Name: Przestrzenna analiza czasowa przepływu w terenie w mikrokrążeniu (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-11-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 39 s
Description: Poznaj metodę ciągłej analizy przepływu mikronaczyniowego za pomocą oprogramowania STAFF. Technika ta umożliwia szybkie generowanie map przestrzennych prędkości przepływu w mikrokrążeniu.

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

Badania przedstawione tutaj były finansowane przez National Institutes of Health (NIH U01 GM111243 i NIH NIDDK P30 DK079312). Badania mikroskopowe przyżyciowe przeprowadzono w Indiana Center for Biological Microscopy. Dziękujemy dr Małgorzacie Kamockiej za pomoc techniczną przy mikroskopii.

<ol><li>Shen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subclinical+Vascular+Dysfunction+Associated+with+Metabolic+Syndrome+in+African+Americans+and+Whites%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+clinical+Endocrinology+and+Metabolism%22%5BJournal%5D)">Subclinical Vascular Dysfunction Associated with Metabolic Syndrome in African Americans and Whites.</a> The Journal of clinical Endocrinology and Metabolism. 100 (11), 4231-4239 (2015).</li>
<li>Sherman, I. A., Pappas, S. C., Fisher, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hepatic+microvascular+changes+associated+with+development+of+liver+fibrosis+and+cirrhosis%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology-Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Hepatic microvascular changes associated with development of liver fibrosis and cirrhosis.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 258 (2), 460-465 (1990).</li>
<li>Zafrani, L., Ince, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microcirculation+in+Acute+and+Chronic+Kidney+Diseases%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Kidney+Diseases%22%5BJournal%5D)">Microcirculation in Acute and Chronic Kidney Diseases.</a> American Journal of Kidney Diseases. 66 (6), 1083-1094 (2015).</li>
<li>Nielsen, R. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Capillary+dysfunction+is+associated+with+symptom+severity+and+neurodegeneration+in+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Alzheimer%27s+%26+Dementia%22%5BJournal%5D)">Capillary dysfunction is associated with symptom severity and neurodegeneration in Alzheimer's disease.</a> Alzheimer's & Dementia. 13 (10), 1143-1153 (2017).</li>
<li>Houben, A. J. H. M., Martens, R. J. H., Stehouwer, C. D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+Microvascular+Function+in+Humans+from+a+Chronic+Disease+Perspective%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Society+of+Nephrology%22%5BJournal%5D)">Assessing Microvascular Function in Humans from a Chronic Disease Perspective.</a> Journal of the American Society of Nephrology. 28 (12), 3461-3472 (2017).</li>
<li>Clemens, M., Zhang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+Sinusoidal+Perfusion%3A+In+Vivo+Methodology+and+Control+by+Endothelins%5BTitle%5D)+AND+%22Seminars+in+Liver+Disease%22%5BJournal%5D)">Regulation of Sinusoidal Perfusion: In Vivo Methodology and Control by Endothelins.</a> Seminars in Liver Disease. 19 (04), 383-396 (1999).</li>
<li>Uhlmann, S., Uhlmann, D., Spiegel, H. U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+hepatic+microcirculation+by+in+vivo+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+investigative+surgery+%3A+the+official+journal+of+the+Academy+of+Surgical+Research%22%5BJournal%5D)">Evaluation of hepatic microcirculation by in vivo microscopy.</a> Journal of investigative surgery : the official journal of the Academy of Surgical Research. 12 (4), 179-193 (1999).</li>
