Name: Geïntegreerde fotoakoestische, echografie en angiografische tomografie (PAUSAT) voor niet-invasieve beeldvorming van de hele hersenen van ischemische beroerte (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-06-02T12:20:00.000+00:00
Duration: 6 min 45 s
Description: Ontdek PAUSAT-beeldvorming voor niet-invasieve detectie van ischemische beroerte bij muizen. Deze multimodale methode combineert fotoakoestische en echografische technieken om bloedstroom en zuurstofsaturatie te meten.

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

playerTrialDesktop

De auteurs willen het engineeringteam van SonoVol Inc. bedanken voor hun technische ondersteuning. Dit werk werd gedeeltelijk gesponsord door de American Heart Association Collaborative Sciences Award (18CSA34080277), aan J. Yao en W. Yang; De National Institutes of Health (NIH) van de Verenigde Staten verleent R21EB027981, R21 EB027304, RF1 NS115581 (BRAIN Initiative), R01 NS111039, R01 EB028143; De CAREER Award van de United States National Science Foundation (NSF) 2144788; de Chan Zuckerberg Initiative Grant (2020-226178), aan J. Yao; en NIH verleent R21NS127163 en R01NS099590 aan W. Yang.

Niet-invasieve geïntegreerde PAUSAT-beeldvorming van de hele hersenen van ischemische beroerte

