ברצוננו להודות לריה שאה על הגהתה ועצתה.

1. הגדרת הכנת פנטום דופלר (איור 2A)
<ol><li>חבר את המשאבה peristaltic, מאגר נוזל חיקוי הדם, dampener הדופק ואת פנטום זרימת דופלר עם צינורות הפלסטיק.</li>
	<li>בחר את התעלה בקוטר 4 מ"מ.</li>
	<li>לתכנת את המשאבה לפלוט 720 מ"ל / דקה של נוזל עבור 0.3 s ולאחר מכן להוציא 50 מ"ל / דקה עבור 0.7 s כדי לחקות בהתאמה את שלבי לב סיסול ו diastole</li>
	<li>הפעל את המשאבה בעדינות לנער את הצינורות כדי לגרש בועות אוויר פוטנציאליות. הערה: המפעיל יכול לבחור קוטר תעלה שונה וקצב משאבה שונה, אך יצטרך להבטיח כי רצף אולטרסאונד הוא מהיר מספיק כדי לרכוש את מהירויות הזרימה המהירות ביותר. Eq. 3 שהוצג מאוחר יותר יכול לעזור לעצב את הרצף.</li>
</ol>2. הגדרת סורק אולטרסאונד אולטרה מהיר (איור 2A)
<ol><li>חבר את סורק המחקר המותאם במיוחד למחשב המארח באמצעות הקישור המהיר PCI.</li>
	<li>שנה את מתאם המתמר בסורק האולטרסאונד כך שיתאים למחבר הבדיקה ולאחר מכן חבר את הגשוש.</li>
	<li>הפעל את Matlab והפעל את רישיון סורק האולטרסאונד. הערה: סעיף זה והבא מניחים במרומז את השימוש במערכת Verasonics Vantage.</li>
</ol>3. תכנות רצף אולטראסאונד
<ol><li>באמצעות סקריפטים דוגמאות, לעצב קונבנציונאלי ממוקד "B-Mode" (כלומר, echography) רצף שישמש עבור מיקום בדיקה.<ol>
<li>הגדר את עומק ההדמיה ל- 50 מ"מ.</li>
		<li>הגדר את עומק המוקד ל-35 מ"מ.</li>
	</ol>
</li>
	<li>באמצעות סקריפטים דוגמאות, לעצב רצף אולטרסאונד אולטרה מהיר.<ol>
<li>הגדר את עומק ההדמיה ל- 50 מ"מ.</li>
		<li>תוכנית 3 מוטה גלי מטוס ב [-3,0,3] מעלות.</li>
		<li>הגדר את תדר החזרה על הדופק (PRF) ל- 12 קילו-הרץ.</li>
		<li>השתמש 4 חצי מחזורים עבור waveform אולטרסאונד, עם תדירות מרכז בהתאם לבדיקה בשימוש. תדר מרכזי של 5.2 מגה-הרץ נמצא כאן.</li>
		<li>הגדר את משך הזמן הכולל כ- 1 s.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. מיקום בדיקה ורכישת נתונים
<ol><li>החל ג'ל אולטרסאונד על העדשה של החללית.</li>
	<li>מניחים את החללית על הפנטום ומשגרים את רצף האולטרסאונד B-Mode.</li>
	<li>אתר את תעלת העניין. הנוזל נראה כהה יותר מהרקמה שמסביב. הנח את הגשוש בתצוגה אורך.</li>
	<li>באופן ידני לשמור על החללית בעמדה של עניין.</li>
	<li>סיים את רצף B-Mode והפעל את סקריפט רכישת הרצף האולטרה מהיר ביותר.</li>
</ol>5. שחזור תמונה (איור 2B)
<ol><li>לאחר סיום הרצף, שמור את הנתונים הגולמיים (הנקראים גם נתוני תדר רדיו, "RF").</li>
	<li>הפעל את סקריפט שחזור התמונה באמצעות תוכנת ברירת המחדל של מערכת אולטרסאונד. בסוף התהליך, יש ליצור את מטריצת הנתונים IQ. הערה: הדים אולטרסאונד נרשמים על כל אלמנט של החללית עבור כל פליטה / קבלה, ולאחר מכן מאוחסנים במטריצת נתוני RF. שחזור התמונה החיל את חוק העיכוב המתאים על כל ערוץ ותוצאות מה שנקרא "IQ" (In-Phase/Quadrature) מטריצה. מטריצת ה- IQ המורכבת כוללת שלושה ממדים: שניים עבור רווח (עומק תמונה ורוחב) ואחד לזמן</li>
</ol>6. סינון עומס (איור 2C)
הערה: לשלבים 6-7, עיין בתסריט Matlab המופיע בחומר המשלים.
<ol><li>שינוי צורה של מטריצת IQ תלת-ממדית (רווח x רווח x זמן) למטריצת Casorati דו-ממדית (זמן x של רווח), הנקראת IQr.</li>
	<li>חשב את פירוק הערך הייחודי15 של IQr (Eq. 1). <img alt="Equation 1" src="/files/ftp_upload/61838/61838equ01v3.jpg"> כיכר 1</li>
	<li>לחשב את מטריצת הדמיון המרחבי C באמצעות וקטורים יחידים מרחביים U כפי שתואר על ידי Baranger et al.18 (II, D), ולזהות את גבולות תת החלל בדם N.</li>
	<li>השתמש בחיתוך N זה כדי לסנן את נתוני מנת המשכל כמתואר ב- Demene et al.15 (II,C).</li>
</ol>7. מדידות תצוגה חזותית ומהירות זרימה (איור 2C)
<ol><li>מיפוי דופלר כוח מחשוב על ידי שילוב המעטפה של הנתונים מסוננים IQt לאורך הממד הטמפורלי (Eq. 2). הקואורדינטות התלת-ממדיות z, x ו- t הן בהתאמה העומק, הרוחב והממד הזמני, nt ומספר המסגרות שנרכשו. <img alt="Equation 2" src="/files/ftp_upload/61838/61838equ02v5.jpg"> כיכר 2</li>
	<li>הצג את מפת PD בסולם לוגריתם. להגדרה של הטווח הדינמי, חשבו את ה-PD הממוצע באזור שמחוץ לתעלה והשתמשו בערך זה ב-dB כגבול התחתון של הטווח הדינמי. טווח דינמי טיפוסי הוא [-30, 0] dB.</li>
	<li>הגדר אזור עניין מעגלי (ROI) בתמונה, המכיל 1 עד 30 פיקסלים.</li>
	<li>ממוצע אות IQf מעל הפיקסלים של החזר על ההשקעה, כדי להשיג וקטור של נקודות <img alt="Equation 3" src="/files/ftp_upload/61838/61838equ03v2.jpg"> זמן nt.</li>
	<li>חשב והצג את הספקטרוגרמה של דופלר של <img alt="Equation 4" src="/files/ftp_upload/61838/61838equ04v2.jpg"> , באמצעות הגודל הריבועי של המרת פורייה לזמן קצר (STFT).<ol>
<li>הגדר את חלון STFT לחלון 60 דגימות האן.</li>
		<li>הגדר את החפיפה STFT ל- 90% מאורך החלון.</li>
	</ol>
</li>
	<li>שכב את התדר המרכזי בכל נקודת זמן של הספקטרוגרמה.</li>
	<li>המר את ערכי התדר f למהירויות ציריות בדם vz באמצעות נוסחת דופלר (Eq. 3). c0 היא מהירות הקול במדיום ו- fTW התדר המרכזי של צורת הגל המועברת של אולטרסאונד (כאן 5.2 MHz). <img alt="Equation 5" src="/files/ftp_upload/61838/61838equ05v4.jpg"> כיכר 3</li>
</ol>

