Meso-escala Particle Image Velocimetry estudos de Neurovascular flui em Vitro

Este método pode ajudar a responder perguntas-chave no campo da bioengenharia, especificamente aquelas relativas à hemodinâmica e suas interações com dispositivos intervasculares. A principal vantagem dessa técnica é que ela faz uso de equipamentos já encontrados na maioria dos laboratórios de bioengenharia e isso pode ajudar a reduzir a barreira de entrada para não especialistas. Misture a base prepolímero PDMS em agente de cura em uma razão de 10 para um por peso.

Uma mistura de 66 gramas fornece material suficiente para a fabricação de fantasmas com volumes de até 50 centímetros cúbicos. Coloque a mistura em um desiccador a vácuo por 60 minutos para desconstrução e minimize a armadilha da bolha. Use a pressurização cíclica para facilitar a ruptura da bolha.

Para realizar a montagem de fundição, o molde ABS impresso em um slide de vidro usando massa de moldagem para selar a interface. Despeje cuidadosamente a mistura de PDMS no molde enquanto tenta minimizar a armadilha da bolha. Bolhas persistentes podem ser rompidas manualmente usando uma agulha.

Cure o fantasma do elenco à temperatura ambiente por pelo menos 24 horas. Um recipiente pode ser usado para garantir que a poeira não assentar o fantasma durante a cura. Para realizar a demoldagem, dissolva o ABS submergindo o fantasma em acetona.

Sonicate por pelo menos 15 minutos usando potências de até 70 watts. Enxágue completamente o fantasma com álcool isopropílico e, em seguida, água deionizada para remover resíduos de solventes. Usando um microscópio óptico com uma câmera conectada no software de captura de imagens, capture uma imagem de um recurso crítico dentro do fantasma sob uma ampliação que maximize o recurso dentro do campo de exibição.

Capture uma imagem de uma retílação de calibração apropriada na mesma ampliação. Carregue ambas as imagens no ImageJ arrastando-as para a barra de ferramentas. Clique na imagem de tique-s tração de calibração para torná-la ativa e, em seguida, selecione a ferramenta de linha.

Usando o mouse, desenhe uma linha ao longo de uma característica de uma distância conhecida e selecione analisar. Definir escala no menu ImageJ. Digite o comprimento do recurso no campo rotulado distância conhecida e sua unidade na unidade de comprimento rotulada de campo.

Verifique a caixa rotulada globalmente para aplicar este fator de calibração em todas as imagens abertas. Torne ativa a imagem do recurso crítico fantasma e use a ferramenta de linha para desenhar uma linha ao longo de uma característica de interesse. A partir do menu ImageJ selecionar analisar, meça para medir o comprimento da linha.

Compare o valor esperado em relação ao valor da coluna marcada na janela de resultados para confirmar a fidelidade fantasma. Para fazer a solução de sangue simulada misturar água deionizada e glicerol em uma proporção de 60 a 40 por volume. Adicione um mililitro de 2,5% de solução de contas de poliestireno fluorescente à solução de sangue simulado e sim homogeneize a mistura em uma placa de agitação magnética a 400 rpm por 10 minutos.

Realize a configuração do sistema circulatório in vitro conforme descrito no protocolo de texto. Determine a razão de calibração para a imagem de vídeo como antes. Uma folha de acrílico pode ser colocada sobre o estágio do microscópio antes de colocar o fantasma PDMS para proteger o microscópio de derramamentos não intencionais.

Para configurar o aparelho, coloque o fantasma PDMS no estágio do microscópio de fluorescência. Conecte o fantasma à bomba de engrenagem e introduza a solução de sangue simulada. Ajuste o controlador do motor da bomba para a taxa de fluxo desejada com base na curva de calibração da bomba.

Execute a bomba por um a cinco minutos antes do experimento para garantir condições de estado estáveis. Se a degola de contas for observada após um experimento, sonicar o fantasma em uma solução de detergente aquoso usando potências de até 70 watts. A limpeza do modelo também é fundamental para a fidelidade de campo vetorial, pois contas presas à superfície do fantasma resultarão em janelas de interrogatório com zero deslocamento.

Para realizar o processamento da imagem, arraste o arquivo SAVE AVI para a janela ImageJ para importá-lo. Selecione a caixa marcada para converter em escala cinza. A partir do menu ImageJ selecionar analisar, gerar histograma para gerar um histograma de intensidades de pixels de imagem.

Tome nota do desvio médio e padrão para a imagem não processada. No menu ImageJ selecione imagem, ajuste o brilho e o contraste para aplicar um filtro de contraste de brilho. No menu de brilho e contraste, clique no botão definir para definir os limites de imagem.

Defina o valor mínimo para ser o valor médio mais um desvio padrão e o valor máximo para ser a intensidade máxima da imagem. A partir do processo de seleção do menu ImageJ, ruído, despeckle para reduzir o número de pixels saturados. Em seguida, selecione o processo, filtros, desfoque gaussiano com um raio de 1,5.

Isso reduzirá os artefatos decorrentes da remoção ocasional de pixels iluminados em um bairro 3x3 pela operação anterior de despeckling. Clique na ferramenta polígono e clique na imagem para delinear a região de interesse. A partir do menu ImageJ selecione editar, limpe o ruído do sensor em locais onde não se espera nenhum sinal que possa diminuir a relação sinal geral para ruído.

Proceda à análise de dados, conforme descrito no protocolo de texto. Mostrado aqui é o fantasma completo destacado com dimensões, bem como a velocimetria de imagem de partículas ou região PIV de interesse. Esta figura mostra tramas de contorno de intensidade de imagem e parcelas de superfície resultantes de contas fluorescentes na artéria perforadora durante a captura de vídeo.

Isso demonstra a melhora na relação sinal/ruído após a realização do capping de intensidade. São mostrados aqui os campos de vetores resultantes obtidos em vídeo bruto, após a intensidade de cobertura e, em seguida, novamente após a intensidade de campo vetorial tampado é validado usando o teste mediano normalizado. À medida que as técnicas de pós-processamento e validação de vetores são empregadas, o campo vetorial se torna mais uniforme e se assemelha mais ao perfil esperado para o fluxo em um canal circular.

Ao tentar este procedimento é importante focar na minimização do ruído no próprio sinal adquirido. Embora este protocolo delineie técnicas baseadas em software para mitigar essas aberrações, deve-se tomar cuidado a cada passo para reduzir sua ocorrência. Não se esqueça que trabalhar com acetona pode ser extremamente perigoso e você deve sempre usar equipamentos de proteção individual, bem como trabalhar sob um capô de fumaça longe de qualquer fonte de ignição durante a realização deste procedimento.