<ol><li>Durukan, A., Tatlisumak, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acute+ischemic+stroke%3A+overview+of+major+experimental+rodent+models%2C+pathophysiology%2C+and+therapy+of+focal+cerebral+ischemia%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacology+Biochemistry+and+Behavior%22%5BJournal%5D)">Acute ischemic stroke: overview of major experimental rodent models, pathophysiology, and therapy of focal cerebral ischemia.</a> Pharmacology Biochemistry and Behavior. 87 (1), 179-197 (2007).</li>
<li>Vander Worp, H. B., van Gijn, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clinical+Practice.+Acute+ischemic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22The+New+England+Journal+of+Medicine%22%5BJournal%5D)">Clinical Practice. Acute ischemic stroke.</a> The New England Journal of Medicine. 357 (6), 572-579 (2007).</li>
<li>Tannenbaum, J., Bennett, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Russell+and+Burch%27s+3Rs+then+and+now%3A+the+need+for+clarity+in+definition+and+purpose%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Association+for+Laboratory+Animal+Science%22%5BJournal%5D)">Russell and Burch's 3Rs then and now: the need for clarity in definition and purpose.</a> Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 54 (2), 120-132 (2015).</li>
<li>Hochrainer, K., Yang, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stroke+proteomics%3A+from+discovery+to+diagnostic+and+therapeutic+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Circulation+Research%22%5BJournal%5D)">Stroke proteomics: from discovery to diagnostic and therapeutic applications.</a> Circulation Research. 130 (8), 1145-1166 (2022).</li>
<li>Wang, L. V., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+practical+guide+to+photoacoustic+tomography+in+the+life+sciences%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">A practical guide to photoacoustic tomography in the life sciences.</a> Nature Methods. 13 (8), 627-638 (2016).</li>
<li>Aldrich, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Basic+physics+of+ultrasound+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Critical+Care+Medicine%22%5BJournal%5D)">Basic physics of ultrasound imaging.</a> Critical Care Medicine. 35 (5), S131-S137 (2007).</li>
<li>Jacques, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+properties+of+biological+tissues%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Physics+in+Medicine+and+Biology%22%5BJournal%5D)">Optical properties of biological tissues: a review.</a> Physics in Medicine and Biology. 58 (11), R37-R61 (2013).</li>
<li>Li, M., Tang, Y., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+tomography+of+blood+oxygenation%3A+a+mini+review%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic tomography of blood oxygenation: a mini review.</a> Photoacoustics. 10, 65-73 (2018).</li>
<li>Menozzi, L., Yang, W., Feng, W., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sound+out+the+impaired+perfusion%3A+Photoacoustic+imaging+in+preclinical+ischemic+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Sound out the impaired perfusion: Photoacoustic imaging in preclinical ischemic stroke.</a> Frontiers in Neuroscience. 16, 1055552(2022).</li>
<li>Gessner, R. C., Frederick, C. B., Foster, F. S., Dayton, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acoustic+angiography%3A+a+new+imaging+modality+for+assessing+microvasculature+architecture%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Biomedical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Acoustic angiography: a new imaging modality for assessing microvasculature architecture.</a> International Journal of Biomedical Imaging. 2013, 936593(2013).</li>
<li>Dayton, P. A., Rychak, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+ultrasound+imaging+using+microbubble+contrast+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Bioscience%22%5BJournal%5D)">Molecular ultrasound imaging using microbubble contrast agents.</a> Frontiers in Bioscience. 12, 5124-5142 (2007).</li>
<li>Isayama, K., Pitts, L. H., Nishimura, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+2%2C+3%2C+5-triphenyitetrazolium+chloride+staining+to+delineate+rat+brain+infarcts%5BTitle%5D)+AND+%22Stroke%22%5BJournal%5D)">Evaluation of 2, 3, 5-triphenyitetrazolium chloride staining to delineate rat brain infarcts.</a> Stroke. 22 (11), 1394-1398 (1991).</li>
<li>Ruan, J., Yao, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Behavioral+tests+in+rodent+models+of+stroke%5BTitle%5D)+AND+%22Brain+Hemorrhages%22%5BJournal%5D)">Behavioral tests in rodent models of stroke.</a> Brain Hemorrhages. 1 (4), 171-184 (2020).</li>
<li>Parthasarathy, A. B., Kazmi, S. M. S., Dunn, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+imaging+of+ischemic+stroke+through+thinned+skull+in+mice+with+Multi+Exposure+Speckle+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Quantitative imaging of ischemic stroke through thinned skull in mice with Multi Exposure Speckle Imaging.</a> Biomedical Optics Express. 1 (1), 246-259 (2010).</li>
<li>Hingot, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Early+ultrafast+ultrasound+imaging+of+cerebral+perfusion+correlates+with+ischemic+stroke+outcomes+and+responses+to+treatment+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">Early ultrafast ultrasound imaging of cerebral perfusion correlates with ischemic stroke outcomes and responses to treatment in mice.</a> Theranostics. 10 (17), 7480-7491 (2020).</li>
