متني غير الغازية، والأوعية الدموية والتمثيل الغذائي عالية التردد الموجات فوق الصوتية والضوئي الجرذ أعماق الدماغ التصوير

Summary

The present work describes a new protocol to perform non-invasive high-frequency ultrasound and photoacoustic based imaging on rat brain, to efficiently visualize deep subcortical regions and their vascular patterns by directing signals on skull foramina naturally present on animal cranium.

Abstract

Photoacoustics and high frequency ultrasound stands out as powerful tools for neurobiological applications enabling high-resolution imaging on the central nervous system of small animals. However, transdermal and transcranial neuroimaging is frequently affected by low sensitivity, image aberrations and loss of space resolution, requiring scalp or even skull removal before imaging. To overcome this challenge, a new protocol is presented to gain significant insights in brain hemodynamics by photoacoustic and high-frequency ultrasounds imaging with the animal skin and skull intact. The procedure relies on the passage of ultrasound (US) waves and laser directly through the fissures that are naturally present on the animal cranium. By juxtaposing the imaging transducer device exactly in correspondence to these selected areas where the skull has a reduced thickness or is totally absent, one can acquire high quality deep images and explore internal brain regions that are usually difficult to anatomically or functionally describe without an invasive approach. By applying this experimental procedure, significant data can be collected in both sonic and optoacoustic modalities, enabling to image the parenchymal and the vascular anatomy far below the head surface. Deep brain features such as parenchymal convolutions and fissures separating the lobes were clearly visible. Moreover, the configuration of large and small blood vessels was imaged at several millimeters of depth, and precise information were collected about blood fluxes, vascular stream velocities and the hemoglobin chemical state. This repertoire of data could be crucial in several research contests, ranging from brain vascular disease studies to experimental techniques involving the systemic administration of exogenous chemicals or other objects endowed with imaging contrast enhancement properties. In conclusion, thanks to the presented protocol, the US and PA techniques become an attractive noninvasive performance-competitive means for cortical and internal brain imaging, retaining a significant potential in many neurologic fields.

Introduction

هناك حاجة إلى استراتيجيات لوصف بدقة ملامح ديناميكا الدم في المخ في الجهاز العصبي المركزي من الحيوانات الصغيرة للمضي قدما في مجال علم الأعصاب ^1-3. يوضح تقنية عرض كيفية تنفيذ الصوتية موسع والتصوير الضوئي على المخ الحيوانات الصغيرة من أجل دراسة البيولوجيا الأوعية الدموية، وترتيب وظيفة.

تقنيات التصوير الضوئية تسمح توطين الأحداث المتصلة النشاط العصبي ^2،4-5 في وقت واحد تكتسب الإشارات الناتجة عن الهيموجلوبين في كل من الدول الاوكسيجين وغير المؤكسج ^6. ولكن نظرا لامتصاص الضوئية ونثر، والتصوير الضوئي النقي يعاني من ضعف القرار المكانية والأنسجة محدودة عمق الاختراق ^7-8. على العكس، الصوتيات تتيح الفرصة لإجراء التصوير أعمق لقرار الفضاء المكاني العالي، ولكن عرقلة من قبل رقطة ومحدود النقيض ^9-11. من خلال الجمع بين ميزات من الضوئيات وايعشر الموجات فوق الصوتية، تقنية الضوئي يحسن كلا التصوير والإمكانات التشخيصية للطرق واحدة ^12-16.

التصوير الضوئي للدماغ لديه القدرة على توضيح الأسئلة متعددة في علم الأعصاب، ومع ذلك، فإن قلنسوة تحمي من الطبيعي أن مخ، بشكل كبير يحد كل من الضوئية والموجات فوق الصوتية اختراق الأنسجة ^17-19. وعلاوة على ذلك، والعظام تعزيز تناثر كل من الضوء والصوت مما أدى إلى فقدان الحساسية وصورة الانحرافات ^17-18. ونتيجة لذلك، بالموجات فوق الصوتية والتصوير الضوئي الدماغ لا يمكن أن يؤديها بسهولة على الحيوانات الوليد قبل التحجر ^20، ولكن التشريح العميق وفسيولوجيا الدماغ الكبار يمكن الوصول إليها بشكل واضح إلا بعد حج القحف ^21،22. وللأسف، فإن الجراحة اللازمة لإزالة الجمجمة من الصعب من الناحية الفنية وآثاره يمكن أن يكون ضارا لبعض أغراض تجريبية وبالتالي يجعل من الصعب مراقبة تطور المرض العصبي فينفس الحيوان مع مرور الوقت. لذلك، وهي طريقة غير الغازية إلى الصورة البيولوجيا الدماغي العميق في نماذج حيوانية صغيرة مرغوب فيه للغاية. في الأدب وأفاد طريقة الفوتون إعادة تدوير ¹⁷ باعتبارها وسيلة للحد من فقدان الهاتف وزيادة النفاذية من خلال الجمجمة سليمة، وتحسين إشارة الضوئي إلى نسبة الضوضاء (SNR) وعلى النقيض من هذا الهدف.

