Samtidig utvärdering av cerebral Hemodynamik och ljusspridande egenskaper hos

Neuroscience

Your institution must subscribe to JoVE's Neuroscience section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

Welcome!

Enter your email below to get your free 10 minute trial to JoVE!





We use/store this info to ensure you have proper access and that your account is secure. We may use this info to send you notifications about your account, your institutional access, and/or other related products. To learn more about our GDPR policies click here.

If you want more info regarding data storage, please contact gdpr@jove.com.

 

Summary

Den samtidiga utvärderingen av cerebrala hemodynamiken och de ljusspridande egenskaperna hos in vivo råtthjärnvävnad demonstreras med användning av en konventionell reflektans avbildningssystem multispektral diffus.

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Nishidate, I., Mustari, A., Kawauchi, S., Sato, S., Sato, M. Simultaneous Evaluation of Cerebral Hemodynamics and Light Scattering Properties of the In Vivo Rat Brain Using Multispectral Diffuse Reflectance Imaging. J. Vis. Exp. (123), e55399, doi:10.3791/55399 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

Introduction

Multispektral diffus reflektans avbildning är den vanligaste tekniken för att erhålla en rumslig karta över karaktäristiska optiska signaler (IOSs) i kortikal vävnad. IOSs observerats i in vivo hjärnan är huvudsakligen hänföras till tre fenomen: Avvikelser i Ijusabsorption och spridningsegenskaper på grund av kortikala hemodynamik, variation i absorption beroende på minskning eller oxidation av cytokromer i mitokondrier, och variationer i ljusspridande egenskaper inducerade av morfologiska förändringar 1.

Ljus i det synliga (VIS) till nära infraröda (NIR) spektralområdet absorberas effektivt och sprids av biologisk vävnad. Den diffus reflektans-spektrum för den in vivo hjärnan kännetecknas av absorption och spridning spektra. De reducerade spridningskoefficienterna | j s 'av hjärnvävnad i våglängdsområdet resultat VIS-till-NIR i en monoton spridningsspektrum uppvisarMed mindre magnituder vid längre våglängder. Det reducerade spridningskoefficientspektrumet μs '(λ) kan approximeras för att vara i form av effektlagsfunktionen 2 , 3 som μ s ' (A) = a × X- b . Spridningskraften b är relaterad till storleken av biologiska spridare i levande vävnad 2 , 3 . Morfologiska förändringar av vävnaden och reduktion av livskraften hos levande kortikalvävnad kan påverka storleken hos de biologiska spriddarna 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 .

Ett optiskt system för multispektral diffus reflektansavbildning kan lätt konstrueras från en glödlampa light källa, enkla optiska komponenter, och en monokromatisk laddningskopplad anordning (CCD). Därför har olika algoritmer och optiska system för multispektral diffus reflektans avbildning använts för att utvärdera kortikala hemodynamik och / eller vävnad morfologi 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18.

Den metod som beskrivs i denna artikel används för att visualisera både hemodynamiken och ljusspridande egenskaper hos råtta cerebral vävnad in vivo med användning av ett konventionellt reflektans avbildningssystem multispektral diffus. Fördelarna med denna metod jämfört med alternativa tekniker är förmågan att utvärdera Spatiotemporal förändringar i båda hjärn hemodynamik och kortikal vävnadmorfologi, liksom dess användbarhet till olika hjärndysfunktion djurmodeller. Därför kommer metoden vara lämplig för undersökningar av traumatisk hjärnskada, epileptiskt anfall, stroke och ischemi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Djurvård, förberedelse och experimentella protokoll godkändes av kommittén Animal Research of Tokyo University of Agriculture and Technology. För denna metodik, är råttan inrymt i en kontrollerad miljö (24 ° C, 12 h ljus / mörker-cykel), med mat och vatten tillgängligt ad libitum.

1. Konstruktion av en konventionell Multispektrala Diffus Reflektans Imaging System

  1. Mount nio smalbandiga optiska interferensfilter med centrumvåglängder av 500, 520, 540, 560, 570, 580, 600, 730, och 760 nm till filterhålen hos det motoriserade filterhjulet.
  2. Konstruera en multispektrala avbildningssystem med en bredbands vit ljuskälla, ett motoriserat filterhjul med ovanstående uppsättning av smalbandsinterferensfilter, en ljusledare, en samlingslins, en video zoomobjektiv, och en monokromatisk CCD-kamera. Layouten av optiska komponenter, som visas i figur 2, kan hänvisas till för thfinns konstruktion förfarande.
    OBS: belysningsvinkel är cirka 45 ° i förhållande till provytan.
  3. Slå på halogenlampa ljuskälla för att belysa ytan av provet via ett interferensfilter, ljusledaren, och uppsamlingslinsen.
  4. Öppna operativsystem programvara CCD-kameran.

