></td></tr><tr><td>Alfaxalon</td><td>Jurox</td><td>NA</td><td></td></tr><tr><td>Isoflurane</td><td>Zoetis</td><td>50019100</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasound scanner</td><td>VisualSonics</td><td>Vevo 2100</td><td></td></tr></tbody></table>

diepe vasculaire beeldvorming in het oog met flow-enhanced echografie

Deep Vascular Imaging in the Eye with Flow-Enhanced Ultrasound

Het netvlies in het oog is een van de meest energie-eisende weefsels in het lichaam en vereist dus hoge snelheden van zuurstofafgifte van een rijke bloedtoevoer. De capillaire lamina van het vaatvlies bekleedt het buitenoppervlak van het netvlies en is de dominante bron van zuurstof in de meeste gewervelde netvliezen. Dit vaatbed is echter een uitdaging om in beeld te brengen met traditionele optische technieken vanwege de positie achter het zeer lichtabsorberende netvlies. Hier beschrijven we een hoogfrequente echografietechniek met daaropvolgende flow-enhancement om diepe vaatbedden (0,5-3 cm) van het oog met een hoge spatiotemporale resolutie in beeld te brengen. Deze niet-invasieve methode werkt goed bij soorten met nucleated rode bloedcellen (niet-zoogdier- en foetale diermodellen). Het maakt het genereren van niet-invasieve driedimensionale angiografieën mogelijk zonder het gebruik van contrastmiddelen, en het is onafhankelijk van bloedstroomhoeken met een hogere gevoeligheid dan op Doppler gebaseerde ultrasone beeldvormingstechnieken.

De flow-enhanced ultrasone techniek om vaatbedden van het oog in beeld te brengen kan worden toegepast in een reeks soorten en is momenteel gebruikt bij 46 verschillende gewervelde soorten (figuur 1, tabel 1). De aanwezigheid van kernvormige rode bloedcellen in niet-volwassen gewervelde zoogdieren zorgt voor een positief contrast van stromend bloed in vergelijking met statisch weefsel in cine-opnames (aanvullend dossier 2). Wanneer het echter frame voor fram...

We presenteren een niet-invasieve ultrasone techniek voor het genereren van driedimensionale angiografieën in het oog zonder het gebruik van contrastmiddelen.

Diepe vasculaire beeldvorming in het oog met flow-enhanced echografie

The retina within the eye is one of the most energy-demanding tissues in the body and thus requires high rates of oxygen delivery from a rich blood ...