ويهدف البروتوكول تعرض لتوفير وسيلة يمكن الاعتماد عليها لتحت القشرية الصوتية الدماغ والتصوير الضوئي على القوارض الاستخدام البحوث (على وجه التحديد على الفئران) دون أي عملية جراحية الغازية. ويستند هذا الإجراء على استخدام الأجهزة المحمولة لtransducing الموجات فوق الصوتية عالية التردد والتصوير الضوئي. وعلى النقيض من تكنولوجيا التصوير المقطعي ^23، المحمولة ومحولات الطاقة اتجاهي ²⁴ تمكين اختيار مناطق محددة الجمجمة مع انخفاض طبيعي سماكة، ووصف شقوق أو scissures. الشقوق الكبرى (الثقب) موجودة على الفقاريات لنيمال الجمجمة ضرورية لتحديد موقع حزم الأعصاب والأوعية أو غيرها من الهياكل التي تربط الدوائر مخ الداخلية إلى أجزاء أخرى من الجسم. تم العثور على شقوق كبيرة في فتحات العظام الحجم بشكل مختلف التي يمكن استغلالها كممرات محددة للموجات فوق الصوتية والليزر. هذا التصوير المستهدفة يقلل من الآثار الناجمة عن انعكاس موجة اجهات العظام ويزيد من حساسية من خلال تعزيز عمق الاختراق التصوير. في هذا المنظور، يمكن ترتيب محول التصوير ليكون عمودي على الشقوق الموجودة على الزمانية وعلى الجانب القذالي من الجمجمة (الشكل 1)، وذلك لتتلاقى الحد الأقصى الموجات فوق الصوتية والأشعة الضوئية على هذه المناطق. هذا التوجه سواء يعزز جودة الإشارة وقوات إشارة إلى المضي قدما من خلال طبقة العظام أرق فيما يتعلق التوجهات الجمجمة الأخرى. وهكذا، فإن الموجات التي تنتقل عن طريق وينعكس تخضع لدرجة أقل من نثر، وتمكين مجموعة من الإشارات المكثفة القادمة من أعمقطبقات الأنسجة. وعلى النقيض من إجراءات سابقة، يتطلب هذا الإعداد التجريبي رئيس الحلاقة مجرد حيوان، في حين لم عملية جراحية أخرى ضرورية.

مع البروتوكول المقترح، يتم إجراء التصوير في قرار مكانية عالية نسبيا، وكشف عن كليهما، إشارة محددة الهياكل التشريحية والأوعية الدموية أعمق من الحالة الراهنة للأساليب الفنية، في حين أن جميع من جلد الحيوان والجمجمة لا تزال سليمة. الصور الاكليلية والمحوري فريدة من نوعها يمكن الحصول عليها من خلال استغلال مختلف طرائق بالموجات فوق الصوتية اكتساب التصوير (B، دوبلر السلطة، لون دوبلر، نابض الوضع الموجة) بالتوازي مع التصوير الضوئي. ذخيرة موسعة من المعلمات يمكن استخلاصها من هذه الصور، مما يتيح تصوير متني والتشريح الأوعية الدموية جنبا إلى جنب مع مجموعة كاملة من الميزات التي تؤثر على ديناميكية الدورة الدموية. هذا البروتوكول يمكن استخدامها لصورة الأساسية ميزات حمة القشرية في بالموجات فوق الصوتية عالية التردد B وضع الطريقة، الشرايين السباتية القاعدي والداخلية (BA وICA على التوالي) يؤلف دائرة ويليس، والشريان الدماغي الأوسط (MCA) وغيرها من التفاصيل لجهاز الدورة الدموية. وعلاوة على ذلك، وتدفق الدم الكمي، يعني سرعات تيار، اتجاهي وصف الحركة والبيانات تشبع الأكسجين يمكن جمعها من القشرية لمناطق الدماغ العميقة.

تحمل هذه الاستراتيجية الجديدة إمكانات كبيرة لمجموعة متنوعة من التطبيقات وتلبي الحاجة الملحة لإجراءات موثوقة لتصوير ميزات الدماغ العميقة التي تعتبر حاسمة في مختلف الأمراض. وعلاوة على ذلك، بسبب الحد الأدنى من الغزو، ويمكن للبروتوكول المعروضة تمكين دراسات التصوير الممكنة لا تعد ولا تحصى على الجهاز العصبي المركزي، وخاصة تلك التي تتطلب رصد طويل الأجل أو التي تنطوي على نماذج حيوانية مرضية الحساسة.

Protocol

وأجريت التجارب اللازمة لتطوير البروتوكول وفقا للوائح وطنية وتمت الموافقة من قبل لجنة العلوم الأخلاقية المحلية (Comitato دي Bioetica دي أتينيو)، التي تعمل داخل المؤسسة من جامعة تورينو، تورينو، إيطاليا.

