Için inceltilmiş-kafatası Kortikal Pencere Tekniği<em> In Vivo</em> Optik Koherens Tomografi Görüntüleme
Summary
Biz bir fare modelinde bir inceltilmiş-kafatası kortikal pencere (TSCW) oluşturma bir yöntem mevcut<em> In vivo</emSerebral korteksin> OCT görüntüleme.
Abstract
Optik koherens tomografi (OCT) yüksek uzaysal-zamansal çözünürlüğe sahip biyomedikal görüntüleme tekniğidir. Onun minimal invaziv yaklaşım ile Ekim dermatoloji oftalmoloji, ve gastroenteroloji 1-3 yaygın olarak kullanılır olmuştur. Bir inceltilmiş-kafatası kortikal pencere (TSCW) kullanarak, in vivo görüntü korteks için bir araç olarak spectral-domain OCT (SD-OCT) yöntemi kullanır. Daha çok yönlülük sağlar gibi yaygın, açık bir kafatası nöro-görüntüleme için kullanılır olmuştur, ancak, bir TSCW yaklaşım daha az invaziv ve nöropatoloji çalışmalarda uzun süreli görüntüleme için etkili bir araçtır. Burada, serebral korteksin vivo OCT görüntüleme içinde bir fare modelinde bir TSCW yaratma yöntemi sunuyoruz.
Introduction
Erken 1990 yılında tanıtılmasından bu yana, OKT doku yapısı ve fonksiyonu 2 biyolojik görüntüleme için yaygın olarak kullanılır olmuştur. OCT, fiber-optik Michelson interferometresi 2,4 ile düşük koherens ışık kaynağı uygulayarak geri saçılmış ışık 4 eko gecikme zamanı ölçülerek kesitsel görüntüler oluşturur. Ayrıca Fourier etki OCT (FD-OCT) olarak bilinen SD-OCT, ilk kez 1995 5'ten ve geleneksel zaman alanı OCT (TD-OCT) ile karşılaştırıldığında üstün bir görüntüleme yöntemidir sunmaktadır. SD-OCT, referans kol yüksek hızlı ve ultra yüksek çözünürlüklü görüntü elde etme 6-9 sonuçlanan sabit tutulur.
Halen, TSCW modelleri, geleneksel bir kranyotomi yerine iki-fotonlu mikroskopi beyin in vivo görüntüleme uygulamaları için büyük ölçüde kullanılmaktadır. Bu TSCW ek ima sağlamak için özel bir kafatası plaka veya cam bir kapak kayma 10-13 ile eş zamanlı olarak kullanılmıştıristikrar ging. Bizim çalışmalarımızda, biz TSCW kullanıldığında bu gibi aksesuarlar OCT görüntüleme için gerekli olmadığını gözlemledik. Bunların optik huzme ile karışabilen ve OCT görüntüleri değiştirebilir Bu nedenle, bir kafatası levha ya da cam kapak slipi eksikliği görüntüleme penceresinin boyutu, daha geniş bir hareket alanı sağlar.
A inceltilmiş-kafatası hazırlık iki foton mikroskopi 10-13 kullanarak beyin görüntüleme çalışmalarında avantajlı olduğu kanıtlanmıştır. Deneylerde, biz TSCW yoluyla in vivo görüntü kortekse bir SD-OCT sistemi kullanmaktadır. Bizim özel SD-OCT görüntüleme kurulumu sırasıyla 8 mikron ve 20 mikron bir aksiyel ve lateral çözünürlük sonuçlanan 97 nm bant genişliği ile 1295 nm de iki superluminescent diyotlar (SLD), 14 oluşan bir geniş bant, düşük koherens ışık kaynağı içerir . Bizim optik görüntüleme cihazı ile, bir TSCW aracılığıyla görüntüleme o yapılar ve fonksiyonları tanımlama ve görselleştirme büyük bir potansiyele sahip olduğunu tasavvurptically yoğun beyin dokusu.
