تصور ثنائي الأبعاد فائق الدقة للأوعية الدموية الدقيقة لدماغ الفئران باستخدام الفحص المجهري لتحديد الموجات فوق الصوتية

يركز نطاق بحثنا على تطوير بروتوكول للفحص المجهري للتوطين بالموجات فوق الصوتية لتحقيق تصوير فائق الدقة للأوعية الدموية الدقيقة لدماغ الفئران. نهدف إلى مواجهة تحديات تحقيق التوازن بين الدقة الخاصة وأعماق الاختراق في تصوير الأوعية الصغيرة ، وتوفير رؤى مفصلة حول بنية الأوعية الدموية وديناميكيات تدفق الدم في الحالات الصحية والمرضية.

يوفر بروتوكولنا ميزة تحقيق دقة مكانية عالية تبلغ 12.5 ميكرومتر ، مع الحفاظ على أعماق اختراق تصل إلى 12 ملم ، متجاوزة الطرق التقليدية ، مثل التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير المقطعي المحوسب والموجات فوق الصوتية المزدوجة. على عكس التقنيات البصرية ، فإنه يتيح تصوير مناطق الدماغ العميقة ، وإعادة بناء هياكل الأوعية الدموية الدقيقة ، وتصور ديناميكيات تدفق الدم في وقت واحد.

تمهد نتائجنا الطريق للتحقيق في تغيرات الأوعية الدموية الدقيقة في الاضطرابات العصبية ، مثل ورم الأرومة الدبقية ومرض الزهايمر. تفتح القدرة على تصور ديناميكيات تدفق الدم وبنية الأوعية الدموية الدقيقة بدقة عالية فرصا جديدة لدراسة تطور المرض وفعالية العلاج والعلاقة بين التغيرات العضلية ووظائف الدماغ.