<li>Dunn, K. W., Sutton, T. A., Sandoval, R. M. Live-animal imaging of renal function by multiphoton microscopy. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDunn%2C+KW+%22Current+protocols+in+cytometry%22">Current protocols in cytometry</a>. , Chapter 12, Unit12.9 (2012).</li>
<li>von Diezmann, A., Shechtman, Y., Moerner, W. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-Dimensional+Localization+of+Single+Molecules+for+Super-Resolution+Imaging+and+Single-Particle+Tracking%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Reviews%22%5BJournal%5D)">Three-Dimensional Localization of Single Molecules for Super-Resolution Imaging and Single-Particle Tracking.</a> Chemical Reviews. 117 (11), 7244-7275 (2017).</li>
<li>Huang, Z. -L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Localization-based+super-resolution+microscopy+with+an+sCMOS+camera%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Localization-based super-resolution microscopy with an sCMOS camera.</a> Optics Express. 19 (20), 19156(2011).</li>
<li>Clendenon, S. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+automated+method+for+continuous+fieldwise+measurement+of+microvascular+hemodynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Microvascular+Research%22%5BJournal%5D)">A simple automated method for continuous fieldwise measurement of microvascular hemodynamics.</a> Microvascular Research. 123, 7-13 (2019).</li>
<li>Schindelin, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiji%3A+an+open-source+platform+for+biological-image+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Fiji: an open-source platform for biological-image analysis.</a> Nat Methods. 9 (7), 676-682 (2012).</li>
<li>Liu, Z. -Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scale+space+approach+to+directional+analysis+of+images%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Scale space approach to directional analysis of images.</a> Applied Optics. 30 (11), 1369(1991).</li>
<li>Linkert, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metadata+matters%3A+access+to+image+data+in+the+real+world%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+cell+biology%22%5BJournal%5D)">Metadata matters: access to image data in the real world.</a> The Journal of cell biology. 189 (5), 777-782 (2010).</li>
<li>Sherman, I. A., Pappas, S. C., Fisher, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hepatic+microvascular+changes+associated+with+development+of+liver+fibrosis+and+cirrhosis%5BTitle%5D)+AND+%22American+Journal+of+Physiology-Heart+and+Circulatory+Physiology%22%5BJournal%5D)">Hepatic microvascular changes associated with development of liver fibrosis and cirrhosis.</a> American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology. 258 (2), 460-465 (1990).</li>
<li>Babbey, C. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+intravital+microscopy+of+hepatic+transport%5BTitle%5D)+AND+%22IntraVital%22%5BJournal%5D)">Quantitative intravital microscopy of hepatic transport.</a> IntraVital. 1 (1), 44-53 (2012).</li>
<li>Dunn, K. W., Ryan, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+quantitative+intravital+multiphoton+microscopy+to+dissect+hepatic+transport+in+rats%5BTitle%5D)+AND+%22Methods%22%5BJournal%5D)">Using quantitative intravital multiphoton microscopy to dissect hepatic transport in rats.</a> Methods. 128, 40-51 (2017).</li>
