神经血管流动的中尺度粒子图像测速研究

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Bioengineering

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Summary

在这里, 我们提出了制造透明神经血管幻影的简化方法, 并描述了其中的流动。我们突出了几个重要参数, 并演示了它们与现场精度的关系。

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Peck, R. A., Bahena, E., Jahan, R., Aguilar, G., Tsutsui, H., Princevac, M., Wilhelmus, M. M., Rao, M. P. Meso-Scale Particle Image Velocimetry Studies of Neurovascular Flows In Vitro. J. Vis. Exp. (142), e58902, doi:10.3791/58902 (2018).

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Abstract

粒子图像测速 (piv) 被广泛用于各种领域, 因为它提供了精确可视化和量化跨一个大时空范围的流量的机会。但是, 它的实现通常需要使用昂贵的专用仪器, 这限制了其更广泛的效用。此外, 在生物工程领域,离体流动可视化研究也往往受到商业来源的组织幻影的高成本的进一步限制, 这些幻影可以重述所需的解剖结构, 特别是那些跨越中尺度状态 (亚毫米至毫米长度的刻度)。在此, 我们提出了一个简化的实验协议, 以解决这些限制, 其中的关键要素包括 1) 一个相对低成本的方法, 以制造中尺度组织幻影使用三维打印和有机硅铸造, 和 2)开源图像分析和处理框架, 减少了测量中尺度流量 (速度高达几十毫米/秒) 的仪器需求。总体而言, 这通过利用许多生物工程研究人员已经掌握的资源, 降低了非专家进入的障碍。我们论证了该方案在神经血管流动特征中的适用性;然而, 预计它将与生物工程和其他领域更广泛的中尺度应用相关。

Introduction

piv 广泛应用于流体动力学的实验流体力学和流体运动的定量研究, 从大气到微循环流 1,2,3不等。虽然其实施的具体细节可能与应用的具体情况一样大, 但几乎所有 piv 研究的一个共同点是使用工作流体中播种的示踪粒子的视频成像, 然后对连续的图像帧进行对份分析以提取所需的流动特性。通常, 这是通过首先将每个图像帧细分为称为审讯窗口的较小区域来实现的。由于离散粒子的随机位置, 每个审讯窗口都包含像素强度的唯一分布。如果适当选择窗口大小和数据采集速率, 则可以使用每个窗口中强度信号的相互关联来估计该区域内的平均位移。最后, 考虑到放大倍率和帧速率是已知的实验参数, 可以很容易地计算瞬时速度向量场。

与单点测量技术相比, piv 的一个主要优势是它能够映射跨二维和三维域的矢量场。血流动力学应用尤其受益于这一能力, 因为它允许对局部流动进行彻底调查, 众所周知, 局部流动在血管疾病或重塑 (动脉粥样硬化、血管生成) 中发挥着重要作用。4 个,5,6. 这也适用于评估神经血管流动及其与血管内装置 (分流器、支架、腔内线圈) 的相互作用, 因为在此类应用中, 相关的长度尺度可以通常跨越一个或多个数量级 (例如, 从千分尺到毫米), 设备的几何形状和位置会显著影响局部流体力学7

大多数进行基于 piv 的血流动力学研究的小组都依赖于实验设置, 这些设置密切模仿了一些最早的支架对血管流动的影响的研究 7,8。通常, 这些包括 a) 脉冲激光器和高速摄像机, 以捕获高速流;b) 同步器, 以防止激光脉冲频率与相机采集帧速率之间的混叠;c) 圆柱形光学, 形成光片, 从而最大限度地减少审讯平面上方和下方示踪剂颗粒的背景荧光;d) 在商业交钥匙系统的情况下, 使用专有的软件包, 进行互相关联的分析。然而, 虽然有些应用程序需要这些组件共同提供的性能和多功能性, 但许多其他应用程序并不需要这些组件提供的性能和多功能性。此外, 商业来源的组织幻影的高成本, 重述所需的血管结构也可以证明是有限的许多体外研究, 特别是对于具有连接中尺度的特征的幻影 (& gt; 500 usd/幻影)。在此, 我们报告了一个简化的协议, 用于实现神经血管流的体外可视化piv, 通常在空间和时间上都位于中尺度系统内 (长度尺度范围从亚毫米到毫米, 速度高达几十毫米秒)。该议定书力求利用许多生物工程研究人员已经掌握的资源, 从而降低非专家入境的障碍。