<li>Menozzi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+non-invasive+brain+imaging+of+ischemic+stroke+by+integrated+photoacoustic%2C+ultrasound+and+angiographic+tomography+%28PAUSAT%29%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional non-invasive brain imaging of ischemic stroke by integrated photoacoustic, ultrasound and angiographic tomography (PAUSAT).</a> Photoacoustics. 29, 100444(2022).</li>
<li>Llovera, G., Roth, S., Plesnila, N., Veltkamp, R., Liesz, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+stroke+in+mice%3A+permanent+coagulation+of+the+distal+middle+cerebral+artery%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Modeling stroke in mice: permanent coagulation of the distal middle cerebral artery.</a> Journal of Visualized Experiments. (89), e51729(2014).</li>
<li>Trotman-Lucas, M., Kelly, M. E., Janus, J., Fern, R., Gibson, C. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+alternative+surgical+approach+reduces+variability+following+filament+induction+of+experimental+stroke+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Disease+Models+%26+Mechanisms%22%5BJournal%5D)">An alternative surgical approach reduces variability following filament induction of experimental stroke in mice.</a> Disease Models & Mechanisms. 10 (7), 931-938 (2017).</li>
<li>Labat-Gest, V., Tomasi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photothrombotic+ischemia%3A+a+minimally+invasive+and+reproducible+photochemical+cortical+lesion+model+for+mouse+stroke+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Photothrombotic ischemia: a minimally invasive and reproducible photochemical cortical lesion model for mouse stroke studies.</a> Journal of Visualized Experiments. (76), e50370(2013).</li>
<li>Matsumoto, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualising+peripheral+arterioles+and+venules+through+high-resolution+and+large-area+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Visualising peripheral arterioles and venules through high-resolution and large-area photoacoustic imaging.</a> Scientific Reports. 8 (1), 14930(2018).</li>
<li>Xu, Y., Wang, L. V., Ambartsoumian, G., Kuchment, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstructions+in+limited-view+thermoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Medical+Physics%22%5BJournal%5D)">Reconstructions in limited-view thermoacoustic tomography.</a> Medical Physics. 31 (4), 724-733 (2004).</li>
<li>Yal Tang,, et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-fidelity+deep+functional+photoacoustic+tomography+enhanced+by+virtual+point+sources%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">High-fidelity deep functional photoacoustic tomography enhanced by virtual point sources.</a> Photoacoustics. 29, 100450(2023).</li>
<li>Zheng, W., Huang, C., Zhang, H., Xia, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Slit-based+photoacoustic+tomography+with+co-planar+light+illumination+and+acoustic+detection+for+high-resolution+vascular+imaging+in+human+using+a+linear+transducer+array%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Engineering+Letters%22%5BJournal%5D)">Slit-based photoacoustic tomography with co-planar light illumination and acoustic detection for high-resolution vascular imaging in human using a linear transducer array.</a> Biomedical Engineering Letters. 12 (2), 125-133 (2022).</li>
<li>Wang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Slit-enabled+linear-array+photoacoustic+tomography+with+near+isotropic+spatial+resolution+in+three+dimensions%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Slit-enabled linear-array photoacoustic tomography with near isotropic spatial resolution in three dimensions.</a> Optics Letters. 41 (1), 127-130 (2016).</li>
<li>Vu, T., Li, M., Humayun, H., Zhou, Y., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+generative+adversarial+network+for+artifact+removal+in+photoacoustic+computed+tomography+with+a+linear-array+transducer%5BTitle%5D)+AND+%22Experimental+Biology+and+Medicine%22%5BJournal%5D)">A generative adversarial network for artifact removal in photoacoustic computed tomography with a linear-array transducer.</a> Experimental Biology and Medicine. 245 (7), 597-605 (2020).</li>
<li>Zhang, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Deep-E%3A+A+fully-dense+neural+network+for+improving+the+elevation+resolution+in+linear-array-based+photoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Deep-E: A fully-dense neural network for improving the elevation resolution in linear-array-based photoacoustic tomography.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 41 (5), 1279-1288 (2022).</li>
<li>Hauptmann, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Model-based+learning+for+accelerated%2C+limited-view+3-D+photoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Model-based learning for accelerated, limited-view 3-D photoacoustic tomography.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 37 (6), 1382-1393 (2018).</li>
<li>Li, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+deep-tissue+functional+and+molecular+imaging+by+integrated+photoacoustic%2C+ultrasound%2C+and+angiographic+tomography+%28PAUSAT%29%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional deep-tissue functional and molecular imaging by integrated photoacoustic, ultrasound, and angiographic tomography (PAUSAT).</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 41 (10), 2704-2714 (2022).</li>
</ol>