<ol>
	<li>Doppler, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ueber das farbige Licht der Doppelsterne und einiger anderer Gestirne des Himmels. , (2020).</li><li>Bonnefous, O., Pesqu&#233;, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time+domain+formulation+of+pulse-Doppler+ultrasound+and+blood+velocity+estimation+by+cross+correlation.">Time domain formulation of pulse-Doppler ultrasound and blood velocity estimation by cross correlation.</a> Ultrasonic Imaging. 8 (2), 73-85 (2004).</li><li>Bercoff, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+compound+doppler+imaging:+Providing+full+blood+flow+characterization.">Ultrafast compound doppler imaging: Providing full blood flow characterization.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 58 (1), 134-147 (2011).</li><li>Evans, D. H., Jensen, J. A., Nielsen, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasonic+colour+Doppler+imaging.">Ultrasonic colour Doppler imaging.</a> Interface Focus. 1 (4), 490-502 (2011).</li><li>Nuffer, Z., Rupasov, A., Bekal, N., Murtha, J., Bhatt, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+Doppler+ultrasound+of+peripheral+arteries:+a+pictorial+review.">Spectral Doppler ultrasound of peripheral arteries: a pictorial review.</a> Clinical Imaging. 46, 91-97 (2017).</li><li>Jensen, J. A., Nikolov, S. I., Gammelmark, K. L., Pedersen, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synthetic+aperture+ultrasound+imaging.">Synthetic aperture ultrasound imaging.</a> Ultrasonics. 44, (2006).</li><li>Tong, L., Ramalli, A., Jasaityte, R., Tortoli, P., D'Hooge, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-transmit+beam+forming+for+fast+cardiac+imaging-experimental+validation+and+in+vivo+application.">Multi-transmit beam forming for fast cardiac imaging-experimental validation and in vivo application.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 33 (6), 1205-1219 (2014).</li><li>Tanter, M., Bercoff, J., Sandrin, L., Fink, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+compound+imaging+for+2-D+motion+vector+estimation:+application+to+transient+elastography.">Ultrafast compound imaging for 2-D motion vector estimation: application to transient elastography.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 49 (10), 1363-1374 (2002).</li><li>Udesen, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+frame-rate+blood+vector+velocity+imaging+using+plane+waves:+Simulations+and+preliminary+experiments.">High frame-rate blood vector velocity imaging using plane waves: Simulations and preliminary experiments.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 55 (8), 1729-1743 (2008).</li><li>Hansen, K. L., Udesen, J., Gran, F., Jensen, J. A., Bachmann Nielsen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In-vivo+examples+of+flow+patterns+with+the+fast+vector+velocity+ultrasound+method.">In-vivo examples of flow patterns with the fast vector velocity ultrasound method.</a> Ultraschall in der Medizin. 30 (5), 471-477 (2009).</li><li>Tanter, M., Fink, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+imaging+in+biomedical+ultrasound.">Ultrafast imaging in biomedical ultrasound.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 61 (1), 102-119 (2014).</li><li>Montaldo, G., Tanter, M., Bercoff, J., Benech, N., Fink, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coherent+plane-wave+compounding+for+very+high+frame+rate+ultrasonography+and+transient+elastography.">Coherent plane-wave compounding for very high frame rate ultrasonography and transient elastography.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. 56 (3), 489-506 (2009).</li><li>Papadacci, C., Pernot, M., Couade, M., Fink, M., Tanter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-contrast+ultrafast+imaging+of+the+heart.">High-contrast ultrafast imaging of the heart.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 61 (2), 288-301 (2014).</li><li>Maresca, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+Imaging+of+the+Coronary+Vasculature+Using+Ultrafast+Ultrasound.">Noninvasive Imaging of the Coronary Vasculature Using Ultrafast Ultrasound.</a> JACC: Cardiovascular Imaging. 11 (6), 798-808 (2018).</li><li>Demen&#233;, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatiotemporal+Clutter+Filtering+of+Ultrafast+Ultrasound+Data+Highly+Increases+Doppler+and+fUltrasound+Sensitivity.">Spatiotemporal Clutter Filtering of Ultrafast Ultrasound Data Highly Increases Doppler and fUltrasound Sensitivity.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 34 (11), 2271-2285 (2015).</li><li>Demen&#233;, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=4D+microvascular+imaging+based+on+ultrafast+Doppler+tomography.">4D microvascular imaging based on ultrafast Doppler tomography.</a> NeuroImage. 127, 472-483 (2016).</li><li>Demen&#233;, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+Doppler+reveals+the+mapping+of+cerebral+vascular+resistivity+in+neonates.">Ultrafast Doppler reveals the mapping of cerebral vascular resistivity in neonates.</a> Journal of Cerebral Blood Flow and Metabolism. 34 (6), 1009-1017 (2014).</li><li>Baranger, J., Arnal, B., Perren, F., Baud, O., Tanter, M., Demene, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+Spatiotemporal+SVD+Clutter+Filtering+for+Ultrafast+Doppler+Imaging+Using+Similarity+of+Spatial+Singular+Vectors.">Adaptive Spatiotemporal SVD Clutter Filtering for Ultrafast Doppler Imaging Using Similarity of Spatial Singular Vectors.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 37 (7), 1574-1586 (2018).</li><li>Demen&#233;, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+Doppler+Reveals+the+Mapping+of+Cerebral+Vascular+Resistivity+in+Neonates.">Ultrafast Doppler Reveals the Mapping of Cerebral Vascular Resistivity in Neonates.</a> Journal of Cerebral Blood Flow &amp; Metabolism. 34 (6), 1009-1017 (2014).