该协议的第一个要素涉及使用投资铸造技术, 以便能够在内部制造从3-d 打印的牺牲型模具中制作透明的、以聚二甲基硅氧烷 (pdms) 为基础的组织幻影。通过利用近年来越来越多的3d 打印机, 特别是共享/多用户设施 (机构设施或公共制造商) 中的打印机, 这种方法显著降低了成本 (例如, & lt;100 usd 幻影在这里介绍的情况下), 同时实现了快速周转, 为各种设计和几何形状的制造。在现行协议中, 采用熔融沉积建模系统, 以丙烯腈丁苯 (abs) 为建筑材料, 而印刷部件可作为后续幻影铸造的牺牲模具。我们的经验表明, abs 非常适合这种用途, 因为它可溶于普通溶剂 (丙酮), 并且在拆卸支撑材料 (例如,防止小模具特征的变形或断裂)。在当前协议中, 使用坚固的印刷模型进一步确保了模具的完整性, 尽管这是以增加溶解时间为代价的。在某些情况下, 使用空心模型也可能提高溶剂的准入, 从而减少溶解时间。但是, 应仔细考虑这可能对模具完整性产生的影响。最后, 虽然本文所制造的幽灵是基于使用通用计算机辅助设计 (cad) 软件包生成的神经血管结构的理想化表示, 但该协议有望适应更复杂的结构的制作, 也是患者特定的几何形状 (例如,通过使用通过将临床成像数据转换为。大多数三维打印机使用的 stl 文件格式)。关于幻影制造过程的更多细节载于议定书第2节。

该协议的第二个元素涉及使用一个开源插件为 imagej 进行跨相关分析9。这与实现一个简单的统计阈值方案 (强度上限)10 , 以改善图像信号之前的相互关联, 以及后相关向量验证方案, 归一化中位测试 (nmt), 通过将每个向量与最近的邻居进行比较, 消除虚假向量11。总体而言, 这使得成像能够使用许多生物工程实验室中常见的设备来完成, 从而无需购置典型 piv 系统中的许多昂贵组件 (例如脉冲激光、同步器、圆柱形光学器件和专有软件)。关于视频收集、图像处理和数据分析的更多细节载于协议第5节和第6节。

图 1说明了本协议中使用的 piv 设置, 该设置依赖于配备高速成像相机的荧光显微镜, 以及用于成像的外部连续白光源 (金属卤化物灯)。全目标体积照明。变速齿轮泵用于通过神经血管组织幻影施加透明模拟血液溶液的循环流动。该溶液由 60:40 混合物的去离子化 (di) 水和甘油, 这是血液动力学研究常见的替代血液 12,13, 14, 由于 a) 其相似的密度和粘度 (,1, 080 kg m 3 和 3.5 cp与 1 , 050 kg m 3 和 3-5 cp为血液) 15,16;b) 其在可见范围内的透明度;c) 其类似的折射率与 pdms (1.38 对1.38 为 pdms)17,18,19,20, 最大限度地减少光学失真; d) 如果需要,可以通过添加黄烷21来引入非牛顿行为的难易程度.最后, 荧光聚苯乙烯珠被用作示踪剂颗粒 (直径 10.3μm; 480 nm\ 501 nm 兴奋/发射)。虽然需要中性浮力珠, 但采购具有最佳流体机械性能 (例如密度、尺寸、成分) 和发射波长的示踪剂粒子可能具有挑战性。例如, 此处使用的珠子的密度比甘油溶液略低 (1, 050 gsm; 1 , 080 gs 3).然而, 考虑到典型实验的持续时间远远短于与浮力效应相关的时间尺度 (分别为5分钟和 20分钟), 因此其流体动力效应可以忽略不计。关于模拟血液溶液配方和体外循环系统设置的进一步细节载于议定书第3和第4节。

