This work was supported by National Medical Research Council (NMRC)/Cooperative Basic Research Grant (CBRG)/0078/2014.

מחקר זה עולה בקנה אחד עם האוניברסיטה הלאומית של סינגפור מוסדיים טיפול בבעלי חיים ועדת שימוש (פרוטוקול שאושר לא. R15-0225). הכנה כירורגי 1. במודל חיה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> cannulations כלי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הרדימי חולדות זכרים ספראג-Dawley (6 - 7 שבועות) במשקל (203 ± 20) g עם קטמין (37.5 מ&quot;ג / מ&quot;ל) ו xylazine (5 מ&quot;ג / מ&quot;ל) קוקטייל באמצעות הזרקה (IP) הזרקה (2 מ&quot;ל / ק&quot;ג) . אל לסכם את המחט או להסיר אותו מן המזרק לאחר ההזרקה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר שבעל החיים הורדמו (אושר על ידי הבוהן הצובט), ומניח אותו על משטח חימום כדי לשמור על טמפרטורת הגוף שלה ב 37 מעלות צלזיוס. בעדינות לגלח את השיער על השכמות, צוואר רחם קדמי, בטן תחתונה, רגל אחורית המדיאלי צק אשכים. בעדינות לרסן את הרגליים באמצעות קלטות נייר דבק. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע את כל הליכים כירורגיים באמצעות מספריים microdissection ו מלקחיים זווית תוך צפייה דרךסטראו. מניח את כל כלי כירורגיים חדו על מגש לנקב עמיד כדי למנוע פגיעה במהלך הניתוח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שפשפו את כל האתרים כירורגית 3 פעמים עם יוד לסירוגין ו -70% אלכוהול לפני ביצוע החתך. ריקון כל צנתרים עם 30 IU / ml פתרון הפרין-מלוחים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הפוך 1 - חתך בעור קו האמצע 1.5 ס&quot;מ על השכמות בעזרת זוג מספריים כירורגיות על וריד הצוואר הימני. הפרד את fascia ידי דיסקציה קהה כדי לחשוף את וריד הצוואר ואת cannulate אותו עם צינור פוליאתילן (PE-50) מלא-מלוחים הפרין באמצעות 5-0 תפרים משי. להשרות הרדמה משלים בעת הצורך (1/3 עד 1/2 של המינון ההתחלתי, תוך ורידי (IV)) לאורך כל מהלך הניתוח ולהתנסות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בצע הנשמה כדי לשמור patency דרכי נשימה. הפוך 1 - חתך ס&quot;מ 1.5 באזור צוואר הרחם הקדמי. Cannulate קנה הנשימה באמצעות צינור פוליאתילן (PE-205) עם 2-0 תפרי משי כדי לאבטח את הקטטר במקום. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> צג לחץ דםדרך cannulation על עורק הירך. הפוך 1 - חתך ס&quot;מ 1.5 על פני השטח המדיאלי השמאלי של הרגל האחורית. הפרד את עורק הירך ידי דיסקציה קהה. Cannulate עורק הירך עם צינור פוליאתילן (PE-10) מלא-מלוחים הפרין באמצעות 5-0 תפרים משי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנת שרירי Cremaster ויזואליזציה הזרימה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס תפר משי 5-0 דרך הקודקוד של שק האשכים להאריכו. עושים חתך לאורך המשטח הגחון של שק האשכים. באופן קבוע ליישם פתרון איזוטוני חמים (37 מעלות צלזיוס; pH 7.4) לשריר החשוף. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> סור שמסביב רקמות חיבור בזהירות וביסודיות באמצעות מטוש הטה-כותנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכנס תפר משי 5-0 דרך הקודקוד של השריר Cremaster. חותך את התפר לשני חלקים שווים באורכם ו לקשור קשר בכל צד. חותכים את השריר בין שני קשרים ולמתוח אותו על גבי פלטפורמת אישית פרספקס שקוף ידי משיכת תפר בעדינות. לתקןסוף התפר אל הרציף עם נקודת סימון כחולה. הערה: הסרה יסודית של סובבי רקמות חיבור היא קריטית בהשגה בניגוד תמונה מיטבית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> 1.2.3 חזור על השלב עד 5 עד 6 קיבעונות מבוצעים. מוציאים בזהירות את השריר Cremaster מן יותרת האשך באמצעות כויה בטמפרטורה גבוהה. Superfuse פתרון איזוטוני חם לשריר החשוף על מנת למנוע התייבשות של הרקמה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקף את שריר Cremaster עם חתיכות מקופלות של גזה. מכסה את השריר החשוף עם סרט פוליוויניל. חתיכות הגזה עם הסרט יוצרות אגן רדוד להחזיק פתרון איזוטוני חם עבור מטרת מיקרוסקופ מי טבילה (איור 1 א). </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מעבירים את החיה על הבמה החיה של מיקרוסקופ intravital (איור 1 ג). חבר את cannulation העורקים למערכת להרכשת נתונים פיזיולוגית לניטור לחץ רצוף (1E איור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשמור על השריר לטמפרטורותיור ב 35 ° C עם גוף חימום המצורף מתחת לבמת החי (איור 1 ב). מניח בדיקת טמפרטורה ליד השריר על מנת לספק משוב שלילי על בקר הכח של גוף החימום (1D איור). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להשאיר את החיה על הבמה במשך 15 דקות כדי לאזן עם הסביבה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דמיין את זרימת דם תחת מיקרוסקופ intravital עם מטרת מי טבילת 40X ו מעבה עבודה מרובה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחרו עורקיק unbranched (&lt;60 מיקרומטר) מבוסס על התמקדות תמונה ברורה ניגוד בין ליבת RBC, קירות CFL וכלי, על מנת למקד את המיקרוסקופ במטוס הקוטבי של כלי הדם. סובב את המצלמה רכובה על גבי מיקרוסקופ כדי ליישר את קיר הכלי אנכי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> רשום את זרימת הדם באמצעות מצלמת וידאו במהירות גבוהה בשיעור מסגרת של 3,000 / sec עבור 1 שניות. שמור הווידאו המוקלט בפורמט 8 סיביות בגווני אפור AVI לא דחוס כדי לשמר את איכות התמונה. הערה:<html> מסגרת דולר הקלטת מינימום של 3,000 מסגרות / sec מומלץ לוודא כי מדידת CFL יכולה להתבצע לפחות פעם האחת RBC בתנאי זרימת arteriolar פיסיולוגיים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> שימוש במסנן כחול עם שידור שיא באורך גל של 394 ננומטר bandpass ספקטרלי על 310 - 510 ננומטר כדי לשפר את הניגוד בין RBCs ופלזמה. הערה: ודא כי ספקטרום האור עובר דרך המסנן הכחול ממקור האור המיקרוסקופי (100 W מנורת הלוגן) הוא של עוצמת אור הנמוכה כדי למנוע ניזק לרקמות פוטנציאלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בסוף הניסוי, להרדימו עם ממנת יתר של נתרן pentobarbital. </li></ol></li></ol> ניתוח תמונה 2. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עיבוד מקדים למדידת רוחב CFL <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח MATLAB ולהפעיל את הקובץ &#39;CFL_pre.m&#39;. (זה וקבצים MATLAB אחרים ניתן למצוא ב-IP &quot;&gt; ארכיון MATLAB משלימה.) </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &#39;פתח קובץ&#39; כדי לבחור את קובץ הווידאו לנתח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזז את מחוון &#39;סיבוב&#39; כדי ליישר את דפנות כלי אנכית. הערה: משתמשים יכולים להציג את קווי רשת סיוע עבור יישור הכלי ידי בחירת לחצן האפשרויות &#39;ב- Grid&#39;, ולהתאים את רמת הזום של התמונה על ידי הזזת המחוון &#39;זום&#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור &quot;אישור עריכה &#39;כדי לאשר את יישור הכלי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור &quot;גדר ROI כדי היבול &#39;כדי להגדיר את האזור (ROI) ריבית. התמונה המיושרת יוצגה בחלון מוקפץ. התאם את המטרה המלבנית על התמונה, ולחץ לחיצה כפולה על מנת לאשר את ההחזר על ההשקעה. דלג על שלב זה אם החיתוך של תמונה אינו נדרש. הערה: רק כוללת לכלי שייט יחיד ROI לנתח את רוחב CFL מהספינה. לחצו על כפתור &quot;איפוס תמונה &#39;כדי לשחזר את התמונה לצורתו המקורית, במקרה הצורך. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על9; חלץ &#39;כדי לחלץ את כל המסגרות ערכת וידאו לתוך תמונות מפת סיביות ברציפות (8 סיביות בגווני אפור&#39; תמונות bmp &#39;פורמט). התמונות שחולצו ניתן למצוא בתיקייה עם שם זהה לזה של קובץ הווידאו שנבחרו. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדידת רוחב CFL <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> פתח MATLAB ולהפעיל את הקובץ &#39;CFL_measure.m&#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &#39;בחר תיקייה&#39; כדי לבחור את התיקייה המכילה את תמונות חילוץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על התיקייה המכילה את התמונות ולחץ על &#39;בחר תיקייה&#39;. מסגרת התמונה הראשונה בתיקייה תהיה טיעון המוצג בלוח התמונה הגוונים האפור &#39;, יחד עם היסטוגרמה בעצמה אפורה בלוח&#39; תמונת היסטוגרמה &#39;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את מסגרת תמונה הרצויה מתיבת הרשימה כדי לבצע את הניתוח, אחרת מסגרת התמונה הראשונה תיבחר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &#39;מצא דפנות כלי&#39; כדי לזהות את קיר הכלי הפנימי בתמונה, אשר נקבעה על המיקום שבומעברי שיא פרופיל עוצמת אור את צבעם מכהה לבהירים יותר משני פיקסלים. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק &#39;מסנן חציון&#39; כדי להחיל מסנן חציון אל התמונה כדי להקטין את הרעש &quot;מלח ופלפל&quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בדוק &quot;ניגודיות אוטומטי&quot; כדי להתאים את עוצמות תמונה דיגיטלית על מנת לשפר את הניגודיות בתמונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר אלגוריתם thresholding בתיבת הרשימה הקובעת ערך thresholding אוטומטי (τ) המחלק את הרמות האפורות לשתי קבוצות - פיקסלים לבן עם רמות אפורות מעל τ (CFL), ופיקסלים שחורים עם רמות אפורות מתחת τ (ליבת RBC). הערה: ככל שיטה חלופית, השתמש thresholding ידני אם אף אחד אלגוריתם אוטומטי-thresholding מספק thresholding התמונה המתאימה. לחץ על לחצן הבחירה &#39;הידני&#39; ולהתאים את המחוון כדי להגדיר את ערך thresholding הידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי למדוד את השתנות מרחבית של רוחבי CFL, להיכנס פיקסלים ברזולוציה בתיבה &#39;רזולוציה פיקסל&#39; (ברזולוציהעם הגדרת הניסוי הזה היה 0.42 מיקרומטר / פיקסל). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על הכפתור &quot;החישוב&quot; כדי להשיג את הווריאציה המרחבי של רוחבי CFL. לחץ על &#39;ייצוא .csv&#39; כדי לייצא את הנתונים רוחב CFL במתכונת מפוצלת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי למדוד את הווריאציה הזמנית של רוחבי CFL ב קו ניתוח ספציפי לאורך הספינה, לחץ על לחצן הבחירה &#39;Temporal הווריאציה&#39; והזן את מידע מסגרת דולר (שער המסגרת המשמש הגדרת הניסוי הזה היה 3,000 מסגרות / sec). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הזן את המסגרת הראשונה ועל המסגרת האחרונה של התמונות לניתוח בתיבות &#39;התחילו Frame&#39; ו &#39;Frame האחרונה&#39;, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את המיקום של קו הניתוח לאורך הכלי-ידי הסטת המחוון &#39;ניתוח הקו &quot;. אשר את המיקום של קו הניתוח, אשר באה לידי ביטוי הוא &#39;תמונה בגוונים האפורה&#39; ו &#39;תמונה בינארי &quot;. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחץ על &#39;חשב&#39; כדי להשיג את הווריאציה הזמנית של רוחבי CFL. CLIck &#39;יצוא .csv&#39; כדי לייצא את נתוני רוחב CFL במתכונת מפוצלת. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Kim, S., Kong, R. L., Popel, A. S., Intaglietta, M., Johnson, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+and+spatial+variations+of+cell-free+layer+width+in+arterioles.">Temporal and spatial variations of cell-free layer width in arterioles.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 293 (3), H1526-H1535 (2007).</li><li>Ong, P. K., Namgung, B., Johnson, P. C., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+erythrocyte+aggregation+and+flow+rate+on+cell-free+layer+formation+in+arterioles.">Effect of erythrocyte aggregation and flow rate on cell-free layer formation in arterioles.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 298 (6), H1870-H1878 (2010).</li><li>Namgung, B., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+uneven+red+cell+influx+on+formation+of+cell-free+layer+in+small+venules.">Effect of uneven red cell influx on formation of cell-free layer in small venules.</a> Microvasc Res. 92, 19-24 (2014).</li><li>Goldsmith, H. 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+Microcirculatory+Society.">The Microcirculatory Society.</a> Eugene M. Landis Award Lecture. The Microrheology of Human-Blood. Microvasc Res. 31 (2), 121-142 (1986).</li><li>Buerk, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Can+We+Model+Nitric+Oxide+Biotransport?+A+Survey+of+Mathematical+Models+for+a+Simple+Diatomic+Molecule+with+Surprisingly+Complex+Biological+Activities.">Can We Model Nitric Oxide Biotransport? A Survey of Mathematical Models for a Simple Diatomic Molecule with Surprisingly Complex Biological Activities.</a> Annu Rev Biomed Eng. 3 (1), 109-143 (2001).</li><li>Tateishi, N., Suzuki, Y., Soutani, M., Maeda, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Flow+dynamics+of+erythrocytes+in+microvessels+of+isolated+rabbit+mesentery:+cell-free+layer+and+flow+resistance.">Flow dynamics of erythrocytes in microvessels of isolated rabbit mesentery: cell-free layer and flow resistance.</a> J Biomech. 27 (9), 1119-1125 (1994).</li><li>Ong, P. K., Cho, S., Namgung, B., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+cell-free+layer+formation+on+NO/O2+bioavailability+in+small+arterioles.">Effects of cell-free layer formation on NO/O2 bioavailability in small arterioles.