Name: meso-scale particle image velocimetry studies of neurovascular flows in vitro
Uploaded: 2018-12-03T13:00:00
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著者らは、研究所とカリフォルニア大学リバーサイド校で経済発展から共同種の助成金によって提供されるこのプロジェクトの部分的なサポートを認めます。

1. ABS ベース犠牲型作製
<ol><li>CAD ソフトウェアを使用して必要な組織ファントムの逆モデルを設計します。</li>
	<li>建築材料として abs 樹脂 3 D プリンターを用いたモデルを印刷します。</li>
</ol>2. PDMS による血管ファントム作製
<ol><li>
混合
	<ol>
<li>(量り売り); PDMS プレポリマー ベースと比 10:1 硬化剤を混ぜる66 g の混合物は、50 cm3をボリュームとファ?...

<ol>
	<li>Grant, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+image+velocimetry:+A+review.">Particle image velocimetry: A review.</a> Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 211 (1), 55-76 (1997).</li><li>Lindken, R., Rossi, M., Gro&#223;e, S., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-Particle+Image+Velocimetry+(&#181;PIV):+Recent+developments,+applications,+and+guidelines.">Micro-Particle Image Velocimetry (&#181;PIV): Recent developments, applications, and guidelines.</a> Lab on a Chip. 9 (17), 2551 (2009).</li><li>Hove, J. R., 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=Intracardiac+fluid+forces+are+an+essential+epigenetic+factor+for+embryonic+cardiogenesis.">Intracardiac fluid forces are an essential epigenetic factor for embryonic cardiogenesis.</a> Nature. 421, 172 (2003).</li><li>Ando, J., Yamamoto, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+Mechanobiology.">Vascular Mechanobiology.</a> Circulation Journal. 73 (11), 1983-1992 (2009).</li><li>Conway, D. 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G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+PIV+Algorithm+for+Estimating+Time-Averaged+Velocity+Fields.">A PIV Algorithm for Estimating Time-Averaged Velocity Fields.</a> Journal of Fluids Engineering. 122 (2), 285 (2000).</li><li>Bosbach, J., K&#252;hn, M., Wagner, C., Raffel, M., Resagk, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Large-Scale+Particle+Image+Velocimetry+of+Natural+and+Mixed+Convection.">Large-Scale Particle Image Velocimetry of Natural and Mixed Convection.</a> 13th Int Symp on Applications of Laser Techniques to Fluid Mechanics. , (2006).</li><li>Meinhart, C. D., Wereley, S. T., Santiago, J. 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K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Particle+Image+Velocimetry.">Particle Image Velocimetry.</a> Current Science. 79 (1), 51-60 (2000).</li><li>Dellenback, P. A., Macharivilakathu, J., Pierce, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrast-enhancement+techniques+for+particle-image+velocimetry.">Contrast-enhancement techniques for particle-image velocimetry.</a> Applied Optics. 39 (32), 5978-5990 (2000).</li><li>Cowen, E. A., Monismith, S. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+hybrid+digital+particle+tracking+velocimetry+technique.">A hybrid digital particle tracking velocimetry technique.</a> Experiments in Fluids. 22 (3), 199-211 (1997).</li><li>Gruen, A. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+least+squares+correlation:+a+powerful+image+matching+technique.">Adaptive least squares correlation: a powerful image matching technique.</a> South African Journal of Photogrammetry, Remote Sensing and Cartography. 14 (3), 175-187 (1985).</li><li>Nogueira, J., Lecuona, A., Rodr&#237;guez, P. 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J., Newport, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arduino+control+of+a+pulsatile+flow+rig.">Arduino control of a pulsatile flow rig.</a> Medical Engineering and Physics. 51, 67-71 (2017).</li><li>Tsai, W., Sava&#351;, &. #. 2. 1. 4. ;. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+pumping+system+for+physiological+waveforms.">Flow pumping system for physiological waveforms.</a> Medical &amp; Biological Engineering &amp; Computing. 48 (2), 197-201 (2010).</li><li>Kato, T., 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=Contrast-enhanced+2D+cine+phase+MR+angiography+for+measurement+of+basilar+artery+blood+flow+in+posterior+circulation+ischemia.">Contrast-enhanced 2D cine phase MR angiography for measurement of basilar artery blood flow in posterior circulation ischemia.</a> American Journal of Neuroradiology. 23 (8), 1346-1351 (2002).</li></ol>