2. Djurpreparering

OBS: I detta protokoll, var råttan inte används för framtida experiment och det offrades omedelbart efter mätningar av multispektrala bilder.

  1. Ansluta inloppsporten av ett induktionskammaren till utloppsöppningen av en anestesimaskin med ett rör. Ansluta utloppsporten av induktionskammaren till inloppsöppningen av anestesiapparaten med ett andra rör.
  2. Placera råttan till induktionskammaren och inducera anestesi med 5,0% isofluran. Upprätthålla anestesi på ett djup så att råttan inte svarar på tå nypor. Lorn till 2,0% isofluran användning av en roterande ratt på anestesiapparaten.
  3. Fixera råtta huvud i en stereotaktisk ram. Fäst ett munstycke för anestesi till stereotaktisk ram.
  4. Ansluta inloppsporten av munstycket till utloppsöppningen av anestesiapparaten med ett rör. Ansluta utloppsporten av munstycket till inloppsporten av anestesiapparaten med ett rör.
  5. Raka huvudet regionen utanför den blivande snitt webbplatsen med hårklippnings tills huden visas.
  6. Göra ett längsgående snitt ca 20 mm long längs mittlinjen av huvudet med användning av en kirurgisk skalpell (figur 1 (a)) och exponera de subkutana bindväv (Figur 1 (b)).
  7. Avlägsna de subkutana bindväv med en vass kyrett eller en grip och dra den till båda sidorna av huvudet för att exponera skallbenet (Figur 1 (c)).
  8. Gräva en elliptisk dike på skallbenet inuti hjärn sutures (koronalt sutur, sagittal sutur, och lambdoid sutur) med användning av en höghastighetsborr (figur 1 (d)).
  9. Långsamt och homogent gräva skallbenet inuti diket med hjälp av höghastighetsborr.
  10. Tryck lätt på ytan på den uttunnade skallen med spetsen på pincett att uppskatta benet tjocklek och styrka efter en cerebral blodkärl visas. Om förtunnad skallen regionen trycker lätt, avsluta minskningen av skallbenet med höghastighetsborr.
  11. Skär ellipsoidal gränsen på den uttunnade skallen styckevis använda spetsen av tång eller små kirurgiska saxar.
  12. Avlägsna tunnas skallen från hjärnans yta långsamt och försiktigt med hjälp av tång.
  13. bada försiktigt kraniella fönster med fysiologisk saltlösning och täcka den med en transparent glasplatta ungefär 0,1 mm tjock.

3. Reglering fraktionen av inandad syrgas

OBS! Andnings Condition kan ändras genom att reglera den fraktion av inandat syre (FiO 2).

  1. Med användning av ett rör, ansluter den första porten på en Y-format rör kontakten (kontaktdonet 1) till den första porten hos en annan Y-format rör kontakten (kontaktdon 2).
  2. Ansluta inloppsporten av munstycket till den andra porten hos röret kontaktdonet 1.
  3. Med användning av ett rör, ansluter den tredje porten hos röret kontaktdonet 1 till en koncentration monitorsyreanordning.
  4. Med ett rör, ansluta den andra porten hos röret kontaktdonet 2 till utloppsöppningen av en anestesimaskin.
  5. Med användning av ett rör, ansluter den tredje porten hos röret kontaktdonet 2 till utloppsöppningen av en gasblandning anordning.
  6. Koppla en inloppsport för gasblandningen anordningen till en högtrycks 95% O 2 - 5% CO 2 gascylinder med användning av ett rör.
  7. Anslut den andra inloppsporten i gasblandningen anordningen till en högtrycks 95% N 2 - 5% CO 2 gascylinder med användning av ett rör.
  8. Ändra gasflöden of O 2 och N 2 med användning av de vridreglagen på gasblandningen anordningen.
  9. Kontrollera och reglera FiO 2 med användning av koncentrationen monitorsyreanordning.