1. إعداد

1. خدر
   1. وضع الحيوان داخل غرفة الأيزوفلورين المناسبة لتخدير ذلك.
   2. ملء الغرفة مع O ₂ مختلط والغاز الأيزوفلورين للاستخدام البيطري بتركيز 2.5٪ في غرفة الغاز 2 L والانتظار لمدة 3 دقائق للجرذ لتغفو. التحقق من وجود تأثير التخدير عن طريق قرصة أخمص قدميه.
   3. وبمجرد أن التخدير ساري المفعول، وإزالة الفئران وتزن عليه.
   4. انتشار طبقة رقيقة من ذوبان في الماء هلام العيون على عيون الحيوان لحمايتهم والحفاظ على ترطيب العين الفسيولوجية.
   5. وضع الفئران لأسفل على سطح العمل الموجات فوق الصوتية والتصوير الضوئي محطة. أناالدرجة n للحفاظ على تأثير التخدير، وسرعان ما وضع الأنف داخل القناع المناسب توفير تدفق مستمر التخدير (الأيزوفلورين 2٪ -2.5٪ في الأكسجين 1 لتر / دقيقة).
2. حلق الحيوان
   1. انتشار طبقة ثابتة من إزالة الشعر كريم على سطح الرأس، مع الانتباه إلى تغطية المناطق المحيطة بها الأذنين والرقبة. السماح للكريم للعمل لعدة دقائق وبلطف اخراجه مع ملعقة. بهدوء إزالة كل بقايا كريم مع اسفنجة مبللة لتنظيف بدقة الجلد.
      ملاحظة: الفراء حيوان يحاصر الهواء الذي يؤثر سلبا على الموجات فوق الصوتية اكتساب التصوير مقرها، وبالتالي لا بد من إزالتها بالضرورة إلى أقصى حد ممكن.
3. تحديد المواقع الحيوان
   1. ترتيب الحيوان في موقف انتشار-النسر. مراقبة العلامات الحيوية، عن طريق أجهزة استشعار المعلمة الحيوية المناسبة على سطح العمل (إذا كانت موجودة). العجاف الكفوف على أجهزة الاستشعار بعد تطبيق بعض قطرات من كريم القطب للاستخدام المهني.
      ملاحظة: أثناء التخدير، وضمان أن المعلمات الحيوية والقيم على النحو التالي: الفئران درجة حرارة الجسم ≈ 37.5 ° C، يدق القلب في دقيقة (BPM) تتراوح ما بين 250 و 350 ومعدل التنفس يتكون في حدود 40-80 الأنفاس في الدقيقة الواحدة .
   2. وأخيرا ربط أطرافه مع هيبوالرجينيك التصحيح الحرير الاصطناعي. إذا لزم الأمر، انتشر مرة أخرى طبقة رقيقة من ذوبان في الماء هلام العيون لحماية العينين الحيوان.

2. الحصول على الصور من الزمانية وجهة نظر

1. تحديد المواقع الحيوان
   1. الحفاظ على الحيوانات في وضعية الرقود، وتناوب جسمها قليلا على الجانب، مع زاوية الميل نحو 45 درجة فيما يتعلق محور الجسم سهمي. استخدام صغيرة لفات القطن الشاش كما تقف لترتيب التخلص منها (الشكل 2A) بشكل صحيح.
   2. رفع رأس الحيوان وتناوب عليها قليلا على جانب واحد (الشكل 2A). استخدام لفة القطن كما موقف الحفاظ على inser خطم جيداتيد في قناع التخدير.
   3. تركنوا سطح العمل في زاوية من نحو 30 درجة فيما يتعلق المستوى الأفقي.
   4. تحويل محول التصوير بزاوية مقدارها حوالي 30 درجة فيما يتعلق الطائرة العمودية.
2. بالموجات فوق الصوتية والضوئي الحصول على الصور التشريحية والأوعية الدموية
   1. تحويل التصوير مسح، أدخل الحصول على الصور وضع B وتعيين بشكل صحيح جميع المعلمات الحصول على الصور احترام متطلبات معينة ممكنة من التجربة (الشكل 3A).
      ملاحظة: تعيين مركز الإرسال التردد المنخفض قدر الإمكان (16 ميغاهيرتز، الشكل 3B)، من أجل الحصول على أقصى عمق الاختراق من الممكن للمحول.
   2. التخلص طبقة ثابتة (حوالي 1 سم سميكة) من الماء هيبوالرجينيك الموجات فوق الصوتية للذوبان هلام الإرسال على رأس الحيوان (الشكل 2B). تغطية الرأس محول مع طبقة رقيقة من نفس هلام ووضعها في اتصال مع طبقة على رار. استخدام هلام دافئ للحد من انخفاض حرارة الجسم المترجمة.
   3. بدء الحصول على الصور في الوضع B وضبط المواقع محول في الوقت الحقيقي، من خلال تحديد المراجع التشريحية والتي تركز على المنطقة التي تهم نقطة وسط الشاشة. تأكد للقضاء على فقاعات الهواء في أي مستوى شرك في طبقة هلام، لأنها تؤثر سلبا على عملية الاستحواذ.
   4. وضع محول لمحاذاته إلى محور الظاهري الذي يربط بين الأذن إلى العين (الشكل 4A) للحصول على شعاع تبؤر الأمثل. الحصول على وجهات نظر مختلفة من حجم الدماغ الداخلي، من خلال اتجاه عقارب الساعة أو عكس عقارب الساعة دوران (4B الشكل وج).
   5. ربط في نهاية المطاف محول على موقف الميكانيكية لضمان ثبات الموقف وضبط التوجه بطريقة جيدة.
   6. تأكد من أن المنطقة الدماغية التي تهم يموضع في 10 ملم من العمق فيما يتعلق مصدر محول الولايات المتحدة LASER من أجل الحصول على الرقم الهيدروجيني الأمثلإشارة استجابة otoacoustic (الشكل 5). ثم ضع المؤشر من الولايات المتحدة موجة تبؤر بالضبط في وسط منطقة تحليلها.
      ملاحظة: أثناء البحث في المجالات ذات الاهتمام، وتجنب تفعيل الخيار بوابة التنفس، من أجل تسريع الإجراء لتحديد المواقع.
   7. أدخل لون دوبلر وضع تصور الأوعية الدموية في الدماغ الداخلية بطريقة حساسة عالية.
   8. مرة واحدة تم تعيين المواقع بطريقة مناسبة لتصور المناطق أراد، وتفعيل خيار بوابة التنفس لتجنب آثار غير مرغوب فيها تتعلق حركة (الشكل 6A).
   9. اختيار المطلوبين مجموعة المعلمة الاستحواذ في لون دوبلر وضع (الشكل 6B) والحصول على الصور في هذه الطريقة للتمييز السرعات مجرى الدم والاتجاهات، وحتى عدة مليمترات من عمق الاختراق.
   10. أدخل وضع نابض موجة دوبلر والحصول على صور للكشف عن نبض الشريان الدم والتفريق بين الشرايين لالأوردة الثانية.
   11. أدخل الطاقة دوبلر الوضع وتعيين المعلمات الاستحواذ (الشكل 7) لتنفيذ الكمي إشارة على أساس عدد من نثر الأحداث الناجمة عن حركة التدفق، وبالتالي إلى اختلافات في تقييم معدلات التدفق.
   12. أدخل وضع الضوئي وبشكل صحيح صقل المعلمات اقتناء (الشكل 8A) لجمع البيانات حول الدم الكلي المحتوى الهيموجلوبين أو درجة الأوكسجين في منطقة معينة. من خلال إنتاج الإثارة الليزر على طول موجة الطيف بأكمله (من 680 نانومتر إلى 970 نانومتر، الشكل 8B)، واستيعاب من إجمالي الحاضر الهيموغلوبين في الدول كيميائية مختلفة داخل الأنسجة يمكن قياسها كميا. عن طريق أداء جمع إشارة على موجات محددة واحدة (الشكل 8C)، فمن الممكن لعزل المساهمات إشارة واضحة بسبب امتصاص الأوكسجين والأنواع النقية دي أوكسي.