プロトコルは、神経血管を可視化する PIV 研究を実行するための簡易法流生理関連寸法と流量条件体外のアウトラインを記載しました。そうすることで、はるかに大きい長さの考察スケール25またはより低い流れを必要とする非常に異なるコンテキスト内でが、ベクトル場の定量化を簡素化に集中しても他の人によって報告されたプロトコルを補完するために提供して...

PIV は、流れの可視化と微小循環フロー1,2,3大気から長さスケールで変わる流体運動の定量調査のための実験流体力学で使用されています。その実装の詳細は、その応用として広く異なります 1 つの側面のほぼすべての PIV 研究に共通はトレーサー粒子連続の画像フレームのペア分析に続いて、作動流体内シードのビデオ画像の使用必要な流量特性を抽出。通常、これは、尋問 windows と呼ばれる小さな地域ごとのイメージのフレームを分割で。分散粒子のランダムな位置、結果として各尋問ウィンドウにはユニークな輝度分布が含まれています。ウィンドウ サイズとデータ レートが適切に選択されている場合は、その領域内で平均変位を推定する各ウィンドウで輝度信号の相互相関を使用できます。最後に、倍率とフレーム レートが実験的パラメーターを知られていることを考えれば、瞬時速度ベクトル フィールドは計算して容易に。
PIV のシングル ポイント測定技術上の主な利点は、2 次元または 3 次元ドメイン全体でベクトル フィールドをマップする機能です。血行動態のアプリケーション、特に、恩恵を受けているこの機能から血管疾患や改造 (例えば、アテローム性動脈硬化、血管新生) で重要な役割を果たすことが知られているローカルの流れの徹底的な調査が可能4,5,6また血管流の評価のために行われている、ことができます血管内デバイス (例えば、流れリネンカード、ステント、intrasaccular コイル)、このようなアプリケーションで関連する長さスケール以来とその相互作用。1 つ以上の桁 (例えば、ミリのマイクロメータから)、およびデバイスのジオメトリにまたがることが多いと配置することができますローカル流体力学7に大きく影響します。
PIV を用いた血行動態調査を行うほとんどのグループは、ステント血管7,8影響の最も早い調査のいくつかを近づける実験のセットアップに頼ってきました。通常、これらを含む、) パルス レーザーと高速フローをキャプチャするための高速カメラb) シンクロナイザー、レーザーのパルス周波数とカメラ フレーム レート; のエイリアシングを防ぐためにc) 円筒光学、光シートを形成し、トレーサー粒子尋問平面の上下からのバック グラウンド蛍光を最小限に抑えるため、d) 商業ターンキー システム、相互相関解析を実行するための独自のソフトウェア パッケージの場合します。ただし、一部のアプリケーションでは、パフォーマンスおよび/または総称してこれらのコンポーネントによって与えられる汎用性も必要ですが、多くの他はありません。また、目的の血管構造を要約ファントムがまた証明できる商業的供給された組織のコストが高い多くの in vitro研究を制限するとファントムの特に機能橋メソスケール政権 (> 500 米ドル/怪人)。通常空間の両方にある神経血管の流れと一時的メソスケール政権 (すなわち長さのスケールの範囲内の in vitro視覚化の PIV を実装するための簡略化されたプロトコルの開発を報告します。サブミリ波ミリ波、し数十ミリメートルの最大速度/秒)。プロトコルは、うえのエントリへの障壁を押えて、バイオ エンジニア リングの研究者の処分で既にリソースの活用を目指しています。
このプロトコルの最初の要素は、透明、ポリジメチルシロキサン (PDMS) の社内製作を可能にする投資鋳造技術の使用を含む-いけにえ金型の 3 D 印刷から生体ファントムを用いた。近年特に、共有/マルチ ユーザー (例えば、機関施設または設備公共 makerspaces) 3 D プリンターの増加空室状況を活用することにより、この方法論カット コスト大幅 (例えば、<ここに提示の場合 100 ドル/ファントム)、さまざまな設計と形状の作製の急激な方向転換を可能にしながら。現在のプロトコルの溶融堆積モデリング システムはアクリロニ トリル ・ ブタジエン ・ スチレン (ABS) で建築材料として使用、その後ファントム鋳造用犠牲型として印刷されて。我々 の経験はそれが (例えばアセトン)、一般的な溶剤に可溶であり十分な強さ及び剛性サポート材料を除去した後の金型の整合性を維持するため、ABS はそのような使用に適してを示している (例えば、防ぐため変形や小柄なモールド フィーチャーの破壊)。現在のプロトコルの金型の整合性はさらに保証印刷のソリッド モデルを使用して、溶解が増加時間を犠牲にして来ているがこれ。中空モデルの使用溶媒のアクセスを高め、溶解時間を削減する、いくつかのケースで可能な場合もあります。ただし、考慮する必要があります注意してください効果をこれにあります金型整合性。最後に、本作製したファントムは、一般的なコンピューター支援設計 (CAD) ソフトウェア パッケージを使用して生成された神経血管構造の理想的な表現に基づいています、間プロトコルがより複雑な加工にする予定です。、患者固有のジオメトリ (例えば、経由での使用に臨床画像データの変換によって生成されたモデル ファイル、。STL ファイル形式ほとんどの 3 D プリンターで使用される)。ファントムの作製プロセスに関する詳細については、プロトコルのセクション 2 で提供されます。
プロトコルの 2 番目の要素には、オープン ソース相互相関解析9を実施する ImageJ のプラグインの使用が含まれます。これは単純な統計しきい値方式の実装とつながれる (すなわち強度の上限) 正規化された postcorrelation ベクトルの検証スキームと同様に、相互相関、送る前に画像信号を改善するために10中間テスト (NMT)、その最も近い隣人11にそれぞれの比較を通してスプリアス ベクトルを排除します。総称して、これは典型的な PIV システム (例えば、パルス レーザーの高価なコンポーネントの多くの取得の必要性がなくなり、バイオ エンジニア リングの研究所で一般的に見られる機器を使用して実行するイメージングによりシンクロナイザー、円筒形の光学系と独自のソフトウェア)。ビデオ コレクション、画像処理、データ分析に関する詳細については、セクション 5 および 6 のプロトコルで提供されます。