</a> Microvasc Res. 83 (2), 168-177 (2012).</li><li>Ong, P. K., Jain, S., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modulation+of+NO+bioavailability+by+temporal+variation+of+the+cell-free+layer+width+in+small+arterioles.">Modulation of NO bioavailability by temporal variation of the cell-free layer width in small arterioles.</a> Ann Biomed Eng. 39 (3), 1012-1023 (2011).</li><li>Park, S. W., Intaglietta, M., Tartakovsky, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+stochastic+fluctuations+in+the+cell+free+layer+on+nitric+oxide+bioavailability.">Impact of stochastic fluctuations in the cell free layer on nitric oxide bioavailability.</a> Front Comput Neurosci. 9, 131 (2015).</li><li>Ng, Y. C., Namgung, B., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+transient+model+for+prediction+of+arteriolar+NO/O2+modulation+by+spatiotemporal+variations+in+cell-free+layer+width.">Two-dimensional transient model for prediction of arteriolar NO/O2 modulation by spatiotemporal variations in cell-free layer width.</a> Microvasc Res. 97, 88-97 (2015).</li><li>Sriram, K., 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=The+effect+of+small+changes+in+hematocrit+on+nitric+oxide+transport+in+arterioles.">The effect of small changes in hematocrit on nitric oxide transport in arterioles.</a> Antioxid Redox Sign. 14 (2), 175-185 (2011).</li><li>Hightower, C. 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=Integration+of+cardiovascular+regulation+by+the+blood/endothelium+cell-free+layer.">Integration of cardiovascular regulation by the blood/endothelium cell-free layer.</a> Wiley Interdiscip Rev Syst Biol Med. 3 (4), 458-470 (2011).</li><li>Ng, Y. C., Namgung, B., Leo, H. L., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythrocyte+aggregation+may+promote+uneven+spatial+distribution+of+NO/O+in+the+downstream+vessel+of+arteriolar+bifurcations.">Erythrocyte aggregation may promote uneven spatial distribution of NO/O in the downstream vessel of arteriolar bifurcations.</a> J Biomech. , (2015).</li><li>Ong, P. K., Jain, S., Kim, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+variations+of+the+cell-free+layer+width+may+enhance+NO+bioavailability+in+small+arterioles:+Effects+of+erythrocyte+aggregation.">Temporal variations of the cell-free layer width may enhance NO bioavailability in small arterioles: Effects of erythrocyte aggregation.</a> Microvasc Res. 81 (3), 303-312 (2011).</li><li>Maeda, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Erythrocyte+rheology+in+microcirculation.">Erythrocyte rheology in microcirculation.</a> Jpn J Physiol. 46 (1), 1-14 (1996).</li><li>Soutani, M., Suzuki, Y., Tateishi, N., Maeda, N. <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+Flow+Dynamics+of+Erythrocytes+in+Microvessels+-+Influence+of+Erythrocyte+Aggregation.">Quantitative Evaluation of Flow Dynamics of Erythrocytes in Microvessels - Influence of Erythrocyte Aggregation.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 268 (5), H1959-H1965 (1995).</li><li>Kim, S., Kong, R. L., Popel, A. S., Intaglietta, M., Johnson, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+computer-based+method+for+determination+of+the+cell-free+layer+width+in+microcirculation.">A computer-based method for determination of the cell-free layer width in microcirculation.</a> Microcirculation. 13 (3), 199-207 (2006).</li><li>Soutani, M., Suzuki, Y., Tateishi, N., Maeda, N. <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+Flow+Dynamics+of+Erythrocytes+in+Microvessels.">Quantitative Evaluation of Flow Dynamics of Erythrocytes in Microvessels.</a> Influence of Erythrocyte Aggregation. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 268 (5), H1959-H1965 (1995).</li><li>Namgung, B., 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+comparative+study+of+histogram-based+thresholding+methods+for+the+determination+of+cell-free+layer+width+in+small+blood+vessels.">A comparative study of histogram-based thresholding methods for the determination of cell-free layer width in small blood vessels.</a> Physiol Meas. 31 (9), N61-N70 (2010).</li><li>Ong, P. K., 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=An+automated+method+for+cell-free+layer+width+determination+in+small+arterioles.">An automated method for cell-free layer width determination in small arterioles.</a> Physiol Meas. 32 (3), N1-N12 (2011).</li><li>Otsu, 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+Threshold+Selection+Method+from+Gray-Level+Histograms.">A Threshold Selection Method from Gray-Level Histograms.</a> IEEE Trans. Syst., Man, Cybern. 9 (1), 62-66 (1979).</li><li>Prewitt, J. M., Mendelsohn, M. 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+analysis+of+cell+images.">The analysis of cell images.</a> Ann N Y Acad Sci. 128 (3), 1035-1053 (1966).</li><li>Ridler, T. W., Calvard, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Picture+Thresholding+Using+an+Iterative+Selection+Method.">Picture Thresholding Using an Iterative Selection Method.</a> IEEE Trans. Syst., Man, Cybern. 8 (8), 630-632 (1978).</li><li>Shanbhag, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Utilization+of+Information+Measure+as+a+Means+of+Image+Thresholding.">Utilization of Information Measure as a Means of Image Thresholding.</a> Cvgip-Graph Model Im. 56 (5), 414-419 (1994).</li><li>Bishop, J. J., Popel, A. S., Intaglietta, M., Johnson, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+erythrocyte+aggregation+and+venous+network+geometry+on+red+blood+cell+axial+migration.">Effects of erythrocyte aggregation and venous network geometry on red blood cell axial migration.</a> Am J Physiol Heart Circ Physiol. 281 (2), H939-H950 (2001).</li><li>Yamaguchi, S., Yamakawa, T., Niimi, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell-free+plasma+layer+in+cerebral+microvessels.">Cell-free plasma layer in cerebral microvessels.</a> Biorheology. 29 (2-3), 251-260 (1992).</li></ol>

