散斑血流成像专题(20)丨脑缺血小鼠(大脑中动脉闭塞模型)

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激光多普勒检测脑血流是检验脑缺血模型是否成功的一个重要监测手段。血流灌注成像仪Pericam Perfusion Speckle Imager可用于检测脑缺血模型造模前、造模中、造模后不同时间点的脑血流灌注情况,分析脑缺血前、缺血后脑血流的变化情况。

小鼠或大鼠远端大脑中动脉闭塞脑缺血模型易制作、梗死体积小、以皮质损伤为主,对运动功能的影响较线栓法脑缺血模型小,因此得到了广泛使用。为了直接确认模型是否制作成功,越来越多的科研人员使用血流灌注成像系统进行监测,缺血模型成功后脑血流应降低70%以上。Pericam Perfusion Speckle ImagerPSI)血流灌注成像系统基于激光散斑对比分析技术,空间分辨率高,可以显示双侧大脑半球的血流分布,该仪器采样速度快,可提供实时动态监测曲线和血流视频记录。

小鼠远端大脑中动脉闭塞模型的制备:

(1)小鼠在诱导麻醉(30%O270%N2O,异氟烷流量5L/min30秒后,面罩下自由呼吸(30%O270%N2O,异氟烷流量2L/min)维持麻醉。监测肛温,使用反馈式加热垫维持小鼠体温在37℃±0.5℃之间。

(2)小鼠仰卧于手术台上备皮碘伏消毒后,颈部正中切口,钝性分离皮下组织在左侧颈动脉三角区暴露分离左侧颈总动脉,随后结扎左侧颈总动脉(common carotid artery occlusion, CCAO)。缝合颈部切口。

(3)小鼠右侧卧位左侧面部及头部备皮消毒。沿左侧外眦与耳廓前连线的中点垂直切口。以双极电凝器切断分离颞部肌肉,暴露颞骨,可以透过露骨看到大脑中动脉分支,在分支边缘钻透颞骨后用咬骨钳逐渐扩大骨窗至完全显露大脑中动脉远端。切开硬脑膜,暴露远端大脑中动脉。在鼻腔裂水平以双极电凝切断远端大脑中动脉(Distal middle cerebral artery occlusion, dMCAO)。缝合头部切口。再次消毒。

使用激光多普勒血流仪监测及分析:

手术及定位:小鼠在麻醉状态下呈俯卧位,头部备皮消毒,取顶正中切口,暴露整个顶骨。用一把剪刀把皮肤张开,用手术刀把颅骨刮干净,调整位置使得激光散斑点位于前囟后开2mm、中线旁开6mm的位置,保持颅骨湿润,然后开始记录脑血流量变化情况。

实验参数设置:首先对准焦距,监测值设为10厘米,即血流仪探测器位于颅骨垂直上方10cm。设定感兴趣区域(ROI),即选择缺血区域及正常侧对应区域。

采样:选定区域后,用激光散斑脑血流仪对脑缺血小鼠进行了术前(左侧颈总动脉结扎之前即基线baseline),术中(分别在左侧颈总动脉结扎后即刻和左侧大脑中动脉阻塞后5分钟)及术后动态脑血流监测,每次记录30秒。测量结束,选中测量界面上的停止即可停止测量。采集的图像通过计算机保存并处理,在分析数据时可以打开进行数据处理。

脑血流数据分析及报告生成:打开保存的记录,点击分隔视图,包含彩色血流分布图、变化曲线图、及ROI区域脑血流值。PeriCamPSI血流灌注量可为灌注量单位(PU)或其他单位。使用PIMSoft用户界面的打印按钮,可以将数据曲线及必要的记录打印出来。另外,可以点击报告,选择需要导出的图片序号,生成PDF格式的包含血流图、血流量分析的数据报告。结扎CCA后脑血流降低,颜色由红色变话为黄色,结扎dMCA后脑血流进一步降低,颜色由黄色变为蓝色。计算ROI区域术前、术中脑血流值,脑血流量降低百分比=(术前ROI区域值-术后ROI区域值)/术前ROI区域值,大脑中动脉闭塞后脑血流速量降至缺血前的30%以下,说明模型成功。

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脑血流仪监测到的C576J/BL小鼠脑缺血过程中脑血流量图(轴位俯视)

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激光散斑脑血流仪监测到的C576J/BL小鼠脑血流量变化曲线图

注:绿色代表非缺血侧,红色代表缺血侧。术前(baseline),术中(CCAO, dMCAO)。CCAO,左侧颈总动脉结扎;dMCAO,远端大脑中动脉闭塞

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