図 1の連続の白色光源 (すなわち、メタルハライド ランプ) を外部だけでなく、イメージングのための高速カメラを搭載した蛍光顕微鏡に依存してこのプロトコルで使用されている PIV セットアップを示しています。目的によって体積の照明。神経血管組織ファントムで透明な模擬血液ソリューションの循環気流を課すため変速歯車ポンプに使用します。ソリューションは脱イオン (DI) 水とグリセリンは、一般的な代替は、血液循環動態の研究ために12,13,14, 60: 40 の混合物から成る、) と同様の密度と粘度 (はすなわち、1,080 kg/m3と 3.5 cP vs 1,050 kg/m3との血のための 3-5 cP)15,16;b) 表示の範囲で透明度c) そのような屈折率 PDMS (1.38対1.42 PDMS の)17,18,19、20、光の歪みを最小限に抑えますd) 必要な場合は、非ニュー トン粘性挙動を導入することができますしやすさを介してxanthane21を追加。最後に、蛍光のポリスチレン ビーズはトレーサー粒子 (直径 10.3 μ m; 480 nm/501 nm 励起/蛍光) として使用されます。中立的に浮揚性のビーズが必要なとき最適な流体の力学特性 (例えば密度、サイズ、組成) と発光波長トレーサー粒子を調達挑戦証明することができます。たとえば、ここで用いられるビーズはグリセロールの解決 (1,050 kg/m3 対1,080 kg/m3) よりわずかにより少なく密です。ただし、流体力学的効果は、そのはごく典型的な実験の期間は浮力効果に関連付けられたタイム スケールよりもはるかに短いことを考える (すなわち、5 分、20 分、それぞれ)。さらに模擬血液ソリューションの定式化と体外循環システムのセットアップに関する詳細は、セクション 3 と 4 のプロトコルで提供されます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1024px;" width="1022">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Solidworks 2015</td>
			<td style="width:147px;">Dassault Systems</td>
			<td style="width:153px;">N/A</td>
			<td style="width:361px;">CAD Software&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Dow Corning Sylgard 184 Kit</td>
			<td style="width:147px;">Ellsworth Adhesive</td>
			<td style="width:153px;">184 SIL ELAST KIT 3.9KG</td>
			<td>PDMS Kit</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Stratasys Dimension Elite</td>
			<td style="width:147px;">Stratasys</td>
			<td style="width:153px;">9180-00105</td>
			<td>3D printer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">P430 Model Material Cartridge</td>
			<td style="width:147px;">Stratasys</td>
			<td style="width:153px;">340-21202</td>
			<td>ABS build material&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">P400 SR Soluble Support Material Cartridge</td>
			<td style="width:147px;">Stratasys</td>
			<td style="width:153px;">340-30200</td>
			<td>Support material</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">CleanStation DT3</td>
			<td style="width:147px;">PM3 Technologies</td>
			<td style="width:153px;">00-00300R</td>
			<td>Base bath</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Lindberg Blue M LGO Box Furnace&#160;</td>
			<td style="width:147px;">Thermo Scientific</td>
			<td style="width:153px;">LB305745M</td>
			<td>Oven</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">21G BD PrecisionGlide Needle</td>
			<td style="width:147px;">Betcon Dickenson</td>
			<td style="width:153px;">BD 305167</td>
			<td>Branching perforator mold segment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Desiccator (Vacuum)</td>
			<td style="width:147px;">Polylab</td>
			<td style="width:153px;">55205</td>
			<td>Desiccator</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Branson 1800 Utrasonic Cleaning</td>
			<td style="width:147px;">Branson</td>
			<td>CPX-952-116R</td>
