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Questo lavoro dimostra l'uso di una piattaforma di imaging multimodale basata su ultrasuoni per l'imaging non invasivo dell'ictus ischemico. Questo sistema consente la quantificazione dell'ossigenazione del sangue attraverso l'imaging fotoacustico e la perfusione alterata nel cervello attraverso l'angiografia acustica.
Presentato qui è uno studio sperimentale sull'ictus ischemico utilizzando il nostro sistema di imaging non invasivo di nuova concezione che integra tre tecnologie di imaging basate sull'acustica: fotoacustica, ecografia e tomografia angiografica (PAUSAT). La combinazione di queste tre modalità aiuta ad acquisire la tomografia fotoacustica multispettrale (PAT) dell'ossigenazione del sangue cerebrale, l'imaging ad ultrasuoni ad alta frequenza del tessuto cerebrale e l'angiografia acustica della perfusione sanguigna cerebrale. La piattaforma di imaging multimodale consente lo studio della perfusione cerebrale e dei cambiamenti di ossigenazione nell'intero cervello del topo dopo l'ictus. Sono stati valutati due modelli di ictus ischemico comunemente usati: il modello di occlusione permanente dell'arteria cerebrale media (pMCAO) e il modello fototrombotico (PT). PAUSAT è stato utilizzato per visualizzare lo stesso cervello di topo prima e dopo un ictus e analizzare quantitativamente entrambi i modelli di ictus. Questo sistema di imaging è stato in grado di mostrare chiaramente i cambiamenti vascolari cerebrali dopo l'ictus ischemico, tra cui una significativa riduzione della perfusione sanguigna e dell'ossigenazione nella regione dell'infarto dell'ictus (omolaterale) rispetto al tessuto non danneggiato (controlaterale). I risultati sono stati confermati sia dall'imaging con contrasto laser speckle che dalla colorazione con trifeniltetrazolio cloruro (TTC). Inoltre, il volume dell'infarto da ictus in entrambi i modelli di ictus è stato misurato e convalidato dalla colorazione TTC come verità fondamentale. Attraverso questo studio, abbiamo dimostrato che PAUSAT può essere un potente strumento negli studi preclinici non invasivi e longitudinali sull'ictus ischemico.
Il sangue trasporta ossigeno (attraverso la proteina dell'emoglobina) e altri importanti nutrienti ai tessuti del nostro corpo. Quando il flusso di sangue attraverso i tessuti viene interrotto (ischemia), possono verificarsi gravi danni ai tessuti, i cui effetti più immediati sono dovuti alla mancanza di ossigeno (ipossia). L'ictus ischemico è il risultato di un flusso sanguigno interrotto in una certa regione del cervello. Il danno cerebrale derivante da un ictus ischemico può verificarsi entro pochi minuti dal blocco dei vasi e spesso può avere effetti debilitanti e duraturi 1,2. Una strategia di gr....
Tutte le procedure sugli animali sono state approvate dal Duke University Medical Center Animal Care and Use Committee e sono state condotte in conformità con la politica del servizio sanitario pubblico degli Stati Uniti sulla cura umana e l'uso di animali da laboratorio. Per questi studi sono stati utilizzati topi maschi e femmine C57BL/6J (vedere Tabella dei materiali). Sono state visualizzate almeno tre immagini di animali per gruppo di modelli di tratto. Vedere la Figura 2
Imaging della morfologia dei vasi sanguigni nel cervello
AA genera immagini morfologiche dei vasi sanguigni eccitando le microbolle nel sistema circolatorio alla loro frequenza di risonanza e ricevendo la risposta super armonica delle microbolle. Utilizzando la rampa personalizzata (Figura 2C) collegata a un palco regolabile manualmente, possiamo visualizzare il cervello del mouse con modalità AA a due diverse profondità focali. Quando le regioni più profonde sono mira.......
