Summary
هذا الفيديو يوضح كيفية بناء ليزر الرقطة التباين التصوير (LSCI) النظام التي يمكن استخدامها بسهولة لمراقبة تدفق الدم.
Abstract
الليزر الرقطة التصوير التباين (LSCI) هي تقنية بسيطة لكنها قوية يستخدم لحقل التصوير الكامل لتدفق الدم. تقنية تحليل تقلبات في نمط رقطة الحيوية للكشف عن حركة جزيئات مشابهة لطريقة الليزر دوبلر يحلل التحولات التردد في تحديد سرعة الجسيمات. لأنه يمكن استخدامها لرصد حركة خلايا الدم الحمراء ، وأصبحت أداة LSCI شعبية لقياس تدفق الدم في الأنسجة مثل شبكية العين والجلد والدماغ. أصبح مفيدا بشكل خاص في علم الأعصاب ، حيث يمكن قياس التغيرات تدفق الدم خلال الأحداث الفسيولوجية مثل التنشيط وظيفية ، والسكتة الدماغية ، والاستقطاب الانتشار. LSCI جذابة أيضا لأنه يوفر ممتازة القرار المكانية والزمانية أثناء استخدام الأجهزة الرخيصة التي يمكن بسهولة دمجها مع غيرها من طرائق التصوير. هنا نبين كيفية بناء الإعداد LSCI وتثبت قدرتها على رصد التغيرات في تدفق الدم في الدماغ خلال تجربة الحيوانية.
Protocol
1. الإعداد والتصوير
- وينبغي أن شنت الكاميرا مع عدسة التكبير الماكرو إلى مرحلة الرأسي أو الميكروسكوب الجراحي (بدلا من عدسة التكبير الكلي ، وهو الهدف عدسة المجهر وبسيطة أو نظام العدسة يمكنهما أن تستخدم اعتمادا على التكبير المطلوب).
- تحميل البرمجيات المناسبة من موقعنا على الانترنت للسيطرة على الكاميرا ( http://bach.bme.utexas.edu/mediawiki/index.php/Software ).
- وينبغي استخدام برنامج الكاميرا للتأكد من كائن هو في التركيز على الارتفاع المطلوب
- ثم ينبغي ليزر ديود مع مجموعة إيزاء تقام متباعدة بحيث يضيء ضوء الليزر الكائن.
- رفض / إيقاف كافة الإضاءة المحيطة للتأكد من أن ضوء الليزر هو إلقاء الضوء بالتساوي الحقل بأكمله نظر الكاميرا.
- في هذا المثال ، تم استخدام ضوء الليزر الأحمر لأنه كان من الأسهل لشرح كيفية بناء النظام ، ولكن الأشعة تحت الحمراء ضوء الليزر يمكن بسهولة مثلما يتم استخدام وسيكون له فائدة على اختراق أعمق وبالإضافة إلى ذلك في الأنسجة. أيضا ، مع الفلاتر المناسبة أمام الكاميرا لحجب الضوء المرئي ، يمكن أن تستخدم الأشعة تحت الحمراء مع أضواء على الغرفة.
2. تحضير جراحي
- هذه هي عملية جراحية غير البقاء ، رغم أنه يمكن القيام به التجربة مزمن في دراسة البقاء على قيد الحياة باستخدام نافذة الغرفة.
- تخدير الحيوانات ووضعها في إطار المجسم.
- إزالة الجلد والأنسجة المحيطة الجمجمة.
- باستخدام حفر الأسنان والجمجمة رقيقة فوق المنطقة المطلوب الدماغ على الشفافية والحرص على مسح السطح مع المياه المالحة في كثير من الأحيان من أجل تجنب إلحاق الضرر في الدماغ.
- استخدام الاسمنت الأسنان لإنشاء بئر في جميع أنحاء المنطقة المرغوبة ومن ثم وضع قطرة من الزيت المعدني أو هلام السيليكون في البئر لتحسين الرؤية.
- بدلا من ذلك ، يمكن إزالة الجمجمة ويمكن إنشاء نافذة الغرفة هنا.
3. جمع البيانات
- استخدام برنامج الكاميرا للحصول على الصور وأيضا حساب القيم رقطة التباين.
- وضع الحيوانات في مجال الرؤية للكاميرا وضبط ارتفاع تركيز عدسة الكاميرا أو حتى ينظر إليها صورا واضحة من الأوعية الدموية.
- تأكد من أن ما يكفي من ضوء الليزر هو الوصول إلى الكاميرا دون أن تشبع. باستخدام الرسم البياني للصورة ، ضبط قوة الليزر لضمان متحمسون غالبية بكسل الكاميرا لقدرتها حوالي النصف.
- حدد عدد الصور التي ترغب في الحصول على ومدى المتوسط يجب القيام به قبل بداية التجربة.
- بمجرد أن تبدأ التجربة ، يمكن بسهولة تغيير تدفق الدم يمكن رصدها من خلال تحديد مناطق المصالح أو عن طريق توليد صورة من تدفق الدم النسبي.