[الراوي] للبدء ، ضع الجرذ المخدر على طاولة العمليات. قم بتأمين القواطع العلوية للفئران في شق شريط القاطع ، ووضع الفك السفلي أسفل الشريط. ضع قضبان الأذن في المسافة البادئة العظمية ، الأمامية قليلا وأعلى من قناة الأذن ، مع ضمان بقاء سطح الجمجمة أفقيا. استخدم قدرا صغيرا من الضغط على أجزاء مختلفة من الرأس لتقييم الاستقرار. اضبط ارتفاع منصة التصوير واضبط زاوية رأس الفئران باستخدام شق قضيب القاطع لضمان التنفس دون عائق. ضع مرهم الإريثروميسين أو محلول الجلسرين بنسبة 30٪ على عيون الفئران لحمايتها من الأضواء الجراحية والحفاظ على الرطوبة. باستخدام ماكينة قص كهربائية محمولة باليد ، احلق رأس الجرذ عكس اتجاه نمو الشعر ، وقم بتغطية المنطقة الواقعة بين الأذنين ومن العينين إلى الرقبة. الآن ، قم بعمل شق على طول الخيط السهمي لجمجمة الفئران ، بدءا من العظم القذالي فقط ويمتد حوالي أربعة سنتيمترات إلى الأمام. استخدم المرقئ لسحب الجلد على كلا الجانبين. اختياريا ، قم باستئصال الجلد فوق الجمجمة لمزيد من الوصول. استخدم مقصا صغيرا لإزالة السمحاق من الجمجمة ، مما يؤدي إلى تعريض طبقة العظام الصلبة بالكامل. قم بإجراء حج القحف باستخدام مثقاب قحفي صغير محمول باليد ، مع مثقاب كروي 2.5 ملم. اضغط برفق لتجديل العظم ، وحفر لمدة ثانيتين إلى ثلاث ثوان في كل مرة ، وابدأ في المنتصف وتقدم إلى الخارج. قم بحقن ما يقرب من ملليلتر واحد من محلول كلوريد الصوديوم 0.9٪ كل دقيقتين في منطقة الحفر لتبريد وشطف الحطام. قم بالتبديل إلى مثقاب أدق بحجم ملليمتر واحد بمجرد أن لا تظهر أنسجة العظام البيضاء متصلة باستمرار. استمر في الحفر حتى تظهر الأوعية الدموية الرئيسية المركزية بوضوح باللون البني الداكن مع ظهور الأنسجة المحيطة باللون الوردي والأوعية الدقيقة باللون الأحمر قليلا. لتحضير عامل التباين ، قم بإذابة غاز SF6 ومسحوق عامل التباين المجفف بالتجميد في خمسة ملليلتر من 0.9٪ كلوريد الصوديوم. رج الخليط بقوة لتشكيل فقاعة صغيرة ، أو تعليق MB ، بتركيز SF6 نهائي يبلغ ثمانية ميكرولتر لكل ملليلتر. اسحب 0.8 مل من تعليق MB في حقنة سعة مليلتر واحد متصلة بمضخة حقن دقيقة. أدخل إبرة مقاس 26 مع قسطرة في وريد ذيل الفئران وحقنها. قبل التصوير ، قم بتركيب مسبار بتردد مركزي يبلغ 15.625 ميجاهرتز على ذراع مناور أداة الدماغ التجسيمية المجهزة بمشبك. ضع مسبار الموجات فوق الصوتية مباشرة فوق دماغ الفئران المكشوف ، وقم بتطبيق جل الاقتران على سطح الدماغ المكشوف لضمان نقل الإشارات الأمثل. افتح الواجهة الرئيسية للبرنامج ، والتي تدمج أطلس الدماغ الملفوف مع برامج التحكم في الحركة الحركية. قم بتعيين نقطة BGMA كأصل ، واستخدم شاشة العرض في الوقت الفعلي للبرنامج لمراقبة مسار المسبار وموقع شريحة دماغ الفئران المقابل. حدد مستوى التصوير المستهدف، مثل BGMA ناقص ملليمتر واحد. قم بتشغيل برنامج MATLAB 2021a ، وأدخل البرنامج النصي للحصول على البيانات في MATLAB 2021a. في الدليل الجذر، اكتب "تنشيط" في نافذة سطر الأوامر لتنشيط بيئة وقت التشغيل. ثم قم بتعيين أعماق بدء ونهاية جمع البيانات عند خمسة و 120 طولا موجيا ، على التوالي ، لالتقاط منطقة الاهتمام بشكل فعال. اضبط زوايا توجيه ناقل الحركة بالموجة المستوية من خمس درجات تحت الصفر إلى خمس درجات بزيادات قدرها 2.5 درجة لتحسين دقة الصورة والتباين. كشف الفحص المجهري للتوطين بالموجات فوق الصوتية عن تصور واضح للأوعية الدقيقة على أعماق تصل إلى 12 ملم. أشار تحليل العرض الكامل عند نصف الحد الأقصى إلى أن أصغر قطر للوعاء يمكن اكتشافه هو 13 ميكرومتر. أكد ارتباط حلقة فورييه الدقة المكانية لتصوير الأوعية الدموية الدقيقة على أنها 12.5 ميكرومتر. أظهرت اتجاهات تدفق الدم في شريحة مقطعية من دماغ الفئران تدفقا هبوطيا في الشرايين القشرية الصغيرة وتدفقا تصاعديا في الأوردة الصغيرة ، ممثلة باللونين الأزرق والأحمر ، على التوالي. أظهرت خريطة السرعة معدلات تدفق أعلى في السفن الأكبر حجما ، مع تركيز غالبية السرعات في نطاق 10 إلى 25 ملم في الثانية. أظهر تصوير نموذج الفئران الورم الأرومي الدبقي تمددا غير طبيعي للأوعية الدموية ، ومخالفات هيكلية بالقرب من الورم ، وأنماط تدفق الدم المتغيرة في منطقة الورم ، وتدفق الأوعية الدموية غير المتجانسة داخل الورم ومحيطه.