<li>Ryan, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intravital+Multiphoton+Microscopy+with+Fluorescent+Bile+Salts+in+Rats+as+an+In+Vivo+Biomarker+for+Hepatobiliary+Transport+Inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Drug+metabolism+and+disposition%3A+the+biological+fate+of+chemicals%22%5BJournal%5D)">Intravital Multiphoton Microscopy with Fluorescent Bile Salts in Rats as an In Vivo Biomarker for Hepatobiliary Transport Inhibition.</a> Drug metabolism and disposition: the biological fate of chemicals. 46 (5), 704-718 (2018).</li>
<li>Sandoval, R. M., Molitoris, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+Glomerular+Permeability+of+Fluorescent+Macromolecules+Using+2-Photon+Microscopy+in+Munich+Wistar+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">Quantifying Glomerular Permeability of Fluorescent Macromolecules Using 2-Photon Microscopy in Munich Wistar Rats.</a> Journal of Visualized Experiments. (74), e50052(2013).</li>
<li>Chhatbar, P. Y., Kara, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+blood+velocity+measurements+with+a+hybrid+image+filtering+and+iterative+Radon+transform+algorithm%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Neuroscience%22%5BJournal%5D)">Improved blood velocity measurements with a hybrid image filtering and iterative Radon transform algorithm.</a> Frontiers in Neuroscience. 7, 106(2013).</li>
<li>Drew, P. J., Blinder, P., Cauwenberghs, G., Shih, A. Y., Kleinfeld, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+determination+of+particle+velocity+from+space-time+images+using+the+Radon+transform%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+computational+neuroscience%22%5BJournal%5D)">Rapid determination of particle velocity from space-time images using the Radon transform.</a> Journal of computational neuroscience. 29 (1-2), 5-11 (2010).</li>
<li>Kleinfeld, D., Mitra, P. P., Helmchen, F., Denk, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluctuations+and+stimulus-induced+changes+in+blood+flow+observed+in+individual+capillaries+in+layers+2+through+4+of+rat+neocortex%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Fluctuations and stimulus-induced changes in blood flow observed in individual capillaries in layers 2 through 4 of rat neocortex.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 95 (26), 15741-15746 (1998).</li>
<li>Dasari, S., Weber, P., Makhloufi, C., Lopez, E., Forestier, C. -L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intravital+Microscopy+Imaging+of+the+Liver+following+Leishmania+Infection%3A+An+Assessment+of+Hepatic+Hemodynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+visualized+experiments+%3A+JoVE%22%5BJournal%5D)">Intravital Microscopy Imaging of the Liver following Leishmania Infection: An Assessment of Hepatic Hemodynamics.</a> Journal of visualized experiments : JoVE. (101), e52303(2015).</li>
<li>Hoshikawa, R., et al. Dynamic Flow Velocity Mapping from Fluorescent Dye Transit Times in the Brain Surface Microcirculation of Anesthetized Rats and Mice. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aHoshikawa%2C+R+%22Microcirculation%22">Microcirculation</a>. 23 (6), New York, N.Y. 416-425 (2016).</li>
<li>Sironi, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+flow+mapping+in+complex+vessel+networks+by+single+image+correlation%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+reports%22%5BJournal%5D)">In vivo flow mapping in complex vessel networks by single image correlation.</a> Scientific reports. 4 (1), 7341(2014).</li>
<li>Kamoun, W. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+measurement+of+RBC+velocity%2C+flux%2C+hematocrit+and+shear+rate+in+vascular+networks%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Methods%22%5BJournal%5D)">Simultaneous measurement of RBC velocity, flux, hematocrit and shear rate in vascular networks.</a> Nature Methods. 7 (8), 655-660 (2010).</li>
</ol>

