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Este trabalho demonstra o uso de uma plataforma multimodal de imagem baseada em ultrassom para imagens não invasivas de acidente vascular cerebral isquêmico. Este sistema permite a quantificação da oxigenação sanguínea através de imagens fotoacústicas e a perfusão prejudicada no cérebro através da angiografia acústica.
Apresentamos aqui um estudo experimental de AVC isquêmico usando nosso recém-desenvolvido sistema de imagem não invasivo que integra três tecnologias de imagem baseadas em acústica: fotoacústica, ultrassom e angiotomografia angiográfica (PAUSAT). A combinação dessas três modalidades ajuda a adquirir tomografia fotoacústica (TAP) multiespectral da oxigenação sanguínea cerebral, ultrassom de alta frequência do tecido cerebral e angiografia acústica da perfusão sanguínea cerebral. A plataforma de imagem multimodal permite o estudo das alterações de perfusão e oxigenação cerebral em todo o cérebro de camundongos após o AVC. Dois modelos de acidente vascular cerebral isquêmico comumente utilizados foram avaliados: o modelo de oclusão permanente da artéria cerebral média (pMCAO) e o modelo fototrombótico (TP). O PAUSAT foi usado para obter imagens dos mesmos cérebros de camundongos antes e depois de um AVC e analisar quantitativamente ambos os modelos de AVC. Esse sistema de imagem foi capaz de mostrar claramente as alterações vasculares cerebrais após o AVC isquêmico, incluindo redução significativa da perfusão sanguínea e da oxigenação na região do infarto do AVC (ipsilateral) em comparação com o tecido não lesado (contralateral). Os resultados foram confirmados por meio de imagens de contraste speckle a laser e pela coloração de cloreto de trifeniltetrazólio (TTC). Além disso, o volume de infarto sistólico em ambos os modelos de AVC foi medido e validado pela coloração TTC como a verdade fundamental. Através deste estudo, demonstramos que o PAUSAT pode ser uma ferramenta poderosa em estudos pré-clínicos não invasivos e longitudinais de acidente vascular cerebral isquêmico.
O sangue transporta oxigênio (através da proteína da hemoglobina) e outros nutrientes importantes para os tecidos do nosso corpo. Quando o fluxo de sangue através dos tecidos é interrompido (isquemia), danos graves aos tecidos podem ocorrer, cujos efeitos mais imediatos são devidos à falta de oxigênio (hipóxia). O acidente vascular cerebral isquêmico é o resultado da interrupção do fluxo sanguíneo para uma determinada região do cérebro. O dano cerebral resultante de um acidente vascular cerebral isquêmico pode ocorrer em poucos minutos após o bloqueio do vaso e, muitas vezes, pode ter efeitos debilitantes e duradouros 1,2
Todos os procedimentos com animais foram aprovados pelo Comitê de Cuidados e Uso de Animais do Duke University Medical Center e foram conduzidos de acordo com a Política de Cuidados Humanizados e Uso de Animais de Laboratório do Serviço de Saúde Pública dos Estados Unidos. Camundongos C57BL/6J machos e fêmeas (ver Tabela de Materiais) foram usados para esses estudos. Um mínimo de três animais foram fotografados por grupo modelo de AVC. Consulte a Figura 2 para obter.......
Imagem da morfologia dos vasos sanguíneos no cérebro
O AA gera imagens da morfologia dos vasos sanguíneos excitando microbolhas no sistema circulatório em sua frequência de ressonância e recebendo a resposta super harmônica das microbolhas. Usando a rampa personalizada (Figura 2C) acoplada a um estágio ajustável manualmente, podemos obter imagens do cérebro de camundongos com o modo AA em duas profundidades focais diferentes. Quando regiões mais profundas são .......
Existem alguns aspectos vitais desse método que, se feito incorretamente, pode levar a uma diminuição significativa da qualidade da imagem e da análise quantitativa. O resultado mais comum de erro do usuário em imagens PAUSAT é a falta de sinal ou a intensidade do sinal muito baixa, que podem ocorrer por uma variedade de razões. Um desses motivos é um problema com o acoplamento acústico. Grandes bolhas de ar na água ao redor da cabeça do mouse durante a imagem muitas vezes podem bloquear o ultrassom de viajar .......
Os autores gostariam de agradecer à equipe de engenharia da SonoVol Inc. Este trabalho foi parcialmente patrocinado pelo American Heart Association Collaborative Sciences Award (18CSA34080277), para J. Yao e W. Yang; Os Institutos Nacionais de Saúde dos Estados Unidos (NIH) concedem R21EB027981, R21 EB027304, RF1 NS115581 (BRAIN Initiative), R01 NS111039, R01 EB028143; O prêmio CAREER da National Science Foundation (NSF) dos Estados Unidos 2144788; o Chan Zuckerberg Initiative Grant (2020-226178), a J. Yao; e concede R21NS127163 e R01NS099590 do NIH 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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