</li><li>Goudot, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Wall+Shear+Stress+Measurement+by+Ultrafast+Vector+Flow+Imaging+for+Carotid+Stenosis.">Wall Shear Stress Measurement by Ultrafast Vector Flow Imaging for Carotid Stenosis.</a> Ultraschall in der Medizin - European Journal of Ultrasound. , (2019).</li><li>Demen&#233;, C., Mairesse, J., Baranger, J., Tanter, M., Baud, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+Doppler+for+neonatal+brain+imaging.">Ultrafast Doppler for neonatal brain imaging.</a> NeuroImage. 185, 851-856 (2019).</li><li>Villemain, O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrafast+Ultrasound+Imaging+in+Pediatric+and+Adult+Cardiology.">Ultrafast Ultrasound Imaging in Pediatric and Adult Cardiology.</a> JACC: Cardiovascular Imaging. , (2019).</li><li>Provost, J., Papadacci, C., Demene, C., Gennisson, J. L., Tanter, M., Pernot, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3-D+ultrafast+doppler+imaging+applied+to+the+noninvasive+mapping+of+blood+vessels+in+Vivo.">3-D ultrafast doppler imaging applied to the noninvasive mapping of blood vessels in Vivo.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 62 (8), 1467-1472 (2015).</li><li>Osmanski, B. F., Montaldo, G., Fink, M., Tanter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+out-of-plane+Doppler+imaging+based+on+ultrafast+plane+wave+imaging.">In vivo out-of-plane Doppler imaging based on ultrafast plane wave imaging.</a> IEEE International Ultrasonics Symposium, IUS. 62 (4), 76-79 (2013).</li><li>Kim, M. W., Zhu, Y., Hedhli, J., Dobrucki, L. W., Insana, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multi-dimensional+Clutter+Filter+Optimization+for+Ultrasonic+Perfusion+Imaging.">Multi-dimensional Clutter Filter Optimization for Ultrasonic Perfusion Imaging.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 65 (11), 2020-2029 (2018).</li><li>Chau, G., Li, Y. L., Jakovljevic, M., Dahl, J., Rodr, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Wall Clutter Removal in Doppler Ultrasound using Principal Component Pursuit. , (2018).</li><li>Tierney, J., Baker, J., Brown, D., Wilkes, D., Byram, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Independent+Component-Based+Spatiotemporal+Clutter+Filtering+for+Slow+Flow+Ultrasound.">Independent Component-Based Spatiotemporal Clutter Filtering for Slow Flow Ultrasound.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. , 1-1 (2019).</li><li>Zhang, N., Rivaz, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clutter+Suppression+in+Ultrasound:+Performance+Evaluation+and+Review+of+Low-Rank+and+Sparse+Matrix+Decomposition+Methods.">Clutter Suppression in Ultrasound: Performance Evaluation and Review of Low-Rank and Sparse Matrix Decomposition Methods.</a> BioMedical Engineering Online. 19, 37 (2020).</li><li>Guidi, G., Licciardello, C., Falteri, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+spectral+broadening+(ISB)+in+ultrasound+Doppler+as+a+combination+of+transit+time+and+local+geometrical+broadening.">Intrinsic spectral broadening (ISB) in ultrasound Doppler as a combination of transit time and local geometrical broadening.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 26 (5), 853-862 (2000).</li><li>Cloutier, G., Shung, K. K., Durand, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+Evaluation+of+Intrinsic+and+Nonstationary+Ultrasonic+Doppler+Spectral+Broadening+in+Steady+and+Pulsatile+Flow+Loop+Models.">Experimental Evaluation of Intrinsic and Nonstationary Ultrasonic Doppler Spectral Broadening in Steady and Pulsatile Flow Loop Models.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 40 (6), 786-795 (1993).</li><li>Winkler, A. J., Wu, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Correction+of+intrinsic+spectral+broadening+errors+in+doppler+peak+velocity+measurements+made+with+phased+sector+and+linear+array+transducers.">Correction of intrinsic spectral broadening errors in doppler peak velocity measurements made with phased sector and linear array transducers.</a> Ultrasound in Medicine and Biology. 21 (8), 1029-1035 (1995).</li><li>Osmanski, B. F., Bercoff, J., Montaldo, G., Loupas, T., Fink, M., Tanter, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancellation+of+Doppler+intrinsic+spectral+broadening+using+ultrafast+Doppler+imaging.">Cancellation of Doppler intrinsic spectral broadening using ultrafast Doppler imaging.</a> IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. 61 (8), 1396-1408 (2014).</li><li>Sauvage, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+large+aperture+row+column+addressed+probe+for+in+vivo+4D+ultrafast+doppler+ultrasound+imaging.">A large aperture row column addressed probe for in vivo 4D ultrafast doppler ultrasound imaging.</a> Physics in Medicine and Biology. 63 (21), (2018).</li><li>Correia, M., Provost, J., Tanter, M., Pernot, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=4D+ultrafast+ultrasound+flow+imaging:+in+vivo+quantification+of+arterial+volumetric+flow+rate+in+a+single+heartbeat.">4D ultrafast ultrasound flow imaging: in vivo quantification of arterial volumetric flow rate in a single heartbeat.</a> Physics in Medicine and Biology. 61 (23), 48-61 (2016).</li><li>Center for Devices and Radiological Health. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=FDA+Information+for+Manufacturers+Seeking+Marketing+Clearance+of+Diagnostic+Ultrasound+Systems+and+Transducers.">FDA Information for Manufacturers Seeking Marketing Clearance of Diagnostic Ultrasound Systems and Transducers.</a> Center for Devices and Radiological Health. , (2008).</li><li>I, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IEC+62127-1+-+Measurement+and+characterization+of+medical+ultrasonic+fields+up+to+40+MHz.">IEC 62127-1 - Measurement and characterization of medical ultrasonic fields up to 40 MHz.</a> IEC. , 61010-61011 (2013).</li></ol>