De auteurs verklaren geen belangenverstrengeling in dit werk.

Er zijn een paar essentiële aspecten van deze methode die, als ze verkeerd worden uitgevoerd, kunnen leiden tot een aanzienlijk verminderde beeldkwaliteit en kwantitatieve analyse. Het meest voorkomende gevolg van een gebruikersfout in PAUSAT-afbeeldingen is een gebrek aan signaal of een zeer lage signaalsterkte, die beide om verschillende redenen kunnen optreden. Een van die redenen is een probleem met de akoestische koppeling. Grote luchtbellen in het water rond het hoofd van de muis tijdens het beeldvorming kunnen vaa...

Bloed transporteert zuurstof (via het hemoglobine-eiwit) en andere belangrijke voedingsstoffen naar weefsels in ons lichaam. Wanneer de bloedstroom door weefsels wordt onderbroken (ischemie), kan ernstige schade aan de weefsels optreden, waarvan de meest directe effecten te wijten zijn aan een gebrek aan zuurstof (hypoxie). Ischemische beroerte is het gevolg van een onderbroken bloedtoevoer naar een bepaald gebied van de hersenen. De hersenschade als gevolg van een ischemische beroerte kan binnen enkele minuten na een vaatblokkade optreden en kan vaak slopende en blijvende effecten hebben 1,2. Een zeer waardevolle strategie om de fysiopathologie na ischemische beroerte te evalueren en nieuwe behandelingen te identificeren en te testen, is het gebruik van modellen met kleine dieren in het laboratorium. Behandelingen die in het lab worden ontdekt, zijn bedoeld om te worden vertaald naar klinisch gebruik en het leven van patiënten te verbeteren. Het gebruik van dieren in biomedisch onderzoek moet echter zorgvuldig worden geëvalueerd volgens de 3V-principes van Russell en Burch: vervanging, reductie en verfijning3. Het doel van de reductiecomponent is om het aantal dieren te verminderen zonder de gegevensverzameling in gevaar te brengen. Met dit in gedachten biedt het kunnen longitudinaal evalueren van de laesie-evolutie via niet-invasieve beeldvorming een groot voordeel bij het verminderen van het aantal benodigde dieren, evenals het maximaliseren van de informatie die van elk dier wordt verkregen4.
Fotoakoestische tomografie (PAT) is een hybride beeldvormingsmodaliteit die optisch absorptiecontrast combineert met ultrasone beeldvorming, ruimtelijke resolutie5. Het beeldvormingsmechanisme van PAT is als volgt. Een excitatielaserpuls wordt verlicht op het doel dat wordt afgebeeld. Ervan uitgaande dat het doelwit licht absorbeert op de golflengte van de excitatielaser, zal het in temperatuur toenemen. Deze snelle temperatuurstijging resulteert in een thermo-elastische uitzetting van het doelwit. De uitzetting zorgt ervoor dat een ultrasone golf zich voortplant vanuit het doelwit. Door de ultrasone golf op veel posities te detecteren, kan de tijd die nodig is om de golf van het doel naar de detectoren te verspreiden, worden gebruikt om een beeld te maken via een reconstructiealgoritme. Het vermogen van PAT om optische absorptie in diepe weefselgebieden te detecteren, onderscheidt PAT van echografie, die grenzen van verschillende akoestische impedanties van weefsels detecteert5. In de zichtbare en nabij-infrarode spectra zijn de primaire sterk absorberende biomoleculen die overvloedig aanwezig zijn in organismen hemoglobine, lipiden, melanine en water7. Van bijzonder belang bij de studie van beroerte is hemoglobine. Omdat oxyhemoglobine en deoxyhemoglobine verschillende optische absorptiespectra hebben, kan PAT worden gebruikt met meerdere excitatielasergolflengten om de relatieve concentratie van de twee toestanden van het eiwit te bepalen. Hierdoor kan de zuurstofverzadiging van hemoglobine (sO2), of bloedoxygenatie, worden gekwantificeerd in en buiten het infarctgebied 8,9. Dit is een belangrijke maat bij ischemische beroerte, omdat het het zuurstofgehalte in het beschadigde hersenweefsel na ischemie kan aangeven.
