Summary
यह काम इस्केमिक स्ट्रोक के नॉनइनवेसिव इमेजिंग के लिए एक मल्टीमॉडल अल्ट्रासाउंड-आधारित इमेजिंग प्लेटफॉर्म के उपयोग को दर्शाता है। यह प्रणाली ध्वनिक एंजियोग्राफी के माध्यम से मस्तिष्क में फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग और बिगड़ा हुआ छिड़काव के माध्यम से रक्त ऑक्सीकरण की मात्रा का ठहराव करने की अनुमति देती है।
Abstract
यहां प्रस्तुत हमारे नए विकसित नॉनइनवेसिव इमेजिंग सिस्टम का उपयोग करके एक प्रयोगात्मक इस्केमिक स्ट्रोक अध्ययन है जो तीन ध्वनिक-आधारित इमेजिंग प्रौद्योगिकियों को एकीकृत करता है: फोटोएकॉस्टिक, अल्ट्रासाउंड और एंजियोग्राफिक टोमोग्राफी (पीएयूएसएटी)। इन तीन तौर-तरीकों के संयोजन से मस्तिष्क रक्त ऑक्सीकरण की बहु-वर्णक्रमीय फोटोएकॉस्टिक टोमोग्राफी (पीएटी), मस्तिष्क के ऊतकों की उच्च आवृत्ति अल्ट्रासाउंड इमेजिंग और सेरेब्रल रक्त छिड़काव की ध्वनिक एंजियोग्राफी प्राप्त करने में मदद मिलती है। मल्टी-मोडल इमेजिंग प्लेटफॉर्म स्ट्रोक के बाद पूरे माउस मस्तिष्क में मस्तिष्क छिड़काव और ऑक्सीजन परिवर्तन के अध्ययन की अनुमति देता है। दो आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले इस्केमिक स्ट्रोक मॉडल का मूल्यांकन किया गया था: स्थायी मध्य सेरेब्रल धमनी रोड़ा (पीएमसीएओ) मॉडल और फोटोथ्रोम्बोटिक (पीटी) मॉडल। PAUSAT का उपयोग स्ट्रोक से पहले और बाद में एक ही माउस दिमाग की छवि बनाने और मात्रात्मक रूप से दोनों स्ट्रोक मॉडल का विश्लेषण करने के लिए किया गया था। यह इमेजिंग सिस्टम इस्केमिक स्ट्रोक के बाद मस्तिष्क संवहनी परिवर्तनों को स्पष्ट रूप से दिखाने में सक्षम था, जिसमें अघायल ऊतक (विपरीत) की तुलना में स्ट्रोक इन्फ्रैक्ट क्षेत्र (मस्तिष्क) में रक्त छिड़काव और ऑक्सीकरण में काफी कमी आई है। परिणामों की पुष्टि लेजर स्पॉट कंट्रास्ट इमेजिंग और ट्राइफेनिलटेट्राज़ोलियम क्लोराइड (टीटीसी) स्टेनिंग दोनों द्वारा की गई थी। इसके अलावा, दोनों स्ट्रोक मॉडल में स्ट्रोक इन्फ्रैक्ट वॉल्यूम को टीटीसी स्टेनिंग द्वारा जमीनी सच्चाई के रूप में मापा और मान्य किया गया था। इस अध्ययन के माध्यम से, हमने प्रदर्शित किया है कि पीएयूएसएटी इस्केमिक स्ट्रोक के गैर-आक्रामक और अनुदैर्ध्य प्रीक्लिनिकल अध्ययनों में एक शक्तिशाली उपकरण हो सकता है।
Introduction
रक्त हमारे शरीर में ऊतकों को ऑक्सीजन (हीमोग्लोबिन प्रोटीन के माध्यम से) और अन्य महत्वपूर्ण पोषक तत्वों का परिवहन करता है। जब ऊतकों के माध्यम से रक्त का प्रवाह बाधित होता है (इस्किमिया), ऊतकों को गंभीर नुकसान हो सकता है, जिनमें से सबसे तत्काल प्रभाव ऑक्सीजन की कमी (हाइपोक्सिया) के कारण होते हैं। इस्केमिक स्ट्रोक मस्तिष्क के एक निश्चित क्षेत्र में बाधित रक्त प्रवाह का परिणाम है। इस्केमिक स्ट्रोक से उत्पन्न मस्तिष्क क्षति एक पोत रुकावट के मिनटों के भीतर हो सकती है, और अक्सर दुर्बल और स्थायी प्रभाव हो सकती है 1,2. इस्केमिक स्ट्रोक के बाद फिजियोपैथोलॉजी का मूल्यांकन करने और नए उपचारों की पहचान और परीक्षण करने के लिए एक अत्यधिक मूल्यवान रणनीति प्रयोगशाला में छोटे-पशु मॉडल का उपयोग है। प्रयोगशाला में खोजे गए उपचारों का उद्देश्य नैदानिक उपयोग के लिए अनुवाद किया जाना है और रोगियों के जीवन में सुधार करना है। हालांकि, बायोमेडिकल अनुसंधान में जानवरों के उपयोग को रसेल और बर्च के 3 आर सिद्धांतों के अनुसार सावधानीपूर्वक मूल्यांकन करने की आवश्यकता है: प्रतिस्थापन, कमी और शोधन3। कमी घटक का उद्देश्य डेटा संग्रह से समझौता किए बिना जानवरों की संख्या को कम करना है। इसे ध्यान में रखते हुए, नॉनइनवेसिव इमेजिंग के माध्यम से घाव के विकास का अनुदैर्ध्य मूल्यांकन करने में सक्षम होने से आवश्यक जानवरों की संख्या को कम करने में बहुत लाभ होता है, साथ ही साथ प्रत्येक जानवर से प्राप्त जानकारी को अधिकतम किया जा सकताहै।
फोटोएकॉस्टिक टोमोग्राफी (पीएटी) एक हाइब्रिड इमेजिंग मोडिटी है जो अल्ट्रासाउंड इमेजिंग स्थानिक रिज़ॉल्यूशन5 के साथ ऑप्टिकल अवशोषण कंट्रास्ट को जोड़ती है। पीएटी का इमेजिंग तंत्र इस प्रकार है। एक उत्तेजना लेजर पल्स को छवि किए जा रहे लक्ष्य पर रोशन किया जाता है। यह मानते हुए कि लक्ष्य उत्तेजना लेजर की तरंग दैर्ध्य पर प्रकाश को अवशोषित करता है, यह तापमान में वृद्धि होगी। तापमान में इस त्वरित वृद्धि के परिणामस्वरूप लक्ष्य का थर्मोइलास्टिक विस्तार होता है। विस्तार एक अल्ट्रासाउंड लहर को लक्ष्य से बाहर फैलाने का कारण बनता है। कई स्थितियों में अल्ट्रासाउंड तरंग का पता लगाकर, तरंग को लक्ष्य से डिटेक्टरों तक फैलाने के लिए आवश्यक समय का उपयोग पुनर्निर्माण एल्गोरिथ्म के माध्यम से एक छवि बनाने के लिए किया जा सकता है। गहरे ऊतक क्षेत्रों में ऑप्टिकल अवशोषण का पता लगाने के लिए पीएटी की क्षमता अल्ट्रासाउंड इमेजिंग से पीएटी को अलग करती है, जो ऊतकों के विभिन्न ध्वनिक प्रतिबाधा की सीमाओं का पता लगातीहै। दृश्यमान और निकट-अवरक्त स्पेक्ट्रा में, जीवों में प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले प्राथमिक अत्यधिक अवशोषित बायोमोलेक्यूल्स हीमोग्लोबिन, लिपिड, मेलेनिन और पानी7 हैं। स्ट्रोक के अध्ययन में विशेष रुचि हीमोग्लोबिन है। चूंकि ऑक्सीहीमोग्लोबिन और डीऑक्सीहीमोग्लोबिन में अलग-अलग ऑप्टिकल अवशोषण स्पेक्ट्रा होते हैं, इसलिए प्रोटीन के दो राज्यों की सापेक्ष एकाग्रता निर्धारित करने के लिए पीएटी का उपयोग कई उत्तेजना लेजर तरंग दैर्ध्य के साथ किया जा सकता है। यह हीमोग्लोबिन (एसओ2), या रक्त ऑक्सीकरण की ऑक्सीजन संतृप्ति को इन्फ्रैक्ट क्षेत्र 8,9 के अंदर और बाहर निर्धारित करने की अनुमति देता है। इस्केमिक स्ट्रोक में यह एक महत्वपूर्ण उपाय है, क्योंकि यह इस्किमिया के बाद क्षतिग्रस्त मस्तिष्क के ऊतकों में ऑक्सीजन के स्तर का संकेत दे सकता है।
ध्वनिक एंजियोग्राफी (एए) एक कंट्रास्ट-एन्हांस्ड अल्ट्रासाउंड इमेजिंग विधि है जो विवो10 में वाहिका की आकृति विज्ञान की इमेजिंग के लिए विशेष रूप से उपयोगी है। विधि इमेजिंग विषय के संचार प्रणाली में इंजेक्ट किए गए माइक्रोबबल के साथ संयोजन में एक दोहरे तत्व वॉबलर ट्रांसड्यूसर (एक कम आवृत्ति तत्व और एक उच्च आवृत्ति तत्व) के उपयोग पर निर्भर करती है। ट्रांसड्यूसर के कम आवृत्ति तत्व का उपयोग माइक्रोबबल्स (जैसे, 2 मेगाहर्ट्ज) की अनुनाद आवृत्ति पर संचारित करने के लिए किया जाता है, जबकि उच्च आवृत्ति तत्व का उपयोग माइक्रोबबल (जैसे, 26 मेगाहर्ट्ज) के सुपर हार्मोनिक सिग्नल प्राप्त करने के लिए किया जाता है। जब एक अनुनाद आवृत्ति पर उत्तेजित होता है, तो माइक्रोबबल में एक मजबूत नॉनलाइनर प्रतिक्रिया होती है, जिसके परिणामस्वरूप सुपर हार्मोनिक संकेतों का उत्पादन होता है जो शरीर के ऊतकों के आसपास11 का उत्पादन नहीं करते हैं। एक उच्च आवृत्ति तत्व के साथ प्राप्त करके, यह सुनिश्चित करता है कि केवल माइक्रोबबल सिग्नल का पता लगाया जाता है। चूंकि माइक्रोबबल रक्त वाहिकाओं तक ही सीमित हैं, इसलिए परिणाम रक्त वाहिका आकृति विज्ञान की एक एंजियोग्राफिक छवि है। एए इमेजिंग इस्केमिक स्ट्रोक के लिए एक शक्तिशाली तरीका है, क्योंकि संचार प्रणाली के माध्यम से बहने वाले माइक्रोबबल अवरुद्ध वाहिकाओं के माध्यम से बहने में सक्षम नहीं हैं। यह एए को मस्तिष्क के उन क्षेत्रों का पता लगाने की अनुमति देता है जो इस्केमिक स्ट्रोक के कारण प्रभावित नहीं होते हैं, जो इन्फ्रैक्ट क्षेत्र को इंगित करता है।
प्रीक्लिनिकल इस्केमिक स्ट्रोक अनुसंधान आम तौर पर स्ट्रोक के स्थान और गंभीरता का आकलन करने के लिए हिस्टोलॉजी और व्यवहार परीक्षण के उपयोग पर निर्भर करता है। ट्राइफेनिलटेट्राज़ोलियम क्लोराइड (टीटीसी) धुंधला होना एक सामान्य हिस्टोलॉजिकल विश्लेषण है जिसका उपयोग स्ट्रोक इन्फ्रैक्ट वॉल्यूम को निर्धारित करने के लिए किया जाता है। हालांकि, इसका उपयोग केवल समापन बिंदु पर किया जा सकता है, क्योंकि इसके लिए जानवर को इच्छामृत्यु की आवश्यकता होतीहै। व्यवहार परीक्षणों का उपयोग कई समय बिंदुओं पर मोटर फ़ंक्शन हानि को निर्धारित करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन वे मात्रात्मक शारीरिक या शारीरिक मूल्य प्रदान नहीं कर सकतेहैं। बायोमेडिकल इमेजिंग इस्केमिक स्ट्रोक के प्रभावों का अध्ययन करने के लिए एक अधिक मात्रात्मक दृष्टिकोण प्रदान करता है 9,14,15. हालांकि, मौजूदा इमेजिंग प्रौद्योगिकियां (जैसे कि छोटे-पशु चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग [एमआरआई]) उच्च लागत पर आ सकती हैं, समवर्ती संरचनात्मक और कार्यात्मक जानकारी प्रदान करने में असमर्थ हो सकती हैं, या सीमित प्रवेश गहराई (अधिकांश ऑप्टिकल इमेजिंग तकनीकों के रूप में) हो सकती हैं।
यहां, हम फोटोएकॉस्टिक, अल्ट्रासाउंड और एंजियोग्राफिक टोमोग्राफी (पीएयूएसएटी; चित्रा 1 में सिस्टम आरेख देखें) को जोड़ते हैं, जो इस्केमिक स्ट्रोक16 के बाद रक्त छिड़काव और ऑक्सीकरण की पूरक संरचनात्मक और कार्यात्मक जानकारी की अनुमति देता है। चोट की गंभीरता का आकलन करने और उपचार के लिए वसूली या प्रतिक्रिया की निगरानी में ये दो महत्वपूर्ण पहलू हैं। इन एकीकृत इमेजिंग विधियों का उपयोग करके प्रत्येक जानवर द्वारा प्राप्त जानकारी की मात्रा में वृद्धि हो सकती है, आवश्यक जानवरों की संख्या कम हो सकती है और इस्केमिक स्ट्रोक के लिए संभावित उपचार के अध्ययन में अधिक जानकारी प्रदान की जा सकती है।
चित्र 1: PAUSAT आरेख। (A) पीएटी के लिए उपयोग किए जाने वाले लेजर और ओपीओ सहित PAUSAT प्रणाली का पूरा योजनाबद्ध। (B) दो अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर सहित PAUSAT प्रणाली का आंतरिक दृश्य। दोहरे-तत्व वॉबलर ट्रांसड्यूसर का उपयोग बी-मोड अल्ट्रासाउंड और एए दोनों के लिए किया जाता है, और रैखिक-सरणी ट्रांसड्यूसर का उपयोग पीएटी के लिए किया जाता है। दोनों ट्रांसड्यूसर एक ही 2 डी मोटराइज्ड स्टेज पर लगाए जाते हैं, जिससे वॉल्यूमेट्रिक डेटा उत्पन्न करने के लिए स्कैनिंग की अनुमति मिलती है। इस आंकड़े को16 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
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Protocol
सभी पशु प्रक्रियाओं को ड्यूक यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर पशु देखभाल और उपयोग समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था और संयुक्त राज्य अमेरिका की सार्वजनिक स्वास्थ्य सेवा की मानवीय देखभाल और प्रयोगशाला जानवरों के उपयोग पर नीति के अनुसार आयोजित किया गया था। इन अध्ययनों के लिए नर और मादा C57BL/6J चूहों ( सामग्री की तालिका देखें) का उपयोग किया गया था। प्रति स्ट्रोक मॉडल समूह में कम से कम तीन जानवरों को चित्रित किया गया था। इस प्रोटोकॉल में अनुसरण किए गए वर्कफ़्लो के लिए चित्र 2 देखें.
चित्रा 2: स्ट्रोक पर लागू पीएयूएसएटी इमेजिंग के लिए प्रयोगात्मक प्रक्रिया का सारांश। Biorender.com के साथ बनाया गया। आंकड़ा इमेजिंग प्रक्रिया के वर्कफ़्लो को दर्शाता है (ए) दो मुख्य स्ट्रोक मॉडल (पीएमसीएओ और पीटी स्ट्रोक) से शुरू होता है। (बी) पीएयूएसएटी झिल्ली पर जानवर को रखने से पहले माइक्रोबबल ्स का एक रेट्रो-ऑर्बिटल इंजेक्शन किया जाना चाहिए। (सी) इस सेटअप में निरंतर संज्ञाहरण प्रदान करने वाला एक मास्क और जानवर के शरीर के तापमान को स्थिर रखने के लिए एक हीटिंग पैड की आवश्यकता होती है। जानवर के शरीर को हीटिंग पैड पर रखा जाता है जबकि सिर सिस्टम की झिल्ली पर टिका होता है। (डी) छवि अधिग्रहण का क्रम भी चित्र में प्रदर्शित किया गया है। (ई) इस अध्ययन में हमारे परिणामों को मान्य करने के लिए टीटीसी धुंधला किया जाता है। डीपीआई: चोट के बाद के दिन। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
1. स्ट्रोक माउस मॉडल को प्रेरित करना
- सामान्य कैरोटिड धमनी (सीसीए) बंधाव के साथ स्थायी मध्य सेरेब्रल धमनी रोड़ा (पीएमसीएओ)।
नोट: संक्षेप में, दाएं सीसीए का स्थायी बंधाव और दाएं मध्य सेरेब्रल धमनी (एमसीए) 17 का पिछला इलेक्ट्रोकेटराइजेशन करें। यह प्रक्रिया मस्तिष्क के दाहिने कॉर्टेक्स में मस्तिष्क रक्त प्रवाह को सीमित करती है, जिससे इस्केमिक स्ट्रोक18 होता है।- चेतना की हानि तक 30% ओ 2/70% एन2 में 5.0% आइसोफ्लुरेन के इनहेलेशनल मिश्रण का उपयोग करके एक प्रेरण कक्ष में संज्ञाहरण को प्रेरित करें (पेडल रिफ्लेक्स के नुकसान के रूप में मान्यता प्राप्त है)।
- 20 ग्राम कैथेटर (सामग्री की तालिका) का उपयोग करके जानवर को इंटुबेट करें और इसे एक स्वचालित वेंटिलेटर से कनेक्ट करें। पशु के शरीर के वजन के आधार पर प्रवाह दर निर्धारित करें और 30% O 2/70%N2 में 1.5% -2.0% आइसोफ्लुरेन का उपयोग करके पशु को एनेस्थेटाइज्ड रखें।
- तापमान नियंत्रक उपकरण से जुड़े हीटिंग लैंप और रेक्टल प्रोब का उपयोग करके, जानवर के शरीर का तापमान 37 डिग्री सेल्सियस पर रखें।
- माउस की आंखों पर स्नेहक आंख मरहम की एक बूंद डालें।
- जानवर को लापरवाह स्थिति में रखें और हेयर ट्रिमर का उपयोग करके गर्दन के क्षेत्र से बालों को हटा दें।
- पहले पोविडोन-आयोडीन के साथ एक कपास के फाहे का उपयोग करके त्वचा क्षेत्र को साफ करें, और फिर 70% इथेनॉल के साथ बाँझ पैड का उपयोग करें। इसे तीन बार करें।
- पशु के पीछे के पंजे को थोड़ा चुटकी मारकर संज्ञाहरण की गहराई और दर्द की अनुपस्थिति को सत्यापित करें।
- गर्दन की मध्य रेखा पर 0.8 सेमी का चीरा लगाएं और दाहिने सीसीए को उजागर करें।
- मुख्य धागे की रचना करने वाले पतले धागों में 4-0 रेशम सीवन को अलग करके सीसीए बंधाव के लिए एक सीवन तैयार करें। सीसीए को स्थायी रूप से मुक्त करने के लिए सबथ्रेड्स में से एक की 1.5 सेमी की लंबाई का उपयोग करें।
नोट: गाँठ को कसने के बाद, गाँठ से 1-2 मिमी की दूरी पर विस्तार को काटकर अतिरिक्त धागे को हटा दें। - घाव को बंद करने से पहले बूपिवैकेन की एक बूंद लगाएं।
- बाधित 4-0 रेशम सर्जिकल सीवन का उपयोग करके चीरा बंद करें और संक्रमण को रोकने के लिए सतह पर ट्रिपल एंटीबायोटिक मरहम लगाएं।
- जानवर के शरीर के दाहिने पार्श्व पक्ष को उजागर करने के लिए माउस को हिलाएं।
-
हेयर ट्रिमर का उपयोग करके कान और आंख क्षेत्र के बीच के क्षेत्र में बालों को हटा दें।
-
पोविडोन-आयोडीन के साथ कपास के फाहे का उपयोग करके सर्जिकल क्षेत्र को कीटाणुरहित करें, इसके बाद 70% इथेनॉल के साथ एक बाँझ पैड। इस प्रक्रिया को तीन बार दोहराएं।
-
सर्जिकल क्षेत्र को सुरक्षित करने के लिए एक बाँझ ड्रेप रखें। फिर, जानवर की दाईं आंख और कान के बीच 0.5 सेमी चीरा लगाएं, खोपड़ी और अस्थायी मांसपेशियों के बीच के जोड़ को उजागर करें।
- एक कॉटरी लूप का उपयोग करके, मांसपेशियों को खोपड़ी से अलग करने और एमसीए के क्षेत्र को उजागर करने के लिए उत्तेजित करें।
- एक इलेक्ट्रिक ड्रिल का उपयोग करके एमसीए को उजागर करने के लिए 0.2 मिमी2 विंडो ड्रिल करें, और रक्त प्रवाह को रोकने के लिए एमसीए पर इलेक्ट्रोकेटरी का उपयोग करें।
नोट: 80% बिजली की तीव्रता पर एक एकल पल्स एमसीए को उत्तेजित करने के लिए पर्याप्त है। - 27 जी सुई से जुड़ी 1 एमएल सिरिंज का उपयोग करके, सर्जिकल साइट पर बुपिवैकेन (सामग्री की तालिका) की एक बूंद लागू करें।
- बाधित 6-0 स्पष्ट मोनोफिलामेंट सीवन का उपयोग करके त्वचा चीरा को बंद करें और संक्रमण को रोकने के लिए सतह पर ट्रिपल एंटीबायोटिक मरहम लगाएं।
- सर्जरी पूरी करने के बाद, जानवर को नियंत्रित तापमान (32 डिग्री सेल्सियस) के साथ एक इनक्यूबेटर में स्थानांतरित करें और जानवर को ठीक होने दें।
- 2 घंटे के बाद, जानवर को उसके घर के पिंजरे में स्थानांतरित करें और भोजन और पानी प्रदान करें।
- फोटोथ्रोम्बोटिक स्ट्रोक (पीटी स्ट्रोक)
नोट: संक्षेप में, पीटी स्ट्रोक मस्तिष्क में वाहिकाओं के भीतर गुलाब बंगाल को रोशन करके किया जाता है। गुलाब बंगाल को इंट्रापरिटोनियल रूप से प्रशासित किया जाता है, और एक बार जब यह पूरे शरीर (5 मिनट) में अच्छी तरह से वितरित हो जाता है, तो इसे हरे रंग की ठंडी रोशनी से रोशन किया जाता है, जो प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) को उत्पन्न करने के लिए रोज बंगाल को सक्रिय करता है। ये आरओएस एंडोथेलियल कोशिकाओं की झिल्ली को नुकसान पहुंचाते हैं, जिससे पूरे रोशन क्षेत्र के भीतर थ्रोम्बी का निर्माण होता है और स्थानीय सेरेब्रल रक्त प्रवाह व्यवधान होताहै।- चेतना की हानि तक 30% ओ 2/70% एन2 में 5.0% आइसोफ्लुरेन के इनहेलेशनल मिश्रण का उपयोग करके एक प्रेरण कक्ष में संज्ञाहरण को प्रेरित करें (पेडल रिफ्लेक्स के नुकसान के रूप में मान्यता प्राप्त है)।
- जानवर को एक स्टीरियोटैक्सिक फ्रेम पर सेट करें, जिसमें जानवर को मास्क का उपयोग करके एनेस्थेटाइज्ड किया जाए और 30% ओ 2/70% एन 2 में 1.5% -2.0% आइसोफ्लुरेन रखाजाए।
- जानवर के शरीर के तापमान को मापने के लिए गर्म पानी के रिसर्कुलेटिंग हीटर और रेक्टल प्रोब का उपयोग करके जानवर को 37 डिग्री सेल्सियस पर रखें।
- माउस की आंखों पर स्नेहक आंख मरहम की एक बूंद डालें।
- हेयर ट्रिमर का उपयोग करके जानवर के सिर को शेव करें।
- शेव किए गए खोपड़ी क्षेत्र को तीन बार साफ करें, पहले पोविडोन-आयोडीन के साथ कपास के फाहे का उपयोग करें, और फिर 70% इथेनॉल के साथ बाँझ पैड का उपयोग करें।
- जानवर के पीछे के पंजे को थोड़ा चुटकी मारकर दर्द की अनुपस्थिति की पुष्टि करें।
- स्केलपेल का उपयोग करके खोपड़ी की मध्य रेखा पर 1.4 सेमी का चीरा लगाएं और खोपड़ी को उजागर करें।
- एक तेज पेंसिल का उपयोग करके, ब्रेग्मा से दाईं ओर 1.5 मिमी पर निशान बनाएं।
- 1.5 मिमी के निशान पर केंद्रित 2.5 मिमी व्यास का एक गोलाकार पिनहोल रखें।
नोट: एक गोलाकार पिनहोल युक्त एक वर्ग को डबल-साइडेड ब्लैक टेप का उपयोग करके और उल्लिखित आकार के सिंगल-होल पंच टूल का उपयोग करके केंद्र में 2.5 मिमी व्यास का उद्घाटन करके बनाया जा सकता है। - हरी ठंडी रोशनी को गोलाकार पिनहोल पर रखें, प्रकाश और पिनहोल के बीच के अंतर को कम से कम रखें।
- प्रकाश के प्रसार से बचने के लिए एल्यूमीनियम पन्नी का उपयोग करके क्षेत्र को कवर करें।
- एक बार सेटअप तैयार हो जाने के बाद, जानवर को इंट्रापरिटोनियल रूप से 10 मिलीग्राम / किग्रा रोज बंगाल (1 x फॉस्फेट-बफर्ड सलाइन [पीबीएस] में 10 मिलीग्राम / एमएल) के साथ इंजेक्ट करें और 5 मिनट तक प्रतीक्षा करें।
- 5 मिनट के बाद, ठंडे प्रकाश स्रोत (तीव्रता: 4.25) को चालू करें और 15 मिनट के लिए एक्सपोजर बनाए रखें।
- इसके बाद, ठंडी रोशनी बंद करें और स्ट्रोक को या तो नग्न आंखों से सत्यापित करें (क्षेत्र आसपास के क्षेत्र की तुलना में सफेद होने की उम्मीद है) या मस्तिष्क रक्त प्रवाह को मापने के लिए बाहरी उपकरणों का उपयोग करके (उदाहरण के लिए, लेजर स्पॉट कंट्रास्ट इमेजिंग का उपयोग करके (सामग्री की तालिका; चरण 5.1 देखें)।
- 27 जी सुई से जुड़ी 1 एमएल सिरिंज का उपयोग करके, सर्जिकल साइट पर बुपिवैकेन (सामग्री की तालिका) की एक बूंद लागू करें।
- बाधित 6-0 स्पष्ट मोनोफिलामेंट सीवन का उपयोग करके त्वचा चीरा को बंद करें, और संक्रमण को रोकने के लिए सतह पर ट्रिपल एंटीबायोटिक मरहम लगाएं।
- सर्जरी पूरी करने के बाद, जानवर को नियंत्रित तापमान (32 डिग्री सेल्सियस) के साथ एक इनक्यूबेटर में स्थानांतरित करें और जानवर को ठीक होने दें।
- 2 घंटे के बाद, जानवर को उसके घर के पिंजरे में स्थानांतरित करें और भोजन और पानी प्रदान करें।
2. इमेजिंग के लिए PAUSAT तैयार करना
- 532 एनएम लेजर चालू करें और इसे वार्म-अप करने के लिए 15 मिनट के लिए छोड़ दें।
- एनेस्थेटाइज्ड जानवर के लिए इमेजिंग प्लेटफॉर्म तैयार करें।
- इमेजिंग झिल्ली के बगल में मैन्युअल रूप से समायोज्य चरण (सामग्री की तालिका) से जुड़ा एक अनुकूलित रैंप (चित्रा 2 सी) रखें।
- अनुकूलित रैंप से जुड़ी श्वास ट्यूब के साथ एक माउस टूथ-होल्डर संलग्न करें और रैंप की सतह पर एक हीटिंग पैड सुरक्षित करें।
- लेजर के गर्म होने के बाद, जांचें कि फाइबर-बंडल इनपुट के सामने कार्ड रखकर और लेजर लाइट बंडल में प्रवेश सुनिश्चित करके निकट-अवरक्त डिटेक्टर कार्ड (सामग्री की तालिका) का उपयोग करके लेजर पथ और फाइबर-बंडल में युग्मन अच्छी तरह से संरेखित है।
नोट: यह सुनिश्चित करने के लिए कि लेजर इनपुट फाइबर-बंडल इनपुट के साथ केंद्रित है, किसी भी लेजर पथ दर्पण को आवश्यकतानुसार समायोजित करें।
3. पौसैट के लिए जानवर तैयार करना
नोट: पीएयूएसएटी पीटी स्ट्रोक सर्जरी के 1 दिन बाद या पीएमसीएओ सर्जरी के 3 दिन बाद किया जाता है। इमेजिंग (चरण 2) के लिए PAUSAT तैयार करने में लगभग 20 मिनट लगते हैं और PAUSAT के लिए जानवर तैयार करने से तुरंत पहले किया जाना चाहिए।
- चेतना की हानि तक 30% ओ 2/70% एन2 के साथ मिश्रित 5% आइसोफ्लुरेन के इनहेलेशन मिश्रण का उपयोग करके एक प्रेरण कक्ष में संज्ञाहरण को प्रेरित करें (पेडल रिफ्लेक्स के नुकसान के रूप में पहचाना जाता है)।
- जानवर को दांत-धारक और एक मास्क के साथ एक गर्म मंच पर स्थानांतरित करें, और 30% ओ 2/70% एन 2 में 1.5% -2.0% आइसोफ्लुरेन पर संज्ञाहरण बनाए रखें।
- जानवर के शरीर के तापमान को 37 डिग्री सेल्सियस पर रखने के लिए तापमान नियंत्रक उपकरण से जुड़े हीटिंग लैंप और रेक्टल प्रोब का उपयोग करें।
- इलेक्ट्रिक शेवर का उपयोग करके जानवर के सिर के शीर्ष पर बालों को ट्रिम करें। आंखों के पास से कानों के पीछे के क्षेत्र को शामिल करें।
- शेष छोटे बालों को पूरी तरह से हटाने के लिए एक वाणिज्यिक हेयर रिमूवल क्रीम लगाकर जानवर के सिर के शीर्ष पर बालों को शेव करें। 5-6 मिनट के लिए त्वचा पर छोड़ दें, फिर क्रीम को पूरी तरह से हटाने में मदद करने के लिए पानी में एक कपास के फाहे का उपयोग करके पोंछ लें। इसे तब तक दोहराएं जब तक त्वचा बालों से साफ न हो जाए।
नोट: सर्जरी के 1 दिन बाद इमेजिंग के लिए, सर्जरी शुरू करने से पहले इन चरणों का प्रदर्शन किया जा सकता है; पीटी स्ट्रोक के 1 दिन बाद, उन्हें छोड़ा जा सकता है। जब सर्जरी के कई दिनों बाद पीएयूएसएटी छवि अधिग्रहण किया जाता है, तो इस चरण को गंभीर रूप से करने की आवश्यकता होती है। - एक बार जब जानवर और सिस्टम इमेजिंग के लिए तैयार हो जाते हैं, और जानवर को सिस्टम के प्लेटफॉर्म पर स्थानांतरित करने से ठीक पहले, स्टॉक एकाग्रता (सामग्री की तालिका) पर माइक्रोबबल के 100 μL समाधान को 27 ग्राम सुई का उपयोग करके रेट्रो-ऑर्बिटल रूप से इंजेक्ट करें।
नोट: एक बार जब बुलबुले रक्तप्रवाह में परिसंचरण में होते हैं, तो सिग्नल के महत्वपूर्ण नुकसान (~ 10 मिनट) के बिना छवि बनाने के लिए सीमित समय होता है। - माउस की आंखों पर आई प्रोटेक्शन लोशन की एक बूंद डालें।
नोट: जब तक पशु के रक्तप्रवाह तक पहुंचने वाले विदेशी पदार्थों से बचने के लिए रेट्रो-ऑर्बिटल इंजेक्शन नहीं किया जाता है, तब तक आंखों के स्नेहक को लागू करने की सिफारिश नहीं की जाती है। इसलिए, आंखों के बहुत करीब होने से बचने के लिए बालों को हटाने वाली क्रीम आवेदन को धीरे-धीरे और सावधानी से किया जाना चाहिए (लेकिन रुचि के क्षेत्र को उजागर करने के लिए पर्याप्त है जहां स्ट्रोक की उम्मीद है)। हेयर क्रीम हटाने को पहले पानी में डुबोए गए कपास के फाहे के साथ किया जाता है, जिससे क्रीम को टपकने से रोका जा सकता है, जो आंखों को नुकसान पहुंचा सकता है।
4. पौसैट इमेजिंग
नोट: यह स्ट्रोक के बाद मस्तिष्क के कॉन्ट्रा- और इप्सी-लेटरल क्षेत्रों को चित्रित करने के लिए किया जाता है।
- माउस को एकीकृत PAUSAT (सामग्री की तालिका) छवि मंच पर स्थानांतरित करें, माउस को अनुकूलित रैंप (चित्रा 2 सी) पर लापरवाह स्थिति में रखें।
- ध्वनिक युग्मन के लिए सतह पर पर्याप्त आसुत पानी के साथ इमेजिंग विंडो भरें।
नोट: छवि अधिग्रहण के दौरान जानवर के शरीर को गीला होने से रोकने और जानवर के आराम में सुधार करने के लिए 3 डी प्रिंटर का उपयोग करके मुद्रित एक वैकल्पिक रैंप की सिफारिश की जाती है। यह एक स्थिर शरीर के तापमान को बनाए रखने में भी मदद करता है। इसके अलावा, रैंप को माउस हेड के सापेक्ष दोहरे तत्व वॉबलर ट्रांसड्यूसर की फोकल गहराई को समायोजित करने के लिए एक मैनुअल चरण (सामग्री की तालिका) से जोड़ा जा सकता है। कस्टम रैंप डिजाइन फ़ाइल लेखकों के अनुरोध पर उपलब्ध है। - दांत-धारक में माउस सिर को सुरक्षित करें और उचित संज्ञाहरण और वायु प्रवाह सुनिश्चित करें।
- तापमान नियंत्रक उपकरण से जुड़े हीटिंग लैंप और रेक्टल प्रोब का उपयोग करके, जानवर के शरीर का तापमान 37 डिग्री सेल्सियस पर रखें।
- इमेजिंग एप्लिकेशन (सामग्री की तालिका) खोलें और बी-मोड अल्ट्रासाउंड पर नेविगेट करें।
- माउस हेड को वांछित स्थिति में मैन्युअल रूप से समायोजित करने के लिए लाइव अल्ट्रासाउंड विंडो का उपयोग करें।
- चरण की ऊंचाई को समायोजित करने के लिए लाइव अल्ट्रासाउंड विंडो का उपयोग करें, जैसे कि ट्रांसड्यूसर (19 मिमी) की फोकल गहराई छवि के लिए क्षेत्र के लगभग मध्य में है।
- बी-मोड अल्ट्रासाउंड के साथ इमेजिंग
- बी-मोड में अल्ट्रासाउंड ट्रांसमिशन आवृत्ति के मूल्य को समायोजित करें (इन अध्ययनों के लिए, 16 मेगाहर्ट्ज का उपयोग करें)।
- इमेजिंग अनुप्रयोग में सहेजें निर्देशिका जानकारी इनपुट करें।
- मस्तिष्क के बी-मोड स्कैन के लिए वांछित क्षेत्र का चयन करने के लिए फ़्लोटिंग बॉक्स का उपयोग करें।
- स्थैतिक प्राप्त करें बटन दबाएँ।
- छवि अधिग्रहण पूरा होने के बाद एप्लिकेशन में स्कैन के परिणामों की जांच करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वांछित क्षेत्र की छवि बनाई गई है।
नोट: बी-मोड इमेजिंग अधिग्रहण में अनावश्यक देरी से बचें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि एए के लिए रक्तप्रवाह में माइक्रोबबल की उच्च पर्याप्त एकाग्रता बनी रहे।
- एए के साथ इमेजिंग
- छवि अधिग्रहण पर लौटें।
- इमेजिंग एप्लिकेशन (सामग्री की तालिका) में ध्वनिक एंजियोग्राफी मोड में बदलें।
- वांछित स्कैन प्रोटोकॉल पैरामीटर इनपुट करें (जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण फ्रेम स्पेसिंग और प्रति स्थिति फ्रेम की संख्या है, जिसे इन अध्ययनों के लिए क्रमशः 0.2 मिमी और 10 पर सेट किया गया था)।
- स्थैतिक प्राप्त करें बटन दबाएँ।
नोट: एए अधिग्रहण बी-मोड अल्ट्रासाउंड की तुलना में अधिक समय लेता है। - एक बार स्कैन पूरा हो जाने के बाद, छवि विश्लेषण के तहत स्कैन के परिणामों की जांच करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि छवि की गुणवत्ता अपेक्षित है।
नोट: एए मोड के लिए, मस्तिष्क के अंदर एक अलग फोकल गहराई पर एक दूसरे स्कैन को दोहराकर और बाद में उचित पोस्ट-प्रोसेसिंग के साथ छवियों को फिर से जोड़कर एक अधिक प्रतिनिधि पूरे मस्तिष्क की मात्रा प्राप्त की जा सकती है ( चित्रा 3 देखें)।
- फोटोएकॉस्टिक टोमोग्राफी के साथ इमेजिंग
- ऑप्टिकल पैरामीट्रिक ऑसिलेटर (ओपीओ) एप्लिकेशन (सामग्री की तालिका) खोलें और इसे 756 एनएम पर सेट करें।
नोट: ओपीओ आसानी से अंशांकन से बाहर निकल सकते हैं, इसलिए प्रयोग से पहले, सुनिश्चित करें कि ओपीओ को एक स्वतंत्र स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके सही ढंग से कैलिब्रेट किया गया है। - यह सुनिश्चित करने के लिए कि वॉबलर वॉल्यूम और रैखिक-सरणी वॉल्यूम स्वचालित रूप से सह-पंजीकृत हैं, रैखिक-सरणी ट्रांसड्यूसर को पहले से निर्धारित निर्देशांक में मैन्युअल रूप से अनुवाद करें।
नोट: यह महत्वपूर्ण है कि चरण का अनुवाद करने के लिए आवश्यक सटीक दूरी निर्धारित करने के लिए फैंटम ग्रिड का उपयोग करके एक सह-पंजीकरण प्रयोग पहले से किया जाता है, जैसे कि दोनों ट्रांसड्यूसर से परिणामी डेटा 3 डी में सह-पंजीकृत हैं। - लेजर एप्लिकेशन खोलें और 532 एनएम लेजर चालू करें।
- लेजर पावर मीटर का उपयोग करके, लेजर आउटपुट की ऊर्जा को मापें और सुनिश्चित करें कि यह वांछित ऊर्जा है (इन अध्ययनों के लिए ~ 10 एमजे प्रति पल्स का उपयोग किया गया था)।
- पीएटी के लिए वांछित स्कैनिंग मापदंडों का चयन करें (0.4 मिमी चरण आकार, 20 मिमी स्कैन लंबाई, और प्रति स्थिति औसतन 10 फ्रेम)।
- अल्ट्रासाउंड डेटा अधिग्रहण प्रणाली MATLAB प्रोग्राम (सामग्री की तालिका) खोलें और रन बटन दबाएं।
- प्रारंभ बटन दबाकर पीएटी स्कैन प्राप्त करें।
- स्कैन पूरा होने के बाद, MATLAB सेव प्रोग्राम खोलें। सहेजें नाम को इच्छित फ़ाइल नाम में बदलें और चलाएँ बटन दबाएँ .
- ओपीओ तरंग दैर्ध्य को 798 एनएम में बदलें और चरणों को 4.10.3 से 4.10.8 तक दोहराएं।
नोट: एक अनुदैर्ध्य अध्ययन के लिए, जानवर को इनक्यूबेटर में रखकर और कुछ घंटों के लिए निगरानी में रखकर ठीक होने की अनुमति देने की सिफारिश की जाती है (चरण 1.1.18 और 1.1.19 के बाद)। यदि परिणाम सत्यापन वांछित है, तो PAUSAT इमेजिंग के तुरंत बाद अनुभाग 5 पर जारी रखें।
- ऑप्टिकल पैरामीट्रिक ऑसिलेटर (ओपीओ) एप्लिकेशन (सामग्री की तालिका) खोलें और इसे 756 एनएम पर सेट करें।
5. वैकल्पिक: परिणाम सत्यापन
- लेजर स्पॉट कंट्रास्ट इमेजिंग (एलएससीआई)।
- 30% O 2/70%N2 में 1.5% -2.0% आइसोफ्लुरेन का उपयोग करके जानवर को एनेस्थेटाइज करें।
- जानवर को एक स्टीरियोटैक्सिक फ्रेम पर सेट करें, एक मास्क और उपर्युक्त इनहेलेशनल एनेस्थीसिया का उपयोग करके जानवर को एनेस्थेटाइज्ड रखें।
- जानवर के शरीर के तापमान को मापने के लिए गर्म पानी के रिसर्कुलेटिंग हीटर और रेक्टल प्रोब का उपयोग करके जानवर को 37 डिग्री सेल्सियस पर रखें।
- माउस की आंखों पर आई प्रोटेक्शन लोशन की एक बूंद डालें।
- जानवर के पीछे के पंजे को थोड़ा चुटकी मारकर दर्द की अनुपस्थिति की पुष्टि करें।
- हेयर ट्रिमर का उपयोग करके जानवर की खोपड़ी पर बालों को हटा दें।
- पोविडोन-आयोडीन के साथ कपास के फाहे का उपयोग करके सर्जिकल क्षेत्र को कीटाणुरहित करें, इसके बाद 70% इथेनॉल के साथ एक बाँझ पैड। इस प्रक्रिया को तीन बार दोहराएं।
- खोपड़ी की मध्य रेखा पर 1.4 मिमी का चीरा लगाएं और खोपड़ी को उजागर करें। खोपड़ी को पकड़ने के लिए बल का उपयोग करें और इसे स्कैन करने के लिए मस्तिष्क के क्षेत्र पर कब्जा करने से रोकें।
- खोपड़ी पर खारा की कुछ बूंदें लागू करें और जानवर के सिर पर लेजर स्पॉट कंट्रास्ट सिस्टम डिवाइस (सामग्री की तालिका) रखें।
- फ़ाइल मेनू के अंतर्गत, डिवाइस को सबमेनू कार्य मोड में निहित ऑनलाइन मोड में सेट करें।
- फ़ाइल मेनू और सेटिंग्स सहेजें सबमेनू में डिफ़ॉल्ट छवि संग्रहण फ़ोल्डर का चयन करें।
- लाइट सोर्स मेनू में, सही स्थिति में इमेजिंग विंडो का पता लगाने के लिए गाइडिंग लेजर ("लेजर ऑन") और व्हाइट लाइट (" व्हाइट-लाइट ऑन") कनेक्ट करें।
- सेटिंग मेनू में, आवर्धन सेटिंग्स का चयन करें, कर्सर को मैन्युअल रूप से 2.5 पर ले जाएं, और सेटिंग्स को सहेजने के लिए लागू करें और ठीक दबाएँ।
- मुख्य पृष्ठ के शीर्ष सबमेनू में स्थित फ़ोकस पट्टी को मैन्युअल रूप से ले जाकर फ़ोकस समायोजित करें.
- सेटिंग मेनू में, छद्म रंग थ्रेशोल्ड सेटिंग का चयन करें, सीमा को इच्छानुसार समायोजित करें, और सेटिंग्स को सहेजने के लिए लागू करें और ठीक दबाएं।
- लाइट सोर्स मेनू में, छवि को कैप्चर करने से पहले मार्गदर्शक लेजर ("लेजर ऑफ") और सफेद प्रकाश (" व्हाइट-लाइट ऑफ") को डिस्कनेक्ट करें।
- मुख्य पृष्ठ के शीर्ष उपमेनू में प्ले प्रतीक का चयन करके छवि कैप्चर करें।
- ट्राइफेनिलटेट्राज़ोलियम क्लोराइड (टीटीसी) धुंधला हो रहा है
- 30% O2/70%N2 में 5% आइसोफ्लुरेन का उपयोग करके जानवर को गहराई से एनेस्थेटाइज करें।
- एक बार जब जानवर सांस लेना बंद कर देता है, तो उसे तेज कैंची का उपयोग करके काट दें।
- सिर के आसपास की सभी त्वचा और गर्दन क्षेत्र में मांसपेशियों को हटा दें।
- जब तक यह पार्श्विका हड्डी तक नहीं पहुंच जाता तब तक खोपड़ी के ओसीसीपिटल हिस्से में एक कट बनाएं।
- रक्त वाहिका के नीचे बाईं और दाईं ओर एक क्षैतिज कट (~ 5 मिमी) बनाएं। सीधे बल का उपयोग करके खोपड़ी की ओसीसीपिटल हड्डी को हटा दें।
- खोपड़ी के अग्र भाग पर एक कट (~ 5 मिमी) बनाएं।
- खोपड़ी की मध्य रेखा में एक कट (~ 10-15 मिमी) बनाएं- गोलार्धों के बीच - और सुनिश्चित करें कि वे पूरी तरह से अलग हो गए हैं।
- आकार # 7 घुमावदार कैंची का उपयोग करके, खोपड़ी की पार्श्विका बाईं और दाईं हड्डियों को केंद्र से किनारों तक हटा दें।
- मस्तिष्क को 5 मिलीलीटर बर्फ-ठंडा 1x पीबीएस से भरे कंटेनर में स्थानांतरित करें और इसे 10 मिनट के लिए बर्फ पर रखें।
- मस्तिष्क को स्टेनलेस-स्टील मस्तिष्क मैट्रिक्स (1 मिमी मोटे खंडों) में स्थानांतरित करें।
- डिस्पोजेबल रेजर ब्लेड (सामग्री की तालिका) का उपयोग करके मस्तिष्क को 1 मिमी कोरोनल वर्गों में विभाजित करें।
- ब्लेड को उनके किनारों से पकड़कर, बर्फ-ठंडे 1x पीबीएस से भरे कंटेनर में स्थानांतरित करें।
- सावधानीसे खंडों को ब्लेड से एक-एक करके अलग करें।
- मस्तिष्क स्लाइस को 70 मिमी व्यास पेट्री डिश में स्थानांतरित करें जिसमें 1x पीबीएस में 2% टीटीसी (सामग्री की तालिका, 3) के 5 मिलीलीटर होते हैं।
- कमरे के तापमान (आर / टी) पर अंधेरे में 15 मिनट के लिए इनक्यूबेट करें।
- 15 मिनट के बाद, टीटीसी को छोड़ दें, इसे 3 एमएल फॉर्मेलिन के साथ बदलें, और आर / टी पर कम से कम 30 मिनट के लिए अंधेरे में इनक्यूबेट करें।
- अंत में, मस्तिष्क के स्लाइस को एक पारदर्शी प्लास्टिक फिल्म पर स्थानांतरित करें और भविष्य के माप के संदर्भ के रूप में स्कैन छवि में एक शासक सहित नमूनों को स्कैन करें।
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Representative Results
मस्तिष्क में रक्त वाहिका आकृति विज्ञान की इमेजिंग।
एए संचार प्रणाली में रोमांचक माइक्रोबबल ्स द्वारा उनकी अनुनाद आवृत्ति पर और माइक्रोबबल्स की सुपर हार्मोनिक प्रतिक्रिया प्राप्त करके रक्त वाहिका आकृति विज्ञान छवियां उत्पन्न करता है। मैन्युअल रूप से समायोज्य चरण से जुड़े अनुकूलित रैंप (चित्रा 2 सी) का उपयोग करके, हम माउस मस्तिष्क को दो अलग-अलग फोकल गहराई पर एए मोड के साथ चित्रित कर सकते हैं। जब गहरे क्षेत्रों को लक्षित किया जाता है, तो अधिक सतही क्षेत्र (जैसे सेरेब्रल कॉर्टेक्स) एक खराब रिज़ॉल्यूशन और सिग्नल ताकत दिखाते हैं (चित्रा 3 ए), और इसके विपरीत (चित्रा 3 बी)। हालांकि, दो फोकल गहराई प्राप्त करके और उन्हें संयोजित करके, एए छवियां एक पूरे कोरोनल सेक्शन (चित्रा 3 सी, डी) के बारे में जानकारी प्रदान कर सकती हैं। इसके अतिरिक्त, तीसरे आयाम के साथ स्कैन करने के लिए मोटराइज्ड स्टेज का उपयोग करके, पीएयूएसएटी उपयोगकर्ता द्वारा परिभाषित रुचि के क्षेत्र (आरओआई) को कवर करने वाले कोरोनल छवियों की एक श्रृंखला पंजीकृत कर सकता है। छवियों की इन श्रृंखलाओं को संरेखित किया जा सकता है और पूरे मस्तिष्क के 3 डी प्रतिनिधित्व, या उपयोगकर्ता द्वारा परिभाषित आरओआई की कल्पना करने के लिए उपयोग किया जा सकता है। हालांकि, अतिरिक्त परिणाम दर्शाते हैं कि अन्य मात्रात्मक उपायों (जैसे स्ट्रोक वॉल्यूम) का विश्लेषण पीएयूएसएटी द्वारा प्राप्त छवियों के संकलन से 3 डी जानकारी का उपयोग करके किया जा सकता है।
इस्केमिक स्ट्रोक से पहले और बाद में शारीरिक और कार्यात्मक मूल्यांकन।
प्रीक्लिनिकल अध्ययनों में पीएयूएसएटी प्रणाली की क्षमता को स्पष्ट करने के लिए, हमने यहां विश्लेषण किए गए इस्केमिक स्ट्रोक के मॉडल में से एक के अधीन जानवरों के दो समूहों का अध्ययन किया: पीएमसीएओ या पीटी स्ट्रोक। ये दो स्ट्रोक मॉडल उन सिद्धांतों में भिन्न होते हैं जिनके द्वारा इस्केमिक क्षेत्र बनाया जाता है। संक्षेप में, पीएमसीएओ मॉडल में, मध्य सेरेब्रल धमनी को इलेक्ट्रो-कॉटराइज्ड किया जाता है, जिससे इस धमनी से मस्तिष्क तक रक्त की आपूर्ति रुक जाती है। यह चोट एक द्वितीयक चोट को ट्रिगर करती है, जिसमें आसपास के ऊतक इस्केमिक हो जाते हैं, जिससे स्ट्रोक से प्रभावित क्षेत्र बढ़ जाता है। हमने स्ट्रोक के बाद तीसरे दिन पीएमसीएओ स्ट्रोक मस्तिष्क को चित्रित करने का फैसला किया, क्योंकि यह वह समय है जिस पर स्ट्रोक से प्रभावित होने की उम्मीद अधिकतम क्षेत्र प्राप्त किया जाता है। पीटी स्ट्रोक में, हालांकि, स्ट्रोक से प्रभावित ऊतक का अधिकतम क्षेत्र पहले दिन के बाद हासिल किया जाता है, इसलिए हमने स्ट्रोक किए जाने के बाद पहले दिन पीटी स्ट्रोक की छवि बनाने का फैसला किया। यद्यपि हमने अपने अध्ययन में इन समय बिंदुओं को चुना है, पीएयूएसएटी का उपयोग किसी भी वांछित समय बिंदु पर स्ट्रोक की अनुदैर्ध्य निगरानी के लिए किया जा सकता है।
सबसे पहले, जानवर के सिर की सही स्थिति सुनिश्चित करने और खोपड़ी और मस्तिष्क के बीच स्थानिक सीमाओं की पहचान करने के लिए एक बी-मोड स्कैन प्राप्त किया गया था (चित्रा 4 ए और चित्रा 5 ए)। चित्रित मस्तिष्क के सबसे पूर्ववर्ती भाग में संदर्भ बिंदु के रूप में खोपड़ी का अग्र भाग शामिल है। 20 मिमी (पूर्ववर्ती से पीछे) x 17.15 मिमी (पार्श्व) का आरओआई बाईं ओर कवर करता है (विपरीत; सीएल) और दाएं (सी.एल.) आईएल) गोलार्धों को स्ट्रोक क्षेत्र का पता लगाने के लिए निम्नलिखित अध्ययनों में परिभाषित किया गया था। एए छवियों ने परिसंचारी माइक्रोबबल से संकेत को लक्षित करके रक्त वाहिका संरचनाओं के बारे में जानकारी प्रदान की। हमारे परिणाम बताते हैं कि अघायल मस्तिष्क (बेसलाइन) में, दोनों गोलार्ध रक्त वाहिकाओं (चित्रा 4 बी और चित्रा 5 बी) का एक समान वितरण प्रस्तुत करते हैं, जैसा कि चोट की अनुपस्थिति में अपेक्षित है। दो अलग-अलग तरंग दैर्ध्य (चित्रा 4 सी और चित्रा 5 सी) पर प्राप्त पीए छवियों के आधार पर ऊतक ऑक्सीकरण मानचित्र वितरण के लिए एक समान परिणाम देखा जाता है। हमने डीऑक्सीजनेटेड हीमोग्लोबिन (756 एनएम) के लिए स्थानीय अधिकतम ऑप्टिकल अवशोषण के आधार पर दो अलग-अलग तरंग दैर्ध्य का मूल्यांकन करने का फैसला किया और तरंग दैर्ध्य जिस पर डीऑक्सीजनेटेड और ऑक्सीजन युक्त हीमोग्लोबिन ने समान ऑप्टिकल अवशोषण (798 एनएम) 20 प्रस्तुत किया। हीमोग्लोबिन की इन दो अवस्थाओं को कैप्चर करके, हम ऊतक ऑक्सीकरण (चित्रा 4 डी और चित्रा 5 डी) का सटीक अनुमान लगा सकते हैं।
मस्तिष्क से आधारभूत छवि प्राप्त करने के अगले दिन, हमने जानवर (पीएमसीएओ या पीटी स्ट्रोक) पर सर्जरी की, जैसा कि पिछले खंडों में वर्णित है। स्ट्रोक के स्थान और आकार का मूल्यांकन करने के लिए स्ट्रोक के बाद एक विशिष्ट समय बिंदु पर छवियों का एक नया सेट प्राप्त किया गया था (चित्रा 2 ए देखें)। पीएमसीएओ के अधीन चूहों से प्राप्त एए छवियां कॉर्टेक्स के दाहिने पार्श्व में सिग्नल की तीव्रता में उल्लेखनीय कमी दिखाती हैं (चित्रा 4 बी)। वही क्षेत्र पीए छवियों से ऊतक ऑक्सीकरण मानचित्र में कमी दिखाता है, जो एक इस्केमिक क्षेत्र (चित्रा 4 डी) का सुझाव देता है। हमारे परिणामों को मान्य करने के लिए, हमने स्ट्रोक जानवर से छवियों को प्राप्त करने के तुरंत बाद मस्तिष्क को काटने और टीटीसी धुंधला करने का फैसला किया। हमारे परिणाम बताते हैं कि PAUSAT और अच्छी तरह से स्थापित टीटीसी धुंधला (चित्रा 4 बी-ई) द्वारा हमारे परिणामों की तुलना में स्ट्रोक के रूप में पहचाना जाने वाला क्षेत्र समान है। हम यहां यह भी प्रदर्शित करते हैं कि पीएयूएसएटी स्ट्रोक, पीटी स्ट्रोक के दूसरे मॉडल का उपयोग करके मस्तिष्क में स्ट्रोक क्षेत्रों की पहचान कर सकता है, जिसका मूल्यांकन स्ट्रोक प्रेरण (1 दिन) के बाद पहले के समय बिंदु पर किया गया था। जैसा कि चित्रा 5 बी में दिखाया गया है, हम कॉर्टेक्स के ऊपरी हिस्से में एक क्षेत्र की पहचान करने में सक्षम थे, जिसमें रक्त प्रवाह की आपूर्ति कम हो गई और ऑक्सीजन संतृप्ति में सहवर्ती कमी आई (चित्रा 5 डी)। टीटीसी स्टेनिंग से प्राप्त परिणाम पीएयूएसएटी (चित्रा 5 बी-ई) द्वारा पहले पहचाने गए स्ट्रोक के स्थान और आकार से मेल खाते हैं।
माउस की छवि की उम्र छवि की गुणवत्ता को भारी प्रभावित कर सकती है। एक माउस की खोपड़ी उम्र के साथ मोटी हो जाती है, और चूंकि खोपड़ी में नरम ऊतक के सापेक्ष काफी अलग ध्वनिक प्रतिबाधा होती है, इसलिए अल्ट्रासोनिक तरंगों का एक बड़ा प्रतिशत खोपड़ी की सीमा पर परिलक्षित होता है। क्योंकि ये एकीकृत इमेजिंग सिस्टम सभी ध्वनिक-आधारित हैं, इससे पुराने चूहों के लिए इमेजिंग गहराई में कमी आती है। यह चित्र 6 में स्पष्ट रूप से देखा जा सकता है, जहां तीन अलग-अलग उम्र के चूहों को एक ही परिस्थितियों में एए के साथ चित्रित किया गया था। यदि इमेजिंग प्रक्रिया का पालन नहीं किया जाता है जैसा कि पहले वर्णित है, तो इसी तरह के कम-सिग्नल परिणामों की उम्मीद है।
पीएयूएसएटी द्वारा स्ट्रोक की मात्रा का मात्रात्मक विश्लेषण।
जैसा कि उपर्युक्त परिणामों में वर्णित है, PAUSAT उपयोगकर्ता द्वारा वर्णित ROI को लक्षित करने वाली कोरोनल छवियों की एक श्रृंखला को कैप्चर करता है। हमने विभिन्न कोरोनल छवियों के भीतर स्ट्रोक क्षेत्र और छवियों के बीच की दूरी की गणना करके स्ट्रोक की मात्रा का विश्लेषण किया। पीएयूएसएटी द्वारा गणना की गई स्ट्रोक की मात्रा टीटीसी धुंधला छवियों (चित्रा 7) का उपयोग करके एक समान दृष्टिकोण के आधार पर गणना की गई स्ट्रोक वॉल्यूम की तुलना में कोई सांख्यिकीय अंतर (पी < 0.05) नहीं दिखाती है।
चित्रा 3: एए छवियों की गुणवत्ता पर वॉबलर ट्रांसड्यूसर की फोकल गहराई का प्रभाव। कई फोकल गहराई पर छवियों को प्राप्त किया जा सकता है और बाद में सर्वोत्तम पूरे मस्तिष्क इमेजिंग परिणामों का उत्पादन करने के लिए जोड़ा जा सकता है। (ए) एए कोरोनल खंड एक गहरी फोकल गहराई पर प्राप्त किया गया। (बी) एए कोरोनल सेक्शन अधिक सतही फोकल गहराई पर प्राप्त हुआ। (सी) गहरे फोकस (हरे) और अधिक सतही रूप से केंद्रित (मैजेंटा) छवियों को फ्यूज करने का परिणाम। (डी) (ए) और (बी) के बराबर पिक्सेल स्केल मान के साथ गहरे फोकस और अधिक सतही रूप से केंद्रित छवियों के संयोजन का परिणाम। इस आंकड़े को16 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 4: पीएमसीएओ स्ट्रोक से पहले और बाद में माउस मस्तिष्क (# 1) के प्रतिनिधि पीएयूएसएटी परिणाम। (ए) बेसलाइन और पोस्ट-स्ट्रोक बी-मोड अल्ट्रासाउंड कोरोनल छवियां। (बी) बेसलाइन और पोस्ट-स्ट्रोक एए कोरोनल छवियां। (सी) 756 एनएम उत्तेजना पर बेसलाइन और पोस्ट-स्ट्रोक पीए कोरोनल छवियां। (डी) ऑक्सीजन संतृप्ति मानचित्र 756 एनएम और 798 एनएम