אין ניגוד אינטרסים

מספר וריאציות אפשריות סביב המסגרת הראשית של פרוטוקול זה.
חששות חומרה אם המשתמש מספק את המחשב המארח המותאם אישית שלו, לוח האם ומארז המחשב חייבים לציין חריץ PCI Express זמין. המעבד חייב להיות גם מספיק נתיבי PCIe כדי לטפל בכל ההתקנים.
בחירת בדיקה ג?...

הדמיית אולטרסאונד היא אחת מטכניקות ההדמיה הנפוצות ביותר בפעילויות קליניות ומחקריות. השילוב של פליטת גלי אולטרסאונד ברקמות הביולוגיות ואחריו הקלטת ההדים האחוריים מאפשר שחזור של תמונות אנטומיות, מה שמכונה "B-Mode". שיטה זו מותאמת באופן מושלם להדמיית רקמות רכות, כגון רקמות ביולוגיות, אשר בדרך כלל מאפשרות חדירה של אולטרסאונד על פני כמה סנטימטרים, עם מהירות התפשטות של ≈1540 m/s. בהתאם לתדירות המרכזית של בדיקת אולטרסאונד, תמונות עם רזולוציה של 30 מיקרומטר עד 1 מ"מ מתקבלים. יתר על כן, ידוע כי התנועה של מקור אקוסטי, משפיע על המאפיינים הפיזיים של הגלים הקשורים. במיוחד, הקשר בין משמרות התדרים של גל ביחס למהירות המקור שלו מתואר כאפקט דופלר1, שהביטוי הפשוט ביותר שלו הוא המגרש המשתנה של סירנה של אמבולנס נע. הדמיית אולטרסאונד כבר זמן רב השתמשה באפקט פיזי זה כדי להתבונן בתאי הדם האדומים הנעים2, והיא מציעה מגוון מצבי הדמיה שכותרתם בדרך כלל "הדמיית דופלר". מצבים אלה מאפשרים הערכה של זרימת הדם ביישומים ואיברים שונים מאוד, כגון מוח, לב, כליות או עורקים היקפיים.
למרבה הפלא, רוב מערכות אולטרסאונד זמין כיום להסתמך על אותה טכנולוגיה, המכונה אולטרסאונד קונבנציונלי. העקרונות הבסיסיים הם כדלקמן: קרן אקוסטית insonifies את שדה הראייה והוא נסחף לאורך צמצם מתמר אולטרסאונד. עבור כל מיקום של הקרן, ההדים נרשמים ומומרים לשורה של התמונה הסופית. על-ידי הזזה הדרגתית של הקרן לאורך המתמר, ניתן לדמיין את כל שדה הראייה קו-שורה(איור 1, לוח שמאלי). אסטרטגיה זו הותאמה היטב לאילוצים החשמליים ולכוח המחשוב ששררו עד תחילת המאה ה-21. עם זאת, יש לו כמה חסרונות. בין אלה, framerate הסופי מוגבל כמה מאות תמונות לשנייה על ידי תהליך סריקת הקרן. במונחים של זרימת דם, זה framerate נמוך יחסית משפיע על מהירויות הזרימה המרבי שניתן לזהות, אשר מוכתב על ידי קריטריוני הדגימה של שאנון-Nyquist3. יתר על כן, דופלר קונבנציונלי חייב להתמודד עם עסקת חליפין מורכבת. על מנת להעריך את מהירות זרימת הדם באזור מסוים של עניין (ROI), כמה הדים הנובעים כי החזר על ההשקעה צריך להיות מתועד ברציפות. זה מרמז כי קרן אולטרסאונד נשמר באופן זמני במצב קבוע. ככל שהרכב ההד ארוך יותר, כך הערכת המהירות תהיה טובה יותר עבור החזר ההשקעה. עם זאת, כדי ליצור תמונה מלאה של שדה הראייה, הקרן חייבת לסרוק את המדיום. לכן, ניתן לחוש את הקונפליקט בין שני אילוצים אלה: החזקת הקרן כדי להעריך במדויק את המהירות לאורך קו אחד, או הזזת הקרן כדי ליצור תמונה. מצבי דופלר קונבנציונליים שונים (כלומר, דופלר צבע או דופלר גל דופק) ישירות לשקף את הפשרה. בדרך כלל, דופלר צבע מייצרת מפת זרימה בנאמנות נמוכה המשמשת לוקליזציה של כלי4, ואת דופלר גל הדופק משמש לאחר מכן כדי לכמת במדויק את הזרימה בכלי מזוהה בעבר5.
שתי מגבלות אלה (מסגרות נמוכות וסחר לוקליזציה / כימות) הם להתגבר עם טכניקות מתפתחות מסגרות גבוהות מאוד. בין אלה, גישת הצמצם הסינתטי6 או טכניקת השידור מרובת הקווים ניתן לצטט7. במחקר זה, אנו מתמקדים במה שמכונה שיטת אולטרסאונד Ultrafast. הציג לפני שני עשורים8,9,10, שיטה זו מסתמכת גם על פליטה / קבלה של אולטרסאונד, אבל עם דפוס שונה בתכלית. ואכן, במקום להשתמש בקרן ממוקדת סריקה, הדמיה מהירה במיוחד משתמשת בגל מטוסים או בגלים מתפצלים, המסוגלים להחדיר את שדה הראייה בפליטה אחת. בעקבות פליטה אחת, האלקטרוניקה הקשורה היא גם מסוגלת לקבל ולעבד את המספר העצום של הדים שמקורם בכל שדה הראייה. בסוף, ניתן לשחזר תמונה מתבנית פליטה/קבלה אחת11 (איור 1, לוח ימני). פליטות לא ממוקדות אלה יכולות להיות בעלות אות נמוך ליחס רעש (SNR) עקב התפשטות האנרגיה האקוסטית. ניתן לטפל בכך על-ידי פליטת מספר גלי מישור (או הסטת גלים במקורות שונים) ועל-ידי הוספת התמונות המתקבלות. שיטה זו נקראת "הרכבה קוהרנטית"12. שתי השלכות עיקריות מתעוררות. ראשית, framerate תלוי רק בזמן אולטרסאונד של הטיסה והוא יכול להגיע לערכים אופייניים מ 1 עד 10 kHz. שנית, זה מבטיח את המשכיות הנתונים הן בממדים מרחביים והן בממדים זמניים, המכונה גם קוהרנטיות מרחבית. כך נשבר סחר הלוקליזציה/כימות הקונבנציונלי. שילוב זה של framerate גבוה קוהרנטיות מרחבית יש השפעה עצומה על היכולת לזהות זרימות דם עם אולטרסאונד. בהשוואה לאולטרסאונד קונבנציונלי, אולטרסאונד אולטרה מהיר מספק אפיון מלא של זרימת הדם3. למעשה, למשתמש יש גישה לקורס זמן המהירות בכל פיקסל של התמונה, לכל משך הרכישה (בדרך כלל ≈1 s), עם ציר זמן שניתן על ידי framerate (בדרך כלל, framerate של 5 kHz עבור רזולוציה זמנית של 200 μs). קצב מסגרות גבוה זה הופך את השיטה למתאימה למגוון רחב של יישומים כגון זרימה מהירה באיברים נעים כמו תאי לב13 או שריר הלב עם מיקרו זלוף כלילית14. יתר על כן, הוכח כי קוהרנטיות spatiotemporal שלה משפר מאוד את יכולתו להפריד זרימת דם איטית מרקמות נעות ברקע, ולכן מגביר את הרגישות לזרימת מיקרו כלי דם15. יכולת זו מעניקה גישה למיקרו כלי הדם של המוח הן בבעליחיים 16 והן בבני אדם17.
לפיכך, אולטרסאונד אולטרה מהיר מתאים היטב לזרימת הדם במגוון מצבים. הוא מוגבל לרקמות ביולוגיות רכות ויהיה מושפע מאוד על ידי נוכחות של ממשקים קשים כגון עצמות, או חלל גז כגון הריאה. הכוונון של הפרמטרים הפיזיים של רצף אולטרסאונד מאפשר את המחקר של שניהם איטי (עד 1 מ"מ / s11,16) וזרימות מהירות (עד כמה m / s). קיים פשרה בין הרזולוציה המרחבית לבין עומק החדירה. בדרך כלל, רזולוציה של 50 מיקרומטר ניתן להשיג במחיר של חדירה סביב 5 מ"מ. לעומת זאת, ניתן להאריך את החדירה ל 15-20 ס"מ במחיר של רזולוציה של 1 מ"מ. ראוי לציין כי רוב הסורקים האולטרה מהירים כגון זה המשמש במאמר זה מספקים רק תמונות דו-ממדיות.
כאן, אנו מציעים פרוטוקול פשוט כדי להציג את הרעיון של הדמיה דופלר אולטרה מהיר, באמצעות סורק אולטרסאונד מחקר לתכנות דופלר פנטום מחקה כלי (עורק או וריד) מוטבע ברקמה ביולוגית.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Blood-mimicking fluid</td>
			<td>CIRS Inc, Norfolk, Virginia, USA</td>
			<td>069DTF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Doppler flow phantom</td>
			<td>CIRS Inc, Norfolk, Virginia, USA</td>
			<td>ATS523A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matlab</td>
			<td>MathWorks, Natick, Massachusetts, United States</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Peristaltic pump / Doppler flow pump</td>
			<td>CIRS Inc, Norfolk, Virginia, USA</td>
			<td>769</td>
			<td>Include tubings and pulse dampener</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Transducer adpter</td>
			<td>Verasonics, Kirkland, Washington, USA</td>
			<td>UTA 408-GE</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrafast ultrasound research scanner</td>
			<td>Verasonics, Kirkland, Washington, USA</td>
			<td>Vantage 256</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound probe/transducer</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>GE 9L-D</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