Protocol
Representative Results
Discussion
OCT ve bir inceltilmiş-kafatası ile Görüntüleme ancak son 15, 16 araştırılmıştır yeni nöro-görüntüleme tekniğidir. Deneylerde, in vivo olarak fare modelinde bir TSCW aracılığıyla SD-OCT görüntüleme fizibilitesi. Sonuçlardan, kafatası yaklaşık 55 um ile inceltilir ve nüfuz derinliği, sırasıyla eksenel ve yanal yönde 8 mikron ve 20 mikron arasında resim çözünürlüğü ile yaklaşık olarak 1 mm elde edilir. Normal bir kafatası (Şekil 4) ile karş?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma Konsept hibe UC Discovery Proof tarafından ve NIH (R00 EB007241) tarafından desteklenmiştir. Yazarlar ayrıca bu deneyde ona yardım için Jacqueline Hubbard teşekkür etmek istiyorum.
Materials
| Materials | Company | Catalogue number | Comments |
| Ketamine | Phoenix Pharmaceuticals | 57319-542-02 | |
| Xylazine | Akorn, Inc. | 139-236 | |
| Artificial Tears Ointment | Rugby | 0536-6550-91 | |
| Nair | Church & Dwight Co., Inc. | 4010130 | |
| Sterile Alcohol Prep Pad | Kendall Healthcare | 6818 | |
| Cotton Tipped Applicators | Fisherbrand | 23-400-115 | |
| Betadine Solution Swabstick | Purdue Products | 67618-153-01 | |
| Saline Solution, .9% | Phoenix Pharmaceuticals | 57319-555-08 | |
| Stereotactic Frame | Stoelting | ||
| High Speed Surgical Hand Drill | Foredom | 38,000 rpm | |
| Carbide Round Bur | Stoelting | 0.75 mm | |
| Dura-Green Stones | Shofu | Shank: HP Shape: BA1 |
|
| CompoMaster Coarse & CompoMaster Polisher | Shofu | Shape: Mini-Pt. | |
| SpaceDrapes | Braintree Scientific, Inc. |
References
- Bizheva, K., Unterhuber, A., Hermann, B., Povazay, B., Sattmann, H., Drexler, W. Imaging ex vivo and in vitro brain morphology in animal models with ultrahigh resolution optical coherence tomography. Journal of Biomedical Optics. 9, 719-724 (2004).
- Fujimoto, J. G. Optical coherence tomography for ultrahigh resolution in vivo imaging. Nature Biotechnology. 21, 1361-1367 (2003).
- Wantanabe, H., Rajagopalan, U. M., Nakamichi, Y., Igarashi, K. M., Kadono, H., Tanifuji, M. Swept source optical coherence tomography as a tool for real time visualization and localization of electrodes used in electrophysiological studies of brain in vivo. Biomedical Optics Express. 2, 3129-3134 (2011).
- Huang, D., Swanson, E. A., Lin, C. P., Schuman, J. S., Stinson, W. G., Chang, W., Hee, M. R., Flottee, T., Gregory, K., Puliafito, C. A., Fujimoto, J. G. Optical coherence tomography. Science. 254, 1178-1181 (1991).
- Mitsui, T. Dynamic range of optical reflectometry with spectral interferometry. Japanese Journal of Applied Physics. 38, 6133-6137 (1999).
- de Boer, J. F., Cense, B., Park, B. H., Pierce, M. C., Tearney, G. J., Bouma, B. Improved signal-to-noise ratio in spectral-domain compared with time-domain optical coherence tomograhy. Optics Letters. 28, 2067-2069 (2003).
- de Boer, J. F. Ch. 5. Optical Coherence Tomography: Technology and Applications. , (2008).
- Choma, M. A., Sarunic, M. V., Yang, C., Izatt, J. A. Sensitivity advantage of swept source and fourier domain optical coherence tomography. Optics Express. 11, 2183-2189 (2003).
