神经血管流动的中尺度粒子图像测速研究

这种方法可以帮助回答生物工程领域的关键问题，特别是与血液动力学及其与血管间装置的相互作用相关的问题。这项技术的主要优点是，它利用大多数生物工程实验室已经找到的设备，这可以帮助减少非专家进入的障碍。将 PDMS 预聚合物基座混合在固化剂中，按重量的比例为 10 比 1。

66 克混合物为制造体积高达 50 立方厘米的幻象提供了足够的材料。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住。使用循环加压，促进气泡破裂。

使用成型推杆将印刷的 ABS 模具安装到玻璃幻灯片上以密封界面。小心地将 PDMS 混合物倒入模具中，同时尽量减少气泡夹住。使用针头可以手动破裂的气泡。

在室温下治疗铸样至少24小时。容器可用于确保灰尘在固化时不会沉淀在幻象上。要执行去标，通过将幻象淹没在丙酮中来溶解 ABS。

使用高达 70 瓦的功率进行声波至少 15 分钟。用异丙醇彻底冲洗幻象，然后去电化水以去除溶剂残留物。在图像采集软件中，使用光学显微镜与连接的相机，在放大倍率下捕获幻像内关键特征的图像，从而最大化视野中的特征。

以相同的放大倍率捕获适当的校准格格的图像。通过将两个图像拖动到工具栏上，将它们加载到 ImageJ 中。单击校准保持图像使其处于活动状态，然后选择线工具。

使用鼠标，沿已知距离的要素绘制一条线，然后选择"分析"。从 ImageJ 菜单设置比例。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要素的长度。

选中标记为全局的框，将此校准系数应用于所有打开的图像。使幻像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，测量以测量行的长度。

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。使模拟血液溶液混合除酒精水和甘油在60至40的比例按体积。在模拟血液溶液中加入一毫升2.5%荧光聚苯乙烯珠溶液，然后以400转/分的磁搅拌板将混合物均质化10分钟。

执行文本协议中描述的体外循环系统设置。确定视频成像的校准比率。就像以前一样。在放置 PDMS 幻像之前，可将丙烯酸片放置在显微镜阶段，以保护显微镜免受意外溢出。

要设置设备，请将 PDMS 幻像放在荧光显微镜的舞台上。将幻像连接到齿轮泵并引入模拟血液溶液。根据泵校准曲线为所需流量设置泵电机控制器。

在实验前运行泵一到五分钟，以确保稳定的状态条件。如果在实验后观察到珠粘，使用高达70瓦的功率在水洗涤剂溶液中对幻象进行声波化。模型的清洁度对于矢量场保真度也至关重要，因为粘在幻像表面的珠子将导致的询问窗口为零位移。

要执行图像处理，请将保存的 AVI 文件拖到 ImageJ 窗口以导入它。选择标记为"灰度"的框。从 ImageJ 菜单中选择分析，生成直方图以生成图像像素强度的直方图。

记下未处理图像的均值和标准偏差。从 ImageJ 菜单中选择图像，调整亮度和对比度以应用亮度对比度滤镜。在亮度和对比度菜单上，单击设置按钮以定义图像限制。

将最小值设置为平均值加上一个标准差，最大值设置为图像的最大强度。从 ImageJ 菜单中选择过程，噪声、降噪以减少饱和像素数。然后选择半径为 1.5 的工艺、滤镜、高斯模糊。

这将减少由于先前除尘操作偶尔删除 3x3 邻域中的照明像素而产生的伪影。单击多边形工具，然后单击图像以勾勒出感兴趣的区域。从 ImageJ 菜单中选择编辑，清除外部以消除预期没有信号的位置的传感器噪声，从而降低整体信号与噪声比。

按照文本协议中描述的进行数据分析。此处显示的是用尺寸突出显示的已完成幻像以及粒子图像速度测量或感兴趣的 PIV 区域。此图显示了视频捕获期间穿孔动脉中荧光珠产生的图像强度等高线图和表面图。

这表明在进行强度封顶后，信号噪声比有所改善。此处显示的是原始视频上获得的结果向量场，在强度上限之后，在使用规范化中位数测试验证强度上限向量场之后。随着后处理和向量验证技术的采用，矢量场变得更加均匀，并且更类似于循环通道中流动的预期轮廓。

在尝试此过程时，必须专注于最小化采集信号本身中的噪声。虽然该协议概述了基于软件的技术，以减轻这些偏差，但在每一步中都应小心减少其发生。不要忘记，使用丙酮工作可能非常危险，在执行此过程时，应始终佩戴个人防护设备，并在烟罩下工作，远离任何点火源。