The authors declare no competing financial interests.

מדידת רוחב CFL חיונית להבנה טובה יותר של ופרמטרים המודינמיים בזרימת הדם. בפרט, מדידת רוחב CFL שבוצעה mesenteric 6, spinotrapezius 24 ו מוחין 25 microcirculations. המדידה המקובלת של רוחבי in vivo CFL הוגבל הערכות על ידי בדיקה ידנית של מסגרות הווידאו המוקלט. המדידות הידניות הנדרשות המיצוע של מסגרות וידאו מספר רצופות לפני חזותי זיהוי גבולות קירות הבסיס וכלי RBC 15,16. במחקר אחר, isothiocyanate והעמסה (FITC) -labelled RBCs ו isothiocynate rhodamine-B (RITC) הפלזמה שכותרתו שמשה כדי לקבוע את רוחב CFL הממוצע microvessels חתול מוחות 25. שיטות מדידה הקודמות אלה הם מאוד זמן רב ודורשות צעדים נוספים עבור תיוג פלורסנט, אשר מגביל את הרזולוציה במרחב ובזמן של wi CFLמדידת DTH. לעומת זאת, על ידי צימוד הקלטות מצלמה במהירות גבוהה אל פילוח תמונה יעיל וניתוח, הטכניקה הפגינה כאן מאפשרת הכימות של וריאציות spatiotemporal של CFL עם רזולוציה מרחבית (0.42 מיקרומטר) צו קטן יותר מהגודל של RBC ו החלטה זמנית של שניות 1 / 3,000. הכנה כירורגית נכונה של השריר Cremaster הוא קריטי בקביעת דיוק מדידת רוחב CFL. בפרט, הסרה יסודית של רקמות חיבור סמוכות היא חיונית על מנת להבטיח התמקדות יעילה של arterioles בשריר Cremaster. בנוסף, ברזולוציה של זמן ומרחב של המדידה תלויה מפרטים מיקרוסקופ ומצלמה. בעוד מטרה בהגדלה גבוהה יותר עשויה לשפר את הרזולוציה המרחבית, היא מפחיתה את שדה הראייה, אשר בתורו מגביל את אורך כלי השגה לכימות וריאציה המרחבית של רוחב CFL. לכן, microscopiתצורות ג ניתן לשנות בהתאם ליישום הספציפי של הטכניקה. פילוח תמונה היא גורם חשוב נוסף לדיוק מדידת רוחב CFL. בין הטכניקות השונות שפותחו, thresholding התמונה מבוסס על היסטוגרמה רמה אפורה מספק גישה פשוטה ויעילה עבור פילוח תמונה וניתוח. בהתאם לכך, חזית אובייקטים המחולצים הרקע המבוסס על ההבדל ברמות האפורות שלהם. במקרה האידיאלי, ההיסטוגרמה התמונה יהיה bimodal ואת ערך סף בתחתית העמק הוא טריוויאלי. עם זאת, in vivo תמונות ניסיון תמיד אינן מציגות פרופילים רמים בגווני אפור כזה. התוצאות שלנו הראו איך איכות וחדות התמונה יכולה להשפיע על תהליך פילוח התמונה. השימוש מסנן כחול אופטי משמעותי משופרת הניגוד בין RBCs ואת הפלזמה בתוך עורקיק (איור 3), וזה נראה חיוני כאשר applyinG את thresholding מבוסס היסטוגרמה למדידת רוחב CFL תלות האלגוריתמים (איור 4). התוצאה היא היסטוגרמה תמונת bimodal ברורה, המאפשרת אחד כדי לזהות את ערך הסף ביעילות. עם זאת, יש לציין כי גם עם היסטוגרמה bimodal המתקבלת תמונות in vivo, גידול שונה שוויוני מאוד של שתי פסגות (מקסימום מקומי) ו עמק רחב (מינימום מקומי) של ההיסטוגרמה עדיין יכולים להשפיע על בחירת הסף (טבלת 1 ). לכן, הבחירה של אלגוריתם thresholding המתאים צריכה להיבחן על בסיס איכות התמונה ואת המשתמשים צריכים לקחת בחשבון את המגבלות של כל אלגוריתם thresholding להתאמת ביותר לכימות רוחבי CFL. ככל רוחבי CFL תלוי במידה רבה על תנאי הזרימה, מדידה לחץ דם רציף לאורך כל תקופת הניסוי חיונית. על מנת לקבוע את תנאי זרימה המקומיים,שיעור pseudoshear של זרימת הדם יכול להיות מחושב על ידי מדידת מהירות זרימה הממוצעת של כלי דם 5. לסיכום, הפרוטוקולים לעריכת כירורגית של שריר עכברוש Cremaster וניתוח תמונה כמותית המתואר כאן כבר נוצלו כדי להשיג מידע כמותי על וריאציה הדינמי של רוחבי CFL in vivo. האתגרים העיקריים בהבטחת הדיוק של מדידות רוחב CFL כוללים הכנת כירורגית התקין של פילוח השריר ותמונה, אשר שניהם טופלו לעיל. טכניקה זו ניתן להתאים בקלות ללימודים microcirculatory אחרים לבחון את hemorheological ומשוגות המודינמי בתנאים פיזיולוגיים ופתולוגיים שונים. כתוצאה מכך, ממצאים אלה תורמים לפיתוח העתידי של גישות טיפוליות כלי דם ואת התערבות קלינית.