3. التصوير من عظم القفا وجهة نظر

1. تحديد المواقع الحيوان
   1. الحفاظ على الحيوانات في وضعية الرقود، وانخفاض رأس الحيوان واستخدام صغيرة لفات القطن الشاش كما تقف الوحشي لترتيب تصرف بشكل صحيح.
   2. تحويل بالتوازي محول التصوير إلى الطائرة عرضية من رأس الحيوان (الشكل 9).
      ملاحظة: في هذه الطريقة، سوف تركز على الاستحواذ من خلال الثقبة القفوية في أساس الجمجمة. من خلال تغيير زاوية إمالة لتوجيه المسبار (الشكل 9)، وسوف يكون من الممكن الحصول على صور سفينة الداخلية في وجهات نظر مختلفة اعتمادا على الميل الإعداد.
2. بالموجات فوق الصوتية والضوئي الحصول على الصور التشريحية والأوعية الدموية
   1. أدخل الحصول على الصور وضع B، تعيين كافة المعلمات الحصول على الصور كما ذكرت سابقا (الشكل 3) ونشر ما يلزم من طبقات هلام الموجات فوق الصوتية على التحقيق وعلى مؤخر الحيوان.
   2. ترتيب محول للبقاء أفقي تقريبا، في ORDإيه توجه على طول الخلفي إلى محور الأمامي التشريحية للجسم. يشير ذلك نحو الجانب الأمامي من الخطم والميل ذلك قليلا إلى الأمام.
   3. بدء الحصول على الصور في الوضع B ووضع لون دوبلر (أرقام 3 و 6). ضبط دقيق للموقف محول وإزالة فقاعات الهواء من معطف هلام كما هو موضح سابقا. إذا كان ذلك ممكنا، وربط محول على موقف حازم للسيطرة على التوجه بطريقة رائعة واختيار أفضل زاوية إمالة للحصول على الصور من المناطق التشريحية المطلوب.
   4. تصور الأوعية الدموية في الدماغ الداخلية في السلطة دوبلر الوضع، من خلال إعداد المعلمات الاستحواذ بشكل صحيح (الشكل 7).
   5. توطين الشرايين pulsated بشكل مكثف من قبل نابض موجة دوبلر الوضع. تمييزها عن الأوردة، التي تتميز على العكس من مستويات منخفضة من نبض تدفق الدم.
   6. جمع الدم دفق البيانات السرعات والاتجاهات في لون دوبلر واسطة، عن طريق تكييف كاف ACQالمعلمات uisition (الشكل 6).
   7. كامل العميق الدورة الدموية في الدماغ مجموعة بيانات التوصيف، وذلك بإضافة المعلومات الدم الكيميائية التي تم الحصول عليها من خلال الاستحواذ الضوئي (الشكل 8). تنفيذ هذا عن طريق تقييم وبخاصة كمية من المعلمات الدموي مثل نسبة تشبع O ₂ ومحتوى الهيموجلوبين الإجمالي (HBT)، والتي يتم قياسها بشكل عام من خلال تحديد الطول الموجي الإثارة الليزر في 750 و 850 نانومتر (الشكل 8C).

4. نهاية اقتناء وإزالة الحيوان

ملاحظة: تنظر بشكل صحيح طوال الوقت مخصص لعملية الحصول على الصور (من الخطوة 1 إلى الخطوة 3)، التي تخضع لقيود الرئيسية المتعلقة جرعة التخدير تطبيقه على الحيوان.

