Name: deep vascular imaging in the eye with flow-enhanced ultrasound
Uploaded: 2021-10-04T14:45:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Deep Vascular Imaging in the Eye with Flow-Enhanced Ultrasound at JoVE.com

עבודה זו קיבלה מימון מקרן קרלסברג (CF17-0778; CF18-0658), קרן לונדבק (R324-2019-1470; R346-2020-1210), קרנות Velux (00022458), קרן A.P. Møller לקידום מדעי הרפואה, תוכנית המחקר והחדשנות Horizon 2020 של האיחוד האירופי במסגרת הסכם המענקים מארי סקודובסקה-קירי (מס ' 754513) וקרן המחקר של אוניברסיטת ארהוס.

הפרוטוקול שלהלן בוצע באישור הפיקוח הדני לניסויים בבעלי חיים בתוך משרד המזון, החקלאות והדיג הדני, מינהל הווטרינריה והמזון הדני (היתר מספר 2016-15-0201-00835).
1. אמצעי הרדמה ואולטרסאונד
<ol><li>להרדים את חיית המחקר. הערה: סוג ומינון של הרדמה מתאימה תלויים מאוד במינים. באופן כללי, הרדמה ...

<ol>
	<li>Yu, C. Q., Schwab, I. R., Dubielzig, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Feeding+the+vertebrate+retina+from+the+Cambrian+to+the+Tertiary.">Feeding the vertebrate retina from the Cambrian to the Tertiary.</a> Journal of Zoology. 278 (4), 259-269 (2009).</li><li>Yu, D. Y., Cringle, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Oxygen+distribution+and+consumption+within+the+retina+in+vascularised+and+avascular+retinas+and+in+animal+models+of+retinal+disease.">Oxygen distribution and consumption within the retina in vascularised and avascular retinas and in animal models of retinal disease.</a> Progress in Retinal and Eye Research. 20 (2), 175-208 (2001).</li><li>Country, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+metabolism:+A+comparative+look+at+energetics+in+the+retina.">Retinal metabolism: A comparative look at energetics in the retina.</a> Brain Research. 1672, 50-57 (2017).</li><li>Damsgaard, 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=Retinal+oxygen+supply+shaped+the+functional+evolution+of+the+vertebrate+eye.">Retinal oxygen supply shaped the functional evolution of the vertebrate eye.</a> Elife. , 8 (2019).</li><li>Buttery, R. G., Hinrichsen, C. F. L., Weller, W. L., Haight, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+thick+should+a+retina+be?+A+comparative+study+of+mammalian+species+with+and+without+intraretinal+vasculature.">How thick should a retina be? A comparative study of mammalian species with and without intraretinal vasculature.</a> Vision Research. 31 (2), 169-187 (1991).</li><li>Ames, A., Li, Y., Heher, E., Kimble, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Energy+metabolism+of+rabbit+retina+as+related+to+function:+high+cost+of+Na++transport.">Energy metabolism of rabbit retina as related to function: high cost of Na+ transport.</a> The Journal of Neuroscience. 12 (3), 840-853 (1992).</li><li>Chase, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Evolution+of+retinal+vascularization+in+mammals:+A+comparison+of+vascular+and+avascular+retinae.">The Evolution of retinal vascularization in mammals: A comparison of vascular and avascular retinae.</a> Ophthalmology. 89 (12), 1518-1525 (1982).</li><li>Johnson, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ophthalmoscopic+studies+on+the+eyes+of+mammals.">Ophthalmoscopic studies on the eyes of mammals.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 254 (794), 207-220 (1968).</li><li>Johnson, G. L. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contributions+to+the+comparative+anatomy+of+the+mammalian+eye,+chiefly+based+on+ophthalmoscopic+examination.">Contributions to the comparative anatomy of the mammalian eye, chiefly based on ophthalmoscopic examination.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological Sciences. 194 (194-206), 1-82 (1901).</li><li>Rodriguez-Ramos Fernandez, J., Dubielzig, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ocular+comparative+anatomy+of+the+family+Rodentia.">Ocular comparative anatomy of the family Rodentia.</a> Veterinary Ophthalmology. 16, 94-99 (2013).</li><li>Copeland, D. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+vascularization+of+the+teleost+eye.">Functional vascularization of the teleost eye.</a> Current Topics in Eye Research. 3, 219-280 (1980).