In vivo animal studies are instrumental to basic science for understanding human physiology and pathology. In particular, in vivo microhemodynamic studies can elucidate the potential impairment of microcirculatory functions altered by abnormal rheological conditions of blood. A number of previous microhemodynamic studies1 have used the rat cremaster muscle model for visualizing microvascular blood flow. The cremaster muscle is a thin layer of striated muscle surrounding the testes. Thus, the blood flow in the muscle can be visualized with a trans-illumination microscope by means of surgical exposure. This enables us to acquire the in vivo blood flow images without the use of any fluorescence or contrast agents. In addition, the entire blood perfusion of the muscle network can be controlled by reducing the upstream blood flow with abdominal aorta occlusion2. Owing to these advantages, the cremaster muscle model has been widely used to investigate the formation of cell-free layer (CFL) in microvessels1,3. 
The CFL width is a prominent hemodynamic parameter in microcirculation, which has been of great interest for its important roles in regulating microcirculatory functions. The CFL is formed by the shear-induced transverse inward migration of red blood cells (RBCs) towards the flow center4. Consequently, this migration leads to the depletion of RBCs near the vessel walls, eventually resulting in a cell-free plasma layer. Accordingly, the parietal CFL naturally becomes a diffusion barrier to oxygen (O2) delivery from the RBC core to the tissues, and to the scavenging of nitric oxide (NO) by the RBCs5,6. In addition, the production of NO can also be modulated by the dynamic variations of the CFL width7,8. Therefore, the roles of the CFL in both gas transport and the regulation of homeostasis in microcirculation need to be fully ascertained to better understand blood flow in microcirculation. Recent studies have focused on bridging the hemodynamics and gas transport functions of the CFL in the microcirculation9-12. Furthermore, a separate set of studies has also investigated how the pathological elevation in RBC aggregation modulates CFL formation and its effect on O2 and NO bioavailability in tissues13,14. 
The roles of the CFL become more significant in microcirculation where the relative size of the CFL width to the vessel diameter is prominent. This necessitates an effective approach of quantifying the CFL in in vivo blood flow. Particularly, image acquisition and image analysis are the two key components determining the accuracy of CFL width measurement. Successful visualization of tissue blood flow should be preceded by an appropriate surgical preparation of the animal model. Additionally, a proper image analysis technique is needed to overcome the limitations of conventional manual measurements that are mostly induced by human errors15,16. With advancements in optical instrumentation and computing power for digital image processing, it is now possible to achieve a more accurate and consistent measurement of the CFL width17-19. Nonetheless, the accuracy of these measurements, being image-based, still ultimately depends on the quality of the images.
Therefore, this study explores the factors influencing the measurement of the in vivo CFL width. We focused particularly on demonstrating the surgical preparation and digital image analysis for measurements of the CFL width in arterioles of the rat cremaster muscle.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="788">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Intravital microscope</td>
			<td style="width:167px;">Olympus</td>
			<td style="width:119px;">BX51WI</td>
			<td style="width:253px;">Equipment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">High speed camera</td>
			<td style="width:167px;">Photron</td>
			<td style="width:119px;">1024PCI</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Blue filter</td>
			<td style="width:167px;">HOYA</td>
			<td style="width:119px;">B390</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Pressure sensor &#38;biopac system</td>
			<td style="width:167px;">Biopac system</td>
			<td style="width:119px;">TSD104A, MP100</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Temperature controller</td>
			<td style="width:167px;">Shimaden</td>
			<td style="width:119px;">SR 1</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Plasma Lyte A</td>
			<td style="width:167px;">Baxter</td>
			<td style="width:119px;">NDC:0338-0221</td>
			<td>Warm in 37 &#176;C water bath before use</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Saline 0.9%</td>
			<td style="width:167px;">Braun</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Heparin (5000 IU/ml)</td>
			<td style="width:167px;">LEO</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">PE-10 polyethylene tube</td>
			<td style="width:167px;">Becton Dickinson</td>
			<td style="width:119px;">427400</td>
			<td>.024&#34; OD X .011&#34; ID&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">PE-50 polyethene tube</td>
			<td style="width:167px;">Becton Dickinson</td>
			<td style="width:119px;">427411</td>
			<td>.038&#34; OD X .023&#34; ID</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">PE-205 polyethene tube</td>
			<td style="width:167px;">Becton Dickinson</td>
			<td style="width:119px;">427446</td>
			<td>.082&#34; OD X .062&#34; ID</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">2-0 non-absorbable silk suture</td>
			<td style="width:167px;">Deknatel</td>
			<td style="width:119px;">113-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">5-0 non-absorbable silk suture</td>
			<td style="width:167px;">Deknatel</td>
			<td style="width:119px;">106-S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Water circulating heating pad</td>
			<td style="width:167px;">Gaymar</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Water bath</td>
			<td style="width:167px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">Isotemp 205</td>
			<td>Equipment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Sterile Cotton Gauze&#160;</td>
			<td style="width:167px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">22-415-468</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Cotton-tipped applicators</td>
			<td style="width:167px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:119px;">23-400-124</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Dumont Forceps</td>
			<td style="width:167px;">Kent Scientific</td>
			<td style="width:119px;">INS14188</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Micro Dissecting forceps</td>
			<td style="width:167px;">Kent Scientific</td>
			<td style="width:119px;">INS15915</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Iris forceps 1x2 teeth</td>
			<td style="width:167px;">Kent Scientific</td>
			<td style="width:119px;">INS15917</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Vessel cannulation forceps</td>
			<td style="width:167px;">Kent Scientific</td>
			<td style="width:119px;">INS500377</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Micro scissor</td>
			<td style="width:167px;">Kent Scientific</td>
			<td style="width:119px;">INS14177</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Iris scissor</td>
			<td style="width:167px;">Kent Scientific</td>
			<td style="width:119px;">INS14225</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Vessel clip</td>
			<td style="width:167px;">Kent Scientific</td>
			<td style="width:119px;">INS14120</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:251px;">Gemini cautery system</td>
			<td style="width:167px;">Braintree Scientific</td>
			<td style="width:119px;">GEM 5917</td>
			<td>Surgical instrument</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

visualization and quantification of the cell-free layer in arterioles of the rat cremaster muscle

The cell-free layer is defined as the parietal plasma layer in the microvessel flow, which is devoid of red blood cells. The measurement of the in vivo cell-free layer width and its spatiotemporal variations can provide a comprehensive understanding of hemodynamics in microcirculation. In this study, we used an intravital microscopic system coupled with a high-speed video camera to quantify the cell-free layer widths in arterioles in vivo. The cremaster muscle of Sprague-Dawley rats was surgically exteriorized to visualize the blood flow. A custom-built imaging script was also developed to automate the image processing and analysis of the cell-free layer width. This approach enables the quantification of spatiotemporal variations more consistently than previous manual measurements. The accuracy of the measurement, however, partly depends on the use of a blue filter and the selection of an appropriate thresholding algorithm. Specifically, we evaluated the contrast and quality of images acquired with and without the use of a blue filter. In addition, we compared five different image histogram-based thresholding algorithms (Otsu, minimum, intermode, iterative selection, and fuzzy entropic thresholding) and illustrated the differences in their determination of the cell-free layer width.