4. Förvärv av Multispektrala diffus reflektans Images

  1. Förvärv av referensbilder
    OBS: De optiska komponenter som används i detta experiment, såsom ljuskälla, optisk fiber, och detektorer har sina egna spektralegenskaper. Därför, bör registreras intensiteten hos ljus att passera genom dessa komponenter som en referensbild. Referensbilden är en bild tagen med en standard vit diffusor belyses med ljuset från ljuskällan.
    1. Sätt den vita standard diffusorn på scenen horisontellt.
    2. Fokusera kameralinsen på ytan av den vita diffusorn genom att vrida zoomringen på pipan.
    3. Justera integrationstiden på kameran genom att välja lämpligt värde frånListrutan med integrationstider i kamerans operativsystem så att den största mängden ljus ger en signal som är ungefär 75% av de maximala räkningarna. Medan du tittar på histogrammet för pixelvärden, justera integrationstiden tills signalintensitetsnivån är cirka 75% av de maximala räkningarna.
    4. Välj "spara" kommandot från filmenyn för att spara en bild till en fil.
    5. Ändra filterplatsen genom att rotera filterhjulet.
    6. Spara en bild vid andra våglängder enligt processen som beskrivits ovan. Filnamnet ska identifiera provet och den våglängd som används ( t.ex. W500, W520, W540 ... W760).
  2. Förvärv av provbilder
    Obs! Bilder av diffus reflekterad ljusintensitet hos exponerad råtthjärna vid nio våglängder fångas och sparas på hårddisken på en persondator med samma förvärvsförhållanden.
    1. Placera försiktigt rPå på scenen och justera stegvis nivån så att kameran kan fokusera på råtthjärnans yta.
    2. Välj "spara" kommandot från filmenyn för att spara en bild till en fil.
    3. Ändra filterplatsen genom att rotera filterhjulet.
    4. Spara en bild vid andra våglängder enligt processen som beskrivits ovan. Filnamnet ska identifiera provet och våglängden ( t.ex. R500, R520, R540 ... R760).
  3. Förvärv av mörka bilder
    OBS: CCD-kameran kan generera en ljusintensitet som svar på en elektrisk signal. Det finns emellertid en viss mindre effekt på grund av brus i elektriska kretsar och detektorer, även om ljus inte går in i detektorn. Detta kallas mörkt ström brus. För att noggrant mäta ljusets spektralintensitet bör den mörka strömkomponenten spelas in som en mörk bild och subtraheras sedan från den uppmätta signalen. Den mörka bilden är en bildtagningn med ljusbanan blockeras.
    1. Stäng av halogenlampan ljuskälla.
    2. Blockera ljusvägen till CCD kamerasystemet med användning av en skärmplåt.
    3. Välj "Spara" kommandot från Arkiv-menyn för att spara en bild i en fil. Filnamnet ska identifiera provet (t.ex. mörker).

5. Visualisering hemoglobininnehållet och Light Scattering Parameter

OBS: En uppsättning multispektrala diffus reflektans bilder sparas på hårddisken i en persondator och analyseras offline. En multipel regressionsanalys med hjälp av en Monte Carlo-simulering 19 av multispektrala diffusa reflektionsbilder vid nio våglängder (500, 520, 540, 560, 570, 580, 600, 730 och 760 nm) utförs sedan för att visualisera den tvådimensionella kartor över oxygenerad hemoglobinkoncentration, deoxygenerad hemoglobinkoncentrationen, total hemoglobinkoncentration, regionalt cerebralt syremättnad, och scattrering effekt. Den detaljerade algoritmen har publicerats i litteraturen 17, 18.

