Meso-escala Particle Image Velocimetry estudos de Neurovascular flui em Vitro

Ryan A. Peck; Edver Bahena; Reza Jahan; Guillermo Aguilar; Hideaki Tsutsui; Marko Princevac; Monica M. Wilhelmus; Masaru P. Rao

doi:10.3791/58902

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Artigo de método

Meso-escala Particle Image Velocimetry estudos de Neurovascular flui em Vitro

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DOI:

10.3791/58902

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3 de dezembro de 2018

Ryan A. Peck^*¹ , Edver Bahena^*¹ , Reza Jahan² , Guillermo Aguilar¹^,³^,⁴ , Hideaki Tsutsui¹^,⁴ , Marko Princevac¹ , Monica M. Wilhelmus¹ , Masaru P. Rao¹^,³^,⁴

¹Department of Mechanical Engineering, University of California, Riverside, ²Division of Interventional Neuroradiology, University of California, Los Angeles, ³Materials Science and Engineering Program, University of California, Riverside, ⁴Department of Bioengineering, University of California, Riverside

^* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

Aqui nós apresentamos métodos simplificados para fabricar fantasmas neurovascular transparente e caracterizando o fluxo nele. Destaca-se vários parâmetros importantes e demonstrar sua relação com a precisão do campo.

Resumo

Velocimetria por imagem (PIV) é usada em uma ampla variedade de campos, devido a oportunidade que prevê precisamente Visualizar e quantificar os fluxos através de uma grande gama de spatiotemporal. No entanto, sua implementação geralmente requer o uso de instrumentação caro e especializado, o que limita sua utilidade mais ampla. Além disso, dentro do campo da bioengenharia, em vitro estudos de visualização de fluxo também são frequentemente mais limitado pelo alto custo dos espectros de tecido comercialmente origem que recapitular desejadas estruturas anatômicas, particularmente para aqueles que abrangem o regime de mesoescala (ou seja, submillimeter para escalas de comprimento milímetro). Neste documento, apresentamos um protocolo experimental simplificado desenvolvido para lidar com essas limitações, os elementos-chave dos quais incluem 1) um método de custo relativamente baixo para a fabricação de mesoescala espectros de tecido usando impressão 3-d e carcaça do silicone e 2) uma quadro de análise e processamento de imagem de código-fonte aberto que reduz a demanda sobre a instrumentação para medir os fluxos de mesoescala (ou seja, velocidades de até dezenas de milímetros/segundo). Coletivamente, isso diminui a barreira de entrada para nonexperts, aproveitando recursos já à disposição de muitos pesquisadores de bioengenharia. Nós demonstratethe aplicabilidade do presente protocolo no âmbito da caracterização do fluxo neurovascular; no entanto, espera-se que seja relevante para uma ampla gama de aplicações de mesoescala em Bioengenharia e além.

Introdução

PIV é amplamente utilizado na mecânica de fluidos experimental para a visualização fluxo e investigações quantitativas de movimentos fluidos que variam em escala de comprimento de atmosférico a fluxos microcirculatory¹^,²^,³. Enquanto os detalhes de sua implementação podem variar tão amplamente como suas aplicações, um aspecto comum a quase todos os estudos PIV é o uso da imagem de vídeo de partículas de traçador semeado dentro do fluido de trabalho, seguido por uma análise por pares de quadros de imagens consecutivas para extrair as características de fluxo desejada. Normalmen....