blood flow imaging with ultrafast doppler

אפקט הדופלר פעמו הוא הטכניקה העיקרית המשמשת echography קלינית כדי להעריך את זרימת הדם. מיושם עם מצבי דופלר אולטרסאונד ממוקד קונבנציונאלי, יש לו כמה גבולות. ראשית, יש צורך בניתוח סינון אותות מכוון היטב כדי להבחין בין זרימת הדם לבין הרקמות הנעות שמסביב. שנית, המפעיל חייב לבחור בין לוקליזציה של זרימת הדם או לכמת אותם. בשני העשורים האחרונים, הדמיית אולטרסאונד עברה שינוי פרדיגמה עם הופעתה של אולטרסאונד אולטרה מהיר באמצעות גלים לא ממוקדים. בנוסף לעלייה של פי מאה ב-framerate (עד 10000 הרץ), טכניקה חדשה זו שוברת גם את סחר הכימות/לוקליזציה הקונבנציונלי, ומציעה מיפוי מלא של זרימת הדם של שדה הראייה וגישה בו זמנית למדידות מהירות עדינות ברמת הפיקסל הבודד (עד 50 מיקרומטר). המשכיות נתונים זו הן בממדים מרחביים והן בממדים זמניים משפרת מאוד את תהליך סינון הרקמה/דם, וכתוצאה מכך מגבירה את הרגישות למהירויות זרימת דם קטנות (עד 1 מ"מ/ים). בנייר שיטה זה, אנו שואפים להציג את הרעיון של דופלר אולטרה מהיר, כמו גם הפרמטרים העיקריים שלה. ראשית, אנו מסכמים את העקרונות הפיזיקליים של הדמיית גלים לא ממוקדת. לאחר מכן, אנו מציגים את אות דופלר עיבוד צעדים עיקריים. במיוחד, אנו מסבירים את היישום המעשי של האלגוריתמים הקריטיים להפרדת רקמות /זרימת דם ועל מיצוי מהירויות מנתונים מסוננים אלה. תיאור תיאורטי זה מתווסף לחוויות במבחנה. פנטום רקמה הטמעת תעלה עם נוזל חיקוי דם זורם הוא בתמונה עם מערכת אולטרסאונד לתכנות מחקר. מתקבלת תמונת זרימת דם ומאפייני הזרימה מוצגים עבור מספר פיקסלים בתעלה. לבסוף, סקירה של יישומי in vivo מוצע, מראה דוגמאות במספר איברים כגון קרוטידים, כליות, בלוטת התריס, המוח והלב.

איכות הרכישה ולאחר העיבוד מוערכת תחילה על ידי בדיקה ויזואלית. צורת התעלה חייבת להיות גלויה בבירור בתמונת הדופלר החזקה, ואזור הרקמה חייב להיראות כהה. אם אות דופלר הכוח אינו מוגבל לתעלה, זה יכול להיות כי גם צעד מסנן העומס השתבש (סף SVD הוא נמוך מדי), או החללית חוותה תנועה חזקה במהלך הרכישה.
<p cl...