  1. Subtrahera den mörka bilden från både referensbilden och provbilden vid varje våglängd.
  2. Normalisera provbilden av referensbilden vid varje våglängd λ. Behandla den normaliserade bilden som den diffusa reflektansen bild R.
  3. Beräkna absorbans (eller optisk densitet) bilden A genom att ta logaritmen av det reciproka värdet av den diffusa reflektansen bild R vid varje våglängd λ:
    ekvation 1 (1)
  4. Generera en tredimensionell matris genom att stapla absorbansvärdena bilderna i ordning efter deras våglängder, där x - y-planet visar den strukturella information som erhållits för hjärnan ytan och z-axeln visar den spektrala informationen.
  5. PeR form en multipel regressionsanalys för absorbansspektrum A (λ) vid varje xy koordinat.
  6. Använda absorbansspektrum A (λ) som den beroende variabeln och den molära extinktionskoefficienten spektra för syresatt hemoglobin ε HbO (λ) och deoxygenerat hemoglobin ε HBr (λ) som de oberoende variablerna för steg 5,5 (publicerad värden för ε HbO (λ) och ε HBr (λ) tillhandahålls i tabell 1).
  7. Kontrollera de tvådimensionella kartor (bilder) av de tre multipel regression koefficienterna a HbO, en HBr, och en 0.
  8. Generera en tredimensionell matris genom att stapla bilderna av de multipla regressionskoefficienterna i den ordning en HbO, en HBr, och en 0, där y- planet visar strukturinformationen som erhållits för hjärnytan och z -axlarna visar multipelregressionskoefficienterna.
  9. Beräkna den syrehaltiga hemoglobinkoncentrationen C HbO, den deoxifierade hemoglobinkoncentrationen C HbR och spridningskraften b från uppsättningen av multipla regressionskoefficienter a HbO, en HbR och en O vid varje xy-koordinat med användning av följande empiriska formler (han värden av p HbO , I , PHbR , I och P , I ( i = 0,1,2,3) finns i tabell 2 ):
    Ekvation 2 (2)
    Ekvation 3 (3)
    Ekvation 4 (4)
  10. Kontrollera de tvådimensionella kartorna (bilderna) av den syreformiga hemoglobinkoncentrationen C HbO, den deoxygenerade hemoglobinkoncentrationen C HbR och spridningskraften b .
  11. Beräkna en tvådimensionell karta över den totala hemoglobinkoncentrationen C HbT genom att summera C HbO och C HbR vid varje x - y- koordinat.
  12. Beräkna en tvådimensionell karta över den regionala cerebrala syremättnaden rSO 2 genom att dividera den syreberoende hemoglobinkoncentrationen C HbO med den totala hemoglobinkoncentrationen C HbT vid varje x - y- koordinat.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Representativa spektrala bilder av diffus reflektans förvärvats från in vivo råtthjärnor visas i Figur 3. Bilderna vid 500, 520, 540, 560, 570, och 580 nm tydligt visualisera ett tätt nätverk av blodkärl i hjärnbarken. Försämringen av kontrasten mellan blodkärl och omgivande vävnad observeras i bilderna vid 600, 730 och 760 nm återspeglar den lägre absorptionen av ljus genom hemoglobin vid längre och NIR våglängder.

Figur 4 visar representativa beräknade bilder av en exponerad råtthjärna för syresatt hemoglobin-koncentration, deoxygenerad hemoglobinkoncentrationen, total hemoglobinkoncentration, regionalt cerebralt syremättnad, och spridningseffekten. Som förväntat från de diffusa reflektionsbilder vid kortare våglängder i figur 3, den totala hemoglobinkoncentrationen i blod vessel regionen är högre än det i den omgivande vävnadsområdet. Å andra sidan är de oxygenehemoglobinkoncentrationerna i arterioler är högre än de i venoler på grund av hemoglobin i arteriellt blod är mycket mer syresatt än i venöst blod. Därför kan fördelningen av arterioler och venoler tydligt urskiljas i den uppskattade bilden av regional syremättnad.

Representativa beräknade bilder av en exponerad råtthjärna under förändringar i FiO 2 för diffus reflektans vid 500 nm r (500), koncentrationen av syresatt hemoglobin C HbO, koncentration av deoxygenerat hemoglobin C HBr, koncentrationen av totalt hemoglobin C HBT, regionalt cerebralt syremättnad RSO 2, och spridningseffekten b, som visas i figur 5. Värdet av RSO 2 ökade enligt hyperoxiska betingelseroch minskade anmärkningsvärt efter induktion av anoxiska förhållanden. Värdet på b var något förhöjd under perioden från starten av anoxi tills andningsstillestånd, medan den minskade kontinuerligt under perioden från 5 min till 30 min efter starten av anoxi. Dessa förändringar i värdet på b var indikativ för morfologiska förändringar, såsom svällning och krympning av cellulära och subcellulära strukturer, som induceras av förlust av vävnadsviabilitet i hjärna.

Figur 1
Figur 1: Stegen i kirurgisk exponering av Rat Cerebral Cortex. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 2
Figur 2: Schematiskt diagram över experimentell apparatur för administrering av anestesi och ändring av fraktionen av inspirerad syre. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.

