Method Article

Ultrason Lokalizasyon Mikroskobu Kullanılarak Sıçan Beyin Mikrovaskülatürünün İki Boyutlu Süper Çözünürlüklü Görselleştirilmesi

DOI:

10.3791/67813

⸱

March 28th, 2025

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Fudan University, 2Academy for Engineering and Technology, Fudan University, 3School of Information Science and Technology, Fudan University, 4State Key Laboratory of Medical Neurobiology, Fudan University

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, sıçanlarda beyin mikrovaskülatürünü görüntülemek için 12.5 μm uzamsal çözünürlüğe ulaşan ultrason lokalizasyon mikroskobu (ULM) için bir protokol açıklıyoruz. Kan akış yönünün ve hızının ayrıntılı olarak görselleştirilmesini sağlayarak serebral dolaşım ve vasküler bozukluklarla ilgili çalışmaları ilerletmek için güçlü bir araç sunar.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Serebral mikrovaskülatür, beyin fonksiyonlarını sürdürmek için gerekli olan karmaşık bir damar ağı oluşturur. İnme, Alzheimer hastalığı, gliomlar ve vasküler demans gibi hastalıklar mikrovasküler sistemi derinden bozabilir. Ne yazık ki, mevcut tıbbi görüntüleme yöntemleri bu ölçekte yalnızca dolaylı gözlemler sunmaktadır. Optik mikroskopiden ilham alan ultrason lokalizasyon mikroskobu (ULM), penetrasyon derinliği ve uzamsal çözünürlük arasındaki klasik dengenin üstesinden gelir. Enjekte edilen mikro kabarcıkları (MB'ler) alt dalga boyu hassasiyetiyle lokalize ederek ve izleyerek, mikrometre ölçeğinde vasküler ve hız haritaları oluşturulabilir. Burada, ticari bir ultrason platformu kullanarak sıçanlarda in vivo olarak beyin mikrovaskülatürünün süper çözünürlüklü görüntülenmesi için sağlam bir protokol sunuyoruz. Bu yöntem, mikrovasküler mimariyi yeniden yapılandırarak ve kan akış yönü ve hızı hakkında ayrıntılı bilgi sağlayarak 12,5 μm uzamsal çözünürlüğe ulaşır ve serebral mikrosirkülasyon anlayışımızı büyük ölçüde geliştirir. Protokol, nörovasküler hastalıkların erken teşhisi ve tedavisi için güçlü bir araç sunan sıçan hastalığı modellerine genişletilebilir.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Kılcal damarlar, arteriyoller ve venüllerden oluşan serebral mikrovaskülatür, besin dağıtımını, oksijen değişimini ve atıkların uzaklaştırılmasını kolaylaştırarak beyin fonksiyonunu sürdürmek için gereklidir 1,2. Bu ağdaki bozulmalar, inme3, Alzheimer hastalığı4, gliomlar5 ve vasküler demans6 gibi nörolojik bozukluklarda rol oynar ve beyin fizyolojisinde bozulmalara yol açar. Mikrovasküler değişiklikler sıklıkla klinik semptomların başlamasından önce gelir ve bu da onları tanı ve te....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışmada yapılan tüm hayvan deneyleri Fudan Üniversitesi Etik Kurulu tarafından onaylanmıştır (Onay No: 2022JS-004). Protokol, hayvanlara insancıl muamele edilmesini sağlamak için Fudan Üniversitesi'nin hayvan bakımı yönergelerini sıkı bir şekilde takip eder. Deneye başlamadan önce, sıçanlara çevresel iklimlendirme için 1 haftalık bir süre tanınmalı ve bu süre zarfında yeterli yem ve su sağlanmalıdır. Fotoperiyot, normal fizyolojik durumların korunmasını sağlamak için biyolojik ritimlerine uygun olarak dikkatlice düzenlenir. Deneyin sonunda, ötenazi aşırı dozda inhale izofluran kullanılarak gerçekleştirilir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Şekil 1, sıçanlarda in vivo beyin mikrovasküler ULM görüntüleme için ayrıntılı kurulumu göstermektedir ve her bir eleman deneysel değişkenliği en aza indirmek ve güvenilir süper çözünürlüklü görüntüleme sonuçları için doğru veri toplamayı sağlamak için dikkatlice tasarlanmıştır.