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Protocol

1. 基于 abs 的牺牲模具制造

  1. 利用 cad 软件设计所需组织幻象的逆模型。
  2. 使用以 abs 为建筑材料的三维打印机打印模型。

2. 基于 pdms 的血管幻影制造

  1. 混合
    1. 将 pdms 预聚物基和固化剂按10:1 的比例 (按重量) 混合;66克混合物为制造体积达50厘米3的幻影提供了足够的材料.
    2. 将混合物放入真空干燥器中 60分钟, 以脱气并最大限度地减少气泡夹封。使用循环加压/降压, 以促进气泡破裂。
  2. 铸造
    1. 使用成型油灰将打印的 abs 模具安装在玻璃滑块上, 以密封界面。
    2. 小心地将 pdms 混合物倒入模具中, 同时尽量减少气泡夹封。挥之不去的气泡可以使用针头手动破裂。
    3. 在室温 (25°c) 下固化铸造幻影至少24小时。
      注: 在较高的温度下, 此过程可以加速22
  3. 脱模
    1. 通过将丙酮中的幻影浸入并超声至少 15分钟, 使用高达 70 w 的功率, 溶解 abs。
      注意: 丙酮在室温下具有较高的蒸汽压力和较低的闪点。因此, 始终在通风罩下工作, 远离潜在的点火源。穿戴合适的个人防护设备 (例如护目镜或面罩、实验室外套、抗丙酮手套)。
    2. 用异丙醇彻底冲洗幻影, 然后用 di 水去除溶剂残留物。
      注: pdms 在接触丙酮时膨胀;然而, 肿胀消退后, 一旦幻影被冲洗和干燥足够23
  4. 光学显微镜验证幻象保真度
    1. 使用带有相机和图像捕获软件的光学显微镜, 在放大倍率下捕获幻影中的关键特征图像, 从而最大限度地利用视场内的特征。
    2. 在相同的放大倍率下捕获相应校准线粒的图像。
    3. 通过将这两个图像拖到工具栏上, 将它们加载到 imagej 中。
    4. 单击校准线图像使其处于活动状态, 然后选择"线条"工具。使用鼠标, 沿已知距离的要素绘制一条线, 然后从 imagej 菜单中选择 "分析" & gt; "设置比例".
      注: 在 "设置比例"窗口中, 标记为 "距离" 的字段 (以像素为单位) 应预先填充以像素为单位的绘制行的长度。
    5. 在标记为 "已知距离" 的字段中输入要素的长度, 在标记为 "长度单位"的字段中输入其单位。选中标记为"全局"的框, 将此校准因子应用于所有打开的图像。
    6. 使幻影关键要素的图像处于活动状态, 并使用"线条"工具沿感兴趣的要素绘制一条线。从 imagej 菜单中选择 "分析" & gt; "测量" (或按ctrl + m)以测量线条的长度。
    7. 将预期值与 "结果" 窗口中标记为 "长度"的列中的值进行比较, 以确认幻像保真度。

3. 模拟血液溶液配方

  1. 将 di 水和甘油混合在60:40 的比例 (按体积)。
    注: 100 毫升体积足以满足本文所述的体外循环系统。
  2. 在模拟血液溶液中加入1毫升的2.5% 荧光聚苯乙烯珠溶液 (示踪剂颗粒)。
  3. 在400转/分的磁搅拌板上对混合物进行均质化10分钟。