De Flow-Enhanced Ultrasound-techniek stelt ons in staat om de vasculatuur van het oog in drie dimensies in beeld te brengen, zonder gebruik te maken van contrastmiddelen. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is de stabiliteit om het gewaad in beeld te brengen, achter het gepigmenteerde netvlies, wat een uitdaging is met verschillende optische beeldvormingstechnieken. We demonstreren deze techniek in goudvissen, maar het kan worden toegepast op alle soorten met kernvormige rode bloedcellen, waardoor onderzoekers inzicht kunnen krijgen in de functionele evolutie van de ogen.Deze techniek kan worden toegepast door onderzoekers met een basisopleiding in echografie en dierbehandeling. Na het bevestigen van een optimaal niveau van anesthesie, plaatst u het dier in een houding die directe toegang van bovenaf tot het oog mogelijk maakt. Plaats een geschikt echografiemedium op het oog van het dier.Als geschubde oogleden het oog bedekken, verplaats deze dan voorzichtig met een wattenstaafje. Voor waterdieren werkt water goed als een echografiemedium, plaats vervolgens de ultrasone transducer, mediaal naar het oog, in een dorsale ventrale of rostrale caudale oriëntatie, afhankelijk van de gewenste beeldoriëntatie. In de B-modus, met een maximale scherptediepte, beeld je het mediale en diepste deel van het oog af, om ervoor te zorgen dat alle interessante structuren zichtbaar zijn in het beeldveld.Vertaal de transducer langzaam naar elke kant, terwijl u de realtime beelden inspecteert. Zorg ervoor dat alle interessante structuren zichtbaar zijn in het afbeeldingsveld. Zo niet, schakel dan over naar een transducer met een lagere frequentie en grotere scherptediepte.Pas de beelddiepte, diepteverschuiving, beeldbreedte en het aantal positie van brandpuntszones aan om het gewenste interessegebied in alle drie de ruimtelijke dimensies te bestrijken. Stel vervolgens de framesnelheid in het bereik van 50 tot 120 frames per seconde in. Stel vervolgens de 2D-versterking in op een niveau, zodat de anatomische structuren slechts net zichtbaar zijn in de B-Mode-acquisitie om de signaal-ruisverhouding in de daaropvolgende stroomverbeterde reconstructie te verhogen.Als u een 2D-stroomverbeterd beeld wilt verkrijgen op een enkele segmentpositie, vertaalt u de transducer naar deze positie en gaat u verder met een stroomverbeterde beeldreconstructie. Om een 3D-opname van een hele regio van belang te verkrijgen, vertaalt u de transducer naar het ene uiterste van de regio van belang. Om de exacte positie van het uiterste uiteinde te bepalen, verhoogt u de 2D-versterking kort.Nadat de transducer correct is geplaatst, verlaagt u de 2D-versterking vóór de opname om een maximale signaal-ruisverhouding te garanderen in de daaropvolgende stroomverbeterde reconstructie. Verwerf voor elke stap of segment in de 3D-opname meer dan 100 frames. Vertaal vervolgens met behulp van een micromanipulator of ingebouwde transducermotor de transducer over het hele interessegebied, in stappen van 25 of 50 micrometer, en herhaal de verwerving van meer dan 100 frames voor elke stap.Voor een vloeiende beeldconstructie exporteert u de opnamen naar de DICOM-bestandsindeling. Als u één stroomverbeterde afbeelding wilt maken op basis van een scène-opname van meer dan 100 frames, berekent u de standaardafwijking op pixelniveau met behulp van deze formule en herhaalt u de berekening voor elk segment in de 3D-opname. Als u het standaarddeviatieberekenings- en beeldreconstructieproces voor meerdere segmenten in een 3D-opname wilt automatiseren, voert u deze bewerking uit in batchmodus met ImageJ en het macroscript, dat in het tekstmanuscript wordt geleverd.Combineer alle gereconstrueerde afbeeldingen in één afbeeldingsstapel met de opdracht Afbeeldingen om te stapelen in ImageJ. Geef vervolgens met de opdracht Eigenschappen de segmentdikte op van de stapgrootte die tijdens de acquisitie wordt gebruikt en sla de afbeeldingsstapel op als een 3D TIFF-bestand. De aanwezigheid van nucleated rode bloedcellen in niet-ad volwassen gewervelde zoogdieren, zorgt voor een positief contrast van stromend bloed, vergeleken met statisch weefsel in scène-opnames.Wanneer nu echter frame voor frame wordt geanalyseerd, is het duidelijke onderscheid tussen bloed en omringend weefsel minder duidelijk. Deze bloedstroomverbeteringsprocedure compileert in wezen een multi-time point-opname in 2D-ruimte, in een enkel beeld, waarbij in de inherente signaalwaarde fluctuatie in pixels, gepositioneerd in stromend bloed, een hogere standaarddeviatie scoort dan omringend statisch weefsel, waardoor positief contrast wordt geproduceerd. Bij 3D-acquisities kunnen meerdere parallelle segmenten met bekende spatiëring worden gecombineerd tot 3D-beeldgegevens.Het kan worden gebruikt voor driedimensionale volumeweergave en anatomische modellering. Doppler-gebaseerde echografie biedt ook de mogelijkheid om de bloedstroom specifiek in beeld te brengen, echter met minder gevoeligheid dan deze methode. Deze flow-enhanced ultrasone procedure maakt beeldvorming van de bloedstroom mogelijk in een reeks soorten met nucleaire rode bloedcellen.Diepe oculaire vaatbedden, zoals de vaatvliesrete mirabile bij sommige vissen, kunnen worden afgebeeld als ze in de soort aanwezig zijn. De methode wordt beperkt door de afwezigheid van nucleated rode bloedcellen bij zoogdieren, waarbij de flow-enhancement procedure een zekere mate van bloedstroomcontrast produceert, maar niet zo verschillend als bij soorten met nucleated rode bloedcellen. Flow-enhanced ultrasound is gevoelig voor bewegingsgeluid.Ademhalingsbewegingen kunnen beeldvervaging en artefacten veroorzaken, zoals verbetering van de weefselrand. Prospectieve of retrospectieve gating kan worden gebruikt om aan te passen aan bewegingsgeluid. Voor zowel 2D- als 3D-acquisities is het cruciaal om bewegingsartefacten te beperken die worden veroorzaakt door het bewegen van het dier, als gevolg van onvoldoende anesthesie op onstabiele transduceropstelling.De ontwikkeling van deze techniek maakte de weg vrij voor niet-invasief in vivo onderzoek van diepe vasculaire netwerken in het oog van de overgrote meerderheid van gewervelde dieren, die nucleated erytrocyten bezitten.

deep-vascular-imaging-in-the-eye-with-flow-enhanced-ultrasound

Research

JoVE Journal

Biology

Biologie

Totaal netvlies bloedstroom wordt gemeten met Doppler optische coherentie tomografie en semi-geautomatiseerde indelingstechnieken software.