Figur 3
Figur 3: Representativa multispektrala diffusa reflekterande bilder vid 500, 520, 540, 560, 570, 580, 600, 730 och 760 nm, erhållna från en In vivo råtthjärna. Vänligen klicka här för att se en större version av denna figur.

Figur 4
Figur 4: Representativa beräknade bilder av en exponerad råtthjärna. <strong> (a) Koncentration av syresatt hemoglobin C HbO, (b) koncentration av deoxygenerat hemoglobin C HBR, (c) koncentrationen av totalt hemoglobin C HBT, (d) regionalt cerebralt syremättnad RSO 2, och (e) spridningseffekt b. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

figur 5
Figur 5: representativa resultat av en exponerad råtthjärna vid förändringar i FiO 2. Bilder av in vivo rått-kortikal vävnad under förändringar i FiO 2 för diffus reflektans vid 500 nm r (500), koncentrationen av syresatt hemoglobin C HbO, koncentrationav deoxygenerat hemoglobin C HBr, koncentrationen av totalt hemoglobin C HBT, regionalt cerebralt syremättnad RSO 2, och spridningseffekten b. Klicka här för att se en större version av denna siffra.

<tr>
Våglängd λ nm ε HbO (λ) ε HBr (λ)
500 113,03712 112.6548
520 130,69296 170,58384
540 287.4744 251.5968
560 176,11128 290.4552
570 240.2784 243.3888
580 270.5616 199,908
600 17,28 79,25688
730 2,106 5,95188
760 3,1644 8,36201

Tabell 1: Värdena på ε HbO och ε HbO som används för multipel regressionsanalys. De molära extinktionskoefficienter av syresatt hemoglobin ε HbO och deoxygenerat hemoglobin ε HBr vid varje våglängd λ.

jag β HbO, mig β HBR, mig β b, i
0 -8,3302 -5,85271 -0,76587
1 4405.877 -143,23 53,34134
2 2740.622 3798.067 124.4656
3 -4,40454 -2,81699 -1,36919

Tabell 2: Värdena på β HbO, i, β HBr, i, och p 0, i (i = 0,1,2,3) som används i empiriska formler för C HbO, C HBr, och b. Observera att enheterna i C HbO och C HBr härledda från dessa empiriska formler är volymkoncentrationen, i vilka hemoglobinkoncentrationen av helblod med ett hematokritvärde avläsning av 44% tas som volymkoncentration på 100% av hemoglobin. De empiriska formlerna för hemoglobin concentrations kan härledas från den diffusa reflektansspektra beräknas av Monte Carlo-simulering av ljustransport 19. Den detaljerade processen för härledning av de empiriska formlerna har beskrivits i litteraturen 17, 18.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Det mest kritiska steget i detta protokoll är avlägsnandet av den förtunnade skallen regionen för att göra den kraniala fönstret; Detta bör utföras noggrant för att undvika oväntade blödningar. Detta steg är viktigt för att få hög kvalitet multispektrala diffus reflektans bilder med hög noggrannhet. Användningen av ett stereomikroskop rekommenderas för kirurgiska ingrepp om det är möjligt. Små bitar av gelatinsvamp är användbara för hemostas.

Det optiska system som beskrivs i denna artikel passerar en monokromatisk ljus genom ett interferensfilter beläget framför ljuskällan. Detta kan ändras genom att placera filterhjulet framför videokameran linsen eller CCD-kamera. I detta fall kan emellertid fokalplanet vara variabel om interferensfilter med olika tjocklekar används, och detta kommer att orsaka en försämring av bildkvaliteten. Det är nödvändigt att ta bort glasskivan från kraniala fönstret om en inspelning elektroden införsin i den kortikala vävnaden för elektrofysiologi mätningar, såsom mätningar av den elektriska lokal fältpotential. I detta fall, kan avbildningssystemet detektera oönskat spegelreflektion från den kortikala ytan. Detta problem kan undvikas genom användning av en uppsättning av polariseringsplattor med en korsad Nicols inriktning.