Watch this Scientific Journal Video about Blood Flow Imaging with Ultrafast Doppler at JoVE.com

Blood Flow Imaging with Ultrafast Doppler

פרוטוקול זה מראה כיצד ליישם הדמיית דופלר אולטרה מהיר כדי לכמת את זרימת הדם. לאחר רכישה ארוכה של 1, לנסיין יש גישה לסרט של שדה הראייה המלא עם ערכי מהירות צירית עבור כל פיקסל בכל ≈0.3 אלפיות השנייה (בהתאם לזמן האולטרסאונד של הטיסה).

הדמיית זרימת דם עם דופלר אולטרה מהיר

The pulsed-Doppler effect is the main technique used in clinical echography to assess blood flow. Applied with conventional focused ultrasound Doppler ...

blood-flow-imaging-with-ultrafast-doppler

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Electrical Engineering

Anatomy and Physiology

Bioengineering

Unit 1

Sampling

Blood Vessels and Circulation

SCIENTISTS IN ACTION

7.3K Views.  The Hospital for Sick Children, PGCRL Research Institute. פרוטוקול זה מראה כיצד ליישם הדמיית דופלר אולטרה מהיר כדי לכמת את זרימת הדם. לאחר רכישה ארוכה של 1, לנסיין יש גישה לסרט של שדה הראייה המלא עם ערכי מהירות צירית עבור כל פיקסל בכל ≈0.3 אלפיות השנייה (בהתאם לזמן האולטרסאונד של הטיסה).

Video: Blood Flow Imaging with Ultrafast Doppler

Localization and Relative Quantification of Carbon Nanotubes in Cells with Multispectral Imaging Flow Cytometry

Carbon-based nanomaterials, like carbon nanotubes (CNTs), belong to this type of nanoparticles which are very difficult to discriminate from carbon-rich cell structures and de facto there is still no quantitative method to assess their distribution at cell and tissue levels. What we propose here is an innovative method allowing the detection and quantification of CNTs in cells using a multispectral imaging flow cytometer (ImageStream, Amnis). This newly developed device integrates both a high-throughput of cells and high resolution imaging, providing thus images for each cell directly in flow and therefore statistically relevant image analysis. Each cell image is acquired on bright-field (BF), dark-field (DF), and fluorescent channels, giving access respectively to the level and the distribution of light absorption, light scattered and fluorescence for each cell. The analysis consists then in a pixel-by-pixel comparison of each image, of the 7,000-10,000 cells acquired for each condition of the experiment. Localization and quantification of CNTs is made possible thanks to some particular intrinsic properties of CNTs: strong light absorbance and scattering; indeed CNTs appear as strongly absorbed dark spots on BF and bright spots on DF with a precise colocalization.
This methodology could have a considerable impact on studies about interactions between nanomaterials and cells given that this protocol is applicable for a large range of nanomaterials, insofar as they are capable of absorbing (and/or scattering) strongly enough the light.

In this study, the main purpose was to monitor the cellular uptake and eventual exocytosis of carbon nanotubes (CNTs). From this perspective, we proposed here a unique method using multispectral imaging flow cytometry allowing a quantification and localization of CNTs in a statistically relevant number of cells.

לוקליזציה וכימות יחסית של פחמן בתאים עם Multispectral הדמיה תזרים cytometry

Carbon-based nanomaterials, like carbon nanotubes (CNTs), belong to this type of nanoparticles which are very difficult to discriminate from carbon-rich ...

Improved Method for the Preparation of a Human Cell-based, Contact Model of the Blood-Brain Barrier

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has been implied in the etiology of many brain pathologies, creating a need for development of human in vitro BBB models to assist in clinically-relevant research. Among the numerous BBB models thus far described, a static (without flow), contact BBB model, where astrocytes and brain endothelial cells (BECs) are cocultured on the opposite sides of a porous membrane, emerged as a simplified yet authentic system to simulate the BBB with high throughput screening capacity. Nevertheless the generation of such model presents few technical challenges. Here, we describe a protocol for preparation of a contact human BBB model utilizing a novel combination of primary human BECs and immortalized human astrocytes. Specifically, we detail an innovative method for cell-seeding on inverted inserts as well as specify insert staining techniques and exemplify how we use our model for BBB-related research.

Establishment of human models of the blood-brain barrier (BBB) can benefit research into brain conditions associated with BBB failure. We describe here an improved technique for preparation of a contact BBB model, which permits coculturing of human astrocytes and brain endothelial cells on the opposite sides of a porous membrane.

שיפר שיטה להכנה מבוססת תאים, דגם מגע אנושי של מחסום דם המוח

The blood-brain barrier (BBB) comprises impermeable but adaptable brain capillaries which tightly control the brain environment. Failure of the BBB has ...

Sensitive Detection of Proteopathic Seeding Activity with FRET Flow Cytometry

Increasing evidence supports transcellular propagation of toxic protein aggregates, or proteopathic seeds, as a mechanism for the initiation and progression of pathology in several neurodegenerative diseases, including Alzheimer's disease and the related tauopathies. The potentially critical role of tau seeds in disease progression strongly supports the need for a sensitive assay that readily detects seeding activity in biological samples. 
By combining the specificity of fluorescence resonance energy transfer (FRET), the sensitivity of flow cytometry, and the stability of a monoclonal cell line, an ultra-sensitive seeding assay has been engineered and is compatible with seed detection from recombinant or biological samples, including human and mouse brain homogenates. The assay employs monoclonal HEK 293T cells that stably express the aggregation-prone repeat domain (RD) of tau harboring the disease-associated P301S mutation fused to either CFP or YFP, which produce a FRET signal upon protein aggregation. The uptake of proteopathic tau seeds (but not other proteins) into the biosensor cells stimulates aggregation of RD-CFP and RD-YFP, and flow cytometry sensitively and quantitatively monitors this aggregation-induced FRET. The assay detects femtomolar concentrations (monomer equivalent) of recombinant tau seeds, has a dynamic range spanning three orders of magnitude, and is compatible with brain homogenates from tauopathy transgenic mice and human tauopathy subjects. With slight modifications, the assay can also detect seeding activity of other proteopathic seeds, such as &#945;-synuclein, and is also compatible with primary neuronal cultures. The ease, sensitivity, and broad applicability of FRET flow cytometry makes it useful to study a wide range of protein aggregation disorders.