4.体外循环系统的建立

  1. 泵设置
    1. 使用线剥离工具从 ac 到 dc 适配器电源切断 dc 端插头。
    2. 将涂层从电源线和接地线上剥离, 并将其连接到脉冲宽度调制 (pwm) 稳压器的输入端子。
    3. 将泵的直流电机的电源线和接地线连接到 pwm 稳压器的输出端子。
      注: pwm 的七段显示输出占空比 (0%-100%), 用于实现直流电机的可变电压。
  2. 泵校准
    1. 准备200毫升模拟血液溶液 (见第3节)。
    2. 将管道从泵入口放置到保持模拟血液溶液的烧杯上。
    3. 将管道从泵出口放入空烧杯。
    4. 选择所需的占空比设定值 (0%-100%)。按下 "打开"按钮并启动计时器。
    5. 一旦泵转移了整个模拟血液溶液的体积, 停止计时器。使用此时间计算体积流量。
    6. 重复步骤 4.2.1-4.2.5 至少五个不同的占空比设置点, 以建立最小二乘回归曲线。
      注: 建议每个占空比设定点至少有三个复制点。这种关系可用于将所需的流量与所需的 pwm 占空比相关联。

5. 视频采集

  1. 图像校准
    1. 确定视频成像的校准比率 (见第2节)。
  2. 仪器设置
    1. 将 pdms 幻影放置在荧光显微镜的舞台上。
    2. 将幻影连接到齿轮泵, 并引入模拟血液溶液。
      注: 可选, 用乙醇预填模型, 以促进完全润湿;然后, 冲洗并填充它的模拟血液溶液。这对于具有较小容器和/或盲性特征的模型可能特别有用。
    3. 根据泵的校准曲线, 为所需的流量设置泵电机控制器。
    4. 在实验前运行泵 1-5分钟, 以确保稳态条件。
    5. 打开外部灯, 照亮视野。根据荧光磁珠的激发波长选择合适的滤波器。
    6. 将成像焦面调整到容器中间平面。
      注: 这可以通过使用焦距来实现, 该焦距最大限度地提高了成像容器的横截面 (例如, 在使用带有圆形容器横截面的幻影时);和/或索引的幻影特征, 旨在方便识别船舶的中间平面。
  3. 录像
    1. 选择视频录制参数以优化信噪比 (snr)。关键参数包括曝光时间、帧速率和增益。
      注: 在此协议中, 我们使用的帧速率为 2000 fps, 增益为1.0。但是, 这些参数可能因应用程序而异 (有关详细信息, 请参阅讨论部分)。
    2. 收集视频并将其保存为 avi 格式。
  4. 幻影清理
    1. 如果在实验后观察到珠子粘附, 使用高达 70 w 的功率将幻影与水洗涤剂溶液中的相声相列。