Akoestische angiografie (AA) is een contrastversterkte ultrasone beeldvormingsmethode die bijzonder nuttig is voor het in beeld brengen van de morfologie van vasculatuur in vivo10. De methode is gebaseerd op het gebruik van een twee-element wobbler-transducer (een laagfrequent element en een hoogfrequent element) in combinatie met microbubbels die in de bloedsomloop van de beeldvormende persoon worden geïnjecteerd. Het laagfrequente element van de transducer wordt gebruikt voor het uitzenden op de resonantiefrequentie van de microbubbels (bijv. 2 MHz), terwijl het hoogfrequente element wordt gebruikt om de superharmonische signalen van de microbubbels (bijv. 26 MHz) te ontvangen. Wanneer ze worden geëxciteerd met een resonantiefrequentie, hebben de microbubbels een sterke niet-lineaire respons, wat resulteert in de productie van superharmonische signalen die omliggende lichaamsweefsels niet produceren11. Door te ontvangen met een hoogfrequent element zorgt dit ervoor dat alleen de microbubbelsignalen worden gedetecteerd. Omdat de microbubbels beperkt zijn tot de bloedvaten, is het resultaat een angiografisch beeld van de morfologie van bloedvaten. AA is een krachtige methode voor het afbeelden van ischemische beroerte, omdat de microbubbels die door de bloedsomloop stromen niet door geblokkeerde bloedvaten kunnen stromen. Hierdoor kan AA gebieden van de hersenen detecteren die niet doordrenkt zijn als gevolg van ischemische beroerte, wat het infarctgebied aangeeft.
Preklinisch ischemisch beroerteonderzoek is over het algemeen afhankelijk van het gebruik van histologie en gedragstesten om de locatie en ernst van de beroerte te beoordelen. Trifenyltetrazoliumchloride (TTC) kleuring is een veel voorkomende histologische analyse die wordt gebruikt om het slaginfarctvolume te bepalen. Het kan echter alleen op een eindpunt worden gebruikt, omdat het vereist dat het dier wordt geëuthanaseerd12. Gedragstests kunnen worden gebruikt om motorische functiestoornissen op meerdere tijdstippen te bepalen, maar ze kunnen geen kwantitatieve anatomische of fysiologische waarden opleveren13. Biomedische beeldvorming biedt een meer kwantitatieve benadering voor het bestuderen van de effecten van ischemische beroerte niet-invasief en longitudinaal 9,14,15. Bestaande beeldvormingstechnologieën (zoals magnetische resonantiebeeldvorming bij kleine dieren [MRI]) kunnen echter hoge kosten met zich meebrengen, niet in staat zijn om gelijktijdige structurele en functionele informatie te verstrekken of een beperkte penetratiediepte hebben (zoals de meeste optische beeldvormingstechnieken).
Hier combineren we fotoakoestische, ultrasone en angiografische tomografie (PAUSAT; zie systeemdiagram in figuur 1), die aanvullende structurele en functionele informatie van bloedperfusie en oxygenatie na ischemische beroerte mogelijk maakt16. Dit zijn twee belangrijke aspecten bij het beoordelen van de ernst van het letsel en het monitoren van het herstel of de reactie op behandelingen. Het gebruik van deze geïntegreerde beeldvormingsmethoden kan de hoeveelheid informatie die door elk dier wordt verkregen verhogen, waardoor het aantal benodigde dieren wordt verminderd en meer informatie wordt verstrekt in de studie van mogelijke behandelingen voor ischemische beroerte.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65319/65319fig01.jpg"> Figuur 1: PAUSAT-diagram . (A) Volledig schema van het PAUSAT-systeem, met inbegrip van de laser en OPO die voor PAT worden gebruikt. (B) Binnenaanzicht van het PAUSAT-systeem, inclusief twee ultrasone transducers. De dual-element wobbler transducer wordt gebruikt voor zowel B-mode echografie als AA, en de lineaire-array transducer wordt gebruikt voor PAT. Beide transducers zijn gemonteerd op dezelfde 2D-gemotoriseerde trap, waardoor scannen volumetrische gegevens kan genereren. Dit cijfer is gewijzigd van16. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65319/65319fig01large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.</a>