1. حفظ جميع البيانات التي حصل عليها، وتحويل ليزر ينبض قبالة عن طريق الخروج من وضع الاستحواذ الضوئي وتنأى محول.
2. مع الحفاظ على العانيالقانون النموذجي للتحكيم تحت تأثير التخدير، وتبدأ لتنظيفه عن طريق إزالة بلطف جل واقية من عيون مع قطعة من القطن مبللة. استخدام ملعقة وعدة مناشف ورقية لإزالة هلام الموجات فوق الصوتية من الرأس والخطم، ثم تنظيفها مع اسفنجة رطبة. يجب الحرص على عدم تلف الجلد حلق دقيق.
3. اخراج التصحيح لاصقة تستخدم لربط أطرافه وفصل لهم من أجهزة الاستشعار التي ترصد المعلمات الفسيولوجية. بسرعة نقل الحيوان من سطح العمل لاكتساب قفص مختلف.
4. استضافة حيوان في قفص صغير للتعافي من التخدير. تأكد من أن الحيوانات لا ينبغي أن يشترك القفص خلال هذه المرحلة من أجل منع الاعتداءات
5. ضع قفص الانتعاش تحت ضوء الأشعة تحت الحمراء للحفاظ على الحارة الحيوان. انتظر حتى استعاد وعيه أنه كاف للحفاظ على الاستلقاء القصية. تحقق الشروط الصحية العامة للحيوانات، قبل نقله إلى غرفة تربية الحيوانات.

النتائج

يسمح هذا الأسلوب لصورة محددة على حد سواء الهياكل التشريحية المرجعية والأوعية الدموية في قرار مكانية عالية نسبيا، وأعمق من هذه التقنية الحالية مع جلد الحيوان والجمجمة سليمة. في ظروف تجريبية لدينا عمق إشارة السلطة الفلسطينية هو 4.5 ملم والقرار المحوري هو 75 ميكرون مع FOV 23 × 15.5 سم. تجارب مع الضوئي المقطعي طريقة ¹⁹ أظهرت قيمة هذا القرار <1 مم. نطاق القيم SNR هو من 21.6 إلى 23.8 ديسيبل ديسيبل (التي حصلت عليها 5 نقاط مختلفة تم اختيارها عشوائيا على الأنسجة الدماغية والخلفية). ازدواجية محول على الجانب الزمني الجمجمة، صور المخ يمكن الحصول عليها إلى أقسام عرضية أو حتى الاكليلية على أساس من زاوية تحديد المواقع مختارة من محول مع نقطة التصوير الجانبية الناتجة نظر (الشكل 4). البشرة، عظام الجمجمة والمواد متني ممثلة تمثيلا جيدا في بالموجات فوق الصوتية B-الوضع، لأنها تختلف كثيرا من حيث ميلانعوائق oustic (الشكل 10). حتى لو شكلها يعتمد على النقطة المختارة للعرض، بعض المواقع المرجعية التشريحية على حمة هي معترف بها، مثل الصدوع التي تفصل الدماغ الجزء الداخلي من القشرة والجهاز البصري المميز على شكل (الشكل 10). بالإضافة إلى ذلك، عدد كبير من السفن مرئية سواء في طرائق التصوير بالموجات فوق الصوتية والضوئي. التقاطعات المميزة لالسباتي الداخلي الشريان (ICA) مع غيرها من السفن الكبيرة الرئيسية على امتداد السطح الجانبي الخارجي للمخ الحيوان يمكن التعرف بسهولة. طرق الأوعية الدموية الكبيرة، مثل ICA، وتوفير إمدادات الدم ضخم لتلبية الحاجة العصبية ثابتة من الطاقة والأوكسجين. وICA، نشأت من الشريان السباتي المشترك الشريان (CCA)، يمتد على الجانب الوحشي للرئيس في عدة مليمترات من العمق، يتجاوز جميع المواقع التشعب وتصل أخيرا الرأس جزء أمامي. هذا مجرى الدم الرئيسي ينتشر بين intermediأكل الحجم السفن، قبل أن يتم توجيهها في الشرايين دائما أصغر لتغذية الخلايا العصبية في نهاية المطاف. من وجهة الزمنية للعرض، فمن الممكن أن تتبع نمط الشريان الدماغي الداخلي، أن bifurcates إلى السفن المتوجهة إلى الأمام والجانب الوحشي الدماغ. الصور الاكليلية والعرضي يمكن الحصول عليها مع الميل مختلفة من محول مع الاحترام لاتجاه محور الظاهري الانضمام إلى العين والأذن للحيوان (الشكل 4). عن طريق إمالة محول وفقا لتوقعات وصفها في الشكل (4)، فمن الممكن للحصول على صور حلها من الشريان الدماغي الأوسط (MCA) الذي يطرح نفسه من ICA ومزيد من الانقسامات في اثنين أو أكثر من الفروع، والتي في النهاية تحيط الفصوص القشرية (أرقام 11 و 12). وقد تم الحصول على أفضل تصورات للMCA مع إمالة التحقيق أظهرت كما في الشكل 4C وICA أظهرت كما في الشكل 4B.

القائم دوبلر التصوير الصوتي يكشف الفروع الصغيرة، في حين أن المعلومات الاتجاه الدم الحالي وذلك بفضل المتاحة لاكتساب لون دوبلر (الشكل 13). تأكيد ميزة الشريان MCA من قبل نابض الموجة تقنية الموجات فوق الصوتية (أرقام 14 و 15). يمكن الكشف عن إشارة الضوئي الهيموغلوبين الواردة في خلايا الدم الحمراء وتحليلها لجمع البيانات حول وضعه الأكسدة الجزيئي وحساب تشبع الأكسجين في الدم (أرقام 16 و 17). يمكن ربط محتوى الأكسجين دموي للبيانات الصوتية من أجل تأكيد التمييز الدم الشرياني من الدم الوريدي.