Cell-to-cell transfer of protein aggregates, or proteopathic seeds, may underlie the progression of pathology in neurodegenerative diseases. Here, a novel FRET flow cytometry assay is described that enables specific and sensitive detection of seeding activity from recombinant or biological samples.

איתור רגיש של פעילות זריעת Proteopathic עם סריג cytometry הזרימה

Increasing evidence supports transcellular propagation of toxic protein aggregates, or proteopathic seeds, as a mechanism for the initiation and ...

In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

Vascular disease is a common cause of death within the United States. Herein, we present a method to examine the contribution of flow dynamics towards vascular disease pathologies. Unhealthy arteries often present with wall stiffening, scarring, or partial stenosis which may all affect fluid flow rates, and the magnitude of pulsatile flow, or pulsatility index. Replication of various flow conditions is the result of tuning a flow pressure damping chamber downstream of a blood pump. Introduction of air within a closed flow system allows for a compressible medium to absorb pulsatile pressure from the pump, and therefore vary the pulsatility index. The method described herein is simply reproduced, with highly controllable input, and easily measurable results. Some limitations are recreation of the complex physiological pulse waveform, which is only approximated by the system. Endothelial cells, smooth muscle cells, and fibroblasts are affected by the blood flow through the artery. The dynamic component of blood flow is determined by the cardiac output and arterial wall compliance. Vascular cell mechano-transduction of flow dynamics may trigger cytokine release and cross-talk between cell types within the artery. Co-culture of vascular cells is a more accurate picture reflecting cell-cell interaction on the blood vessel wall and vascular response to mechanical signaling. Contribution of flow dynamics, including the cell response to the dynamic and mean (or steady) components of flow, is therefore an important metric in determining disease pathology and treatment efficacy. Through introducing an in vitro co-culture model and pressure damping downstream of blood pump which produces simulated cardiac output, various arterial disease pathologies may be investigated.

In Vitro Model of Physiological and Pathological Blood Flow with Application to Investigations of Vascular Cell Remodeling

This protocol replicates physiological or pathological blood flow in vitro to aid in determining cell response in disease pathologies. By introducing a pressure damping chamber downstream of a blood pump, blood flow across the vasculature can be recapitulated and imposed on a monolayer of vascular endothelium or a mimetic co-culture.

במבחנה הדגם של פיזיולוגי ופתולוגיים זרימת דם עם בקשה לחקירות של שיפוץ תא דם

Vascular disease is a common cause of death within the United States. Herein, we present a method to examine the contribution of flow dynamics towards ...

Microfluidic Flow Chambers Using Reconstituted Blood to Model Hemostasis and Platelet Transfusion In Vitro

Blood platelets prepared for transfusion gradually lose hemostatic function during storage. Platelet function can be investigated using a variety of (indirect) in vitro experiments, but none of these is as comprehensive as microfluidic flow chambers. In this protocol, the reconstitution of thrombocytopenic fresh blood with stored blood bank platelets is used to simulate platelet transfusion. Next, the reconstituted sample is perfused in microfluidic flow chambers which mimic hemostasis on exposed subendothelial matrix proteins. Effects of blood donation, transport, component separation, storage and pathogen inactivation can be measured in paired experimental designs. This allows reliable comparison of the impact every manipulation in blood component preparation has on hemostasis. Our results demonstrate the impact of temperature cycling, shear rates, platelet concentration and storage duration on platelet function. In conclusion, this protocol analyzes the function of blood bank platelets and this ultimately aids in optimization of the processing chain including phlebotomy, transport, component preparation, storage and transfusion.

Microfluidic Flow Chambers Using Reconstituted Blood to Model Hemostasis and Platelet Transfusion In Vitro

Platelet transfusion and hemostasis was modeled using blood reconstitution and microfluidic flow chambers to investigate the function of blood banking platelets. The data demonstrate the consequences of platelet storage lesion on hemostasis, in vitro.

Microfluidic זרימה צ&#39;יימברס שימוש מחדש דם למודל המוסטאסיס ואת טסיות עירוי<em&gt; במבחנה</em

Blood platelets prepared for transfusion gradually lose hemostatic function during storage. Platelet function can be investigated using a variety of ...

A Microfluidic Flow Chamber Model for Platelet Transfusion and Hemostasis Measures Platelet Deposition and Fibrin Formation in Real-time

Microfluidic models of hemostasis assess platelet function under conditions of hydrodynamic shear, but in the presence of anticoagulants, this analysis is restricted to platelet deposition only. The intricate relationship between Ca2+-dependent coagulation and platelet function requires careful and controlled recalcification of blood prior to analysis. Our setup uses a Y-shaped mixing channel, which supplies concentrated Ca2+/Mg2+ buffer to flowing blood just prior to perfusion, enabling rapid recalcification without sample stasis. A ten-fold difference in flow velocity between both reservoirs minimizes dilution. The recalcified blood is then perfused in a collagen-coated analysis chamber, and differential labeling permits real-time imaging of both platelet and fibrin deposition using fluorescence video microscopy. The system uses only commercially available tools, increasing the chances of standardization. Reconstitution of thrombocytopenic blood with platelets from banked concentrates furthermore models platelet transfusion, proving its use in this research domain. Exemplary data demonstrated that coagulation onset and fibrin deposition were linearly dependent on the platelet concentration, confirming the relationship between primary and secondary hemostasis in our model. In a timeframe of 16 perfusion min, contact activation did not take place, despite recalcification to normal Ca2+ and Mg2+ levels. When coagulation factor XIIa was inhibited by corn trypsin inhibitor, this time frame was even longer, indicating a considerable dynamic range in which the changes in the procoagulant nature of the platelets can be assessed. Co-immobilization of tissue factor with collagen significantly reduced the time to onset of coagulation, but not its rate. The option to study the tissue factor and/or the contact pathway increases the versatility and utility of the assay.

This paper describes an experimental model of hemostasis that simultaneously measures platelet function and coagulation. Platelet and fibrin fluorescence is measured in real-time, and platelet adhesion rate, coagulation rate, and onset of coagulation are determined. The model is used to determine platelet procoagulant properties under flow in concentrates for transfusion.

מודל לשכת תזרים Microfluidic עבור עירוי טסיות המוסטאסיס מודד הפקדת טסיות והיווצרות הפיברין בזמן אמת

Microfluidic models of hemostasis assess platelet function under conditions of hydrodynamic shear, but in the presence of anticoagulants, this analysis is ...