			<td>Sonicator</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Acetone</td>
			<td style="width:147px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:153px;">A9494</td>
			<td>Acetone</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Isopropol Alcohol</td>
			<td style="width:147px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:153px;">A4514</td>
			<td>Isopropol Alcohol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Glycerol</td>
			<td style="width:147px;">Fisher Chemical</td>
			<td style="width:153px;">GW33500</td>
			<td>Glycerol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">10um Polystyrene Yellow-Green Fluorescent Particles</td>
			<td style="width:147px;">Magsphere</td>
			<td style="width:153px;">PSF-010UM</td>
			<td>Fluorescent beads</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Phantom Miro&#160;</td>
			<td style="width:147px;">Vision Research</td>
			<td style="width:153px;">Miro M310</td>
			<td>High speed camera</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Micropump</td>
			<td style="width:147px;">Cole-Parmer</td>
			<td style="width:153px;">81101</td>
			<td>Recirculating pump</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Leica DM2000</td>
			<td style="width:147px;">Leica Microsystems</td>
			<td style="width:153px;">DM2000</td>
			<td>Fluorescent Microscope</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Leica 10X Objective</td>
			<td style="width:147px;">Leica Microsystems</td>
			<td style="width:153px;">506259</td>
			<td>Objective for perforator</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Leica 2.5X Objective</td>
			<td style="width:147px;">Leica Microsystems</td>
			<td style="width:153px;">11506083</td>
			<td>Objective aneurysm sac</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Leica Blue Filter Cube L5</td>
			<td style="width:147px;">Leica Microsystems</td>
			<td style="width:153px;">513840</td>
			<td>Blue filter cube</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Leica EL6000</td>
			<td style="width:147px;">Leica Microsystems</td>
			<td style="width:153px;">11504115</td>
			<td>Light source</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Alconox</td>
			<td style="width:147px;">Alconox Inc</td>
			<td style="width:153px;">1104-1</td>
			<td>Detergent</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">ImageJ</td>
			<td style="width:147px;">NIH</td>
			<td style="width:153px;">N/A</td>
			<td style="width:361px;">Open source image analysis software 
			https://imagej.nih.gov/ij/</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:363px;">Particle Image Velocimetry PIV Plugin</td>
			<td style="width:147px;">Qingson Tseng</td>
			<td style="width:153px;">N/A</td>
			<td>https://sites.google.com/site/qingzongtseng/piv</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