بالإشارة محول نحو الثقبة القفوية، من المتوقع أن الرؤية على رأسه الطائرة المحورية (الشكل 9) ويمكن تسويتها طائرة التصوير هذا على زوايا الميل المتغيرة. في هذه الحالة، وهذه النقطة الخلفي من التصوير نظرا الدماغ يمكن أن يبينها ل عمق الاختراق عالية، بسبب دخول القذالي أكبر. في دائرة ويليس، تكوين الأوعية مميزة في الدماغ العميق، ويمكن أن يكون موضعيا وفحصها من خلال تطبيق جميع التقنيات المذكورة أعلاه. الشريان القاعدي (BA)، التي تعمل على الجانب البطني من المخيخ، ويؤدي في نهاية المطاف إلى مخ وbifurcates بشكل متناظر إلى فرعين. هذين الفرعين على الدماغ بطني انتشرت ثم الانضمام معا مرة أخرى، وبالتالي خلق هيكل حلقة (دائرة ويليس). هذه الدائرة العميقة القاعدية هي في الطابق السفلي من الأوعية الدموية التي جميع الأوعية الدموية المتوسطة الحجم تنشأ، مثل الشرايين مؤخره، الأوسط والأمامي الدماغي (PCA، MCA وACA التوالي)، التي هي المؤثرات الرئيسية لإمدادات الدم إلى الدماغ واسعة النطاق . في لون دوبلر الوضع، وتحديد الفروع المتوسطة الحجم هو ممكن ويمكن تصور واضح للقطاعات الأوعية الدموية المنحنية (مثل PCA) دخول دائرة ويليس (الشكل 18).

وسجلت الإقليم الشمالي "> الأنسجة متني الدماغية أيضا مع طريقة PA في إسقاط القذالي (الشكل 19) لإظهار توصيف الأوعية الدموية في مؤامرة الطيفية (الشكل 20). مع هذا الطيف من الممكن التمييز بين إشارة المستمدة من الشرايين والأوعية الوريدية.

الشكل 1: موقع ثقب الجمجمة وجهة نظر كل من لاقتناء صورة رئيس الفئران في الملف (أ) والمواقع التي يمكن وضعها الجهاز محول التصوير ليكون جنبا إلى جنب على الثقبة الزمنية (السهم الأرجواني) وعلى الثقبة القفوية. (السهم الأصفر) في الملف (ب).

الشكل 2: التخلص من الحيوان الزمني صورة acquisitioن. (أ) وبترتيب من الحيوان على سطح العمل لاكتساب صورة: بعد رئيس الحلاقة، يتم وضع الحيوان في وضعية الرقود مع الجسم يميل قليلا على جانب واحد من أجل فضح الجانب الصدغي من الرأس. قد يكون سطح العمل ربما هبت مع جهاز سخان للحفاظ على الجسم دافئا الحيوان خلال الاستحواذ. يمكن استخدام بعض فات القطن للحصول على هذا الموقف، في حين بقع لاصقة ربط الكفوف على أجهزة استشعار لرصد علامة حيوية. (ب) طبقة ثابتة من هلام الموجات فوق الصوتية تغطي منطقة الرأس الذي سيتم وضعه محول أثناء التصوير.

الشكل 3: معلمات اقتناء للتصوير B-الوضع. (أ) مبديا قطة شاشة توضيحية لوحة إبلاغ المعلمات اقتناء الهامة المستخدمة لتصوير الدماغ في B-Mode. (ب) الأهم من ذلك، تم تعيين تردد الإرسال على قيم منخفضة (16 ميغاهيرتز) لتحسين الأمريكية اختراق الأنسجة.

الشكل 4: الحصول على الصور عرضية من الثقبة الزمنية (أ) إشارة افتراضية محور الانضمام إلى الأذن إلى العين وحركة الميل (السهم الأحمر) لتغيير الميل محول والطائرة الحصول على الصور؛ و (ب) عقارب الحركة فيما يتعلق. إشارة الأذن إلى العين محور والميل متغير من موقف محول ج) حركة باتجاه حركة عقارب الساعة فيما يتعلق مرجع الأذن إلى العين محور والميل متغير من موقف محول.

الشكل 5: عمق التركيز الأمثل للولايات المتحدةوالحصول على الصور PA. وبينما تبحث عن مجال الاهتمام، وعمق التركيز التصوير (ممثلة في مثلث أصفر) لابد من وضعت في حوالي 10 ملم من العمق من المصدر / ليزر الولايات المتحدة، من أجل الحصول على الأداء الأمثل التصوير.

الشكل 6: معلمات لاكتساب لون دوبلر وضع التصوير. (أ) قبل البدء في الحصول على الصور لون دوبلر واسطة، ويمكن تشغيل الخيار بوابة التنفس على، من أجل تجنب القطع الأثرية التي تم إنشاؤها بواسطة حركات التنفس الفسيولوجية. (ب) قطة تجسد تظهر المعلمات اقتناء الهامة المستخدمة لتصوير الدماغ في لون دوبلر واسطة.

الشكل 7: شراء المعلمات من أجل الطاقة دوبلر وضع التصوير. هناك قطة شاشة توضيحية تبين المعلمات اقتناء الهامة المستخدمة لتصوير الدماغ في السلطة دوبلر الوضع.