6. 图像处理和数据分析

  1. 图像预处理
    1. 将保存的 avi 文件拖到 imagej 窗口中导入它。选择标记为 "转换为灰度"的框。
    2. imagej菜单中选择 "分析" & gt; "生成直方图" (或按ctrl + h) 生成图像像素强度的直方图。记下未处理图像的平均值和标准偏差。
      注: 在较高的帧速率下, 分布严重倾向于零 (没有信号) 的情况并不少见。
    3. imagej菜单中选择 "图像" & gt; "调整" & gt; "亮度和对比度" (或按shift + ctrl + h)以应用亮度/对比度筛选器。
    4. 在 "亮度和对比度" 菜单上, 按"设置"按钮以定义图像限制。将最小值设置为平均值加一个标准偏差, 最大值设置为图像的最大强度 (均基于步骤6.1.2 中获得的统计信息)。
      注: 这通常消除除前10% 像素强度以外的所有像素强度。标准偏差的数量可能会根据所需的像素强度分布而变化。补充材料中提供了用于执行强度上限操作的自定义宏脚本。
    5. imagej菜单中, 选择 "处理" & gt; "噪音" & gt; "设计"以减少饱和像素的数量。
      注: 此操作是必要的, 因为在优化亮度和对比度过程中产生的像素饱和度的可能性增加, 这可能会在随后的相互关联过程中产生杂散向量。
    6. imagej菜单中, 选择 "处理" & gt; "过滤器" & gt; 半径为1.5 的高斯模糊, 以减少因先前的设计操作而偶尔删除 3 x 3 邻域中的照明像素所产生的伪影。
    7. 单击"多边形" 工具, 然后单击图像以勾画感兴趣的区域 (roi)。
    8. imagej菜单中选择"编辑" & gt; "清除外部",以消除在不需要信号的位置 (例如, 船只壁边界以外的区域) 中的传感器噪音, 这可能会降低整体信噪比。
  2. piv 计算
    注: 协议的这一部分为 imagej 使用第三方 piv 插件, 该插件依赖于高斯峰值拟合, 以便能够以亚像素精度估计位移。
    1. imagej菜单中选择 "插件" & gt; "宏" & gt; "运行...", 然后导航到保存的宏补充代码 2. ijm , 以交叉关联连续的图像对。
      注: 宏继续如下所示。1) 首先对连续图像中的强度场进行相互关联, 以确定先进示踪粒子的局部位移 (, 第一图像对由第一和第二图像组成, 第二图像对由第二和第三张图像组成)。2) 然后执行两步多通道评估, 初始和最终审讯窗口大小分别为 256 x 256 像素和 128 x 128 像素。最后, 3) 宏执行时间平均值, 以进一步减少虚假向量的出现。
  3. 归一化中值测试 (Normalized)
    1. imagej菜单中选择 "插件" & gt; "宏" & gt; "运行...",然后导航到保存的宏补充代码 3. ijm,通过规范化的中值测试验证速度字段。
      注: 宏继续如下所示。1) 将瞬时向量场中的每个向量与其8个最近的邻域进行比较, 以计算中值。2) 然后将残差数组计算为每个相邻向量和计算值之间的差。3) 然后用残差的中值归一化所研究的向量与相邻向量值的中值之间的差异。4) 然后将其与阈值 (通常为0.2 像素) 进行比较, 阈值可以根据图像采集过程中噪声先验知识进行更改。最后, 5) 对所有经过验证的瞬时向量场进行时间平均值, 以生成一个复合场, 因为这已证明可以提高向量场质量24

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Representative Results

图 2说明了 pdms 组织幻象制造过程。这里设计的幻影是为了研究在理想化的宽颈, 囊状, 颅内动脉瘤, 以及近端分支穿孔动脉的流动。重要的额外设计特点包括: (1) 所有船只都流入的公共水库, 以确保未进入的液体从幻影中流出----否则, 在较小的容器出口可能会发生液滴形成;2) 气泡陷阱, 便于去除气泡;3) 外腔壁, 以确保容器与水平平面的平行性, 以及最终幻影板高度、长度和宽度的精确定义;4) 使用21g 皮下针柄 (名义外径 820μm) 成型穿孔动脉, 因为我们的打印机无法以足够的保真度定义此类特征。所有设计功能的忠实复制在整个观察。

图 3图 4显示了使用当前协议执行的基于 piv 的流特性的代表性结果。这些研究是使用 100 mlp 的幻影入口流量、2, 000 fps 的数据采集率和0.05秒的时间平均跨度进行的. 图3显示了穿孔动脉内的代表性图像帧, 前后强度上限, 以及8位像素强度值的相应曲面图。两者都表明, 强度上限显著增加了噪声地板上方的峰值定义 (增加了信噪比), 这对于确保执行后续相互关系时的准确性至关重要。图 4显示了强度上限和 nmt 操作对速度向量场的影响。观察到现场均匀性的显著改善, 从而进一步突出了最大限度地提高信噪比以最大限度地减少数据丢失的重要性。