- Leitgeb, R. A., Drexler, W., Unterhuber, A., Hermann, B., Bajraszewski, T., Le, T., Stingl, A., Fercher, A. F. Ultrahigh resolution fourier domain optical coherence tomography. Optics Express. 12, 2156-2165 (2004).
- Drew, P. J., Shih, A. Y., Driscoll, J. D., Knutsen, P. M., Blinder, P., Davalos, D., Akassoglou, K., Tsai, P. S., Kleinfeld, D. Chronic optical access through a polished and reinforced thinned skull. Nature Methods. 7, 981-984 (2010).
- Shih, A. Y., Mateo, C., Drew, P. J., Tsai, P. S., Kleinfeld, D. A Polished and Reinforced Thinned-skull Window for Long-term Imaging of the Mouse. J. Vis. Exp. 61, e3742 (2012).
- Yang, G., Pan, F., Parkhurst, C. N., Grutzendler, J., Gan, W. Thinned-skull cranial window technique for long-term imaging of the cortex in live mice. Nature Protocols. 5, (2010).
- Lu, M., Majewska, S., K, A., Gelbard, H. A. A Thin-skull Window Technique for Chronic Two-photon In vivo Imaging of Murine Microglia in Models of Neuroinflammation. J. Vis. Exp. (43), e2059 (2010).
- Wang, Y., Oh, C. M., Oliveira, M. C., Islam, M. S., Ortega, A., Park, B. H. GPU accelerated real-time multi-functional spectral-domain optical coherence tomography system at 1300nm. Optics Express. 20, 14797-14813 (2012).
- Aguirre, A. D., Chen, Y., Fujimoto, J. F. Depth-resolved imaging of functional activation in the rat cerebral cortex using optical coherence tomography. Opt. Lett. 31, 3459-3461 (2006).
- Chen, Y., Aguirre, A. D., Ruvinskaya, L., Devor, A., Boas, D. A., Fujimoto, J. G. Optical coherence tomography (OCT) reveals depth-resolved dynamics during functional brain activation. Journal of Neuroscience Methods. 178, 162-173 (2009).
- Liang, C., Wierwille, J., Moreira, T., Schwartzbauer, G., Jafri, M. S., Tang, C., Chen, Y. A forward-imaging needle-type OCT probe for image guided stereotactic procedures. Opt Express. 19, 26283-26294 (2011).
- Srinivasan, V. J., Sakadzic, S., Gorczynska, I., Ruvinskaya, S., Wu, W., Fugimoto, J. G., Boas, D. A. Quantitative cerebral blood flow with optical coherence tomography. Optics Express. 18, 2477-2494 (2010).
- Galetta, K. M., Calabresi, P. A., Frohman, E. M., Balcer, L. J. Optical Coherence Tomography (OCT): imaging the visual pathway as a model for neurodegeneration. The Journal of the American Society for Experimental NeuroTherapeutics. 8, 117-132 (2011).
- Seigo, M. A., Sotirchos, E. S., Newsome, S., Babiarz, A., Eckstein, C., Ford, E., Oakley, J. D., Syc, S. B., Frohman, T. C., Ratchford, J. N., Balcer, L. J., Frohman, E. M., Calabresi, P. A., Saidha, S. In vivo assessment of retinal neuronal layers in multiple sclerosis with maual and automated optical coherence tomography segementation techniques. J. Neurol. , (2012).
- Frohman, E. M., Fujimoto, J. G., Frohman, T. C., Calabresi, P. A., Cutter, G., Balcer, L. J. Optical coherence tomography: a window into the mechanisms of multiple sclerosis. Nature Clinical Practice. 4, 664-675 (2008).
- Gill, A. S., Rajneesh, K. F., Owen, C. M., Yeh, J., Hsu, M., Binder, D. K. Early optical detection of cerebral edema in vivo. J. Neurosurg. 114, 470-477 (2011).