الرقم 8: المعلمات اقتناء لوضع الضوئي التصوير. (أ) تقديم التقارير لوحة المعلمات اقتناء الهامة المستخدمة لتصوير الدماغ في الوضع الضوئي. (ب) الحصول على طيف الضوئي، استنادا إلى الإثارة الليزر تتراوح بين 680 نانومتر إلى 970 نانومتر، مع فاصل زمني الطول الموجي من 5 نانومتر (يشار إليه بأنه خطوة حجم). (معلمات ج) اكتساب العاملين للموجة واحدة الضوئي الوضع في 750 نانومتر و 850 نانومتر، للتمييز الإشارات دي-المؤكسج والمؤكسج الهيموغلوبين على التوالي.

fig9highres.jpg "/>
الرقم 9: الحصول على الصور عرضية من الثقبة القذالي (أ) تحديد المواقع محول على عنق الحيوان (السهم الأصفر) والطائرة التصوير الناتجة عرضية أن أقسام تقريبا الرأس على اتجاه caudo منقاري؛ (ب) عرض الخلفي من المواقع محول و طائرة الحصول على الصور.

الرقم 10: اكتساب B-الوضع من الثقبة الزمنية لالتميز من المراجع التشريحية البشرة (أ)، الجمجمة (ب) وحمة (ج) يمكن تمييزها بسهولة، ولكن أيضا يمكن أن يتم الكشف عن إشارات التشريحية الأخرى، مثل الشق ( د) المحيطة بطني جزء الدماغ العميق وشكل مميز من الجهاز البصري (ه).

ve_content "FO: المحافظة على together.within صفحة =" دائما ">
الرقم 11: السلطة دوبلر اكتساب الوضع من خلال الثقبة الزمنية لالتميز من المراجع الأوعية الدموية MCA رفع من ICA على الجانب المخ الزمني. للحصول على وجهة النظر هذه، تم الحصول على صورة عرضية من قبل، مشيرا محول على الثقبة الزمنية وعن طريق تناوب في الاتجاه عكس عقارب الساعة.

الرقم 12: السلطة دوبلر اكتساب الوضع من خلال الثقبة الزمنية لالتميز من المراجع الأوعية الدموية MCA رفع من ICA على الجانب المخ الزمني. للحصول على وجهة النظر هذه، تم الحصول على صورة عرضية من قبل، مشيرا محول على الثقبة الزمنية وعن طريق تناوب في اتجاه عقارب الساعة.

العمر = "دائما">
الرقم 13: لون دوبلر اكتساب الوضع من خلال الثقبة الزمنية لالتميز من المراجع الأوعية الدموية MCA رفع من ICA على الجانب المخ الزمني. وأعرب عن المعلومات الاتجاه من مجرى الدم عن طريق شريط مقياس اللون، مع التمييز بين حركات التمويه موجهة نحو جهاز محول وبعيدا عن ذلك.

الرقم 14: اكتساب نابض الوضع الموجة من خلال الثقبة الزمنية لالتميز من المراجع الأوعية الدموية تأكيد خصائص الشرايين من الدورة الدموية داخل الأوعية التي تم تحديدها نظريا كما الشرايين: يوفر نابض الوضع الموجة المعلومات حول اختلاف سرعات تيار، والتي يمكن أن تكون مرتبطة إلى القلب تأثير نبض (أكثر الأسواق العالمية ضغطهاNSE في الشرايين مما كان عليه في الأوردة).

الرقم 15: نابض موجة اكتساب الوضع من خلال الثقبة الزمنية لالتميز من المراجع الأوعية الدموية تحديد بواسطة نابض الوضع الموجة الأوعية الدموية كما الأوردة، حيث تأثير نبض القلب على سرعات تيار لا يكاد يذكر.

الرقم 16: اكتساب وضع الضوئي من خلال الثقبة الزمنية لالتميز من المراجع الأوعية الدموية. سفن الداخلية متني في الجانب الدماغ الزمني تصور كتبها B-وضع (يسار) واحدة الموجة الضوئي الوضع (يمين). الألوان شريط نطاق وتعكس القيم كثافة مختلفة من إشارة الضوئي، التي تحدثها على الإثارة ليزر أجريت في طول موجي واحد المحدد. في سrder لindividuate الأوردة والشرايين، موجات الإثارة يمكن تعيين في 750 و 850 نانومتر، تمثل القيم للحصول على قمم الانبعاثات الضوئي للهيموغلوبين غير المؤكسج والمؤكسج على التوالي.

الرقم 17: اكتساب وضع الضوئي من خلال الثقبة الزمنية لالمؤكسج والمؤكسج دي التمييز الهيموغلوبين. سفن الداخلية في الجانب الدماغ الزمني تصور كتبها B-وضع (يسار) وأوكسي هيمو الضوئي الوضع (يمين). الألوان شريط نطاق وتعكس القيم نسبة مختلفة من تشبع الأكسجين من خضاب الدم.

الرقم 18: اكتساب لون دوبلر الوضع من خلال الثقبة القذالي لالتميز من المراجع الأوعية الدموية.شرائح الأوعية الدموية المنحنية إنشاء بنية الطابق السفلي من دائرة ويليس، وتقع في الجانب الدماغ البطني.

الرقم 19: الضوئي وB-الوضع الاستحواذ من خلال الثقبة القذالي لالتميز من المراجع الأوعية الدموية. Nell'immagine في B-وضع سي possono evidenziare لو strutture anatomiche individuabili يخدع لا proiezione القذالي البريد NELLA corrispondente acquisizione يخدع modalità fotoacustica يخدع rilevamento spettrale هيئة تنظيم الاتصالات 670 نانومتر إلى 980 نانومتر (يخدع خطوة دي 5 نانومتر).