4. ممثل النتائج
ويظهر الشكل 1 مثالا لصورة نموذجية رقطة الخام وصورة النقيض تحويل رقطة التي ينبغي إنشاؤها عند استخدام البرنامج لدراسة تدفق الدم في الدماغ. لتصور التغيرات في تدفق الدم ، فمن الأسهل الحصول على برنامج توليد خرائط النسبية لتدفق الدم. ويبين الشكل 2 سلسلة الصور النمطية للالنسبية تدفق الدم خلال زيادة عابرة في تدفق الدم التي تنتقل عبر مجال الرؤية. اللون الأحمر يمثل زيادة في تدفق الدم في حين أن اللون الأزرق يدل على انخفاض. اللون الأخضر يشير إلى أنه لا يوجد أي تغيير في نسبة تدفق الدم إلى خط أساس معين.
الشكل 1. مثال لطخة الخام الصورة (يسار) ورقطة صورة النقيض (يمين).
الشكل 2. مثال قريب من عدة لوحات من تدفق الدم في نقاط زمنية مختلفة خلال زيادة عابرة في تدفق الدم يتبعه انخفاض في تدفق الدم.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
في هذا الفيديو أظهرنا كم هو سهل لبناء واستخدام ليزر رقطة النقيض من التصوير (LSCI) نظام للنظر في التغيرات في تدفق الدم. وقد وضعت في 1980s LSCI كوسيلة لتوليد خرائط تدفق الدم في شبكية العين 1. في حين لا تزال تستخدم لصورة شبكية العين والجلد التروية ، فقد أصبح من شعبية للغاية كأسلوب لتدفق الدم في الدماغ صورة 2. هذا يرجع الى حد كبير الى قرار ممتاز المكاني والزماني الذي توفره ، والبساطة لأجهزة القياس. وقد استخدمت LSCI للتحقيق التغيرات في تدفق الدم بسبب التنشيط الفنية 3،4 ، القشرية الاكتئاب ينتشر 5 و 6،7 السكتة الدماغية. كما أن لديها ميزة الجمع بسهولة مع تقنيات أخرى مثل التصوير الانعكاس 8 ، dyes9 الحساسة الجهد ، أو مجسات الأكسجين ولا يمكن تصوير 10،11 بحيث معلمات متعددة في وقت واحد الفيزيولوجية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الإعلان عن أي تضارب في المصالح.
Acknowledgments
الكتاب يقر بدعم من جمعية القلب الاميركية (0735136N) ، ومؤسسة دانا ، المؤسسة الوطنية للعلوم (CBET/0737731) ، ومؤسسة كولتر.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Firewire camera | Basler | scA640-74f | |
| Macro zoom lens | Edmund Scientific | NT58-240 | |
| Laser diode | Thorlabs Inc. | HL6501MG | |
| Laser diode controller | Thorlabs Inc. | LDC201CU | |
The technique is versatile enough to be used with a wide range of equipment. The only things necessary to perform the experiment are a compatible camera with a lens, a laser diode of any type with a controller, and the provided software. A table of the specific equipment used in the video is included above. A complete list of additional parts that can be used in this experiment is found on our website, http://bach.bme.utexas.edu/mediawiki/index.php/Hardware |
|||
References
- Briers, J. D., Fercher, A. F. Retinal blood-flow visualization by means of laser speckle photography. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 22, 255-259 (1982).
- Boas, D. A., Dunn, A. K. Laser speckle contrast imaging in biomedical optics. J. Biomed. Opt. 15, 011109-011109 (2010).
- Dunn, A. K. Simultaneous imaging of total cerebral hemoglobin concentration, oxygenation, and blood flow during functional activation. Opt Lett. 28, 28-30 (2003).
- Devor, A. Coupling of the cortical hemodynamic response to cortical and thalamic neuronal activity. Proc Natl Acad Sci U S A. 102, 3822-3827 (2005).
- Ayata, C. Pronounced hypoperfusion during spreading depression in mouse cortex. J Cereb Blood Flow Metab. 24, 1172-1182 (2004).
- Jones, P. Simultaneous multispectral reflectance imaging and laser speckle flowmetry of cerebral blood flow and oxygen metabolism in focal cerebral ischemia. J. Biomed. Opt. 13, (2008).
- Dunn, A. K., Bolay, H., Moskowitz, M. A., Boas, D. A. Dynamic imaging of cerebral blood flow using laser speckle. J Cereb Blood Flow Metab. 21, 195-201 (2001).
- Dunn, A. K., Devor, A., Dale, A. M., Boas, D. A. Spatial extent of oxygen metabolism and hemodynamic changes during functional activation of the rat somatosensory cortex. Neuroimage. 27, 279-290 (2005).
- Farkas, E., Bari, F., Obrenovitch, T. P. Multi-modal imaging of anoxic depolarization and hemodynamic changes induced by cardiac arrest in the rat cerebral cortex. Neuroimage. 51, 734-742 (2010).
- Sakadzic, S. Simultaneous imaging of cerebral partial pressure of oxygen and blood flow during functional activation and cortical spreading depression. Appl. Opt. 48, (2009).
- Ponticorvo, A., Dunn, A. K. Simultaneous imaging of oxygen tension and blood flow in animals using a digital micromirror device. Opt Express. 18, 8160-8170 (2010).