</li><li>Meyer, D. B., Crescitelli, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Visual System in Vertebrates. Handbook of Sensory Physiology. 7, (1977).</li><li>Potier, S., Mitkus, M., Kelber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+adaptations+of+diurnal+and+nocturnal+raptors.">Visual adaptations of diurnal and nocturnal raptors.</a> Seminars in Cell &amp; Developmental Biology. 106, 116-126 (2020).</li><li>Wittenberg, J. B., Wittenberg, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Active+secretion+of+oxygen+into+the+eye+of+fish.">Active secretion of oxygen into the eye of fish.</a> Nature. 194, 106-107 (1962).</li><li>Damsgaard, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiology+and+evolution+of+oxygen+secreting+mechanism+in+the+fisheye.">Physiology and evolution of oxygen secreting mechanism in the fisheye.</a> Comparative Biochemistry and Physiology. 252, 110840 (2021).</li><li>Damsgaard, 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=A+novel+acidification+mechanism+for+greatly+enhanced+oxygen+supply+to+the+fish+retina.">A novel acidification mechanism for greatly enhanced oxygen supply to the fish retina.</a> Elife. 9, (2020).</li><li>Wittenberg, J. B., Haedrich, R. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+choroid+rete+mirabile+of+the+fish+eye.+II.+Distribution+and+relation+to+the+pseudobranch+and+to+the+swimbladder+rete+mirabile.">The choroid rete mirabile of the fish eye. II. Distribution and relation to the pseudobranch and to the swimbladder rete mirabile.</a> Biological Bulletin. 146 (1), 137-156 (1974).</li><li>Wittenberg, J. B., Wittenberg, B. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+choroid+rete+mirabile+of+the+fish+eye.+I.+Oxygen+secretion+and+structure:+comparison+with+the+swimbladder+rete+mirabile.">The choroid rete mirabile of the fish eye. I. Oxygen secretion and structure: comparison with the swimbladder rete mirabile.</a> Biological Bulletin. 146 (1), 116-136 (1974).</li><li>Berenbrink, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Historical+reconstructions+of+evolving+physiological+complexity:+O2+secretion+in+the+eye+and+swimbladder+of+fishes.">Historical reconstructions of evolving physiological complexity: O2 secretion in the eye and swimbladder of fishes.</a> Journal of Experimental Biology. 210, 1641-1652 (2007).</li><li>Berenbrink, M., Koldkjaer, P., Kepp, O., Cossins, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+oxygen+secretion+in+fishes+and+the+emergence+of+a+complex+physiological+system.">Evolution of oxygen secretion in fishes and the emergence of a complex physiological system.</a> Science. 307 (5716), 1752-1757 (2005).</li><li>Keane, P. A., Sadda, 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=Retinal+imaging+in+the+twenty-first+century:+State+of+the+art+and+future+directions.">Retinal imaging in the twenty-first century: State of the art and future directions.</a> Ophthalmology. 121 (12), 2489-2500 (2014).</li><li>Yung, M., Klufas, M. A., Sarraf, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+applications+of+fundus+autofluorescence+in+retinal+disease.">Clinical applications of fundus autofluorescence in retinal disease.</a> International Journal of Retina and Vitreous. 2 (1), 12 (2016).</li><li>Ang, M., 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=Optical+coherence+tomography+angiography:+a+review+of+current+and+future+clinical+applications.">Optical coherence tomography angiography: a review of current and future clinical applications.</a> Graefe's Archive for Clinical and Experimental Ophthalmology. 256 (2), 237-245 (2018).</li><li>Spaide, R. F., Koizumi, H., Pozonni, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+depth+imaging+spectral-domain+optical+coherence+tomography.">Enhanced depth imaging spectral-domain optical coherence tomography.</a> American Journal of Ophthalmology. 146 (4), 496-500 (2008).</li><li>Shen, Q., 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=Magnetic+resonance+imaging+of+tissue+and+vascular+layers+in+the+cat+retina.">Magnetic resonance imaging of tissue and vascular layers in the cat retina.</a> Journal of Magnetic Resonance Imaging. 23 (4), 465-472 (2006).