meso-scale particle image velocimetry studies of neurovascular flows in vitro

粒子画像流速測定法 (PIV) は、幅広い分野、正確に可視化と大規模な時空間の範囲にわたって流の定量化は、機会のために使用されます。ただし、その実装は通常高価で、専門的な計測器より広範な応用を制限する使用を必要です。また、バイオ エンジニア リングの分野で体外流れ可視化研究は、しばしば、さらにそれらのために特に必要な解剖学的構造を要約するだろう商業的供給された生体ファントムの高コストによって制限されます。メソスケール政権 (すなわちミリメートルの長さスケール サブミリ) に します。本明細書で提案する簡易実験プロトコルが重要な要素に 1) 3次元印刷及びシリコン鋳造を用いたメソ組織ファントムを作製する比較的低コスト方法は、これらの制限に対処するために開発、2)メソスケールの流れを測定するための計測時に需要を減らしてオープン ソース画像の解析と処理のフレームワーク (すなわち、数十ミリの最大速度/秒)。まとめて、これは既に多くの工学研究者の処分で資源を活用してのうえ、エントリへの障壁を下げます。私たち刻みフロー解析、神経血管のコンテキスト内でこのプロトコルの適用しかし、それは生体内外のメソスケール アプリケーションの広い範囲に関連するとなっています。

図 2は、PDMS 組織ファントムの作製プロセスを示しています。ここに設計されたファントム分岐 perforator 動脈近位部と同様に、理想的な首の全体、嚢状、頭蓋内動脈瘤内の流れの研究としています。重要な追加のデザインは、1 があります) すべての船は、液滴形成が起こる小さい容器店怪人 - それ以外の場合より負担のない流体出口を確保する?...

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Meso-Scale Particle Image Velocimetry Studies of Neurovascular Flows In Vitro

ここで透明な神経血管ファントムを作製し、そこに流れを特徴づけるの簡略化手法を提示します。我々 は、いくつかの重要なパラメーターを強調表示し、フィールドの精度との関係を示します。

体外メゾスケール粒子画像流速測定法研究神経血管の流れ

Particle image velocimetry (PIV) is used in a wide variety of fields, due to the opportunity it provides for precisely visualizing and quantifying flows ...