Figure 1
图 1: 粒子图像测速设置.依靠开源图像分析和预处理后框架减少了对测量中尺度流量的仪器的需求, 从而消除了对典型实物存量核实系统的许多昂贵组件的需求 (例如脉冲激光、同步器、圆柱形光学和/或专有软件)。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 2
图 2: 基于 pdms 的组织幻象制造工艺.图像说明: (a) 神经血管幻影模具的 cad 模型, (b) 去除支撑材料后的印刷 abs 模具, (c) abs 模具内 pdms 的铸造和固化, (d) abs 的部分溶解模具材料, 以及 (e) 已完成的 pdms 幻影, 内含物显示关键特征的最终尺寸, 以及在进行 piv 测量的射孔动脉中感兴趣的区域 (roi)。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 3
图 3: 强度封盖操作对图像信噪比的影响.这些面板显示具有代表性的图像帧和相应的像素强度表面图内的穿孔动脉, (a和 b) 之前和 (cd) 应用强度上限操作后. 请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 4
图 4: 强度上限和 nmt 运算对速度矢量场的影响.这些面板说明了从 (a) 未处理的图像数据、(b) 强度上限数据和 (c) 强度上限数据 + nmt 后处理得出的穿孔动脉内具有代表性的瞬时速度矢量场.请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 5
图 5讯问窗口大小对相关质量的影响.当零归一化相关系数的值最大化, 标准偏差最小化时, 就会发生最佳的窗口大小调整。请点击这里查看此图的较大版本.

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Discussion

本文描述的协议概述了一种简化的方法, 用于进行 piv 研究, 以可视化体相关维度和体流动条件下的神经血管流动。在这样做的过程中, 它有助于补充其他也侧重于简化向量场量化的协议, 但在需要考虑更大的长度尺度25或更低流量的非常不同的上下文中2627 ( 例如大气或微循环流量), 从而依赖与当前应用不兼容的方案。

成功实现 piv 最重要的考虑因素在于最大限度地减少流场伪影和最大限度地提高图像质量。组织幻象制造过程中的几个步骤对这两个标准都至关重要。例如, 彻底脱气是至关重要的, 因为在混合过程中被纳入 pdms 内的空气会导致最终幻影内的气泡形成, 这可能会对特征保真度和光学清晰度产生不利影响。此外, 由于 pdms 铸造过程忠实地再现了哪怕是最微小的缺陷 (例如, 生产线、表面毛孔、划痕), 因此需要最大限度地减少 abs 模具的表面粗糙度, 从而导致表面粗糙度。最终的幻影, 可以降低光学清晰度, 增加珠子积累的可能性。虽然本文所述的协议已被证明足以满足目前的应用, 但在文献中有许多关于减少这种粗糙度的方法的报告, 如果有任何需要 (例如, 丙酮蒸汽平滑28或相对于建筑方向优化层厚度和零件方向)29

视频采集的参数选择对于确保高保真矢量场也至关重要。最佳信噪比通常是以最高的可实现帧速率实现的, 仍然允许足够的珠子曝光 (最大帧速率受最小曝光时间的限制)。增益可用于放大信号, 但这也会增加传感器噪声。如果可以从其他流量参数 (例如, 入口体积流量) 估计最大速度, 则可以使用以下关系30估计所需帧速率的下限。

Equation 1(2)

在这里, f采样是相机采集速率 (hz), vmax 是最大预期速度 (mm s), c校准是校准常数 (像素), 和h审讯窗口是询问窗口 (像素) 的大小。但是, 可以使用所谓的相关质量估计技术 (如零归一化相关系数11) 来确定更多的最优值。在该技术中, 首先减去每个帧对的互补信号的平均值, 然后根据其强度的标准偏差进行归一化11。如果原始信号存在位移, 使所有峰值和低谷都匹配, 则此信号的时间偏移值将等于1。相反, 如果没有位移可以对齐这些信号, 则该值将为零。此信息包含在 imagej piv 输出中, 每个矢量都可以绘制为自己的字段, 以验证是否存在导致相关性较差的空间效应 (例如, 光线不均匀)。相关系数也可以在一个场上平均, 作为对其质量的总体估计。最后, 这个数量也可以根据不同的帧速率或审讯窗口大小绘制, 以确定最佳。图 5说明了使用蒙特卡罗合成的粒子场进行的这种分析的结果, 该粒子场的位移与我们实验测量的流量一致 (一种典型的相关质量特征技术 11).结果表明, 应选择审讯窗口的大小和帧速率, 使粒子场被每个帧对的审讯窗口大小的≤20% 所取代, 从而最大限度地提高相关系数, 同时最大限度地减小其可变性。