</li><li>Tan, G. X., Jamil, M., Tee, N. G., Zhong, L., Yap, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+reconstruction+of+chick+embryo+vascular+geometries+using+non-invasive+high-frequency+ultrasound+for+computational+fluid+dynamics+studies.">3D reconstruction of chick embryo vascular geometries using non-invasive high-frequency ultrasound for computational fluid dynamics studies.</a> Annals of Biomedical Engineering. 43 (11), 2780-2793 (2015).</li><li>Ho, S., Tan, G. X. Y., Foo, T. J., Phan-Thien, N., Yap, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Organ+dynamics+and+fluid+dynamics+of+the+HH25+chick+embryonic+cardiac+ventricle+as+revealed+by+a+novel+4D+high-frequency+ultrasound+imaging+technique+and+computational+flow+simulations.">Organ dynamics and fluid dynamics of the HH25 chick embryonic cardiac ventricle as revealed by a novel 4D high-frequency ultrasound imaging technique and computational flow simulations.</a> Annals of Biomedical Engineering. 45 (10), 2309-2323 (2017).</li><li>Dittrich, A., Thygesen, M. M., Lauridsen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=2D+and+3D+echocardiography+in+the+Axolotl+(Ambystoma+Mexicanum).">2D and 3D echocardiography in the Axolotl (Ambystoma Mexicanum).</a> Journal of Visualized Experiments: JoVE. (141), e57089 (2018).</li><li>Jia, Y., 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=Split-spectrum+amplitude-decorrelation+angiography+with+optical+coherence+tomography.">Split-spectrum amplitude-decorrelation angiography with optical coherence tomography.</a> Optics Express. 20 (4), 4710-4725 (2012).</li><li>Clarke, K. W., Trim, C. M., Trim, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Veterinary Anaesthesia E-Book. , (2013).</li><li>Flecknell, 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> Laboratory Animal Anaesthesia. , (2015).</li><li>West, G., Heard, D., Caulkett, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Zoo Animal and Wildlife Immobilization and Anesthesia. , (2014).</li><li>Lauridsen, H., Hansen, K., N&#248;rg&#229;rd, M. &. #. 2. 1. 6. ;., Wang, T., Pedersen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=From+tissue+to+silicon+to+plastic:+three-dimensional+printing+in+comparative+anatomy+and+physiology.">From tissue to silicon to plastic: three-dimensional printing in comparative anatomy and physiology.</a> Royal Society Open Science. 3 (3), 150643 (2016).</li><li>Lauridsen, H., 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=Inside+out:+Modern+imaging+techniques+to+reveal+animal+anatomy.">Inside out: Modern imaging techniques to reveal animal anatomy.</a> PLoS One. 6 (3), 17879 (2011).</li><li>Ruthensteiner, B., He&#223;, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Embedding+3D+models+of+biological+specimens+in+PDF+publications.">Embedding 3D models of biological specimens in PDF publications.</a> Microscopy Research and Technique. 71 (11), 778-786 (2008).</li><li>Damsgaard, C., Lauridsen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deep+vascular+imaging+in+the+eye+with+flow-enhanced+ultrasound.">Deep vascular imaging in the eye with flow-enhanced ultrasound.</a> bioRxiv. , 447055 (2021).</li><li>Mueller, R. L., Ryan Gregory, T., Gregory, S. M., Hsieh, A., Boore, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome+size,+cell+size,+and+the+evolution+of+enucleated+erythrocytes+in+attenuate+salamanders.">Genome size, cell size, and the evolution of enucleated erythrocytes in attenuate salamanders.</a> Zoology. 111 (3), 218-230 (2008).</li><li>Greis, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+evaluation+of+microvascular+blood+flow+by+contrast-enhanced+ultrasound+(CEUS).">Quantitative evaluation of microvascular blood flow by contrast-enhanced ultrasound (CEUS).</a> Clinical Hemorheology and Microcirculation. 49, 137-149 (2011).</li><li>Urs, R., Ketterling, J. A., Tezel, G., Silverman, R. H. <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+plane-wave+ultrasound+imaging+of+the+rat+eye.">Contrast-enhanced plane-wave ultrasound imaging of the rat eye.</a> Experimental Eye Research. 193, 107986 (2020).</li><li>Walls, G. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The vertebrate eye and its adaptive radiation. , (1942).</li></ol>