Den konventionella multispektrala avbildningsapparat demonstreras i denna artikel är något tidskrävande att använda, eftersom filterpositioner i hjulet ändras mekaniskt. Detta betyder att bildbehandlingssystemet fångar varje diffus reflektans bild sekventiellt vid en annan våglängd-punkt. På grund av denna begränsning är detta system otillräckliga för att fånga snabba IOSs, såsom förändringar i reflektionsspektrumet på grund av neuronala aktiviteter 20. Även om syresatt hemoglobin och deoxygenerat hemoglobin är de viktigaste kromoforer i den levande hjärnvävnad, de andra kromoforer, såsom cytokrom c oxidas, flavinadenin dinukleotid och nikotinamid-adenin-dinukleotid, bidrar också till absorptionskoefficienten i det synliga våglängdsområdet. Därför kan de uppskattade värdena för C HbO, C HBr, C HBT, RSO 2, och b påverkas av de mindre kromoforer. Dessutom integrerar denna metod all information längs djupriktningen eftersom det bygger på diffus reflektion. Därför har avbildningssystemet inte utföra djupupplösta mätningar.

Det är fördelaktigt att algoritmen använd för föreliggande system även kan tillämpas på multispektrala diffus reflektans bilder som tagits med andra snabba spektrala avbildningstekniker, såsom en akustooptisk avstämbart filter 21, en multi-bländar små linser array med interferensfilter 22, och de spektrala återuppbyggnads bilder en RGB-bild 17, 23. Att använda den föreslagna algoritmen och snabbspektraltekniken är tillsammans ett lovande tillvägagångssätt för utvärdering av snabb IOS-bildbehandling, såväl som för användning i kliniska situationer.

De flesta multispektrala hjärnbilderna har hittills huvudsakligen fokuserat på kortikal hemodynamik och vävnadsmetabolism, såsom cerebral blodvolym, regional cerebral syremättnad och cerebral metabolisk syrehastighet 10 , 11 , 12 , 13 , 14 . Flera befintliga metoder utvärderar spridningsamplituden under antagandet att spridningskraften är konstant 15 , 16 . Emellertid kan morfologiska förändringar av vävnader på grund av patofysiologiska förändringar och en minskning av livskraften hos levande kortikalvävnad påverka storleken av biologiska spridare 4, 5, 6, 7, 8, 9. Därför är det viktigt att uppskatta spridnings parametern b kvantitativt utvärdera vävnads morfologier i hjärnan. Betydelsen av föreliggande teknik med avseende på existerande metoder är dess förmåga att samtidigt mäta de spatiotemporala förändringar i cerebral hemodynamik och kortikal vävnad morfologi.

När det gäller framtida tillämpningar kan denna algoritm användas för att övervaka hjärnans funktion, vitals och livskraft i kortikal vävnad av olika sjukdomar i hjärnan djurmodeller, såsom traumatisk hjärnskada, epileptiskt anfall, stroke och ischemi.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
150-W halogen-lamp light source Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan LA-150SAE
Light guide Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan LGC1-5L1000
Collecting lens Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan SH-F16
Interference filters l@ 500 nm Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan #65088
Interference filters l@ 520 nm Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan #65093
Interference filters l@ 540 nm Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan #65096
Interference filters l@ 560 nm Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan #67766
Interference filters l@ 570 nm Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan #67767
Interference filters l@ 580 nm Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan #65646
Interference filters l@ 600 nm Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan #65102
Interference filters l@ 730 nm Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan #65115
Interference filters l@ 760 nm Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan #67777
Motorized filter wheel  Andover Corporation, NH, USA FW-MOT-12.5
8-bit monochromatic CCD camera THE IMAGINGSOURCE, Germany DMK21BU618.H
Video zoom lens Edmund Optics Japan Ltd, Tokyo, Japan VZMTM300i
Spectralon white standard with 99% diffuse reflectance Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA SRS-99-020