この方法は、バイオエンジニアリングの分野、特にヘモダイナミクスと血管間デバイスとの相互作用に関する重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、ほとんどのバイオエンジニアリング研究所で既に見つかった機器を使用し、これは非専門家のための参入障壁を減らすのに役立つということです。PDMSプレポリマーベースを10対1重量で硬化剤に混合します。66グラムの混合物は50立方センチメートルまでの容積と幻影の製造のための十分な材料を提供する。混合液を真空デシケーターに60分間入れ、脱ガスし、気泡の封じ込めを最小限に抑えます。泡破裂を容易にするために周期的な加圧減圧を使用する。成形パテを使用してガラススライドに印刷されたABS金型を鋳造取りしてインターフェースをシールする。気泡の封じ込めを最小限に抑えながら、PDMS混合物を慎重に鋳型に注ぎます。残留気泡は、針を使用して手動で破裂させることができます。少なくとも24時間室温で鋳造ファントムを治す。容器は、硬化中に粉塵がファントムに落ち着かないようにするために使用することができます。デボルディングを行うために、ファントムをアセトンに沈めることでABSを溶解する。70ワットまでの電力を使用して、少なくとも15分間のソニッケート。ファントムをイソプロピルアルコールで十分に洗い流し、水を脱イオンして溶媒残渣を除去します。光学顕微鏡を使用して、画像キャプチャソフトウェアにカメラを取り付け、視野内の特徴を最大化する倍率の下でファントム内の重要な特徴の画像をキャプチャします。同じ倍率で適切なキャリブレーションレチクルの画像をキャプチャします。両方のイメージを ImageJ にロードするには、ツールバーにドラッグします。キャリブレーションレチクル画像をクリックしてアクティブにし、ラインツールを選択します。マウスを使用して、既知の距離のフィーチャに沿って線を引き、解析を選択します。ImageJ メニューからスケールを設定します。既知の距離というラベルのフィールドにフィーチャの長さを入力し、長さの単位というラベルの付いたフィールドにその単位を入力します。このキャリブレーション係数を開いているすべての画像に適用するには、グローバルというラベルの付いたチェックボックスをオンにします。ファントム クリティカル フィーチャのイメージをアクティブにし、ライン ツールを使用して目的のフィーチャに沿って線を描画します。ImageJ メニューから解析を選択し、ラインの長さを測定します。期待値を結果ウィンドウでマークされた列の長さの値と比較して、ファントムの忠実性を確認します。模擬血液溶液を60~40分の1で脱イオン水とグリセロールを混ぜた。2.5%蛍光ポリスチレンビーズ溶液を1ミリリットル加え、400rpmでマグネットスタープレート上で10分間均質化します。テキストプロトコルに記載されているように、in vitro循環システムの設定を実行します。ビデオイメージングのキャリブレーション比を以前と同じに決定します。PDMSファントムを配置する前に、顕微鏡のステージ上にアクリルシートを置いて、意図しないこぼれから顕微鏡を保護することができます。装置をセットアップするには、PDMSファントムを蛍光顕微鏡のステージ上に置く。ファントムをギアポンプに接続し、模擬血液溶液を導入します。ポンプのキャリブレーションカーブに基づいて、希望の流量に合わせてポンプモータコントローラを設定します。実験の前にポンプを1~5分間実行し、安定した状態を確保します。実験後にビードの固着が観察された場合は、最大70ワットの電力を使用して水性洗剤溶液中のファントムを超音波処理します。ファントムの表面に貼り付けられたビーズは変位のない尋問ウィンドウになるため、モデルの清潔さはベクトルフィールドの忠実度にも重要です。イメージ処理を実行するには、保存 AVI ファイルを ImageJ ウィンドウにドラッグして読み込みます。グレースケールに変換するマークが付いているボックスを選択します。ImageJ メニューから[解析]を選択し、ヒストグラムを生成して、画像ピクセル強度のヒストグラムを生成します。未処理の画像の平均値と標準偏差をメモします。ImageJ メニューから画像を選択し、明るさとコントラストを調整して、明るさのコントラスト フィルターを適用します。[明るさとコントラスト] メニューで、設定ボタンをクリックして、イメージの制限を定義します。最小値に標準偏差を 1 つ加えた値、最大値をイメージの最大強度に設定します。ImageJメニューからプロセス、ノイズ、スペックルを選択して、飽和ピクセルの数を減らします。次に、プロセス、フィルター、ガウスブラーを半径1.5で選択します。これにより、以前のデペックリング操作によって 3x3 近傍の照らされたピクセルが時折除去された結果、アーティファクトが減少します。ポリゴン ツールをクリックし、画像をクリックして対象地域の輪郭を描きます。ImageJメニューから[編集]を選択し、外側をクリアして、信号が予想されていない場所でセンサーノイズを除去し、信号とノイズの比率全体を減少させることができます。テキストプロトコルで説明されているようにデータ分析に進みます。ここに示されている完成したファントムは、粒子画像のヴェロシメトリーまたは関心のあるPIV領域と同様に、寸法で強調表示されています。この図は、ビデオキャプチャ中に穿フォーレータ動脈の蛍光ビーズから生じる画像強度の輪郭プロットと表面プロットを示しています。これは、強度キャッピングが行われた後の信号対雑音比の改善を示す。ここでは、生のビデオで得られた結果のベクトルフィールドを示し、強度キャッピング後、そして正規化された中央値検定を使用して強度上限ベクトルフィールドが検証された後に再び示します。ポストプロセッシングとベクトル検証技術が採用されると、ベクトルフィールドはより均一になり、円形チャネルの流れに対する予想プロファイルに近くなります。この手順を試みる間は、取得した信号自体のノイズを最小限に抑えることに焦点を当てることが重要です。このプロトコルは、これらの収差を軽減するためのソフトウェアベースの手法を概説していますが、発生を減らすために各ステップで注意する必要があります。アセトンで作業することは非常に危険であり、この手順を実行しながら、任意の点火源から離れてヒュームフードの下で作業するだけでなく、常に個人的な保護具を着用する必要があることを忘れないでください。