ויזואליזציה של CFL in vivo תלויה במידה רבה על ההכנות כירורגית של החיה. איבוד דם מוגזם או משך ניתוח מורחב עלול לחשוף את החיה לזעזע ומשוגות זרימת דם. שמירה על טמפרטורת רקמות באמצעות כרית חימום וכן פלטפורמה אישית במהלך הניתוח ולהתנסות גם חיונית בשמירה על המצבים הפיסיולוגיים של החולדה. באמצעות מנורת הלוגן W 100 במערכת מיקרוסקופ, אין נזק לרקמות להבחין נצפתה גם בסוף הניסוי. איור 2 א מראה זרימת RBC טיפוסית באמצעות עורקיק unbranched בשריר העכברוש Cremaster, שבו CFL ניתן להבחין בין ליבת RBC ו בדפנות כלי הדם הפנימיות (איור 2 ג). ניגודיות טובה בין מרכיבים אלה במהלך הניסוי חיוני להבטחת הדיוק של מדידות רוחב CFL. השלב הראשוני של ניתוח התמונה כרוךזיהוי של כלי הקיר הפנימי. על ידי רכישה לפרופיל עוצמת האור לאורך קו ניתוח בניצב לכלי השיט, המיקום הוא מקורב בשיא כי מעבר את צבעם מכהה לבהיר יותר משני פיקסלים (איור 2 ב). כפי RBCs ו CFL להחזיק העברת אור שונה, ההבדל ברמות אפורות אפשר לחלק לשתי קבוצות (תמונה בינארית). עם זאת, זיהוי ערך סף המדויק בין שתי הפסגות בהיסטוגרמה התמונה עשוי להיות מוגבל על ידי איכות ירודה של תמונה וניגודיות (איור 3 א). כדי לשפר את הניגודיות בין RBCs ו CFL, מסנן כחול יכול לשמש (איור 3). זה ניכר גם באיור 4, שבו הגבולות של ליבת RBC ניתן לזהות באופן מדויק יותר עם השימוש של מסנן כחול. יתר על כן, הבחירה של אלגוריתם thresholding 20-23 גם יכול להשפיע על המדידה של רוחב CFL (איור4). זה בא לידי ביטוי האיור 4A כי אלגוריתמי thresholding שונים הביאו גבול ליבה שונה RBC המזוהה, דבר אשר עלול להוביל למדידת CFL שגויה. כדי להדגים יותר את ההשפעה של האלגוריתם thresholding על מדידת רוחב CFL באיור 4 ב &#39;, את הפרופילים מרחבית עבור רוחבי CFL שהושגו באמצעות אלגוריתמים thresholding שונים מוצגים איור 5 ו מסוכמים בטבלה 1. <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54550/54550fig1.jpg" /> איור 1:. Intravital המיקרוסקופי מערכת Cremaster שרירים הכנה ת:. בניתוח שריר העכברוש Cremaster exteriorized B: מותאם פלטפורמה עם גופי חימום עבור צבת שריר Cremaster ושמירת הטמפרטורה שלו ב 35 ° C C:. מערכת מיקרוסקופית עם customized הבמה החיה ואת המצלמה במהירות גבוהה עבור להדמיה של זורם דם microcirculatory בשריר Cremaster D:. בקר טמפרטורה משוב שלילי וכוח אספקת E:. מערכת להרכשת נתונים פיזיולוגיים לניטור לחץ רצוף. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54550/54550fig1large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54550/54550fig2.jpg" /> איור 2: עיבוד תמונה עבור קביעת כלי סטריט עמדה ורוחב CFL ת:.. תמונה בגווני אפור אופיינית של זרימת RBC בתוך עורקיק (קוטר כלי = 52 מיקרומטר) B: פרופיל עוצמת האור לאורך קו ניתוח (קו מוצק בלוח) . C: תוצאת נציג מדידת CFL לאורך הספינה. החיצים מוצקים מקווקווים מציינים בדפנות כלי הדם הפנימיות הקצה חיצוני של ליבת RBC, בהתאמה. (LWB &amp; RWB: שמאלה גבול בדפנות כלי דם תקינים, LCB &amp; RCB: שמאלה גבול ליבה תקין RBC) <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54550/54550fig2large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/54550/54550fig3.jpg" /> איור 3:.. שיפור ניגודיות תמונה עם מסנן כחול אופטי היסטוגרמה תמונה של תמונות בגווני אפור שהושג ללא (א) ו עם מסנן כחול (B) <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54550/54550fig3large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/54550/54550fig4.jpg" /> Figurדואר 4: רוחב Core RBC נקבע באמצעות חמישה אלגוריתמים ערכים סף שונים גבולות ליבת RBC ו בדפנות כלי דם על גבי תמונות בגוונים אפורות באיור 3.. (שורה העליונה (א): ללא מסנן כחול, בשורה תחתונה (B): עם מסנן כחול) באמצעות (משמאל לימין) את השיטה של ​​אוטסו, שיטת מינימום, שיטת intermode, שיטת בחירת איטרטיבי (Isodata) ו thresholding אנטרופי המטושטש (Shanbhag). הקווים המוצקים מקווקווים מציינים בדפנות כלי הדם הפנימיות הקצה חיצוני של ליבת RBC, בהתאמה. <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54550/54550fig4large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/54550/54550fig5.jpg" /> איור 5: וריאציה המרחבית של רוחב CFL רוחבי CFL המתאים איור 4B לאורך צדו השמאלי (א).וימינה (B) דפנות כלי, בהתאמה. (D: מרחק בקוטר כלי) <a href="https://ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54550/54550fig5large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <img alt="שולחן 1" src="/files/ftp_upload/54550/54550table1.jpg" /> טבלה 1: ערכי הסף ו CFL רוחב נתונים באיור 5. * p &lt;0.001: הבדל משמעותי משיטה של Otsu. † p &lt;0.001: הבדל משמעותי משמאל. ניתוחים סטטיסטיים בוצעו באמצעות מבחני t מזווגים זנב השני.

Watch this Scientific Journal Video about Visualization and Quantification of the Cell-free Layer in Arterioles of the Rat Cremaster Muscle at JoVE.com

Visualization and Quantification of the Cell-free Layer in Arterioles of the Rat Cremaster Muscle

This study demonstrates the surgical preparation of the rat cremaster muscle for the visualization of the in vivo cell-free layer. Considerable factors affecting the accuracy of the cell-free layer width measurement are discussed in this study.

ויזואליזציה וכימות של שכבה חסרת התא ב arterioles של השריר עכברוש Cremaster

The cell-free layer is defined as the parietal plasma layer in the microvessel flow, which is devoid of red blood cells. The measurement of the in vivo ...

visualization-quantification-cell-free-layer-arterioles-rat-cremaster

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Biology

6.3K Views.  National University of Singapore. This study demonstrates the surgical preparation of the rat cremaster muscle for the visualization of the in vivo cell-free layer. Considerable factors affecting the accuracy of the cell-free layer width measurement are discussed in this study.

Video: Visualization and Quantification of the Cell-free Layer in Arterioles of the Rat Cremaster Muscle

Quantification of &gamma;H2AX Foci in Response to Ionising Radiation

DNA double-strand breaks (DSBs), which are induced by either endogenous metabolic processes or by exogenous sources, are one of the most critical DNA lesions with respect to survival and preservation of genomic integrity. An early response to the induction of DSBs is phosphorylation of the H2A histone variant, H2AX, at the serine-139 residue, in the highly conserved C-terminal SQEY motif, forming &gamma;H2AX1. Following induction of DSBs, H2AX is rapidly phosphorylated by the phosphatidyl-inosito 3-kinase (PIKK) family of proteins, ataxia telangiectasia mutated (ATM), DNA-protein kinase catalytic subunit and ATM and RAD3-related (ATR)2. Typically, only a few base-pairs (bp) are implicated in a DSB, however, there is significant signal amplification, given the importance of chromatin modifications in DNA damage signalling and repair. Phosphorylation of H2AX mediated predominantly by ATM spreads to adjacent areas of chromatin, affecting approximately 0.03% of total cellular H2AX per DSB2,3. This corresponds to phosphorylation of approximately 2000 H2AX molecules spanning ~2 Mbp regions of chromatin surrounding the site of the DSB and results in the formation of discrete &gamma;H2AX foci which can be easily visualized and quantitated by immunofluorescence microscopy2. The loss of &gamma;H2AX at DSB reflects repair, however, there is some controversy as to what defines complete repair of DSBs; it has been proposed that rejoining of both strands of DNA is adequate however, it has also been suggested that re-instatement of the original chromatin state of compaction is necessary4-8. The disappearence of &gamma;H2AX involves at least in part, dephosphorylation by phosphatases, phosphatase 2A and phosphatase 4C5,6. Further, removal of &gamma;H2AX by redistribution involving histone exchange with H2A.Z has been implicated7,8. Importantly, the quantitative analysis of &gamma;H2AX foci has led to a wide range of applications in medical and nuclear research. Here, we demonstrate the most commonly used immunofluorescence method for evaluation of initial DNA damage by detection and quantitation of &gamma;H2AX foci in &gamma;-irradiated adherent human keratinocytes9.

Quantification of &#947;H2AX Foci in Response to Ionising Radiation

Quantification of DNA double-strand streaks using &gamma;H2AX formation as a molecular marker has become an invaluable tool in radiation biology. Here we demonstrate the use of an immunofluorescence assay for quantification of &gamma;H2AX foci after exposure of cells to radiation.

כימות γH2AX מוקדים בתגובה קרינה Ionising

DNA double-strand breaks (DSBs), which are induced by either endogenous metabolic processes or by exogenous sources, are one of the most critical DNA ...