<table><tbody><tr><td>20 GA catheter</td><td>BD Insyte Autoguard Winged</td><td>381534</td><td>Voor muis intubatie</td></tr><tr><td>2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride</td><td>Sigma</td><td>T8877</td><td>Noodzakelijk voor TTC-kleuring hersenen voor validatie</td></tr><tr><td>532nm Laser</td><td>Quantel</td><td>Q-smart 850</td><td>Laser gebruikt om de OPO te pompen voor PAT</td></tr><tr><td>Automatische Ventilator Rovent Jr.</td><td>Kent Scientific</td><td>RV-JR</td><td>Om muizen onder narcose te houden tijdens chirurgische ingreep</td></tr><tr><td>Zwarte gevlochten zijde 4-0 USP</td><td>Surgical Specialties</td><td>SP116</td><td>Gebaat voor hechtingen op de nek voor pMCAO chirurgie</td></tr><tr><td>Bupivacaïne</td><td>Hospira</td><td>0409-1159-18</td><td>Gebaat voorafgaand aan het sluiten van wonden tijdens chirurgische ingreep</td></tr><tr><td>C57BL/6 Muizen</td><td>Jackson Lab</td><td>#000664</td><td>Muizen gebruikt voor het bestuderen van ischemische beroerte (2-6 maanden oude mannelijk/vrouwelijk)</td></tr><tr><td>Doorzichtige hechtdraad</td><td>Ethicon</td><td>8606</td><td>Gebaat voor het sluiten van wonden (PT beroerte en pMCAO). Een doorzichtige hechtdraad interfereert niet met PAT</td></tr><tr><td>Koude Licht LED</td><td>Schott</td><td>KL 1600</td><td>Nodig om PT beroerte te creëren</td></tr><tr><td>Wegwerp Scheermesje</td><td>Accutec Blades</td><td>74-0002</td><td>Voor het snijden van muis hersenen</td></tr><tr><td>Elektrische boor</td><td>JSDA</td><td>JD-700</td><td>Gebaat om MCA bloot te leggen tijdens pMCAO procedure</td></tr><tr><td>Elektrocauterisatie gereedschap</td><td>Wet-Field</td><td>Wet-Field Bipolar-RG</td><td>Stopt de bloedstroom na het boren tijdens pMCAO procedure</td></tr><tr><td>Haarverwijderingsgel</td><td>Veet</td><td>8282651</td><td>Gebaat om haren van muis te verwijderen voorafgaand aan beeldvorming</td></tr><tr><td>Hoge Temperatuur Cauterielus Tip</td><td>BOVIE Medical Corporation</td><td>REF AA03</td><td>Gebaat om bloeden te voorkomen bij het scheiden van de temporale spier van de schedel</td></tr><tr><td>IR Detectorkaart</td><td>Thorlabs</td><td>VRC5</td><td>Gebaat om te controleren of lichtpad uitgelijnd is</td></tr><tr><td>Laser Power Meter</td><td>Ophir</td><td>StarBright, P/N 7Z01580</td><td>Gebaat om de laser energie te kalibreren voorafgaand aan beeldvorming</td></tr><tr><td>Laser Speckle Beeldvormingssysteem</td><td>RWD Life Science Co.</td><td>RFLSI-III</td><td>Gebaat om het succes van de beroerte chirurgie te valideren</td></tr><tr><td>Smeersel Oogzalf</td><td>Soothe</td><td>AB31336</td><td>Gebaat om uitdrogen van de ogen te voorkomen</td></tr><tr><td>Handmatig verstelbare standaard</td><td>Thorlabs</td><td>L490</td><td>Gebaat met aangepaste ramp voor AA beeldvorming op meerdere focale diepte</td></tr><tr><td>Gemodificeerde Vega Beeldvormingssysteem</td><td>Perkin Elmer</td><td>LLA00061</td><td>Systeem met zowel B-modus/AA als PAT transducers</td></tr><tr><td>Optische Parametrische Osciller</td><td>Quantel</td><td>versaScan-L532</td><td>Staat afstemming van de excitatiegolflengte toe in een groot bereik</td></tr><tr><td>Programmeerbaar Ultrasone Systeem</td><td>Verasonics</td><td>Vantage 256</td><td>Gebaat voor PAT deel van systeem</td></tr><tr><td>Rose Bengal</td><td>Sigma</td><td>330000</td><td>Noodzakelijk om PT beroerte te induceren</td></tr><tr><td>Hechtdraad</td><td>LOOK</td><td>SP116</td><td>Gebaat voor permanente ligatie van CCA</td></tr><tr><td>Temperatuurregelaar</td><td>Physitemp</td><td>TCAT-2</td><td>Gebaat om stabiele lichaamstemperatuur van muizen tijdens procedures te handhaven</td></tr><tr><td>VesselVue Microbubbels</td><td>Perkin Elmer</td><td>P-4007001</td><td>Gebaat voor akoestische angiografie (2,43 × 10^9 microbubbels/mL)</td></tr></tbody></table>