الرقم 20: الضوئي وB-الوضع الاستحواذ من خلال الثقبة القذالي لالتميز من المراجع الأوعية الدموية. في questa تخيل viene rappresentato لو spettro corrispondeNTE كل السلاسل تري رويس tracciate على livello ديل parenchima cerebellare. في PARTICOLARE سونو tracciate على livello دي تري strutture vascolari، LA تسوى tipologia سي differenzia على livello dell'andamento spettrale (رويس FUXIA البريد سيليست corrispondono على strutture vascolari ذو أوردة، ROI gialla corrisponde الإعلان أونا STRUTTURA vascolare arteriosa).

Discussion

وكان محسن بروتوكول قدمت من أجل توفير أداء فعالة للغاية تصوير الدماغ في الحيوانات الصغيرة. يمكن أن كان صور حصلت في طرائق مختلفة وتحديدا في أعقاب مؤشرات حول المعلمات الشراء وتحديد المواقع محول على الجمجمة الثقب. على وجه الخصوص، وتحديد المواقع على الجانب الزماني هو الأكثر أهمية، لأن الولايات المتحدة والليزر يجب أن تركز كما حد ممكن من الدقة لاختراق الثقبة، التي هي أصغر من واحد القذالي بشكل صحيح. ومع ذلك، وذلك بفضل هذا الإعداد التجريبي، وملامح الدورة الدموية المتعلقة مسابقات الفسيولوجية أو حتى مرضية يمكن الوصول إليها ويمكن تقييم حتى في مناطق الدماغ العميقة، التي عادة ما تكون صعبة لتوصيف.

منذ الحصول على الصور الناجح يعتمد على دقة تحديد المواقع محول، وهذا الاعتماد يجب أن يؤخذ في الاعتبار بعناية لأنها قد تؤثر على أداء التصوير. على سبيل المثال،بعض الهياكل التشريحية للاهتمام يمكن غير المدرجة تماما في الطائرة التصوير اقتناء والتعرف عليهم من الصور التي تقدم فقط رؤية جزئية يمكن أن يؤدي دون المستوى الأمثل. وعلاوة على ذلك، فإن عملية استحواذ التصوير الولايات المتحدة والسلطة الفلسطينية تؤدى في طريقة ثلاثية الأبعاد (3D الوضع) أن يكون غير متوافق مع إعداد التجريبية التي سبق وصفها، لأنه يتطلب محول للتحرك على طول مسار المؤتمتة محدد مسبقا. وأخيرا، وذلك بسبب التباين التشريحي الطبيعي، والبعد من فتحات الجمجمة قد تختلف بشكل كبير بين الحيوانات، وبالتالي وجود تداعيات لا يمكن التنبؤ بها على عملية الاستحواذ. هذه الحقيقة تجعل جودة الصورة تعتمد على خصائص كل فرد. وبالتالي، استحالة لتطبيق هذه الاستراتيجية لبعض الحيوانات لابد من أخذها في الاعتبار عند تصميم بروتوكول تجريبي.

على وجه التحديد، وتعالج مصلحة ملحوظة لديناميكا الدم، نظرا لدورها الأساسي في تحديدbiodistribution المخدرات أو جزيئات خارجية أخرى بعد إدارة النظامية ^28-29. الآثار المترتبة تطبيقية في مجال التصوير الجزيئي كثيرة، بدءا من التحقق من تجمع الدم عوامل التباين التصوير لدراسات تسليم المخدرات رصدت صورة تتطلب الناجمة عن الموجات فوق الصوتية BBB افتتاح ^30. فإن كل من أغراض البحث هذه الاستفادة بالتأكيد من الغزو الحد الأدنى للبروتوكول، بالنظر إلى أن، دون أي عملية جراحية إضافية، يتم تقليل خطر الوفاة أو الآثار الجانبية غير المرغوب فيها بشكل كبير ورصد طويل الأجل على نماذج حيوانية نفس ممكنا.

وباختصار، فإن بروتوكول المعروضة تمكين ممارس لكفاءة الصورة وبشكل صحيح تفسير تضاريس التشريحي ونمط الأوعية الدموية للأنسجة المخ المعتادة أو مرضية في النماذج الحيوانية الاستخدام البحوث. بينما الأساليب الحالية تقتصر أساسا إلى المقطعي التصوير القشرية ^25-27، هذا الإعداد يعطي فرصة رس توضيح العديد من العمليات التي تؤثر فسيولوجيا الدماغ العميق، من خلال دمج مزايا التي تقدمها كل من الولايات المتحدة والتصوير السلطة الفلسطينية.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
High frequency ultrasound and photoacoustic imaging station (VEVO LAZR 2100 system)	FUJIFILM VisualSonics Inc.
Vevo Compact Dual Anesthesia System (Tabletop Version)	FUJIFILM VisualSonics Inc.		http://www.visualsonics.com/anesthesiasystem#sthash.opODt Sht.dpuf
Ultrasound Transmission Gel (Aquasonic 100)	Parker Laboratories Inc.	01-08	http://www.parkerlabs.com/aquasonic-100.asp
Sprague-Dawley rats	Charles River Laboratories		Three healthy 6-week old Sprague-Dawley rats were purchased from Charles River Laboratories and kept in standard housing (12 hr light-dark cycles) with a standard rodent chow and water available ad libitum. Provided by: http://www.criver.com/