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Meso-Scale Particle Image Velocimetry Studies of Neurovascular Flows In Vitro

Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus (SCUVA)

Quantitatively Measuring In situ Flows using a Self-Contained Underwater Velocimetry Apparatus SCUVA

定量的に測定その場で自己完結型水中速度計測装置（SCUVA）を使用してフロー

The ability to directly measure velocity fields in a fluid environment is necessary to provide empirical data for studies in fields as diverse as ...

Visualizing Proteins and Macromolecular Complexes by Negative Stain EM: from Grid Preparation to Image Acquisition

ネガティブステインEMによるタンパク質と高分子複合体の可視化：グリッドの準備から画像取り込みに

Single particle electron microscopy (EM), of both negative stained or frozen hydrated biological samples, has become a versatile tool in structural ...

Micro-particle Image Velocimetry for Velocity Profile Measurements of Micro Blood Flows

マイクロ血流の速度プロファイル測定用マイクロ粒子画像流速

Micro-particle image velocimetry (&mu;PIV) is used to visualize paired images of micro particles seeded in blood flows. The images are cross-correlated to ...

A Novel Three-dimensional Flow Chamber Device to Study Chemokine-directed Extravasation of Cells Circulating under Physiological Flow Conditions

生理フローの状況の下で循環細胞のケモカイン指向溢出を研究する新規三次元フローチャンバーデバイス

Extravasation of circulating cells from the bloodstream plays a central role in many physiological and pathophysiological processes, including stem cell ...

Longitudinal Measurement of Extracellular Matrix Rigidity in 3D Tumor Models Using Particle-tracking Microrheology

粒子追跡マイクロレオロジーを用いて3次元腫瘍モデルにおける細胞外マトリックス剛性の縦測定

The mechanical microenvironment has been shown to act as a crucial regulator of tumor growth behavior and signaling, which is itself remodeled and ...

Eye Irritation Test (EIT) for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial (RhCE) Tissue Model

Eye Irritation Test EIT for Hazard Identification of Eye Irritating Chemicals using Reconstructed Human Cornea-like Epithelial RhCE Tissue Model

再構成ヒト角膜上皮様（RHCE）組織モデルを使用して眼刺激性化学物質の有害性の同定のための眼刺激性試験（EIT）

To comply with the Seventh Amendment to the EU Cosmetics Directive and EU REACH legislation, validated non-animal alternative methods for reliable and ...

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

In Situ Mapping of the Mechanical Properties of Biofilms by Particle-tracking Microrheology

粒子追跡マイクロレオロジーによりバイオフィルムの機械的特性のその場でのマッピング

Bacterial cells are able to form surface-attached biofilm communities known as biofilms by encasing themselves in extracellular polymeric substances ...

Electrotaxis Studies of Lung Cancer Cells using a Multichannel Dual-electric-field Microfluidic Chip

マルチチャンネルデュアル電界マイクロ流体チップを用いて、肺癌細胞の走電性の研究

The behavior of directional cell migration under a direct current electric-field (dcEF) is referred to as electrotaxis. The significant role of ...

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

アン<em&gt;インビトロ</emマウス椎間板の&gt;器官培養モデル

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and ...

Comparable Decellularization of Fetal and Adult Cardiac Tissue Explants as 3D-like Platforms for In Vitro Studies

生体外研究における 3 D のようなプラットフォームとして胎児と成人の心筋組織を外植体の対等な Decellularization

Current knowledge of extracellular matrix (ECM)-cell communication translates to large two-dimensional (2D) in vitro culture studies where ECM components ...