geïntegreerde fotoakoestische, echografie en angiografische tomografie (pausat) voor niet-invasieve beeldvorming van de hele hersenen van ischemische beroerte

Integrated Photoacoustic, Ultrasound, and Angiographic Tomography (PAUSAT) for NonInvasive Whole-Brain Imaging of Ischemic Stroke

Hier wordt een experimentele ischemische beroertestudie gepresenteerd met behulp van ons nieuw ontwikkelde niet-invasieve beeldvormingssysteem dat drie akoestische beeldvormingstechnologieën integreert: fotoakoestische, ultrasone en angiografische tomografie (PAUSAT). Het combineren van deze drie modaliteiten helpt bij het verkrijgen van multispectrale fotoakoestische tomografie (PAT) van de bloedoxygenatie van de hersenen, hoogfrequente echografie van het hersenweefsel en akoestische angiografie van de cerebrale bloedperfusie. Het multimodale beeldvormingsplatform maakt de studie van cerebrale perfusie en oxygenatieveranderingen in het hele muizenbrein na een beroerte mogelijk. Twee veelgebruikte ischemische beroertemodellen werden geëvalueerd: het permanente middencerebrale arterie occlusie (pMCAO) model en het fototrombotische (PT) model. PAUSAT werd gebruikt om dezelfde muizenhersenen voor en na een beroerte in beeld te brengen en beide beroertemodellen kwantitatief te analyseren. Dit beeldvormingssysteem was in staat om de vasculaire veranderingen in de hersenen na ischemische beroerte duidelijk te laten zien, waaronder significant verminderde bloedperfusie en oxygenatie in het beroerte-infarctgebied (ipsilateraal) in vergelijking met het niet-gewonde weefsel (contralateraal). De resultaten werden bevestigd door zowel laser speckle contrast imaging en trifenyltetrazolium chloride (TTC) kleuring. Bovendien werd het infarctvolume van de beroerte in beide slagmodellen gemeten en gevalideerd door TTC-kleuring als de grondwaarheid. Door deze studie hebben we aangetoond dat PAUSAT een krachtig hulpmiddel kan zijn in niet-invasieve en longitudinale preklinische studies van ischemische beroerte.

Beeldvorming van de morfologie van bloedvaten in de hersenen AA genereert beelden van bloedvatmorfologie door microbubbels in de bloedsomloop te prikkelen op hun resonantiefrequentie en de superharmonische respons van de microbubbels te ontvangen. Door gebruik te maken van de aangepaste helling (figuur 2C) die is bevestigd aan een handmatig instelbaar podium, kunnen we het muizenbrein met AA-modus op twee verschillende brandpuntsdiepten in beeld brengen. Wanneer diepere g...

Dit werk demonstreert het gebruik van een multimodaal echografie-gebaseerd beeldvormingsplatform voor niet-invasieve beeldvorming van ischemische beroerte. Dit systeem maakt de kwantificering van bloedoxygenatie mogelijk door fotoakoestische beeldvorming en verminderde perfusie in de hersenen door akoestische angiografie.

Geïntegreerde fotoakoestische, echografie en angiografische tomografie (PAUSAT) voor niet-invasieve beeldvorming van de hele hersenen van ischemische beroerte

Presented here is an experimental ischemic stroke study using our newly developed noninvasive imaging system that integrates three acoustic-based imaging ...

Er zijn een paar experimentele uitdagingen. De aanwezigheid van haar in de hoofdhuid kan bijvoorbeeld artefacten in de verkregen afbeeldingen veroorzaken. De leeftijd van het dier speelt ook een belangrijke rol, omdat de dikte van de schedel momenteel een beperking is voor de detectie van diepere signalen.Veel puur optische beeldvormingstechnieken vereisen een invasieve procedure en kunnen slechts ongeveer één millimeter diep in beeld brengen. Met PAUSAT combineren we de voordelen van zowel echografie als optische beeldvorming. We kunnen zowel structurele als functionele informatie rond ischemische beroerte op een volledig veilige en niet-invasieve manier krijgen.Door de evolutie van een verwonding met of zonder behandeling van hetzelfde dier op verschillende tijdstippen te kunnen evalueren, kunnen we zeer waardevolle informatie verzamelen. En ook om het aantal dieren dat nodig is voor verschillende studies te verminderen. We werken voortdurend aan manieren om de beeldsnelheid, diepte, resolutie en contrast voor zowel fotoakoestische als ultrasone beeldvorming te verbeteren.Met betere beeldvormingssystemen kunnen we meer fundamentele biologische vragen beantwoorden en nieuwe experi

integrated-photoacoustic-ultrasound-angiographic-tomography-pausat

Research

JoVE Journal

Neuroscience

Neurowetenschap

Source: Giustetto, P., et. al., Non-invasive Parenchymal, Vascular and Metabolic High-frequency Ultrasound and Photoacoustic Rat Deep Brain Imaging. J. Vis. Exp. (2015)In this video, we demonstrate the use of high-frequency ultrasound and photoacoustic imaging to study the vasculature and hemoglobin content in the rat brain. This method provides detailed insights into cerebral perfusion and blood oxygenation, enabling non-invasive analysis of brain vascular structures and oxygen distribution.