Purification of Progenitors from Skeletal Muscle

Skeletal muscle contains multiple progenitor populations of distinct embryonic origins and developmental potential. Myogenic progenitors, usually residing in a "satellite cell position" between the myofiber plasma membrane and the laminin-rich basement membrane that ensheaths it, are self-renewing cells that are solely committed to the myogenic lineage1,2. We have recently described a second class of vessel associated progenitors that can generate myofibroblasts and white adipocytes, which responds to damage by efficiently entering proliferation and provides trophic support to myogenic cells during tissue regeneration3,4. One of the most trusted assays to determine the developmental and regenerative potential of a given cell population relies on their isolation and transplantation5-7. To this end we have optimized protocols for their purification by flow cytometry from enzymatically dissociated muscle, which we will outline in this article. The populations obtained using this method will contain either myogenic or fibro/adipogenic colony forming cells: no other cell types are capable of expanding in vitro or surviving in vivo delivery. However, when these populations are used immediately after the sort for molecular analysis (e.g qRT-PCR) one must keep in mind that the freshly sorted subsets may contain other contaminant cells that lack the ability of forming colonies or engrafting recipients.

Method for the enzymatic dissociation, surface labeling and purification by flow cytometry of fibro/adipogenic and myogenic progenitors from murine skeletal muscle.

טיהור אבות מן שרירי השלד

Skeletal muscle contains multiple progenitor populations of distinct embryonic origins and developmental potential. Myogenic progenitors, usually residing ...

The Mouse Cremaster Muscle Preparation for Intravital Imaging of the Microcirculation

Throughout the body, the maintenance of homeostasis requires the constant supply of oxygen and nutrients concomitant with removal of metabolic by-products. This balance is achieved by the movement of blood through the microcirculation, which encompasses the smallest branches of the vascular supply throughout all tissues and organs. Arterioles branch from arteries to form networks that control the distribution and magnitude of oxygenated blood flowing into the multitude of capillaries intimately associated with parenchymal cells. Capillaries provide a large surface area for diffusional exchange between tissue cells and the blood supply. Venules collect capillary effluent and converge as they return deoxygenated blood towards the heart. To observe these processes in real time requires an experimental approach for visualizing and manipulating the living microcirculation.
The cremaster muscle of rats was first used as a model for studying inflammation using histology and electron microscopy post mortem1,2. 
The first in vivo report of the exposed intact rat cremaster muscle investigated microvascular responses to vasoactive drugs using reflected light3. However 
curvature of the muscle and lack of focused illumination limited the usefulness of this preparation. The major breakthrough entailed opening the muscle, 
detaching it from the testicle and spreading it radially as a flat sheet for transillumination under a compound microscope4. While shown to be a valuable 
preparation to study the physiology of the microcirculation in rats5 and hamsters6, the cremaster muscle in mice7 has proven particularly useful in dissecting 
cellular pathways involved in regulating microvascular function8-11 and real-time imaging of intercellular signaling12. 
The cremaster muscle is derived from the internal oblique and transverse abdominus muscles as the testes descend through the inguinal canal13. 
It serves to support (Greek: cremaster = suspender) and maintain temperature of the testes. As described here, the cremaster muscle is prepared as a thin flat sheet 
for outstanding optical resolution. With the mouse maintained at a stable body temperature and plane of anesthesia, surgical preparation involves freeing the muscle 
from surrounding tissue and the testes, spreading it onto transparent pedestal of silastic rubber and securing the edges with insect pins while irrigating it 
continuously with physiological salt solution. The present protocol utilizes transgenic mice expressing GCaMP2 in arteriolar endothelial cells. GCaMP2 is a 
genetically encoded fluorescent calcium indicator molecule12. Widefield imaging and an intensified charge-coupled device camera enable in vivo study of 
calcium signaling in the arteriolar endothelium.

A tissue preparation is described for visualization and experimental manipulation of the living microcirculation. In anesthetized male mice, the thin, highly vascularized cremaster muscle is prepared for intravital microscopy to study microvascular networks including arterioles, capillaries and venules. This preparation is readily adapted for rats and hamsters.

Cremaster עכבר הכנה שריר עבור הדמיה של Intravital microcirculation

Throughout the body, the maintenance of homeostasis requires the constant supply of oxygen and nutrients concomitant with removal of metabolic ...

Imaging of Estrogen Receptor-&alpha; in Rat Pial Arterioles using a Digital Immunofluorescent Microscope

Many of estrogen's effects on vascular reactivity are mediated through interaction with estrogen receptors 1, 2, 3. Although two sub-types exist (estrogen receptor -&alpha; and &beta;),estrogen receptor-&alpha; has been identified in both the smooth muscle and in endothelial cells of pial arterial segments using fluorescent staining combined with confocal laser scanning microscopy 4. Furthermore, ER-&alpha; is located in the nuclei and in the cytoplasm of rat basilar arteries 5. The receptors are abundant and fluoresce brightly, but clear visualization of discrete groups of receptors is difficult likely due to the numbers located in many cell layers of pial vessel segments. Additionally, many reports using immunohistochemical techniques paired with confocal microscopy poorly detail the requirements critical for reproduction of experiments 6. Our purpose for this article is to describe a simple technique to optimize the staining and visualization of ER-&alpha; using cross-sectional slices of pial arterioles obtain from female rat brains. We first perfuse rats with Evans blue dye to easily identify surface pial arteries which we isolate under a dissecting microscope. Use of a cryostat to slice 8 &mu;m cross sections of the arteries allows us to obtain thin vessel sections so that different vessel planes are more clearly visualized. Cutting across the vessel rather than use of a small vessel segment has the advantage of easier viewing of the endothelial and smooth muscle layers. In addition, use of a digital immunofluorescent microscope with extended depth software produces clear images of ten to twelve different vessel planes and is less costly than use of a confocal laser scanning microscope.

Imaging of Estrogen Receptor-&#945; in Rat Pial Arterioles using a Digital Immunofluorescent Microscope

The goal of this article is to demonstrate a method to optimize immunofluorescent detection of estrogen receptor-&#945; (ER&#945;) in rat pial arterial slices using a digital immunofluorescent microscope.

הדמיה של קולטן אסטרוגן α ב Arterioles Pial עכברוש באמצעות מיקרוסקופ דיגיטלי Immunofluorescent

Many of estrogen's effects on vascular reactivity are mediated through interaction with estrogen receptors 1, 2, 3. Although two sub-types exist (estrogen ...

Visualization and Analysis of mRNA Molecules Using Fluorescence In Situ Hybridization in Saccharomyces cerevisiae

The Fluorescence in situ Hybridization (FISH) method allows one to detect nucleic acids in the native cellular environment. Here we provide a protocol for using FISH to quantify the number of mRNAs in single yeast cells. Cells can be grown in any condition of interest and then fixed and made permeable. Subsequently, multiple single-stranded deoxyoligonucleotides conjugated to fluorescent dyes are used to label and visualize mRNAs. Diffraction-limited fluorescence from single mRNA molecules is quantified using a spot-detection algorithm to identify and count the number of mRNAs per cell. While the more standard quantification methods of northern blots, RT-PCR and gene expression microarrays provide information on average mRNAs in the bulk population, FISH facilitates both the counting and localization of these mRNAs in single cells at single-molecule resolution.

