Nieinwazyjne miąższowe, naczyniowe i metaboliczne ultrasonografie wysokiej częstotliwości i fotoakustyczne obrazowanie głębokiego mózgu szczura

Ogólnym celem tej procedury jest wykonanie nieinwazyjnych ultradźwięków o wysokiej częstotliwości i obrazowania fotoakustycznego mózgu szczura w celu uwidocznienia głębokich obszarów podkorowych i ich wzorców naczyniowych. Osiąga się to poprzez uprzednie przygotowanie zwierzęcia do obrazowania poprzez depilację i odpowiednie ułożenie zwierzęcia. Na stanowisku do obrazowania ultrasonograficznego i fotoakustycznego, blacie roboczym, umieszcza się przetwornik, wyrównując go z wirtualną osią, łącząc ucho z okiem w celu uzyskania optymalnej wiązki.

Ogniskowanie, zwierzę jest następnie ustawiane w pozycji do uzyskania obrazu z widoku czasowego. Po uzyskaniu obrazu anatomicznego uzyskuje się obrazy naczyniowe w celu wizualizacji wewnętrznych naczyń krwionośnych mózgu, a także określenia krwiobiegu, prędkości i kierunków. Można również określić całkowitą zawartość hemoglobiny we krwi i stopień natlenienia.

Zwierzę jest następnie ustawiane w celu uzyskania obrazu z widoku potylicznego, a następnie akwizycji ultradźwiękowego i fotoakustycznego obrazu anatomicznego i naczyniowego mózgu. Docelowo metoda fotoakustyczna służy do ukazywania anatomicznych obrazów mózgu i fizjologicznych parametrów naczyniowych po jego opracowaniu. Technika ta utorowała drogę naukowcom zajmującym się neuroobrazowaniem w celu zbadania struktur fizjologicznych, naczyniowych i anatomicznych.

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytanie dotyczące chorób mózgu, takich jak udar mózgu i zwyrodnienie neurologiczne, ponieważ może dostarczyć konkretnych informacji na temat funkcji neurologicznych. Na początek umieść szczura w odpowiedniej komorze fluorowej, aby go znieczulić zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Gdy znieczulenie zacznie działać, usuń szczura i zważ go.

Rozprowadź cienką warstwę rozpuszczalnego w wodzie żelu okulistycznego na oczach zwierzęcia, aby je chronić i utrzymać fizjologiczne nawilżenie oka. Następnie połóż szczura na blacie stacji ultrasonograficznej i fotoakustycznej i szybko umieść nos w odpowiedniej masce, zapewniając stały przepływ znieczulenia w celu ogolenia zwierzęcia. Rozprowadź jednolitą warstwę włosów, usuwając krem z powierzchni głowy, pokrywając obszary wokół uszu i szyi.

Po pozostawieniu kremu na działanie przez kilka minut, delikatnie wyjmij go szpatułką. Delikatnie usuń wszystkie resztki kremu wilgotną gąbką, aby dokładnie oczyścić skórę. Aby ustawić szczura, ułóż zwierzę w pozycji rozłożonego orła.

Oprzyj się na czujnikach parametrów życiowych na blacie roboczym po nałożeniu kilku kropli kremu do elektrod, aby monitorować parametry życiowe. Na koniec zapnij kończyny hipoalergicznym plastrem ze sztucznego jedwabiu. Następnie nałóż na głowę zwierzęcia spójną warstwę hipoalergicznego, rozpuszczalnego w wodzie żelu do transmisji ultradźwięków.

Przykryj głowicę przetwornika cienką warstwą tego samego żelu i zetknij ją z warstwą na szczurze. Podnieś głowę zwierzęcia i obróć ją lekko w jedną stronę. Użyj bawełnianej rolki jako podstawki, utrzymując pysk dobrze włożony do maski anestezjologicznej.

Nachylić blat pod kątem około 30 stopni w stosunku do płaszczyzny poziomej. Obrócić przetwornik obrazowania pod kątem około 30 stopni w stosunku do płaszczyzny pionowej. W celu uzyskania ultradźwiękowego i fotoakustycznego obrazu anatomicznego i naczyniowego włącz skanowanie obrazowe.

Wejdź w tryb akwizycji obrazu B i prawidłowo ustaw wszystkie parametry akwizycji obrazu, aby spełnić możliwe wymagania eksperymentu. Ustaw częstotliwość środka transmisji tak nisko, jak to możliwe, aby uzyskać maksymalną głębokość penetracji dla przetwornika. Rozpocznij akwizycję obrazu w trybie B i dostosuj położenie przetwornika w czasie rzeczywistym, identyfikując odniesienia anatomiczne i wyśrodkowując obszar zainteresowania do punktu środkowego monitora.

Umieść przetwornik tak, aby wyrównał go z wirtualną osią, łącząc ucho z okiem w celu uzyskania optymalnej wiązki. Ogniskowanie. Uzyskaj różne widoki wewnętrznej objętości mózgu poprzez obrót w prawo lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara. Upewnij się, że obszar mózgu będący przedmiotem zainteresowania znajduje się na głębokości 10 milimetrów w stosunku do źródła ultradźwiękowego przetwornika laserowego, aby otrzymać optymalny sygnał odpowiedzi fotoakustycznej.