הדמיה וסקולרית באמצעות אולטרסאונד משופר בזרימה מספקת שיטה חדשה להדמיה לא פולשנית של כלי הדם של העין המציעה מספר יתרונות על פני הטכניקות הנוכחיות אך יש לה מגבלות מהותיות. היתרון העיקרי של אולטרסאונד משופר זרימה הוא היכולת ליצור אנגיוגרפיות עינית עם עומק של שדה העולה על אפיתל הפיגמנט הרשת?...

חילוף החומרים הגבוה ברשתית החוליות מטיל טרייד-אוף מהותי בין שני צרכים מנוגדים; קצבי זרימת דם גבוהים ונתיב אור נטול כלי דם. כדי למנוע הפרעה חזותית של זלוף תאי דם אדומים, הרשתית של כל בעלי החוליות מקבלת חמצן וחומרים מזינים באמצעות גיליון של נימים מאחורי קולטני האור, choriocapillaris1,2,3. עם זאת, מקור יחיד זה של חומרים מזינים וחמצן מטיל מגבלה דיפוזיה לעובי של הרשתית 4,5, כל כך הרבה מינים פעילים חזותית יש מגוון רחב של רשתות כלי דם משוכללים כדי לספק אספקת דם נוספת זה איבר פעיל מטבולית6. מיטות כלי דם אלה כוללות כלי דם המזיפים את שכבות הרשתית הפנימית ביונקים וכמה דגים4,7,8,9,10, כלי דם בצד הפנימי (הפונה לאור) של הרשתית הנמצאים בדגים רבים, זוחלים וציפורים4,11,12,13, וסידורי כלי דם נגד של כורואיד הדגים, רט הכורואידית mirabile, המאפשרת ייצור של לחצים חלקיים חמצן סופר אטמוספרי14,15,16,16,17,18,19,20. למרות זאת, נתיבים לא-כרוידליים נוספים אלה לאספקת חומרים מזינים ברשתית ממלאים תפקיד חיוני בתדלוק הדרישות המטבוליות של ראייה מעולה4, האנטומיה התלת-ממדית של מבני כלי דם אלה מובנת היטב, ומגבילה את הבנתנו את האבולוציה המורפולוגית של העין החוליתנית.
באופן מסורתי, אספקת הדם ברשתית נחקרה באמצעות טכניקות אופטיות, כגון פונדוס עיניים. קטגוריה זו של טכניקות מספקת מידע לא הרסני בעל תפוקה גבוהה על אנטומיה של כלי דם שאינם כרוידיאליים ברזולוציה גבוהה21 ולכן משמשת בקלות לאבחון קליני של חריגות במבנה כלי הרשתית22. עם זאת, אפיתל הפיגמנט הרשתית סופג את האור המועבר ומגביל את עומק הראייה בטכניקות אופטיות אלה, ומספק מידע מופחת על מבנה ותפקוד choroidal ללא שימוש בחומר ניגודיות21. מגבלות עומק דומות מנוסות בטומוגרפיה של קוהרנטיות אופטית (OCT). טכניקה זו יכולה ליצור אנגיוגרפיות fundus ברזולוציה גבוהה באמצעות גלי אור על חשבון טכני של חדירת עומק23, בעוד הדמיית עומק משופרת OCT יכול לדמיין את הכורואיד על חשבון איכות הדמיה ברשתית24. הדמיית תהודה מגנטית מתגברת על המגבלות האופטיות של עיניים ו- OCT ויכולה למפות שכבות כלי דם ברשתית, אם כי ברזולוציה נמוכה25. היסטולוגיה וטומוגרפיה מיקרו-מחשבתית (μCT) שומרות על הרזולוציה הגבוהה של הטכניקות האופטיות ומספקות מידע על מורפולוגיה של כלי דם שלם-עין4, אך שתי הטכניקות דורשות דגימת עיניים ולכן אינן אפשריות במרפאה או במינים נדירים או בסכנת הכחדה. כדי להתגבר על חלק מהמגבלות של טכניקות הדמיית רשתית מבוססות אלה, המחקר כאן מציג פרוטוקול אולטרסאונד על בעלי חיים מרדימים, שבו תנועת הדם ממופה בסיליקו על סדרה של סריקות אולטרסאונד דו מימדיות מרווחות באותה מידה המשתרעות על פני עין שלמה על ידי יישום טכניקה דומה כפי שתואר בעבר להדמיה עוברית ולב וכלי דם26,27, 28 ובאנגיוגרפיה OCT29. גישה זו מאפשרת יצירת אנגיוגרפיות עיניים עמוקות תלת-ממדיות לא פולשניות ללא שימוש בחומר ניגודיות ופותחת אפיקים חדשים למיפוי התפלגות זרימת הדם בעין על פני מינים שונים.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>MS-222</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>E10521-50G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Benzocaine</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>E-1501</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Propofol</td>
			<td>B Braun</td>
			<td> 
			12260470_0320</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alfaxalon</td>
			<td>Jurox</td>
			<td>NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Zoetis</td>
			<td>50019100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound scanner</td>
			<td>VisualSonics</td>
			<td>Vevo 2100</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

deep vascular imaging in the eye with flow-enhanced ultrasound

הרשתית בתוך העין היא אחת הרקמות התובעניות ביותר בגוף ולכן דורשת שיעורים גבוהים של אספקת חמצן מאספקת דם עשירה. הלמינה הנימית של הכורואיד קוים את פני השטח החיצוניים של הרשתית והוא המקור השולט של חמצן ברוב הרשתיות החוליות. עם זאת, מיטת כלי דם זו מאתגרת לתמונה עם טכניקות אופטיות מסורתיות בשל מיקומה מאחורי הרשתית סופגת האור. כאן אנו מתארים טכניקת אולטרסאונד בתדר גבוה עם שיפור זרימה עוקב למיטות כלי דם עמוקות תמונה (0.5-3 ס"מ) של העין עם רזולוציה מרחבית גבוהה. שיטה לא פולשנית זו פועלת היטב במינים עם תאי דם אדומים מגורענים (מודלים שאינם יונקים ובעלי חיים עובריים). זה מאפשר דור של אנגיוגרפיות תלת מימדיות לא פולשניות ללא שימוש בחומרי ניגודיות, והוא אינו תלוי בזוויות זרימת הדם עם רגישות גבוהה יותר מאשר טכניקות הדמיית אולטרסאונד מבוססות דופלר.

טכניקת האולטרסאונד המשופרת בזרימה כדי לדמות מיטות וסקולריות של העין יכולה להיות מיושמת במגוון מינים וכיום נעשה בה שימוש ב-46 מינים שונים של בעלי חוליות (איור 1, טבלה 1). נוכחותם של תאי דם אדומים מגורענים בחולייתנים שאינם בוגרים-יונקים מספקת ניגודיות חיובית של דם זור...

Watch this Scientific Journal Video about Deep Vascular Imaging in the Eye with Flow-Enhanced Ultrasound at JoVE.com

Deep Vascular Imaging in the Eye with Flow-Enhanced Ultrasound

אנו מציגים טכניקת אולטרסאונד לא פולשנית ליצירת אנגיוגרפיות תלת מימדיות בעין ללא שימוש בחומרי ניגודיות.

הדמיה וסקולרית עמוקה בעין עם אולטרסאונד משופר בזרימה

The retina within the eye is one of the most energy-demanding tissues in the body and thus requires high rates of oxygen delivery from a rich blood ...

טכניקת אולטרסאונד משופרת זרימה מאפשרת לנו לדמיין את כלי הדם של העין בשלושה ממדים, ללא שימוש של סוכני ניגודיות. היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא היציבות שלה לדמיין את vesture, מאחורי הרשתית פיגמנטית, אשר מאתגר עם מספר טכניקות הדמיה אופטית. אנו מדגימים טכניקה זו בדגי זהב, אך ניתן ליישם אותה על כל המינים עם תאי דם אדומים מגורענים, מה שמאפשר לחוקרים לקבל תובנה על האבולוציה התפקודית של העיניים.טכניקה זו יכולה להיות מיושמת על ידי חוקרים עם הכשרה בסיסית בהדמיית אולטרסאונד, וטיפול בבעלי חיים. לאחר אישור רמה אופטימלית של הרדמה, מקם את החיה בתנוחה המאפשרת גישה ישירה מלמעלה, לעין. מניחים מדיום אולטרסאונד מתאים על העין של החיה.אם העפעפיים קנה המידה מכסים את העין, אז, להזיז אותם בעדינות עם צמר גפן. עבור בעלי חיים ימיים, מים עובדים היטב כמו מדיום אולטרסאונד, הבא, למקם את מתמר אולטרסאונד, מדיאלי לעין, או גחון הגב או אוריינטציה caudal rostral, בהתאם לכיוון התמונה הרצוי. במצב B, עם עומק מרבי של שדה, דמיינו את החלק האמצעי והעמוק ביותר של העין, כדי לוודא שכל מבני העניין גלויים בשדה התמונה.תרגם לאט את המתמר לכל צד, תוך בדיקת התמונות בזמן אמת. ודא שכל מבני העניין גלויים בשדה התמונה. אם לא, עבור למתמר בתדירות נמוכה יותר ובעומק שדה גדול יותר.התאם את עומק התמונה, היסט העומק, רוחב התמונה ומספר המיקום של אזורי המוקד, כדי לכסות את אזור העניין הרצוי בכל שלושת הממדים המרחביים. לאחר מכן, הגדר את קצב הפריימים בטווח של 50 עד 120 פריימים לשניה. לאחר מכן, התאם את הרווח הדו-ממדי לרמה, כך שהמבנים האנטומיים נראים רק ברכישת B-Mode כדי להגדיל את יחס האות לרעש בשחזור המשופר בזרימה לאחר מכן.לרכישת תמונה דו-ממדית משופרת בזרימה במיקום פרוסה יחיד, תרגם את המתמר למיקום זה והמשיך לשחזור תמונה משופר בזרימה. כדי לרכוש הקלטה תלת-ממדית של אזור מעניין שלם, תרגם את המתמר לקיצוניות אחת של אזור העניין. כדי לקבוע את המיקום המדויק של הקצה הקיצוני, להגדיל את הרווח 2D, בקצרה.לאחר שהמתמר ממוקם כראוי, הנמיך את הרווח הדו-ממדי לפני ההקלטה, כדי להבטיח יחס אות מרבי לרעש בשחזור המשופר בזרימה שלאחר מכן. עבור כל שלב או פרוסה בהקלטה התלת-ממדית, רכשו יותר מ-100 פריימים. לאחר מכן, באמצעות מיקרו מניפולטור או מנוע מתמר מובנה, לתרגם את המתמר על פני כל אזור העניין, בשלבים של 25 או 50 מיקרומטר, ולחזור על הרכישה של יותר מ 100 מסגרות עבור כל צעד.לבניית תמונות משופרות בזרימה, יצא את ההקלטות לתבנית הקובץ DICOM. להפקת תמונה אחת משופרת בזרימה המבוססת על הקלטה של יותר מ-100 סצינות פריימים, חשבו את סטיית התקן ברמת הפיקסלים באמצעות נוסחה זו וחזרו על החישוב עבור כל פרוסה בהקלטה התלת-ממדית. כדי להפוך את חישוב סטיית התקן ואת תהליך שחזור התמונה לאוטומטי עבור פרוסות מרובות בהקלטה בתלת-ממד, בצע פעולה זו במצב אצווה באמצעות ImageJ וקובץ ה- Script של המאקרו, המופיע בכתב היד של הטקסט.שלב את כל התמונות המשוחזרות למחסנית תמונות אחת באמצעות הפקודה 'תמונות לערום' ב-ImageJ. לאחר מכן, באמצעות הפקודה מאפיינים, מציין את עובי הפרוסה מגודל השלב המשמש במהלך הרכישה, ושמור את מחסנית התמונה כקובץ TIFF תלת-ממדי. נוכחותם של תאי דם אדומים מגורענים בחולייתנים בוגרים שאינם מודעים, מספקת ניגודיות חיובית של דם זורם, בהשוואה לרקמה סטטית בהקלטות סצינה.עם זאת, כאשר מנותחים כעת פריים אחר פריים, ההבחנה הברורה בין דם לרקמה שמסביב פחות ברורה. הליך זה של שיפור זרימת הדם, בעצם, אוסף הקלטה של נקודה רב-פעמית בחלל דו-ממדי, לתמונה אחת, כאשר בתנודות ערך האות הטבועות בפיקסלים, הממוקמות בדם זורם, ציון סטיית תקן גבוהה יותר, מאשר רקמה סטטית שמסביב, המייצרת ניגודיות חיובית. ברכישות תלת-ממדיות, ניתן לשלב פרוסות מקביליות מרובות עם ריווח ידוע בנתוני תמונה תלת-ממדיים.זה יכול לשמש לעיבוד נפח תלת מימדי ומידול אנטומי. הדמיית אולטרסאונד מבוססת דופלר מספקת גם את האפשרות לתמונת זרימת דם ספציפית, עם זאת, עם פחות רגישות מאשר שיטה זו. הליך אולטרסאונד משופר זרימה זה מאפשר הדמיה זרימת הדם במגוון של מינים עם תאי דם אדומים מגורענים.מיטות כלי דם עיני עמוק, כגון choroid rete mirabile בדגים מסוימים, ניתן לדמיין אם קיים במין. השיטה מוגבלת על ידי היעדר תאי דם אדומים מגורענים ביונקים, שבהם הליך שיפור הזרימה מייצר מידה מסוימת של ניגודיות זרימת הדם, אך לא ברור כמו במינים עם תאי דם אדומים מגורענים. אולטרסאונד משופר זרימה רגיש רעש תנועה.תנועות נשימה יכולות לגרום לטשטוש תמונה וחפצים, כגון שיפור גבול הרקמה. ניתן להשתמש בגאטינג פוטנציאלי או רטרוספקטיבי כדי להתאים לרעש תנועה. עבור רכישות דו-ממדיות ותלת-ממדיות, חיוני להגביל את תנועת החפצים הנגרמים על ידי בעל החיים הנע, עקב הרדמה לקויה על מתמר לא יציב להגדיר.התפתחותה של טכניקה זו, סללה את הדרך לבדיקה לא פולשנית של vivo של רשתות כלי דם עמוקים בעיני הרוב המכריע של בעלי החוליות, אשר בעלי אריתרוציטים גרעיניים.

Research

JoVE Journal

Biology

Labeling hESCs and hMSCs with Iron Oxide Nanoparticles for Non-Invasive in vivo Tracking with MR Imaging

תיוג hESCs ו hMSCs עם ברזל אוקסיד חלקיקים עבור פולשני של מעקב vivo עם MR Imaging

In recent years, stem cell research has led to a better understanding of developmental biology, various diseases and its potential impact on regenerative ...

Labeling Stem Cells with Fluorescent Dyes for non-invasive Detection with Optical Imaging

תיוג בתאי גזע עם צבעי ניאון על איתור פולשני עם דימות אופטי

Optical imaging (OI) is an easy, fast and inexpensive tool for in vivo monitoring of new stem cell based therapies. The technique is based on ex vivo ...

Live Imaging of Glial Cell Migration in the Drosophila Eye Imaginal Disc

הדמיה חיה של נדידת תאים גליה את הדיסק העין דמותי תסיסנית

Glial cells of both vertebrate and invertebrate organisms must migrate to final target regions in order to ensheath and support associated neurons.  While ...

In vivo Imaging of Deep Cortical Layers using a Microprism

In vivo Imaging of Deep Cortical Layers using a Microprism

בתחום ההדמיה vivo של שכבות קליפתיים עמוק באמצעות Microprism

We present a protocol for in vivo imaging of cortical tissue using a deep-brain imaging probe in the shape of a microprism.  Microprisms are 1-mm in size ...

Functional Imaging of Brown Fat in Mice with 18F-FDG micro-PET/CT

Functional Imaging of Brown Fat in Mice with 18F-FDG micro-PET/CT

הדמיה תפקודית של שומן חום בעכברים עם FDG micro-PET/CT

Brown adipose tissue (BAT) differs from white adipose  tissue (WAT) by its discrete location and a brown-red color due to rich  vascularization and high ...

Live Imaging of Apoptotic Cell Clearance during Drosophila Embryogenesis

Live Imaging of Apoptotic Cell Clearance during Drosophila Embryogenesis

חי הדמיה של חיסול תאים אפופטוטיים במהלך<em&gt; דרוזופילה</em&gt; עובר

The  proper elimination of unwanted or aberrant cells through apoptosis and  subsequent phagocytosis (apoptotic cell clearance) is crucial for normal  ...

Isolation of Murine Coronary Vascular Smooth Muscle Cells

בידוד של תאי שריר חלק Murine כלילית דם

While the isolation and culture of vascular smooth muscle cells (VSMCs) from large vessels is well established, we sought to isolate and culture VSMCs ...

Implantation of Electrospun Vascular Grafts with Optimized Structure in a Rat Model

השרשה שתלי כלי הדם Electrospun עם אופטימיזציה מבנה במודל חולדה

Here, we present a protocol to fabricate macroporous PCL vascular graft and describe an evaluation protocol by using a rat model of abdominal aorta ...

Evaluating Vascular Hyperpermeability-inducing Agents in the Skin with the Miles Assay

הערכת סוכנים בתדר Hyperpermeability כלי דם בעור עם וזמינותו Miles

The primary function of the vascular endothelium in vertebrate organisms is to serve as a barrier between the blood and each tissue of the body, whereby ...