Ci sono alcuni aspetti vitali di questo metodo che, se fatto in modo errato, può portare a una significativa diminuzione della qualità dell'immagine e dell'analisi quantitativa. Il risultato più comune dell'errore dell'utente nelle immagini PAUSAT è la mancanza di segnale o una potenza del segnale molto bassa, entrambi i quali possono verificarsi per una serie di motivi. Uno di questi motivi è un problema con l'accoppiamento acustico. Grandi bolle d'aria nell'acqua che circonda la testa del topo durante l'imaging po.......
Gli autori desiderano ringraziare il team di ingegneri di SonoVol Inc. per il loro supporto tecnico. Questo lavoro è stato parzialmente sponsorizzato dall'American Heart Association Collaborative Sciences Award (18CSA34080277), a J. Yao e W. Yang; Il National Institutes of Health (NIH) degli Stati Uniti concede R21EB027981, R21 EB027304, RF1 NS115581 (BRAIN Initiative), R01 NS111039, R01 EB028143; Il premio CAREER della National Science Foundation (NSF) degli Stati Uniti 2144788; il Chan Zuckerberg Initiative Grant (2020-226178), a J. Yao; e NIH concede R21NS127163 e R01NS099590 a W. Yang.
....Name | Company | Catalog Number | Comments |
20 GA catheter | BD Insyte Autoguard Winged | 381534 | For mouse intubation |
2,3,5-Triphenyltetrazolium chloride | Sigma | T8877 | Necessary for TTC-staining brain for validation |
532nm Laser | Quantel | Q-smart 850 | Laser used to pump the OPO for PAT |
Automatic Ventilator Rovent Jr. | Kent Scientific | RV-JR | To keep mice under anesthesia during surgical procedure |
Black braided silk 4-0 USP | Surgical Specialties | SP116 | Used for sutures on the neck for pMCAO surgery |
Bupivacaine | Hospira | 0409-1159-18 | Used prior to closing wounds during surgical procedure |
C57BL/6 Mice | Jackson Lab | #000664 | Mice used for studying ischemic stroke (2-6 month old male/female) |
Clear suture | Ethicon | 8606 | Used for closing wound (PT stroke and pMCAO). A clear suture won't interfere with PAT |
Cold Light LED | Schott | KL 1600 | Needed to create PT stroke |
Disposable Razor Blade | Accutec Blades | 74-0002 | For sectioning mouse brain |
Electric drill | JSDA | JD-700 | Used to expose MCA during pMCAO procedure |
Electrocauterization tool | Wet-Field | Wet-Field Bipolar-RG | Stops blood flow after drilling during pMCAO procedure |
Hair removal gel | Veet | 8282651 | Used to remove hair from mouse prior to imaging |
High Temperature Cautery Loop Tip | BOVIE Medical Corporation | REF AA03 | Used to avoid bleeding when separating the temporal muscle from the skull |
IR Detector Card | Thorlabs | VRC5 | Used to ensure light path is aligned |
Laser Power Meter | Ophir | StarBright, P/N 7Z01580 | Can be used to calibrate the laser energy prior to imaging |
Laser Speckle Imaging System | RWD Life Science Co. | RFLSI-III | Can be used to validate stroke surgery success |
Lubricant Eye Ointment | Soothe | AB31336 | Can be used to avoid drying of the eyes |
Manually adjustable stage | Thorlabs | L490 | Used with custom ramp for multiple focal depth AA imaging |
Modified Vega Imaging System | Perkin Elmer | LLA00061 | System containing both B-mode/AA and PAT transducers |
Optical Parametric Oscillator | Quantel | versaScan-L532 | Allows for tuning of excitation wavelength in a large range |
Programmable Ultrasound System | Verasonics | Vantage 256 | Used for PAT part of system |
Rose Bengal | Sigma | 330000 | Necessary to induce PT stroke |
Suture | LOOK | SP116 | Used for permanent ligation of CCA |
Temperature Contoller | Physitemp | TCAT-2 | Used to maintain stable body temperature of mice during procedures |
VesselVue Microbubbles | Perkin Elmer | P-4007001 | Used for acoustic angiography (2.43 × 10^9 microbubbles/mL) |
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