Cerebral Blood Flow-Based Resting State Functional Connectivity of the Human Brain using Optical Diffuse Correlation Spectroscopy

To obtain a comprehensive understanding of the human brain, utilization of cerebral blood flow (CBF) as a source of contrast is desired because it is a key hemodynamic parameter related to cerebral oxygen supply. Resting state low frequency fluctuations based on oxygenation contrast have been shown to provide correlations between functionally connected regions. The presented protocol uses optical diffuse correlation spectroscopy (DCS) to assess blood flow-based resting state functional connectivity (RSFC) in the human brain. Results of CBF-based RSFC in human frontal cortex indicate that intra-regional RSFC is significantly higher in the left and right cortices compared to inter-regional RSFC in both cortices. This protocol should be of interest to researchers who employ multi-modal imaging techniques to study human brain function, especially in the pediatric population.

This protocol demonstrates how to measure resting state functional connectivity in the human prefrontal cortex using a custom-made diffuse correlation spectroscopy instrument. The report also discuss practical aspects of the experiment as well as detailed steps for analyzing the data.

מוחין זרימת דם מבוסס על המצב מנוחה קישוריות תפקודית של המוח האנושי באמצעות ספקטרוסקופיית מתאם אופטי לפזר

To obtain a comprehensive understanding of the human brain, utilization of cerebral blood flow (CBF) as a source of contrast is desired because it is a ...

Characterizing Single-Molecule Conformational Changes Under Shear Flow with Fluorescence Microscopy

Single-molecule behavior under mechanical perturbation has been characterized widely to understand many biological processes. However, methods such as atomic force microscopy have limited temporal resolution, while F&#246;rster resonance energy transfer (FRET) only allow conformations to be inferred. Fluorescence microscopy, on the other hand, allows real-time in situ visualization of single molecules in various flow conditions. Our protocol describes the steps to capture conformational changes of single biomolecules under different shear flow environments using fluorescence microscopy. The shear flow is created inside microfluidic channels and controlled by a syringe pump. As demonstrations of the method, von Willebrand factor (VWF) and lambda DNA are labeled with biotin and fluorophore and then immobilized on the channel surface. Their conformations are continuously monitored under variable shear flow using total internal reflection (TIRF) and confocal fluorescence microscopy. The reversible unraveling dynamics of VWF are useful for understanding how its function is regulated in human blood, while the conformation of lambda DNA offers insights into the biophysics of macromolecules. The protocol can also be widely applied to study the behavior of polymers, especially biopolymers, in varying flow conditions and to investigate the rheology of complex fluids.

We present a protocol for immobilizing single macromolecules in microfluidic devices and quantifying changes in their conformations under shear flow. This protocol is useful for characterizing the biomechanical and functional properties of biomolecules such as proteins and DNA in a flow environment.

אפיון מולקולה חד-מולקולות באמצעות זרימת הטיה במיקרוסקופיה פלואורסצנטית

Single-molecule behavior under mechanical perturbation has been characterized widely to understand many biological processes. However, methods such as ...

High-Dimensionality Flow Cytometry for Immune Function Analysis of Dissected Implant Tissues

The success of implanting laboratory-grown tissue or a medical device in an individual is subject to the immune response of the recipient host. Considering an implant as a foreign body, a hostile and dysregulated immune response may result in the rejection of the implant, while a regulated response and regaining of homeostasis can lead to its acceptance. Analyzing the microenvironments of implants dissected out under in vivo or ex vivo&#160;settings can help in understanding the pattern of immune response, which can ultimately help in developing new generations of biomaterials. Flow cytometry is a well-known technique for characterizing immune cells and their subsets based on their cell surface markers. This review describes a protocol based on manual dicing, enzymatic digestion, and filtration through a cell strainer for the isolation of uniform cell suspensions from dissected implant tissue. Further, a multicolor flow cytometry staining protocol has been explained, along with steps for initial cytometer settings to characterize and quantify these isolated cells by flow cytometry.

Isolation of cells from dissected implants and their characterization by flow cytometry can significantly contribute to understanding the pattern of immune response against implants. This paper describes a precise method for the isolation of cells from dissected implants and their staining for flow cytometric analysis.

ציטומטריית זרימה בממדיות גבוהה לניתוח תפקוד מערכת החיסון של רקמות שתל מנותחות

The success of implanting laboratory-grown tissue or a medical device in an individual is subject to the immune response of the recipient host. ...

Quantifying Fibrillar Collagen Organization with Curvelet Transform-Based Tools

Fibrillar collagens are prominent extracellular matrix (ECM) components, and their topology changes have been shown to be associated with the progression of a wide range of diseases including breast, ovarian, kidney, and pancreatic cancers. Freely available fiber quantification software tools are mainly focused on the calculation of fiber alignment or orientation, and they are subject to limitations such as the requirement of manual steps, inaccuracy in detection of the fiber edge in noisy background, or lack of localized feature characterization. The collagen fiber quantitation tool described in this protocol is characterized by using an optimal multiscale image representation enabled by curvelet transform (CT). This algorithmic approach allows for the removal of noise from fibrillar collagen images and the enhancement of fiber edges to provide location and orientation information directly from a fiber, rather than using the indirect pixel-wise or window-wise information obtained from other tools. This CT-based framework contains two separate, but linked, packages named &#8220;CT-FIRE&#8221; and &#8220;CurveAlign&#8221; that can quantify fiber organization on a global, region of interest (ROI), or individual fiber basis. This quantification framework has been developed for more than ten years and has now evolved into a comprehensive and user-driven collagen quantification platform. Using this platform, one can measure up to about thirty fiber features including individual fiber properties such as length, angle, width, and straightness, as well as bulk measurements such as density and alignment. Additionally, the user can measure fiber angle relative to manually or automatically segmented boundaries. This platform also provides several additional modules including ones for ROI analysis, automatic boundary creation, and post-processing. Using this platform does not require prior experience of programming or image processing, and it can handle large datasets including hundreds or thousands of images, enabling efficient quantification of collagen fiber organization for biological or biomedical applications.

Here, we present a protocol to use a curvelet transform-based, open-source MATLAB software tool for quantifying fibrillar collagen organization in the extracellular matrix of both normal and diseased tissues. This tool can be applied to images with collagen fibers or other types of line-like structures.

כימות ארגון קולגן פיברילאר עם כלים מבוססי המרה של Curvelet

Fibrillar collagens are prominent extracellular matrix (ECM) components, and their topology changes have been shown to be associated with the progression ...