Non-Invasive High-Frequency Ultrasound and Doppler Imaging of Rat Brain Hemodynamics

Source: Upputuri, P. K., et al. A High-performance Compact Photoacoustic Tomography System for In Vivo Small-animal Brain Imaging. J. Vis. Exp. (2017)This video demonstrates a protocol for in vivo non-invasive rat brain imaging using photoacoustic tomography, showcasing the preparation, imaging system setup, and data acquisition to reconstruct 2D brain images for visualizing vascular structures and neurovascular health.

In Vivo Imaging of a Rat Brain Using Photoacoustic Tomography

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

Een compact pulsed-laser diode gebaseerde foto-akoestische tomografie (PLD-PAT) systeem voor high-speed in vivo hersenbeelden in kleine dieren wordt aangetoond.

Een hoogwaardig Compact Photo Acoustic Tomography System voor<em&gt; In Vivo</em&gt; Kleine-dierlijke hersenbeelden

In dit artikel onderzoeken we de methodologie en de overwegingen die relevant zijn voor de combinatie van TMS en fMRI om de effecten van brain stimulation te onderzoeken op het standaard netwerk.

De combinatie van Transcranial Magnetic Stimulation en fMRI om de standaard-modus Netwerk Onderzoek

In dit artikel onderzoeken we de effecten van Theta-Burst TMS stimulatie op de corticale plasticiteit bij personen die lijden aan fragiele-X-syndroom en mensen in het autistisch spectrum.

TMS: Met behulp van de Theta-Burst protocol bij Mechasnism van plasticiteit Ontdek bij mensen met fragiele X syndroom en autisme

In dit artikel onderzoeken we de effecten van visueel relevante stand afhankelijkheid van TMS geïnduceerde motief phosphenic presentaties.

State-Dependency Effecten op de TMS: Een blik op Motive Phosphene Gedrag

In dit artikel onderzoeken we de methodologie en de overwegingen die relevant zijn voor de FDA goedgekeurde behandeling van depressie protocol van het gebruik van de Neuronetics NeuroStar TMS-apparaat.

De NeuroStar TMS-apparaat: Het uitvoeren van de FDA goedgekeurde protocol voor de behandeling van depressie

De uitkomst van patiënten met acute ischemische beroerte is afhankelijk van snelle herstel van de cerebrale doorbloeding. Dit protocol is gericht op het optimaliseren van het beheer van dergelijke patiënten door het minimaliseren van peri-procedurele tijdsinstellingen en renderen van de tijd tussen ziekenhuis toelating reperfusie zo kort mogelijk.

Optimaal beheer van endovasculaire behandeling van Acute ischemische beroerte

Het algemene doel van deze procedure is bedoeld als een zeer reproduceerbaar techniek voor in vivo beoordeling van de verstoring van de bloed - hersen barrière in rat modellen van ischemische beroerte.

In Vivo eenbeoordeling van de verstoring van de bloed - hersen barrière in een Rat Model van ischemische beroerte

Ontdek PAUSAT-beeldvorming voor niet-invasieve detectie van ischemische beroerte bij muizen. Deze multimodale methode combineert fotoakoestische en echografische technieken om bloedstroom en zuurstofsaturatie te meten.

Geïntegreerde fotoakoestische, echografie en angiografische tomografie (PAUSAT) voor niet-invasieve beeldvorming van de hele hersenen van ischemische beroerte (Video) | JoVE Journal

Geïntegreerde fotoakoestische, echografie en angiografische tomografie (PAUSAT) voor niet-invasieve beeldvorming van de hele hersenen van ischemische beroerte

Meer video's verkennen