Autorzy nie deklarują braku sprzecznych interesów.

W tym protokole składa się wiele krytycznych kroków. Po pierwsze, minimalizacja ruchu podczas obrazowania przyżyciowego wątroby jest niezbędna do generowania filmów, które można wykorzystać do analizy przepływu kapilarnego za pomocą STAFF. Ze względu na bliskość przepony występują krótkie okresy ruchu wywołanego oddychaniem, a zabezpieczona wątroba wraca do swojej początkowej pozycji po każdym oddechu. Zabezpieczenie chirurgicznie odsłoniętej wątroby o naczynie z dnem nakrywkowym za pomocą gazy, a następnie obrazowanie o...

Mikrokrążenie odgrywa kluczową rolę w fizjologii, zapewniając skuteczną perfuzję tkanek w zmieniających się warunkach. Dysfunkcja mikrokrążenia jest związana z niezliczonymi schorzeniami, w tym długotrwałą chorobowością i śmiertelnością z przyczyn sercowo-naczyniowych, rozwojem demencji oraz chorobami zarówno wątroby, jak i nerek, a zatem jest kluczowym czynnikiem zainteresowania w szerokim zakresie badań biomedycznych1,2,3,4,5. Chociaż do oceny perfuzji tkanek zastosowano wiele technik, tylko mikroskopia przyżyteczna umożliwia zbieranie danych w rozdzielczości czasowej i przestrzennej niezbędnej do scharakteryzowania przepływu krwi na poziomie poszczególnych naczyń włosowatych.
Przepływ mikronaczyniowy może być wizualizowany w mikroskopii fluorescencyjnej albo przez ruch fluorescencyjnych mikrosfer, albo przez ruch czerwonych krwinek na tle nieprzepuszczalnych dla błony markerów fluorescencyjnych (np. znakowanego fluorescencyjnie dekstranu lub albuminy)6,7. Przepływ mikronaczyniowy można obrazować w powierzchownych warstwach komórek za pomocą mikroskopii szerokokątnej lub na głębokości za pomocą mikroskopii konfokalnej lub wielofotonowej. Jednak natężenie przepływu kapilarnego jest takie, że przejście czerwonych krwinek nie może być na ogół uchwycone z prędkością mniejszą niż 60 klatek/s. Ponieważ większość laserowych mikroskopów konfokalnych i wielofotonowych wymaga od 1 do 5 s na zeskanowanie pełnego pola obrazu, prędkość tę można osiągnąć tylko poprzez ograniczenie pola widzenia, czasami do pojedynczej linii skanowania8. Proces ograniczania pomiarów do wybranych segmentów naczyń włosowatych (1) może wprowadzić błąd selekcji oraz (2) uniemożliwia uchwycenie przestrzennej i czasowej niejednorodności w szybkości przepływu krwi w naczyniach włosowatych. Natomiast obrazy sieci kapilarnych mogą być zbierane z prędkościami przekraczającymi 100 kl./s za pomocą szerokokątnych mikroskopów cyfrowych wyposażonych w naukowe kamery z komplementarnym półprzewodnikiem tlenku metalu (sCMOS)9,10. Te niedrogie systemy, powszechne w typowych laboratoriach biomedycznych, umożliwiają obrazowanie przepływu mikronaczyniowego w całych sieciach dwuwymiarowych, w zasadzie w sposób ciągły. Problemem staje się zatem znalezienie podejścia analitycznego, które jest w stanie wyodrębnić znaczące dane ilościowe z ogromnych i złożonych zestawów danych obrazowych generowanych przez szybką mikroskopię wideo.
Aby umożliwić analizę danych o przepływie w pełnym polu, opracowaliśmy STAFF, nowatorskie oprogramowanie do analizy obrazów, które może w sposób ciągły mierzyć przepływ mikronaczyniowy w całych polach mikroskopowych serii obrazów zbieranych z dużą prędkością11. Podejście to jest kompatybilne z wieloma różnymi systemami eksperymentalnymi i modalnościami obrazowania, a oprogramowanie do analizy obrazów STAFF jest zaimplementowane jako zestaw narzędzi makr do implementacji ImageJ12 na FIDŻI. Podstawową zasadą zastosowaną tutaj do wizualizacji przepływu mikronaczyniowego jest to, że najpierw należy zapewnić pewien kontrast, aby móc zobrazować czerwone krwinki w naczyniach włosowatych. W naszych badaniach kontrast jest zapewniany przez dużą sondę fluorescencyjną, która jest wykluczana przez czerwone krwinki. Prędkość przepływu można następnie określić ilościowo na podstawie przemieszczenia czerwonych krwinek, które pojawiają się jako ujemne zabarwienie w fluorescencyjnie znakowanym osoczu na obrazach zebranych z dużą prędkością od żywego zwierzęcia8. Następnie używamy STAFF do tworzenia wykresów odległości wzdłuż każdego segmentu kapilary w wielu odstępach czasu zwanych kymografami, a następnie wykrywamy nachylenia obecne w kymografach13 i na podstawie tych nachyleń obliczamy natężenie przepływu mikronaczyniowego. Podejście to można zastosować do obrazów pobranych z dowolnego złoża kapilarnego, do którego można uzyskać dostęp w celu obrazowania. W tym miejscu opisujemy zastosowanie IVM i STAFF do badań przepływu krwi w wątrobie.