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bonhoeffer, T., Grinvald, A. Optical Imaging based on intrinsic signals: the methodology. Brain mapping; the methods. Toga, A. W., Mazziotta, J. C. Academic Press. San Diego. 55-97 (1996).
  2. Mourant, J. R., et al. Mechanisms of light scattering from biological cells relevant to noninvasive optical-tissue diagnostics. Appl. Opt. 37, (16), 3586-3593 (1998).
  3. Abookasis, D., et al. Imaging cortical absorption, scattering, and hemodynamic response during ischemic stroke using spatially modulated near-infrared illumination. J. Biomed. Opt. 14, (2), 024033 (2009).
  4. Lipton, P. Ischemic cell death in brain neuron. Physiol. Rev. 79, (4), 1432-1568 (1999).
  5. Jarvis, C. R., Anderson, T. R., Andrew, R. D. Anoxic depolarization mediates acute damage independent of glutamate in neocortical brain slices. Cereb. Cortex. 11, (3), 249-259 (2001).
  6. Joshi, I., Andrew, R. D. Imaging anoxic depolarization during ischemia-like conditions in the mouse hemi-brain slice. J. Neurophysiol. 85, (1), 414-424 (2001).
  7. Polischuk, T. M., Jarvis, C. R., Andrew, R. D. Intrinsic optical signaling denoting neuronal damage in response to acute excitotoxic insult in the hippocampal slice. Neurobiol. Dis. 4, (6), 423-437 (1998).
  8. Jarvis, C. R., Lilge, L., Vipond, G. J., Andrew, R. D. Interpretation of intrinsic optical signals and calcein fluorescence during acute excitotoxic insult in the hippocampal slice. NeuroImage. 10, (4), 357-372 (1999).
  9. Obeidat, A. S., Jarvis, C. R., Andrew, R. D. Glutamate does not mediate acute neuronal damage after spreading depression induced by O2/glucose deprivation in the hippocampal slice. J. Cereb. Blood Flow Metab. 20, (2), 412-422 (2000).
  10. 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, (2), 279-290 (2005).
  11. Jones, M., Berwick, J., Johnston, D., Mayhew, J. Concurrent optical imaging spectroscopy and laser-Doppler flowmetry: the relationship between blood flow, oxygenation, and volume in rodent barrel cortex. Neuroimage. 13, (6), 1002-1015 (2001).
  12. Jones, M., Berwick, J., Mayhew, J. Changes in blood flow, oxygenation, and volume following extended stimulation of rodent barrel cortex. Neuroimage. 15, (3), 474-487 (2002).
  13. Zhou, C., et al. Diffuse optical correlation tomography of cerebral blood flow during cortical spreading depression in rat brain. Opt. Express. 14, (3), 1125-1144 (2006).
  14. Bouchard, M. B., Chen, B. R., Burgess, S. A., Hillman, E. M. C. Ultra-fast multispectral optical imaging of cortical oxygenation, blood flow, and intracellular calcium dynamics. Opt. Express. 17, (18), 15670-15678 (2009).
  15. Jones, P. B., et al. Simultaneous multispectral reflectance imaging and laser speckle flowmetry of cerebral blood flow and oxygen metabolism in focal cerebral ischemia. J. Biomed. Opt. 13, (4), 044007 (2008).
  16. Kawauchi, S., et al. Diffuse light reflectance signals as potential indicators of loss of viability in brain tissue due to hypoxia: charge-coupled-device-based imaging and fiber-based measurement. J. Biomed. Opt. 18, (1), 015003 (2013).
  17. Yoshida, K., et al. Multispectral imaging of absorption and scattering properties of in vivo exposed rat brain using a digital red-green-blue camera. J. Biomed. Opt. 20, (5), 051026 (2015).
  18. Nishidate, I., et al. Evaluation of Cerebral Hemodynamics and Tissue Morphology of In Vivo Rat Brain Using Spectral Diffuse Reflectance Imaging. Appl. Spectrosc. (2016).
  19. Wang, L. -H., Jacques, S. L., Zheng, L. -Q. MCML-Monte Carlo modeling of photon transport in multi-layered tissues. Comput. Methods Programs Biomed. 47, (2), 131-146 (1995).
  20. Tsytsarev, V., Premachandra, K., Takeshita, D., Bahar, S. Imaging cortical electrical stimulation in vivo: Fast intrinsic optical signal versus voltage-sensitive dyes. Opt. Lett. 33, (9), 1032-1034 (2008).
  21. Arnold, T., Biasio, M. D., Leitner, R. Hyper-spectral video endoscope for intra-surgery tissue classification using auto-fluorescence and reflectance spectroscopy. Proc. SPIE. 8087, 808711 (2011).
  22. Basiri, A., et al. Use of a multi-spectral camera in the characterization of skin wounds. Opt. Express. 18, (4), 3244-3257 (2010).
  23. Nishidate, I., Maeda, T., Niizeki, K., Aizu, Y. Estimation of melanin and hemoglobin using spectral reflectance images reconstructed from a digital RGB image by the Wiener estimation method. Sensors. 13, (6), 7902-7915 (2013).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics