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

Эта работа получила финансирование от Фонда Carlsberg (CF17-0778; CF18-0658), Фонд Лундбека (R324-2019-1470; R346-2020-1210), Фонды Velux (00022458), Фонд А.П. Мёллера по развитию медицинской науки, исследовательская и инновационная программа Европейского Союза Horizon 2020 в рамках грантового соглашения Марии Склодовской-Кюри (No 754513) и Исследовательский фонд Орхусского университета.

Приведенный ниже протокол был выполнен с разрешения Датской инспекции по экспериментам на животных в рамках Министерства продовольствия, сельского хозяйства и рыболовства Дании, Датского управления ветеринарии и продовольствия (номер разрешения 2016-15-0201-00835).
1. Анестезия...

<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>

Визуализация сосудов с использованием ультразвука с усилением потока обеспечивает новый метод неинвазивной визуализации сосудистой системы глаза, который предлагает несколько преимуществ по сравнению с существующими методами, но имеет свои внутренние ограничения. Основным преимущ...

Высокий метаболизм на сетчатке позвоночных накладывает внутренний компромисс между двумя противоположными потребностями; высокая скорость кровотока и легкий путь, лишенный кровеносных сосудов. Чтобы избежать нарушения зрения перфузирующих эритроцитов, сетчатка всех позвоночных получает кислород и питательные вещества через лист капилляров за фоторецепторами, хориокапиллярий1,2,3. Однако этот единственный источник питательных веществ и кислорода накладывает диффузионное ограничение на толщину сетчатки4,5, поэтому многие визуально активные виды обладают различными сложными сосудистыми сетями, чтобы обеспечить дополнительное кровоснабжение этого метаболически активного органа6. Эти сосудистые русла включают кровеносные сосуды, перфузирующие внутренние слои сетчатки у млекопитающих и некоторых рыб4,7,8,9,10, кровеносные сосуды на внутренней (светлой) стороне сетчатки, обнаруженные у многих рыб, рептилий и птиц4,11,12,13, и противоточное сосудистое расположение сосудистой оболочки рыбы, сосудистой оболочки мирабиле, что позволяет генерировать суператмосферные парциальные давления кислорода14,15,16,17,18,19,20. Несмотря на то, что эти дополнительные нехироиоидальные пути для снабжения питательными веществами сетчатки играют важную роль в подпитке метаболических потребностей превосходного зрения4, трехмерная анатомия этих сосудистых структур плохо изучена, что ограничивает наше понимание морфологической эволюции глаза позвоночных.
Традиционно кровоснабжение сетчатки изучалось с использованием оптических методов, таких как офтальмоскопия глазного дна. Эта категория методов обеспечивает высокопроизводительную неразрушающую информацию об анатомии нехироиоидальных кровеносных сосудов в высоком разрешении21 и поэтому легко используется в клинической диагностике аномалий в структуре сосудов сетчатки22. Однако пигментный эпителий сетчатки поглощает проходящий свет и ограничивает глубину обзора в этих оптических методах, обеспечивая уменьшенную информацию о структуре и функции хориоидальной кислоты без использования контрастного вещества21. Аналогичные ограничения глубины наблюдаются при оптической когерентной томографии (ОКТ). Этот метод может генерировать ангиографию глазного дна высокого разрешения с использованием световых волн за счет технического проникновения на глубину23, в то время как расширенная глубинная визуализация OCT может визуализировать сосудистую оболочку за счет качества визуализации сетчатки24. Магнитно-резонансная томография преодолевает оптические ограничения офтальмоскопии и ОКТ и может отображать сосудистые слои в сетчатке, хотя и с низким разрешением25. Гистология и микрокомпьютерная томография (μCT) поддерживают высокое разрешение оптических методов и предоставляют информацию о морфологии сосудов всего глаза4, но оба метода требуют забора глаз и поэтому невозможны в клинике или редких или исчезающих видах. Чтобы преодолеть некоторые из ограничений этих установленных методов визуализации сетчатки, в исследовании здесь представлен протокол ультразвука на анестезированных животных, где движение крови отображается in silico на серии равноразмерных двумерных ультразвуковых сканирований, охватывающих весь глаз, путем применения сопоставимой техники, описанной ранее для эмбриональной и сердечно-сосудистой визуализации26,27, 28 и в ОКТ ангиографии29. Этот подход позволяет генерировать неинвазивные трехмерные глубокие глазные ангиографии без использования контрастного вещества и открывает новые возможности для картирования распределения кровотока в глазу между видами.

<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

Сетчатка в глазу является одной из самых энергоемких тканей в организме и, таким образом, требует высоких скоростей доставки кислорода из богатого кровоснабжения. Капиллярная пластинка сосудистой оболочки выстилает внешнюю поверхность сетчатки и является доминирующим источником кислорода в большинстве сетчаток позвоночных. Тем не менее, это сосудистое русло сложно изобразить с помощью традиционных оптических методов из-за его положения позади сетчатки с высоким поглощением света. Здесь описана высокочастотная ультразвуковая методика с последующим увеличением потока до изображения глубоких сосудистых русл (0,5-3 см) глаза с высоким пространственно-временным разрешением. Этот неинвазивный метод хорошо работает у видов с ядерными эритроцитами (немлекопитающие и фетальные животные модели). Он позволяет генерировать неинвазивные трехмерные ангиографии без использования контрастных веществ и не зависит от углов кровотока с более высокой чувствительностью, чем методы ультразвуковой визуализации на основе допплера.

Ультразвуковой метод с усилением потока для изображения сосудистых русл глаза может применяться у целого ряда видов и в настоящее время используется у 46 различных видов позвоночных (рисунок 1, таблица 1). Наличие ядерных эритроцитов у позвоночных, не являющихся...

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

Представлена неинвазивная ультразвуковая методика генерации трехмерных ангиографий в глазу без использования контрастных веществ.

Глубокая сосудистая визуализация в глазу с помощью ультразвука с усилением потока

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 ...

Техника Flow-Enhanced Ultrasound позволяет нам изображать сосудистую систему глаза в трех измерениях, без использования контрастных веществ. Основным преимуществом этого метода является его стабильность для изображения облицовки, позади пигментированной сетчатки, что является сложной задачей с несколькими методами оптической визуализации. Мы демонстрируем этот метод на золотых рыбках, но он может быть применен ко всем видам с ядерными эритроцитами, что позволяет исследователям получить представление о функциональной эволюции глаз.Этот метод может быть применен исследователями с базовой подготовкой в ультразвуковой визуализации и обращении с животными. После подтверждения оптимального уровня анестезии расположите животное в позе, позволяющей прямой доступ сверху, к глазу. Поместите подходящую ультразвуковую среду на глаз животного.Если чешуйчатые веки закрывают глаза, то аккуратно сместите их ватным тампоном. Для водных животных вода хорошо работает в качестве ультразвуковой среды, далее, позиционируйте ультразвуковой преобразователь, медиальный к глазу, в дорсальной вентральной или ростральной каудальной ориентации, в зависимости от желаемой ориентации изображения. В B-режиме, с максимальной глубиной резкости, изобразите медиальную и самую глубокую часть глаза, чтобы убедиться, что все интересующие структуры видны в поле изображения.Медленно переводите преобразователь в каждую сторону, проверяя изображения в реальном времени. Убедитесь, что все интересующие структуры видны в поле изображения. Если нет, переключитесь на преобразователь с более низкой частотой и большей глубиной резкости.Отрегулируйте глубину изображения, смещение глубины, ширину изображения и количество положений фокусных зон, чтобы охватить нужную область интереса во всех трех пространственных измерениях. Затем установите частоту кадров в диапазоне от 50 до 120 кадров в секунду. Затем отрегулируйте коэффициент усиления 2D до уровня, чтобы анатомические структуры были видны только в B-режиме, чтобы увеличить отношение сигнал/шум при последующей реконструкции с усилением потока.Чтобы получить 2D-изображение с улучшенным потоком в положении одного среза, переведите преобразователь в это положение и перейдите к реконструкции изображения с улучшенным потоком. Чтобы получить 3D-запись целого интересующего региона, переведите преобразователь в одну крайность интересующей области. Чтобы определить точное положение крайнего конца, увеличьте 2D-усиление, ненадолго.После того, как датчик установлен правильно, уменьшите коэффициент усиления 2D перед записью, чтобы обеспечить максимальное соотношение сигнал/шум при последующей реконструкции с усилением потока. Для каждого шага или фрагмента в 3D-записи получите более 100 кадров. Затем, используя микроманипулятор или встроенный двигатель преобразователя, переведите преобразователь по всей интересующей области с шагом 25 или 50 микрометров и повторите получение более 100 кадров для каждого шага.Для построения изображений с улучшенным потоком экспортируйте записи в формат файла DICOM. Чтобы создать одно изображение с улучшенным потоком на основе записи сцены более чем на 100 кадров, рассчитайте стандартное отклонение на уровне пикселей с помощью этой формулы и повторите вычисление для каждого фрагмента в 3D-записи. Чтобы автоматизировать расчет стандартного отклонения и процесс реконструкции изображения для нескольких срезов в 3D-записи, проведите эту операцию в пакетном режиме с помощью ImageJ и макроскрипта, представленного в текстовой рукописи.Объедините все реконструированные изображения в один стек изображений с помощью команды Images to Stack в ImageJ. Затем с помощью команды «Свойства» задает толщину фрагмента от размера шага, используемого при получении, и сохраняет стек изображений в виде 3D-файла TIFF. Наличие ядерных эритроцитов у взрослых позвоночных млекопитающих, не подвергающихся рекламе, обеспечивает положительный контраст текущей крови по сравнению со статической тканью в сценических записях.Однако, когда теперь анализируется кадр за кадром, четкое различие между кровью и окружающими тканями менее очевидно. Эта процедура усиления кровотока, по сути, компилирует запись нескольких временных точек в 2D-пространстве в единое изображение, где в присущем сигналу колебание значения в пикселях, расположенных в текущей крови, набирает более высокое стандартное отклонение, чем окружающая статическая ткань, производя положительный контраст. В 3D-съемках несколько параллельных срезов с известным интервалом могут быть объединены в данные 3D-изображения.Его можно использовать для трехмерного объемного рендеринга и анатомического моделирования. Ультразвуковая визуализация на основе допплера также предоставляет возможность специально изображать кровоток, однако, с меньшей чувствительностью, чем этот метод. Эта ультразвуковая процедура с усиленным потоком позволяет проводить визуализацию кровотока у ряда видов с ядерными эритроцитами.Глубокие глазные сосудистые русла, такие как сосудисто-сосудистая оболочка rete mirabile у некоторых рыб, могут быть изображены, если присутствуют у вида. Метод ограничен отсутствием ядерных эритроцитов у млекопитающих, у которых процедура усиления потока производит некоторую степень контраста кровотока, но не так отчетливо, как у видов с ядерными эритроцитами. Ультразвук, усиленный потоком, чувствителен к шуму движения.Дыхательные движения могут вызвать размытие изображения и артефакты, такие как улучшение границы ткани. Проспективный или ретроспективный гатинг может быть использован для настройки шума движения. Как для 2D, так и для 3D-приобретений крайне важно ограничить артефакты движения, вызванные движением животного, из-за недостаточной анестезии на нестабильном датчике.Развитие данной методики, проложило путь для неинвазивного исследования in vivo глубоких сосудистых сетей в глазу подавляющего большинства позвоночных, обладающих нуклеированными эритроцитами.

