Como construir um Laser Speckle Contrast Imaging System (LSCI) para monitorar o fluxo de sangue

Resumo

Este vídeo demonstra como construir um Laser Speckle Contrast Imaging System (LSCI) que pode facilmente ser usado para monitorar o fluxo sanguíneo.

Resumo

Laser Speckle Imagem Contraste (LSCI) é uma técnica simples e poderosa que é utilizado para full-campo de imagem do fluxo sanguíneo. A técnica de análise de flutuações em um padrão de speckle dinâmico para detectar o movimento de partículas semelhante ao laser Doppler como analisa as mudanças de freqüência para determinar a velocidade das partículas. Porque pode ser usado para monitorar o movimento das células vermelhas do sangue, LSCI se tornou uma ferramenta popular para medir o fluxo sangüíneo nos tecidos, como a retina, pele e cérebro. Tornou-se especialmente útil em neurociência onde as mudanças do fluxo sanguíneo durante eventos fisiológicos como ativação funcional, derrame e despolarização espalhar pode ser quantificado. LSCI também é atraente porque oferece resolução espacial e temporal excelentes durante o uso de instrumentação de baixo custo que pode ser facilmente combinada com outras modalidades de imagem. Aqui nós mostramos como construir uma configuração LSCI e demonstrar sua capacidade de monitorar as mudanças do fluxo sanguíneo no cérebro durante um experimento animal.

Protocolo

1. Imagem de instalação

1. Uma câmera com uma lente zoom macro deve ser montado um palco vertical ou microscópio cirúrgico (Em vez de uma lente zoom macro, uma objetiva de microscópio e lente ou um sistema de lentes simples de duas pode ser usada dependendo da ampliação desejada).
2. Baixe o software apropriado do nosso site para controlar a câmera ( http://bach.bme.utexas.edu/mediawiki/index.php/Software ).
3. O software da câmera deve ser usada para confirmar um objeto está em foco na altura desejada
4. Um diodo laser com um kit de colimação deve ser configurado de modo que a luz do laser divergentes ilumina o objeto.
5. Desligar / desligar toda a luz ambiente para confirmar que a luz do laser é uniformemente iluminando todo o campo de visão da câmera.
6. Neste exemplo, o vermelho de luz laser foi usado porque era mais fácil para demonstrar como construir o sistema, mas a luz laser infravermelho poderia facilmente ser usados ​​e teria o benefício, adicionalmente, de penetrar mais profundamente nos tecidos. Além disso, com filtros adequados na frente da câmera para bloquear a luz visível, luz infravermelha pode ser usado com as luzes da sala por diante.

2. Preparação cirúrgica

1. Esta é uma cirurgia não-sobrevivência, embora o experimento poderia ser feito cronicamente em um estudo de sobrevivência usando uma janela de câmara.
2. Anestesiar o animal e colocá-lo em uma moldura estereotáxica.
3. Retire a pele e tecidos adjacentes do crânio.
4. Usando uma broca de dentista, fina do crânio sobre a região do cérebro com a transparência desejada tendo o cuidado de lavar a superfície com solução salina com freqüência, a fim de evitar danos ao cérebro.
5. Utilização de cimento dental para criar um poço em torno da região desejada e em seguida, coloque uma gota de óleo mineral ou gel de silicone dentro do poço para melhorar a visibilidade.
6. Alternativamente, o crânio pode ser removida e uma janela da câmara poderia ser criado aqui.

3. A coleta de dados

1. Use o software da câmera para obter imagens e também calcular speckle valores de contraste.
2. Colocar o animal dentro do campo de visão da câmera e ajustar a altura da câmera ou foco da lente até imagens claras da vasculatura são vistos.
3. Certifique-se que a luz do laser é suficiente para alcançar a câmera sem saturar-lo. Usando o histograma da imagem, ajuste a potência do laser para garantir a maioria dos pixels da câmera está animado para cerca de metade de sua capacidade.
4. Selecione o número de imagens que você deseja adquirir e quanto em média para fazer antes de começar o experimento.
5. Uma vez que o experimento começa, muda o fluxo de sangue pode ser facilmente monitorado, selecionando regiões de interesse ou por gerar uma imagem do fluxo sanguíneo relativo.

4. Resultados representante

A Figura 1 mostra um exemplo de uma típica imagem speckle-primas e uma imagem de contraste convertidos speckle que deve ser gerado ao utilizar o software para analisar o fluxo sanguíneo no cérebro. Para a visualização de mudanças no fluxo sangüíneo, é mais fácil ter o software gerar mapas relativa do fluxo sangüíneo. A Figura 2 mostra uma série de imagens típicas de fluxo de parente de sangue durante um aumento transitório no fluxo de sangue que viaja através do campo de visão. A cor vermelha representa um aumento no fluxo sangüíneo enquanto a cor azul mostra uma diminuição. A cor verde indica que não há nenhuma mudança no fluxo sanguíneo em relação a uma linha de base dada.

Figura 1. Exemplo de uma matéria-prima speckle da imagem (à esquerda) e speckle imagem contraste (à direita).

Figura 2. Exemplo de várias imagens de sangue relativa fluxo em momentos diferentes durante um aumento transitório do fluxo sanguíneo seguido por uma diminuição do fluxo sanguíneo.

Discussão

Neste vídeo demonstramos como é fácil de construir e usar um laser speckle de contraste de imagem do sistema (LSCI) para verificar as mudanças no fluxo sanguíneo. LSCI foi desenvolvido na década de 1980 como uma forma de gerar mapas de fluxo de sangue na retina ^1. Embora ainda utilizado para a imagem da perfusão retina e da pele, tornou-se extremamente popular como uma técnica para o fluxo de imagens de sangue no cérebro ^2. Isto é principalmente devido à excelente resolução espacial e ...

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