尽管本文所述的协议已被证明足以满足当前应用程序的需求, 但必须承认其局限性。例如,虽然通过强度上限进行对比度增强提供了易于实现的功能, 但像素强度的整个分布的转换可能会进一步提高信噪比31。同样, 尽管基于相关的跟踪已经建立, 并提供了足够的分辨率, 可以可靠地估计与血流动力学相关的一阶流动特性 (例如, 动脉瘤内速度), 但其他技术可能会提供更高的空间分辨率 (例如, 混合 pivw ptv、最小二乘匹配)32最小二乘, 因此, 在考虑对速度场分辨率更敏感的特性时, 精度更高 (例如,, 壁面剪切应力, 平面内涡度)。同样, 虽然 nmt 提供了一种在相互关联后改进速度向量场的方法, 但必须强调的是, 这只是许多矢量验证技术中的一种, 可以使用24,34, 每个技术它们自身独特的优点和缺点, 可能使其使用更适合此处描述的应用程序以外的应用程序。最后, 虽然这里描述的实验设置试图模拟生理相关的流速和长度尺度的神经血管, 它目前不允许分析脉动流。这并不是目前应用的限制, 因为在大部分神经血管中, womersley 的数量范围往往是≤1 (, 有一个最小的加性效应的多个心脏周期)35, 这表明,稳态条件足以重述沿心脏波形的离散时间点, 其中流量是可比的。然而, 对于 womersley 数量较大的应用 (例如, 更接近心脏的血管), 我们设想通过使用 arduino 引入脉动的可能性, arduino 可用于向泵发送时变 pwm 电压波形, 使心脏流量配置文件 36,37,38的模拟。

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Disclosures

提交人没有什么可申报的。

Acknowledgements

作者承认, 加州大学河滨分校研究和经济发展办公室的一个合作种子赠款为这一项目提供了部分支持。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Solidworks 2015 Dassault Systems N/A CAD Software 
Dow Corning Sylgard 184 Kit Ellsworth Adhesive 184 SIL ELAST KIT 3.9KG PDMS Kit
Stratasys Dimension Elite Stratasys 9180-00105 3D printer
P430 Model Material Cartridge Stratasys 340-21202 ABS build material 
P400 SR Soluble Support Material Cartridge Stratasys 340-30200 Support material
CleanStation DT3 PM3 Technologies 00-00300R Base bath
Lindberg Blue M LGO Box Furnace  Thermo Scientific LB305745M Oven
21G BD PrecisionGlide Needle Betcon Dickenson BD 305167 Branching perforator mold segment
Desiccator (Vacuum) Polylab 55205 Desiccator
Branson 1800 Utrasonic Cleaning Branson CPX-952-116R Sonicator
Acetone Fisher Chemical A9494 Acetone
Isopropol Alcohol Fisher Chemical A4514 Isopropol Alcohol
Glycerol Fisher Chemical GW33500 Glycerol
10um Polystyrene Yellow-Green Fluorescent Particles Magsphere PSF-010UM Fluorescent beads
Phantom Miro  Vision Research Miro M310 High speed camera
Micropump Cole-Parmer 81101 Recirculating pump
Leica DM2000 Leica Microsystems DM2000 Fluorescent Microscope
Leica 10X Objective Leica Microsystems 506259 Objective for perforator
Leica 2.5X Objective Leica Microsystems 11506083 Objective aneurysm sac
Leica Blue Filter Cube L5 Leica Microsystems 513840 Blue filter cube
Leica EL6000 Leica Microsystems 11504115 Light source
Alconox Alconox Inc 1104-1 Detergent
ImageJ NIH N/A Open source image analysis software
https://imagej.nih.gov/ij/
Particle Image Velocimetry PIV Plugin Qingson Tseng N/A https://sites.google.com/site/qingzongtseng/piv

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

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