Şekil 2A , Bregma noktasından -1 mm'de konumlandırılmış, 12 mm'ye yaklaşan bir görüntüleme derinliği ile sıçan beynindeki mikrovaskülatür sisteminin .......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, in vivo sıçan beyin mikrovaskülatürünün süper çözünürlüklü görüntülemesini gerçekleştirmek için ULM'yi başarıyla kullandı. Diğer görüntüleme modaliteleriyle karşılaştırıldığında, ULM aynı anda hem uzamsal çözünürlüğü hem de penetrasyon derinliğini barındırır. Açıkta kalan sıçan beyni, kafatasından ziyade görüntülendi ve kemik varlığının neden olduğu zayıflama ve bozulmadan kaçınıldı. Merkezi frekansı 15.625 MHz olan bir dönüştürücü altında, 12.5 μm'ye kadar uzamsal çözünürlü.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma kısmen 2023YFC2410903 Hibesi kapsamında Çin Ulusal Anahtar Araştırma ve Geliştirme Programı, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (Hibe 12274092, 12034005), Şanghay Kaşif Programı (Hibe 21TS1400200), Şanghay Uluslararası Bilim ve Teknoloji İşbirliği Programı (Hibe 24490710400) ve Fudan Üniversitesi Bilim için Yapay Zeka Vakfı (Grant FudanX24AI016) tarafından desteklenmiştir.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
AlkolDICHANGhttps://www.dehsm.com/goods-17187.html%75Hüzmeleme
programıMontreal Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği EnstitüsüMatlab Ultrason Araç Kutusu 3.4 versiyonu
Vücut ısısı bakım cihazıRWD Life Science Co., Ltd.69026
Beyin stereotaksik aletRWD Life Science Co., Ltd.71000-RSolunum maskesine uyarlanabilir
Kraniyal Mikroenjeksiyon Cerrahi Alet KitiRWD Life Science Co., Ltd.SP0005-R
Dijital mikroskopRWD Life Science Co., Ltd.DOM-1001
İlaç dağıtım kateteriRWD Life Science Co., Ltd.
Eritromisin merhemRenhe PharmaH36020018%1 x 15 g
Gaz anestezi makinesiRWD Life Science Co., Ltd.R500IESolunum maskesi içerir
El tipi elektrikli kesme makinesiGUAZHOUMUMJD-DTJ02
El tipi mini kraniyal matkapRWD Life Science Co., Ltd.78001
Konut iğnesiKindly EnterpriseDevelopment Group Co., LTDPozitif Basınç Modeli 26 gr
İyot çözeltisiHYNAUThttps://www.hainuocn.com/index/detail/524.html4.5– 5.5 g/L
IQ demodülasyon programıMontreal Üniversitesi Biyomedikal Mühendisliği EnstitüsüMatlab Ultrason Araç Kutusu 3.4 versiyonu
IsofluranRWD Life Science Co., Ltd.R510-22-10
MATLAB yazılımıMathWorksSürümü R2021a
Mikroenjeksiyon pompasıRWD Life Science Co., Ltd.R462
Sodyum klorür enjeksiyonuSHENG'AO hayvanlar pharmaceutical Co., Ltd.270071460%0,90
SonoVueBraccohttps://www.bracco.com/en-se/product/sonovue
Küresel matkap ucuRWD Life Science Co., Ltd.HM1027/HM1010
Konumlandırma Yazılımını DestekleyenRWD Life Science Co., Ltd.V2.0.0.30400
ŞırıngaNazik EnterpriseDevelopment Group Co., Ltd.RWLB1 mL
İzleme programıJean-Yves Tinevez2016 versiyonu
Ultrason jeliJunkang Medical Equipment Co., Ltd.Model DS-1
Ultrason probuVERASONICS, INC.L22-14vX LF
Verasonics Ultrason SistemiVERASONICS, INC.Vantage-256ultrason platformu
https://www.rwdls.com/product-solutions/life-sciences/administration/draw-blood

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Sweeney, M. D., Ayyadurai, S., Zlokovic, B. V. Pericytes of the neurovascular unit: Key functions and signaling pathways. Nat Neurosci. 19 (6), 771-783 (2016).
  2. Wardlaw, J. M., Smith, C., Dichgans, M. Mechanisms of sporadic cerebral small vessel disease: Insig....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Ultrasound Localization MicroscopySuper Resolution ImagingBrain MicrovasculatureRat Brain ImagingMicrobubble TrackingBlood Flow DynamicsCraniotomy ProcedureVelocity MappingMicrovascular ArchitectureNeurovascular Disease Models

Related Articles