<table><tbody><tr><td>#5 kleszczy</td><td>Fine Science Tools</td><td>11251-20</td><td>Dumont #5 Kleszcze Inox</td></tr><tr><td>C57BL/6 myszy</td><td>Jackson Labs</td><td></td><td>mężczyzna 9-12 tygodni</td></tr><tr><td>Kaniula</td><td>Instech</td><td>BTPE-10</td><td>Rurka polietylenowa 0,011 x 0,024 cala</td></tr><tr><td>Kamera CMOS</td><td>Hamamatsu</td><td>C11440-42U30</td><td>4.0LT Scientific CMOS</td></tr><tr><td>Naczynie z dnem nakrywkowym</td><td>Mikroskopia elektronowa Sciences</td><td></td><td>WillCo Szklane dno naczynia GWST5040</td></tr><tr><td>Nożyczki preparacyjne</td><td>Narzędzia</td><td></td><td></td>do</tr> nauki <tr><td>Fidżi ImageJ Oprogramowanie</td><td></td><td></td> do analizy obrazu <td>https://fiji.sc/ ; https://downloads.imagej.net/fiji/Life-Line/fiji-win64-20170530.zip</td></tr><tr><td>Dekstran fluoresceinowy</td><td>Thermo Fisher, Dvitrogen</td><td>D1822</td><td>Dekstran, Fluoresceina, 70 000 MW, Anionowy, Lizyna Fixable</td></tr><tr><td>Gąbka z gazy</td><td>Fisher</td><td>22-415-504</td><td>2x2 cale Dukal sterylne gąbki z gazy</td></tr><tr><td>Poduszka grzewcza</td><td>Reptitherm</td><td>RH-4</td><td>między myszą a sceną</td></tr><tr><td>Poduszka grzewcza</td><td>Sunbeam</td><td>000732-500-000U</td><td>nad myszą</td></tr><tr><td>Odwrócony mikroskop epifluorescencyjny</td><td>Nikon</td><td></td><td>Nikon TiE</td></tr><tr><td>Golarka elektryczna Isis Gradent</td><td>Braun Aesculap</td><td>GT420</td><td></td></tr><tr><td>Isofluorane</td><td>Abbott GmbH</td><td>PZN4831850</td><td></td></tr><tr><td>Adapter króćca Luer</td><td>Fisher</td><td>14-826-19E</td><td>Adapter cewnika</td></tr><tr><td>Mikronożyczki</td><td>Castro Viejo</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Obiektyw mikroskopowy</td><td>Nikon</td><td></td><td>Plan Fluor 20x, NA 0,75 zanurzenie w wodzie</td></tr><tr><td>Igła</td><td>Fisher</td><td></td><td>30 G x1/2"</td></tr> <tr><td>Igła uchwyt</td><td>Olsen-Hegar</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Grzejnik obiektywu</td><td>BioScience Tools</td><td>MTC-HLS-025</td><td>Regulator temperatury z podgrzewaczem</td></tr><tr><td>obiektywu Termometr doodbytniczy</td><td>Braintree Scientific, INC</td><td>TH-5A</td><td>Monitorowanie temperatury ciała myszy</td></tr><tr><td>Makra personelu</td><td>https://github.com/icbm-iupui/STAFF</td>Sznurek do szwów <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td>Harvard Bioscience</td><td>723288</td><td>jedwabny szew, 6-0, szpula</td></tr></tbody></table>

przestrzenna analiza czasowa przepływu w terenie w mikrokrążeniu

Spatial Temporal Analysis of Fieldwise Flow in Microvasculature

Zmiany w prędkości i dystrybucji przepływu krwi są niezbędne do utrzymania perfuzji tkanek i narządów w odpowiedzi na różne potrzeby komórkowe. Ponadto pojawienie się wad mikrokrążenia może być głównym wskaźnikiem rozwoju wielu patologii. Postępy w obrazowaniu optycznym sprawiły, że mikroskopia przyżyciowa (IVM) stała się praktycznym podejściem, umożliwiającym obrazowanie na poziomie komórkowym i subkomórkowym u żywych zwierząt z dużą prędkością w miarę upływu czasu. Jednak pomimo znaczenia utrzymania odpowiedniej perfuzji tkanek, przestrzenna i czasowa zmienność przepływu kapilarnego jest rzadko udokumentowana. W podejściu standardowym do obrazowania w ograniczonym czasie wybiera się niewielką liczbę segmentów naczyń włosowatych. Aby kompleksowo określić ilościowo przepływ kapilarny w bezstronny sposób, opracowaliśmy Przestrzenną Analizę Czasową Przepływu Terenowego (STAFF), makro dla oprogramowania do analizy obrazów FIJI o otwartym kodzie źródłowym. Korzystając z szybkich sekwencji obrazów pełnych pól przepływu krwi w naczyniach włosowatych, STAFF tworzy obrazy przedstawiające ruch w czasie, zwane kymografami dla każdego przedziału czasu dla każdego segmentu naczyń krwionośnych. Na podstawie kymogramów STAFF oblicza prędkości na podstawie odległości, na jaką czerwone krwinki przemieszczają się w czasie, i wyprowadza dane dotyczące prędkości w postaci sekwencji kolorowych map przestrzennych do wizualizacji i tabelarycznych danych wyjściowych do analiz ilościowych. W przypadku zdrowych wątrob myszy analizy STAFF pozwoliły określić ilościowo głębokie różnice w prędkości przepływu między regionami okołocentralnymi i okołoportalnymi w obrębie zrazików. Jeszcze bardziej nieoczekiwane są różnice w prędkości przepływu obserwowane między sinusoidami, które znajdują się obok siebie, a fluktuacje obserwowane w poszczególnych segmentach naczyń w ciągu kilku sekund. STAFF to nowe, potężne narzędzie, które może dostarczyć nowych informacji, umożliwiając pomiar złożonej czasoprzestrzennej dynamiki przepływu kapilarnego.