Research

JoVE Journal

Biology

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

Маркировка ЭСК и hMSCs с Оксид железа наночастиц для неинвазивного в естественных условиях слежения с МРТ

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

Маркировка стволовых клеток с флуоресцентными красителями для неинвазивного обнаружения оптических изображений с

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

Живая изображений глиальных миграции клеток в диск дрозофилы глаз имагинальных

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

В естественных изображений из глубоких слоях коры использованием микропирамид

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

Функциональной визуализации бурого жира у мышей с ФДГ 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

Живая съемка апоптоза клеток во время акции<em&gt; Drosophila</em&gt; Эмбриогенеза

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

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

Оценке сосудистых Hyperpermeability-возбудителей в коже с Assay км

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 ...

Application of Ultrasound and Shear Wave Elastography Imaging in a Rat Model of NAFLD/NASH

Применение ультразвуковой и сдвиговой эластографии в крысиной модели НАЖБ НАЖБ/НАСГ

Nonalcoholic Steatohepatitis (NASH) is a condition within the spectrum of Non-Alcoholic Fatty Liver Disease (NAFLD), which is characterized by liver fat ...

Visualization and Quantification of Brown and Beige Adipose Tissues in Mice using [18F]FDG Micro-PET/MR Imaging

Visualization and Quantification of Brown and Beige Adipose Tissues in Mice using [18F]FDG Micro-PET/MR Imaging

Визуализация и количественная оценка коричневых и бежевых жировых тканей у мышей с использованием [18F]FDG Micro-PET/MR Визуализация

Brown and beige adipocytes are now recognized as potential therapeutic targets for obesity and metabolic syndromes. Non-invasive molecular imaging methods ...

Application of Passive Head Motion to Generate Defined Accelerations at the Heads of Rodents

Применение пассивного движения головы для генерации определенных ускорений на головах грызунов

Exercise is widely recognized as effective for various diseases and physical disorders, including those related to brain dysfunction. However, molecular ...