उत्तेजना छवियों पर आधारित है। (ई) एक माउस मस्तिष्क के टीटीसी दाग वाले खंड, स्ट्रोक के एक ही क्षेत्र को दिखाते हैं। छवि के निचले भाग पर रेखाओं के बीच की दूरी 1 मिमी का प्रतिनिधित्व करती है। इस आंकड़े को16 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 5: पीटी स्ट्रोक से पहले और बाद में माउस (# 2) के प्रतिनिधि पीएयूएसएटी परिणाम। (ए) बेसलाइन और पोस्ट-स्ट्रोक बी-मोड अल्ट्रासाउंड कोरोनल छवियां। (बी) बेसलाइन और पोस्ट-स्ट्रोक एए कोरोनल छवियां। (सी) 756 एनएम उत्तेजना पर बेसलाइन और पोस्ट-स्ट्रोक पीए कोरोनल छवियां। (डी) ऑक्सीजन संतृप्ति मानचित्र 756 एनएम और 798 एनएम उत्तेजना छवियों पर आधारित है। (ई) एक माउस मस्तिष्क के टीटीसी दाग वाले खंड, स्ट्रोक के एक ही क्षेत्र को दिखाते हैं। छवि के निचले भाग पर रेखाओं के बीच की दूरी 1 मिमी का प्रतिनिधित्व करती है। इस आंकड़े को16 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 6: एए छवियों की गुणवत्ता पर माउस की उम्र का प्रभाव। यह आंकड़ा एए सिग्नल तीव्रता और इमेजिंग गहराई में अंतर को दर्शाता है जब विभिन्न उम्र के जानवरों को तुलनीय परिस्थितियों में चित्रित किया जाता है। जैसा कि आंकड़े में देखा गया है, पुराने चूहों (18 महीने) इमेजिंग युवा चूहों (1.5 महीने) की तुलना में खोपड़ी के आकार और मोटाई के कारण कम गुणवत्ता वाली छवियां पैदा करती है, जबकि वयस्क चूहे एक मध्यवर्ती संकेत (6 महीने) दिखाते हैं। खोपड़ी और मस्तिष्क के ऊतकों के बीच बड़े ध्वनिक प्रतिबाधा बेमेल के कारण, खोपड़ी के माध्यम से फैलने वाली अल्ट्रासाउंड तरंगें परिलक्षित और अपवर्तित होती हैं, जिससे संकेत हानि और संकल्प गिरावट होती है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
चित्रा 7: इस्केमिक स्ट्रोक की मात्रा का विश्लेषण। (ए) पीटी स्ट्रोक से टीटीसी अनुभागों का उदाहरण और तुलनीय कोरोनल स्थानों पर संबंधित टीटीसी खंडित छवियां, एए छवियां और एए खंडित छवियां। (बी) पीएमसीएओ और पीटी स्ट्रोक के लिए टीटीसी और एए छवियों के आधार पर गणना की गई स्ट्रोक की मात्रा, कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं दिखाती है (पी > 0.05)। ग्राफ औसत ± मानक विचलन (एसडी) दिखाता है। (एन = 3 जानवर प्रति समूह)। इस आंकड़े को16 से संशोधित किया गया है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.
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Discussion
इस विधि के कुछ महत्वपूर्ण पहलू हैं, जो यदि गलत तरीके से किए जाते हैं, तो छवि की गुणवत्ता और मात्रात्मक विश्लेषण में काफी कमी आ सकती है। PAUSAT छवियों में उपयोगकर्ता-त्रुटि का सबसे अधिक होने वाला परिणाम या तो सिग्नल की कमी या बहुत कम सिग्नल शक्ति है, जो दोनों विभिन्न कारणों से हो सकते हैं। ऐसा एक कारण ध्वनिक युग्मन के साथ एक समस्या है। इमेजिंग के दौरान माउस के सिर के आसपास के पानी में बड़े हवा के बुलबुले अक्सर अल्ट्रासाउंड को ट्रांसड्यूसर से या उससे यात्रा करने से रोक सकते हैं, जिससे सिस्टम के सभी तीन तौर-तरीकों के लिए परिणामी छवि में छाया क्षेत्र बन सकता है। इसे यह सुनिश्चित करके रोका जा सकता है कि सिस्टम झिल्ली और छवि के लिए नमूने के बीच पर्याप्त पानी मौजूद है। यह भी हो सकता है कि एए सिग्नल की कमी है, लेकिन आश्चर्यजनक रूप से उच्च पीए सिग्नल है, जो उपयोग किए गए तरंग दैर्ध्य से स्वतंत्र है। यह बालों की उपस्थिति के कारण हो सकता है- विशेष रूप से काले बाल-प्रकाश के अवशोषण में हस्तक्षेप करते हैं। इससे बचने के लिए, पहले जानवर के सिर को शेव करना आवश्यक है जब तक कि कोई बाल दृष्टि से पहचान योग्य न हो।
एए छवियों के बारे में, एक और समस्या जो हो सकती है और बहुत कम सिग्नल की कमी या बहुत कम हो सकती है, वह है संचार प्रणाली में मौजूद माइक्रोबबल ्स की कम एकाग्रता। यदि माइक्रोबबल बहुत पतला हैं या उन्हें अनुचित तरीके से इंजेक्ट किया गया था, तो परिणामी संकेत बहुत कमजोर होगा। रेट्रो-ऑर्बिटल इंजेक्शन केवल अच्छी तरह से प्रशिक्षित कर्मियों द्वारा किया जाना चाहिए। एक अन्य कारण माइक्रोबबल इंजेक्शन और इमेजिंग की शुरुआत के बीच एक लंबी अवधि हो सकती है, जिससे रक्तप्रवाह में माइक्रोबबल ्स की कमी हो सकती है। इससे बचने के लिए, माइक्रोबबल को इंजेक्ट करने से पहले इमेजिंग के लिए सिस्टम तैयार करने की सिफारिश की जाती है, ताकि इंजेक्शन के तुरंत बाद जानवर को पीएयूएसएटी सिस्टम झिल्ली में स्थानांतरित किया जा सके। यह ध्यान देने योग्य है कि वैकल्पिक अंतःशिरा मार्गों (जैसे पूंछ शिरा इंजेक्शन) का उपयोग तब भी किया जा सकता है जब जानवर पहले से ही पीएयूएसएटी सिस्टम झिल्ली पर तैनात होता है, जिससे इंजेक्शन और इमेजिंग के बीच का समय कम हो जाता है। इसके अतिरिक्त, माइक्रोबबल की अधिकतम एकाग्रता को बनाए रखने के हित में, पीए इमेजिंग से पहले एए इमेजिंग करने की भी सिफारिश की जाती है।
पीए सिग्नल भी प्रभावित हो सकता है यदि आवश्यक कदम ठीक से नहीं किए जाते हैं। मुद्दों में से एक उत्तेजना लेजर की गुणवत्ता शामिल है। लेजर स्रोत का वर्णन करने वाले दो मुख्य घटक पल्स ऊर्जा और तरंग दैर्ध्य हैं। इन मात्राओं को मापने के लिए एक स्वतंत्र पावर मीटर और स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करने की अत्यधिक अनुशंसा की जाती है और यह सुनिश्चित किया जाता है कि वे वांछित मूल्यों पर सेट हैं। यदि एक गलत मान माना जाता है, तो कार्यात्मक गणना भ्रामक परिणाम प्रदान करेगी।
यह भी संभव है कि जब एए और पीए छवियों को जोड़ा जाता है, तो वे संरेखण से बाहर होते हैं। इसका मुख्य कारण यह है कि ट्रांसड्यूसर के बीच स्थापित निर्देशांक सटीक नहीं थे। इसे रोकने के लिए, एए और पीए छवियों के सफल सह-पंजीकरण के लिए सटीक निर्देशांक निर्धारित करने के लिए पहले से फैंटम ग्रिड का उपयोग करके आवश्यक प्रयोग करना महत्वपूर्ण है। अशुद्धि का एक और संभावित स्रोत ओपीओ के गलत अंशांकन के कारण है। इसे कम करने के लिए, ओपीओ को एक स्वतंत्र स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके सही ढंग से कैलिब्रेट किया जाना चाहिए।