Analiza STAFF generuje kompletny spis prędkości mikronaczyniowych w całych polach widzenia mikroskopu w okresach czasu trwających od sekund do minut. Reprezentatywne wyniki przedstawiono na Rysunku 1, Rysunku 2, Rysunku 3 oraz Rysunku 4. Rysunek 1 pokazuje przykład serii czasowej sieci mikronaczyniowej w wątrobie myszy, generowanie obrazu szkieletowego służącego do zdefinio...

Aby określić ilościowo przepływ mikronaczyniowy na podstawie sekwencji obrazów przepływu kapilarnego o dużej prędkości, opracowaliśmy oprogramowanie STAFF (Spatial Temporal Analysis of Fieldwise Flow). Na całym polu obrazu i w czasie STAFF ocenia prędkości przepływu i generuje sekwencję oznaczonych kolorami map przestrzennych do wizualizacji i tabelarycznych danych wyjściowych do analiz ilościowych.

Przestrzenna analiza czasowa przepływu w terenie w mikrokrążeniu

Changes in blood flow velocity and distribution are vital in maintaining tissue and organ perfusion in response to varying cellular needs. Further, ...

Ponieważ przepływ mikronaczyniowy zmienia się między naczyniami włosowatymi i zmienia się w ciągu kilku sekund, potrzebna jest metoda ciągłego oznaczania ilościowego przepływu przez całe pola. Personel umożliwia niemal ciągły pomiar prędkości przepływu w całych polach mikroskopu w ciągu kilku godzin, który w przeciwnym razie zajęłby miesiące. Chociaż procedury te są proste, demonstracja wizualna znacznie pomoże nowym użytkownikom po raz pierwszy w nawigowaniu po personelu.Aby użyć TrakEM2 do zdefiniowania sieci naczyniowej, najpierw wybierz Plik, Nowy i TrakEM2 Puste, aby skonfigurować nowy pusty projekt TrakEM2, a następnie wybierz nowy folder zawierający pojedynczy obraz z filmu jako folder projektu. Otworzą się okna TrakEM2. Kliknij prawym przyciskiem myszy w głównym obszarze roboczym i wybierz Importuj i importuj obraz.Przejdź do pojedynczego zapisanego obrazu i wybierz obraz. Ponownie kliknij prawym przyciskiem myszy w głównym obszarze roboczym i wybierz opcję Wyświetl i automatycznie zmień rozmiar płótna/zestawu warstw. Następnie kliknij lewym przyciskiem myszy w głównym oknie roboczym.Obraz wypełni obszar roboczy. Aby wybrać obszary na obrazie, które zawierają sieć naczyniow

spatial-temporal-analysis-of-fieldwise-flow-in-microvasculature

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Mikroskopia wewnątrzżyciowa do śledzenia czasowych i przestrzennych zdarzeń hemodynamicznych i zapalnych w mikrokrążeniu opony miękkiej.

Mikroskopia intravitalna mikrokrążenia mózgu myszy z wykorzystaniem zamkniętego okna czaszkowego

Prędkość obrazowania mikrocząstek (μPIV) służy do wizualizacji sparowanych obrazów mikrocząstek zasianych w przepływie krwi, które są skorelowane krzyżowo, aby uzyskać dokładny profil prędkości.  Na podstawie tych pomiarów można uzyskać szybkość ścinania, prędkość maksymalną, kształt profilu prędkości i natężenie przepływu, z których każdy ma zastosowania kliniczne.

Obrazowa prędkość mikrocząstek do pomiarów profilu prędkości mikroprzepływów krwi

Mikroskopia przyżyciowe może być używana u zwierząt do wizualizacji i pomiaru średnic naczyń krwionośnych siatkówki, prędkości przepływu krwi i całkowitego przepływu krwi w siatkówce.