Doppler Optical Coherence Tomography van het netvlies Circulation

In dit artikel presenteren we een methode om tumor bloedvaten analyseren in vivo met behulp van dynamische contrast-verbeterde fluorescentie videomicroscopie. Twee kwantitatieve parameters werden overgenomen: functionele capillaire dichtheid als gevolg van de doorbloeding van de tumor, en de index lekkage als gevolg van de lekkage van de endotheliale wand.

In vivo beeldvorming van tumorale angiogenese met behulp van fluorescentie confocale videomicroscopie

Intravitale microscopie kan bij dieren worden gebruikt om retinale vaatdiameters, bloedstroomsnelheden en totale retinale bloedstroom te visualiseren en te meten.

Intravitale Video Microscopie Metingen van retinale bloedstroom in Muizen

Het huidige werk beschrijft een nieuw protocol om niet-invasieve hoogfrequente echografie en foto-akoestische beeldvorming uit te voeren op rattenhersenen, om efficiënt diepe subcorticale regio's en hun vasculaire patronen te visualiseren door signalen te richten op schedelopeningen die van nature aanwezig zijn op het schedeldak van het dier.

Niet-invasieve Parenchymale, Vasculaire en Metabole Hoogfrequent Ultrasound en Fotoakoestisch Rat Deep Brain Imaging

Dit protocol laat zien hoe u ultrasnelle echografie Doppler-beeldvorming toepast om bloedstromen te kwantificeren. Na een lange aanwinst van 1 s heeft de experimenteerder toegang tot een film van het volledige gezichtsveld met axiale snelheidswaarden voor elke pixel elke ≈0,3 ms (afhankelijk van de ultrasone tijd van de vlucht).

Blood Flow Imaging met Ultrafast Doppler

Dit protocol beschrijft de chirurgische en technische procedures die real-time in vivo multifotonenfluorescentiebeeldvorming van de knaagdierhersenen mogelijk maken tijdens gerichte echografie en microbubbelbehandelingen om de permeabiliteit van de bloed-hersenbarrière te verhogen.

Real-time intravitale multifotonenmicroscopie om gerichte echografie en microbubbelbehandelingen te visualiseren om de permeabiliteit van de bloed-hersenbarrière te vergroten

Ultrasnelle Doppler-echografie (UFUS) met een hoge ruimtelijke resolutie (100 μm) en gevoeligheid is een geschikte niet-invasieve beeldvormingsmodaliteit voor het verkrijgen van een uitgebreid kwalitatief overzicht van de levervasculatuur. UFUS faciliteert ook kwantitatieve metingen van de microvasculatuur, met als doel ons begrip van vaatziektemechanismen te vergroten.

Beeldvorming en kwantificering van het levervaatstelsel van muizen met behulp van ultrasnelle Doppler-echografie

Hier beschrijven we een protocol voor ultrasone lokalisatiemicroscopie (ULM), dat een ruimtelijke resolutie van 12,5 μm bereikt om de microvasculatuur van de hersenen bij ratten in beeld te brengen. Het maakt een gedetailleerde visualisatie van de richting en snelheid van de bloedstroom mogelijk en biedt een krachtig hulpmiddel voor het bevorderen van onderzoek naar cerebrale circulatie en vaataandoeningen.

Tweedimensionale visualisatie met superresolutie van microvasculatuur van de hersenen van ratten met behulp van ultrasone lokalisatiemicroscopie

Ultrasone lokalisatiemicroscopie (ULM) is een recent ontwikkelde techniek die een ongekend resolutieniveau mogelijk maakt bij het in vivo afbeelden van het microvaatstelsel. In dit werk beschrijven we in detail hoe superopgeloste beelden van het microvasculatuur van de hersenen bij knaagdieren kunnen worden verkregen met behulp van een gestandaardiseerd functioneel echografieplatform dat is ontworpen voor preklinisch onderzoek.

Ultrasone lokalisatiemicroscopie voor het in kaart brengen met superresolutie van de microvasculatuur van de hersenen van knaagdieren

Voor de evaluatie van nieuwe stamcellen therapieën is het belangrijk om niet-invasief spoor de geïnjecteerde cellen in vivo. Deze video toont u hoe de menselijke mesenchymale en embryonale stamcellen met ijzeroxide gebaseerde contrastmiddelen label in vivo voor latere MR imaging in vivo.

Etikettering hESC &#39;s en hMSCs met ijzeroxide nanodeeltjes voor niet-invasieve in vivo Tracking met MR Imaging

Leer Flow-Enhanced Ultrasound voor diepe oogvasculatuurbeeldvorming bij goudvis. Deze niet-invasieve 3D-methode werkt zonder contrastmiddelen en opent inzicht in de evolutionaire biologie van het oog.

Diepe vasculaire beeldvorming in het oog met flow-enhanced echografie

Meer video's verkennen