Następnie wejdź w tryb kolorowego Dopplera, aby uwidocznić wewnętrzne naczynia krwionośne mózgu w bardzo czuły sposób. Następnie wybierz żądany parametr akwizycji ustawiony w kolorze. Tryb Dopplera.

Uzyskuj obrazy w tej modalności, aby rozróżnić krwioobieg, prędkości i kierunki aż do kilku milimetrów głębokości penetracji. Wejdź w tryb dopplerowski fali pulsacyjnej i uzyskaj obrazy, aby wykryć pulsację krwi w tętnicach i rozróżnić tętnice i żyły. Teraz wejdź w tryb dopplerowski mocy i ustaw parametry akwizycji, aby przeprowadzić kwantyfikację sygnału na podstawie liczby zdarzeń rozpraszania spowodowanych ruchem strumienia w celu oceny różnic w natężeniach przepływu.

Następnie wejdź w tryb fotoakustyczny i odpowiednio doprecyzuj parametry akwizycji, aby zebrać dane o całkowitej zawartości hemoglobiny we krwi lub stopniu natlenienia w danym obszarze Wytwarzając wzbudzenie laserowe w całym spektrum długości fali, absorpcję całkowitej hemoglobiny obecnej w różnych stanach chemicznych wewnątrz tkanki można określić ilościowo, aby zobrazować z potylicznego punktu widzenia. Trzymaj zwierzę w pozycji leżącej, opuść głowę zwierzęcia i użyj małych rolek bawełnianej gazy jako bocznych stojaków, aby prawidłowo ustawić pozycję zwierzęcia. Obróć przetwornik obrazowania równolegle do płaszczyzny poprzecznej głowy zwierzęcia w celu ultradźwiękowej i fotoakustycznej akwizycji obrazu anatomicznego i naczyniowego.

Wejdź w tryb akwizycji obrazu B i ustaw wszystkie parametry akwizycji obrazu. Tak jak poprzednio, rozprowadź niezbędne warstwy żelu ultradźwiękowego na sondzie i na pielu zwierzęcia. Wizualizuj wewnętrzne naczynia krwionośne mózgu w trybie dopplerowskim poprzez odpowiednie ustawienie parametrów akwizycji.

Lokalizuj intensywnie pulsujące tętnice w trybie Dopplera fali pulsacyjnej. Zbieraj dane o prędkościach i kierunkach krwiobiegu w trybie kolorowego dopplera, odpowiednio dostosowując parametry akwizycji. Po zapisaniu wszystkich pozyskanych danych wyłącz impulsy lasera, wychodząc z trybu akwizycji fotoakustycznej i zdystansuj przetwornik, utrzymując zwierzę pod wpływem efektu znieczulenia.

Zacznij go czyścić, delikatnie usuwając żel ochronny z oczu za pomocą mokrego bawełnianego wacika, użyj szpatułki i kilku ręczników papierowych, aby całkowicie usunąć żel ultradźwiękowy z głowy i pyska. Następnie wyczyść je wilgotną gąbką. Uważaj, aby nie uszkodzić delikatnej ogolonej skóry.

Wyjmij plaster samoprzylepny służący do mocowania kończyn i odłącz kończyny od czujników monitorujących parametry fizjologiczne. Szybko przenieś zwierzę z blatu do innej klatki, aby pomóc zwierzęciu w powrocie do zdrowia zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Metoda ta pozwala na głębokie obrazowanie zarówno specyficznych anatomicznych struktur odniesienia, jak i naczyń krwionośnych w stosunkowo wysokiej rozdzielczości przestrzennej.

Pokazano tutaj rozdzielone obrazy środkowej tętnicy mózgowej lub MCA, która powstaje z tętnicy szyjnej wewnętrznej lub ICA, a następnie dzieli się na dwie lub więcej gałęzi, które ostatecznie otaczają płaty korowe. Obrazowanie akustyczne oparte na Dopplerze ujawnia małe gałęzie, podczas gdy kierunkowe informacje o prądzie krwi są dostępne z akwizycją kolorowego Dopplera. Cecha tętnicy MCA jest potwierdzona techniką ultradźwiękową fali pulsacyjnej.

Pokazano tutaj akwizycję w trybie fali pulsacyjnej przez otwór skroniowy w celu indywiduacji odniesień naczyniowych. Sygnał fotoakustyczny zawartej hemoglobiny w krążących krwinkach czerwonych może być wykrywany i analizowany w celu zebrania danych o jej molekularnym stanie oksydacyjnym i obliczenia nasycenia krwi tlenem. Hematyczna zawartość tlenu może być skorelowana z danymi sonicznymi w celu potwierdzenia rozróżnienia krwi tętniczej od krwi żylnej.

Tkankę miąższową mózgu zarejestrowano również za pomocą modalności fotoakustycznej w projekcji potylicznej, aby pokazać charakterystykę naczyniową na wykresie spektralnym. Dzięki temu spektrum możliwe jest rozróżnienie sygnału pochodzącego z naczyń tętniczych i żylnych. Główną przewagą tej techniki nad istniejącą metodą jest to, że anatomię mózgu i związane z nią zachowanie naczyń krwionośnych można badać w trybie obrazowania fotograficznego bez blizny czaszki nastroju.

Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak rejestrować właściwości mózgu w miąższu i naczyniach krwionośnych oraz jak nagrywać tlen w czasie rzeczywistym. Zmienia się poziom hemoglobiny w tkance mózgowej.