Przyżyciowe pomiary wideomikroskopii przepływu krwi w siatkówce u myszy

Biofilmy mają złożone interakcje z otaczającym je środowiskiem. Aby kompleksowo zbadać interakcje biofilm - środowisko, przedstawiamy tutaj szereg metod tworzenia heterogenicznego środowiska chemicznego do rozwoju biofilmu, ilościowego określania lokalnej prędkości przepływu oraz analizy transportu masowego w koloniach biofilmu i wokół nich.

Metody charakteryzowania współrozwoju biofilmu i heterogeniczności siedlisk

Tutaj prezentujemy uproszczone metody wytwarzania przezroczystych fantomów nerwowo-naczyniowych i charakteryzowania przepływu w nich. Zwracamy uwagę na kilka ważnych parametrów i pokazujemy ich związek z dokładnością pola.

Badania szybkościomierzy obrazu cząstek w mezoskali, przepływów nerwowo-naczyniowych in vitro

Tutaj dostarczamy chip mikroprzepływowy i automatycznie sterowany, wysoce wydajny system mikroprzepływowy krążenia, który podsumowuje początkowe mikrośrodowisko neowaskularyzacji, umożliwiając stymulację komórek śródbłonka (EC) przez wysokie naprężenie ścinające światło, fizjologiczny poziom przepływu przezśródbłonkowego i rozkład różnych czynników wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF) jednocześnie.

Model mikroprzepływowy naśladujący początkowe zdarzenie neowaskularyzacji

Przedstawiamy protokół izolacji i hodowli pierwotnych embrionalnych komórek mezenchymalnych podniebienia myszy do obrazowania poklatkowego dwuwymiarowego (2D) wzrostu i gojenia ran. Udostępniamy również metodologię analizy danych z obrazowania poklatkowego w celu określenia powstawania strumienia komórkowego i ruchliwości kierunkowej.

Izolacja i obrazowanie poklatkowe pierwotnych embrionalnych komórek mezenchymy podniebiennej myszy w celu analizy zbiorowych atrybutów ruchowych

Ten protokół wprowadza szybką metodę ilościowego trójwymiarowego obrazowania naczyń krwionośnych za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej z użyciem arkusza świetlnego. Skuteczność metody wykazano przy użyciu systemu tętnic łukowatych gardła w modelu zarodka pisklęcia, z siłami hemodynamicznymi określonymi ilościowo za pomocą obliczeniowej dynamiki płynów.

Szybkie obrazowanie naczyń krwionośnych małych zwierząt w całej rozdzielczości do badań ilościowych

Ultrasonograficzna mikroskopia lokalizacyjna (ULM) to niedawno opracowana technika, która pozwala na niespotykany dotąd poziom rozdzielczości obrazowania mikronaczyń in vivo. W niniejszej pracy szczegółowo opisujemy, jak uzyskać superrozdzielcze obrazy mikronaczyniowej mikronaczyniowej mózgu u gryzoni, wykorzystując standaryzowaną funkcjonalną platformę ultradźwiękową zaprojektowaną do badań przedklinicznych.

Mikroskopia lokalizacyjna ultrasonograficzna do superrozdzielczego mapowania mikronaczynia mózgu gryzoni

Opisano metodę czasowo-przestrzennej kontroli aktywności małych GTPaz za pomocą światła. Metoda ta opiera się na indukowanej rapamycyną heterodimeryzacji FKBP-FRB oraz systemach fotoklatkowania. Optymalizacja naświetlania umożliwia czasowo-przestrzenną kontrolę aktywacji małych GTPaz na poziomie subkomórkowym.

Przestrzenno-czasowa manipulacja aktywnością małych GTPaz na poziomie subkomórkowym i w skali sekund w żywych komórkach

Poznaj metodę ciągłej analizy przepływu mikronaczyniowego za pomocą oprogramowania STAFF. Technika ta umożliwia szybkie generowanie map przestrzennych prędkości przepływu w mikrokrążeniu.

Przestrzenna analiza czasowa przepływu w terenie w mikrokrążeniu

Przeglądaj więcej filmów