Summary
וידאו זה מדגים כיצד לבנות לייזר רבב הדמיה ניגודיות (LSCI) מערכת שיכולה בקלות לשמש כדי לפקח על זרימת הדם.
Abstract
לייזר רבב הדמיה ניגודיות (LSCI) היא טכניקה פשוטה אך רבת עוצמה המשמש הדמיה שדה מלא של זרימת הדם. טכניקה מנתח תנודות דפוס רבב דינמי לזהות תנועה של חלקיקים דומים מנתחת כיצד לייזר דופלר משמרות תדר כדי לקבוע מהירות החלקיקים. כי זה יכול לשמש כדי לפקח על התנועה של כדוריות דם אדומות, LSCI הפך לכלי פופולרי למדידת זרימת הדם ברקמות כגון הרשתית, העור, המוח. זה הפך להיות שימושי במיוחד במדעי המוח שבו זרימת הדם משתנה במהלך אירועים פיזיולוגיים כמו שבץ ההפעלה פונקציונלי, ואת שלילת קוטביות הפצת ניתן לכמת. LSCI גם אטרקטיבי מכיוון שהוא מספק רזולוציה במרחב ובזמן מעולה, תוך שימוש במכשור יקר זה יכול בקלות להיות משולבת עם שיטות הדמיה אחרות. כאן אנו מראים כיצד לבנות תוכנית ההתקנה LSCI ולהפגין את יכולתה לפקח על זרימת הדם שינויים במוח במהלך ניסוי בבעלי חיים.
Protocol
1. הדמיה ההתקנה
- מצלמה עם עדשת זום מאקרו צריך להיות מותקן על הבמה אנכי או מיקרוסקופ כירורגי (במקום עדשת זום מאקרו, מטרה מיקרוסקופ ואת העדשה או מערכת פשוטה עם שתי עדשות יכול לשמש בהתאם ההגדלה הרצוי).
- הורד את התוכנה המתאימה מאתר האינטרנט שלנו לשלוט על המצלמה ( http://bach.bme.utexas.edu/mediawiki/index.php/Software ).
- תוכנת המצלמה יש להשתמש כדי לאשר חפץ הוא להתמקד בגובה הרצוי
- דיודת לייזר עם ערכת collimation אמור להיות להגדיר כך מסתעף אור לייזר מאירה את האובייקט.
- הפעל את / כיבוי כל אור הסביבה כדי לאשר את אור הלייזר הוא שווה להאיר את כל שדה הראייה של המצלמה.
- בדוגמה זו, אור אדום לייזר שימש כי זה היה יותר קל להדגים כיצד לבנות את המערכת, אבל אור לייזר אינפרא אדום יכול בקלות לשמש והיה התועלת בנוסף לחדור עמוק יותר לרקמות. כמו כן, עם מסננים מתאימים מול המצלמה כדי לחסום את האור הנראה, אור אינפרא אדום יכול לשמש עם אורות חדר.
2. כירורגי הכנה
- זהו ניתוח לא הישרדות, כי הניסוי יכול להיעשות באופן כרוני באמצעות חלון חדר במחקר הישרדות.
- להרדים את החיה ולמקם אותו למסגרת stereotactic.
- הסר את העור ואת הרקמה הסובבת את הגולגולת.
- בעזרת מקדח שיניים, דק את הגולגולת על האזור במוח הרצוי שקיפות נזהר לשטוף את המשטח עם תמיסת מלח לעתים קרובות על מנת למנוע נזק למוח.
- השתמש בטון שיניים כדי ליצור היטב סביב האזור הרצוי ולאחר מכן למקם טיפת שמן מינרלי או ג'ל סיליקון לתוך הבאר כדי לשפר את הראות.
- לחלופין, הגולגולת ניתן להסיר את חלון החדר יכול להיווצר כאן.
3. איסוף נתונים
- השתמש בתוכנת המצלמה לרכוש תמונות גם לחשב רבב ערכי הניגודיות.
- מניחים את החיה לתוך שדה הראייה של המצלמה ולהתאים את גובה המצלמה או מוקד העדשה עד תמונות ברורות של vasculature נראים.
- ודא שיש מספיק אור לייזר הוא מגיע ללא מצלמה להרוות אותו. שימוש בהיסטוגרמה של התמונה, להתאים את כוח לייזר כדי להבטיח את הרוב של פיקסלים במצלמה שמחים קיבולת כמחצית שלהם.
- בחר את מספר התמונות שאתה רוצה לרכוש כמה ממוצעים לעשות לפני תחילת הניסוי.
- לאחר שהניסוי יתחיל, שינויים בזרימת הדם יכול בקלות להיות במעקב על ידי בחירת אזורים של עניין או על ידי יצירת דימוי של זרימת הדם יחסית.
4. נציג תוצאות
איור 1 מציג דוגמה תמונה טיפוסית רבב גלם תמונה בניגוד המרה רבב כי צריך להיות שנוצר בעת שימוש בתוכנה כדי לבדוק את זרימת הדם במוח. עבור חזותי שינויים בזרימת הדם, קל יותר לקבל את התוכנה ליצירת מפות היחסי של זרימת הדם. תרשים 2 מציג סדרה טיפוסית של תמונות זרימת הדם יחסית במהלך עלייה חולפת בזרימת הדם העוברים בשדה הראייה. הצבע האדום מייצג עלייה בזרימת הדם, בעוד הצבע הכחול מראה על ירידה. הצבע הירוק מציין כי אין שינוי בזרימת הדם יחסית הבסיס נתון.
באיור 1. דוגמה גלם רבב תמונה (משמאל) לעומת רבב תמונה (מימין).
איור 2. דוגמה מספר תמונות יחסית תזרים דם בנקודות זמן שונות במהלך עלייה חולפת בזרימת הדם בעקבות ירידה בזרימת הדם.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
בסרטון זה אנו הוכיחו כמה קל לבנות ולהשתמש לייזר רבב הדמיה הניגוד (LSCI) מערכת להסתכל על השינויים בזרימת הדם. LSCI פותחה בשנת 1980 כדרך ליצירת מפות של זרימת הדם ברשתית 1. אמנם עדיין משמשת התמונה זלוף הרשתית ועור, זה הפך להיות מאוד פופולרי כטכניקה לזרום תמונת הדם במוח 2. זהו בעיקר בשל הרזולוציה במרחב ובזמן מעולה בתנאי ואת הפשטות של המכשור. LSCI נעשה שימוש כדי לחקור את השינויים בזרימת הדם עקב הפעלת תפקודית 3,4, דיכאון הפצת קליפת המוח 5, 6,7 שבץ. כמו כן, יש את היתרון של שילוב בקלות עם טכניקות אחרות כמו ההחזרה הדמיה 8, dyes9 רגיש מתח, או בדיקות חמצן 10,11 כך פיזיולוגיים מרובות ניתן הדמיה בו זמנית.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
אין ניגודי אינטרסים הכריז.
Acknowledgments
המחברים מודים תמיכה של איגוד הלב האמריקני (0735136N), דנה קרן, הקרן הלאומית למדע (CBET/0737731), וקרן קולטר.
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).