सुधार के महत्वपूर्ण क्षेत्र बने हुए हैं, विशेष रूप से इस एकीकृत प्रणाली के पीएटी घटक की छवि गुणवत्ता के बारे में। वर्तमान पीएटी सिस्टम एक स्कैनिंग रैखिक-सरणी कॉन्फ़िगरेशन पर आधारित है। हम कई स्ट्रोक माउस मॉडल का उपयोग करके मस्तिष्क के स्वस्थ क्षेत्रों बनाम इन्फ्रैक्ट के ऑक्सीकरण में बड़े पैमाने पर अंतर का निरीक्षण करने में सक्षम हैं, हालांकि, विस्तृत वाहिका (माइक्रोवेस्टल) को देखा नहीं जा सकता है। दो मुख्य समस्याएं हैं जो इस कम छवि गुणवत्ता में योगदान करती हैं। पहला सीमित दृश्य समस्या है। पीएटी में एक नमूने की पूर्ण-दृश्य पुनर्निर्मित छवि बनाने के लिए, डिटेक्टर को ऑब्जेक्ट को पूरी तरह से घेरना चाहिए (या 4 : का ठोस कोण होना चाहिए)। हालांकि, प्रयोगात्मक सेटिंग में, यह मुश्किल है। यह सीमित दृश्य समस्या को जन्म देता है, जिससे रक्त वाहिकाएं होती हैं जो ट्रांसड्यूसर सरणी के लिए ऑर्थोगोनल होती हैं, जिनका पता नहीं लगाया जा सकताहै। रैखिक-सरणी पीएटी में सीमित-दृश्य समस्या के प्रभाव ों को कम करने के समाधान मौजूद हैं, जिनमें से सबसे आशाजनक आभासीबिंदु स्रोतों के रूप में माइक्रोबबल का उपयोग है। रैखिक-सरणी पीएटी की दूसरी समस्या ध्वनिक लेंस के कमजोर फोकस के कारण खराब ऊंचाई संकल्प और संवेदनशीलता है। हालांकि, रैखिक-सरणी प्रणाली के हार्डवेयर डिजाइन में एकल-स्लिट विवर्तन का उपयोग रैखिक-सरणी पीएटी23,24 के लिए आइसोट्रोपिक रिज़ॉल्यूशन और संवेदनशीलता बनाने के लिए दिखाया गया है। डीप लर्निंग दृष्टिकोण को सीमित-दृश्य समस्या और रैखिक-सरणी पीएटी25,26,27 के खराब उन्नयन संकल्प दोनों को आंशिक रूप से हल करने के लिए भी दिखाया गया है। इन समाधानों का संयोजन हमारे एकीकृत इमेजिंग सिस्टम के पीएटी घटक की छवि गुणवत्ता में काफी वृद्धि करेगा।
यहां, हमने प्रीक्लिनिकल सेटिंग में इस्केमिक स्ट्रोक के संरचनात्मक और कार्यात्मक परिमाणीकरण के लिए एक नई नॉनइनवेसिव मल्टी-मोडल इमेजिंग विधि प्रस्तुत की है। एए के माध्यम से, माउस मस्तिष्क में रक्त वाहिकाओं की स्पष्ट आकृति विज्ञान और छिड़काव मानचित्रण संभव है। सिग्नल की स्थानीय रूप से परिभाषित कमी एक इन्फ्रैक्ट क्षेत्र को इंगित कर सकती है जहां रक्त छिड़काव में कमी आई है, जिससे इन्फ्रैक्ट वॉल्यूम का अनुमान लगाया जा सकता है। पीएटी के माध्यम से, हीमोग्लोबिन की ऑक्सीजन संतृप्ति को स्ट्रोक क्षेत्र के अंदर और बाहर मापा जा सकता है, जो इन्फ्रैक्ट क्षेत्र में मस्तिष्क के ऊतकों की हाइपोक्सिक स्थिति को दर्शाता है। पूरे मस्तिष्क इमेजिंग की यह विधि कुछ विकल्पों के संबंध में कम लागत वाली है, जैसे कि छोटे-पशु एमआरआई। इसके अलावा, यह गहरे ऊतक में कार्यात्मक और संरचनात्मक जानकारी के संयोजन की अनुमति देता है जो अन्य प्रीक्लिनिकल इमेजिंग डिवाइस प्राप्त करने में असमर्थ हैं। हिस्टोलॉजिकल विश्लेषण की तुलना में, यह विधि इन मैट्रिक्स को अनुदैर्ध्य रूप से और कई समय बिंदुओं पर मापने की अनुमति देती है, जैसा कि एक ही समापन बिंदु पर होता है। ऐसा करने की क्षमता इस्केमिक स्ट्रोक के प्रीक्लिनिकल अध्ययन में अभूतपूर्व मात्रात्मक विवरण प्रदान करेगी। इसके अतिरिक्त, इस प्रणाली की संरचनात्मक और कार्यात्मक इमेजिंग क्षमता को इस्केमिक स्ट्रोक28 से परे कई प्रीक्लिनिकल अध्ययनों पर लागू किया जा सकता है। संवहनी प्रणाली को प्रभावित करने वाली किसी भी बीमारी की स्थिति या जैविक घटना का पीएयूएसएटी का उपयोग करके गहराई से अध्ययन किया जा सकता है, जिससे यह कई अन्य प्रीक्लिनिकल क्षेत्रों (जैसे, कैंसर) के लिए एक शक्तिशाली प्रीक्लिनिकल इमेजिंग टूल बन जाता है।
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Disclosures
लेखक ों ने इस काम में हितों के टकराव की घोषणा नहीं की है।
Acknowledgments
लेखक अपने तकनीकी समर्थन के लिए सोनोवोल इंक में इंजीनियरिंग टीम को स्वीकार करना चाहते हैं। यह काम आंशिक रूप से अमेरिकन हार्ट एसोसिएशन सहयोगी विज्ञान पुरस्कार (18सीएसए 34080277) द्वारा जे याओ और डब्ल्यू यांग को प्रायोजित किया गया था; संयुक्त राज्य अमेरिका के राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (एनआईएच) R21EB027981, आर 21 EB027304, आरएफ 1 NS115581 (ब्रेन इनिशिएटिव), आर 01 NS111039, आर 01 EB028143; यूनाइटेड स्टेट्स नेशनल साइंस फाउंडेशन (एनएसएफ) कैरियर अवार्ड 2144788; जे याओ को चान जुकरबर्ग पहल अनुदान (2020-226178); और एनआईएच डब्ल्यू यांग को R21NS127163 और R01NS099590 देता है।
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 20 GA catheter | BD Insyte Autoguard Winged | 381534 | For mouse intubation |
| 2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride | Sigma | T8877 | Necessary for TTC-staining brain for validation |
| 532nm Laser | Quantel | Q-smart 850 | Laser used to pump the OPO for PAT |
| Automatic Ventilator Rovent Jr. | Kent Scientific | RV-JR | To keep mice under anesthesia during surgical procedure |
| Black braided silk 4-0 USP | Surgical Specialties | SP116 | Used for sutures on the neck for pMCAO surgery |
| Bupivacaine | Hospira | 0409-1159-18 | Used prior to closing wounds during surgical procedure |
| C57BL/6 Mice | Jackson Lab | #000664 | Mice used for studying ischemic stroke (2-6 month old male/female) |
| Clear suture | Ethicon | 8606 | Used for closing wound (PT stroke and pMCAO). A clear suture won't interfere with PAT |
| Cold Light LED | Schott | KL 1600 | Needed to create PT stroke |
| Disposable Razor Blade | Accutec Blades | 74-0002 | For sectioning mouse brain |
| Electric drill | JSDA | JD-700 | Used to expose MCA during pMCAO procedure |
| Electrocauterization tool | Wet-Field | Wet-Field Bipolar-RG | Stops blood flow after drilling during pMCAO procedure |
| Hair removal gel | Veet | 8282651 | Used to remove hair from mouse prior to imaging |
| High Temperature Cautery Loop Tip | BOVIE Medical Corporation | REF AA03 | Used to avoid bleeding when separating the temporal muscle from the skull |
| IR Detector Card | Thorlabs | VRC5 | Used to ensure light path is aligned |
| Laser Power Meter | Ophir | StarBright, P/N 7Z01580 | Can be used to calibrate the laser energy prior to imaging |
| Laser Speckle Imaging System | RWD Life Science Co. | RFLSI-III | Can be used to validate stroke surgery success |
| Lubricant Eye Ointment | Soothe | AB31336 | Can be used to avoid drying of the eyes |
| Manually adjustable stage | Thorlabs | L490 | Used with custom ramp for multiple focal depth AA imaging |
| Modified Vega Imaging System | Perkin Elmer | LLA00061 | System containing both B-mode/AA and PAT transducers |
| Optical Parametric Oscillator | Quantel | versaScan-L532 | Allows for tuning of excitation wavelength in a large range |
| Programmable Ultrasound System | Verasonics | Vantage 256 | Used for PAT part of system |
| Rose Bengal | Sigma | 330000 | Necessary to induce PT stroke |
| Suture | LOOK | SP116 | Used for permanent ligation of CCA |
| Temperature Contoller | Physitemp | TCAT-2 | Used to maintain stable body temperature of mice during procedures |
| VesselVue Microbubbles | Perkin Elmer | P-4007001 | Used for acoustic angiography (2.43 × 10^9 microbubbles/mL) |
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