Visualization and Analysis of mRNA Molecules Using Fluorescence In Situ Hybridization in Saccharomyces cerevisiae

This protocol describes an experimental procedure for performing Fluorescence in situ Hybridization (FISH) for counting mRNAs in single cells at single-molecule resolution.

הדמיה וניתוח של מולקולות ה-mRNA באמצעות הקרינה<em&gt; באתרו</em&gt; הכלאה ב<em&gt; Cerevisiae Saccharomyces</em

The Fluorescence in situ Hybridization (FISH) method allows one to detect nucleic acids in the native cellular environment. Here we provide a protocol for ...

Intravital Microscopy of the Microcirculation in the Mouse Cremaster Muscle for the Analysis of Peripheral Stem Cell Migration

In the era of intravascular cell application protocols in the context of regenerative cell therapy, the underlying mechanisms of stem cell migration to nonmarrow tissue have not been completely clarified. We describe here the technique of intravital microscopy applied to the mouse cremaster microcirculation for analysis of peripheral bone marrow stem cell migration in vivo. Intravital microscopy of the M. cremaster has been previously introduced in the field of inflammatory research for direct observation of leucocyte interaction with the vascular endothelium. Since sufficient peripheral stem and progenitor cell migration includes similar initial steps of rolling along and firm adhesion at the endothelial lining it is conceivable to apply the M. cremaster model for the observation and quantification of the interaction of intravasculary administered stem cells with the endothelium. As various chemical components can be selectively applied to the target tissue by simple superfusion techniques, it is possible to establish essential microenvironmental preconditions, for initial stem cell recruitment to take place in a living organism outside the bone marrow.

Intravital microscopy of the mouse M. cremaster microcirculation offers a unique and well-standardized in vivo model for the analysis of peripheral bone marrow stem cell migration.

מיקרוסקופית Intravital של זרימת הדם בשריר העכבר Cremaster לניתוח של נדידת תאי גזע היקפי

In the era of intravascular cell application protocols in the context of regenerative cell therapy, the underlying mechanisms of stem cell migration to ...

Assessment of Calcium Sparks in Intact Skeletal Muscle Fibers

Maintaining homeostatic Ca2+ signaling is a fundamental physiological process in living cells. Ca2+ sparks are the elementary units of Ca2+ signaling in the striated muscle fibers that appear as highly localized Ca2+ release events mediated by ryanodine receptor (RyR) Ca2+ release channels on the sarcoplasmic reticulum (SR) membrane. Proper assessment of muscle Ca2+ sparks could provide information on the intracellular Ca2+&#160;handling properties of healthy and diseased striated muscles. Although Ca2+ sparks events are commonly seen in resting cardiomyocytes, they are rarely observed in resting skeletal muscle fibers; thus there is a need for methods to generate and analyze sparks in skeletal muscle fibers.
Detailed here is an experimental protocol for measuring Ca2+ sparks in isolated flexor digitorm brevis (FDB) muscle fibers using fluorescent Ca2+ indictors and laser scanning confocal microscopy. In this approach, isolated FDB fibers are exposed to transient hypoosmotic stress followed by a return to isotonic physiological solution. Under these conditions, a robust Ca2+ sparks response is detected adjacent to the sarcolemmal membrane in young healthy FDB muscle fibers. Altered Ca2+ sparks response is detected in dystrophic or aged skeletal muscle fibers. This approach has recently demonstrated that membrane-delimited signaling involving cross-talk between inositol (1,4,5)-triphosphate receptor (IP3R) and RyR contributes to Ca2+ spark activation in skeletal muscle. In summary, our studies using osmotic stress induced Ca2+ sparks showed that this intracellular response reflects a muscle signaling mechanism in physiology and aging/disease states, including mouse models of muscle dystrophy (mdx mice) or amyotrophic lateral sclerosis (ALS model).

Described here is a method to directly measure calcium sparks, the elementary units of Ca2+ release from sarcoplasmic reticulum&#160;in intact skeletal muscle fibers. This method utilizes osmotic-stress-mediated triggering of Ca2+ release from ryanodine receptor in isolated muscle fibers. The dynamics and homeostatic capacity of intracellular Ca2+ signaling can be employed to assess muscle function in health and disease.

הערכה של סידן ניצוצות בסיבי שריר שלד שלמים

Maintaining homeostatic Ca2+ signaling is a fundamental physiological process in living cells. Ca2+ sparks are the elementary units of Ca2+ signaling in ...

Quantifying Single Microvessel Permeability in Isolated Blood-perfused Rat Lung Preparation

The isolated blood-perfused lung preparation is widely used to visualize and define signaling in single microvessels. By coupling this preparation with real time imaging, it becomes feasible to determine permeability changes in individual pulmonary microvessels. Herein we describe steps to isolate rat lungs and perfuse them with autologous blood. Then, we outline steps to infuse fluorophores or agents via a microcatheter into a small lung region. Using these procedures described, we determined permeability increases in rat lung microvessels in response to infusions of bacterial lipopolysaccharide. The data revealed that lipopolysaccharide increased fluid leak across both venular and capillary microvessel segments. Thus, this method makes it possible to compare permeability responses among vascular segments and thus, define any heterogeneity in the response. While commonly used methods to define lung permeability require postprocessing of lung tissue samples, the use of real time imaging obviates this requirement as evident from the present method. Thus, the isolated lung preparation combined with real time imaging offers several advantages over traditional methods to determine lung microvascular permeability, yet is a straightforward method to develop and implement.

The isolated blood-perfused lung preparation makes it feasible to visualize microvessel networks on the lung surface. Here we describe an approach to quantify permeability of single microvessels in isolated lungs using real time fluorescence imaging.

כימות יחיד כלי דם קטנים בחדירות מבודדת-perfused דם עכברוש ריאות הכנה

The isolated blood-perfused lung preparation is widely used to visualize and define signaling in single microvessels. By coupling this preparation with ...

Isolation of Murine Coronary Vascular Smooth Muscle Cells

While the isolation and culture of vascular smooth muscle cells (VSMCs) from large vessels is well established, we sought to isolate and culture VSMCs from the coronary circulation. Hearts with intact aortic arches were removed and perfused via retrograde Langendorff with digestion solution containing 300 Units/ml of collagenase type II, 0.1 mg/ml soybean trypsin inhibitor and 1 M CaCl2. The perfusates were collected at 15 min intervals for 90 min, pelleted by centrifugation, resuspended in plating media, and plated on tissue culture dishes. VSMCs were characterized by presence of SM22&#945;, &#945;-SMA, and vimentin. One of the main advantages of using this technique is the ability to isolate VSMCs from the coronary circulation of mice. Although the small number of cells obtained can limit some of the applications for which the cells can be utilized, isolated coronary VSMCs can be used in a variety of well-established cell culture techniques and assays. Studies investigating VSMCs from genetically modified mice can provide further information about structure-function and signaling processes associated with vascular pathologies.

The purpose of this protocol is to demonstrate the isolation and culture techniques of murine primary vascular smooth muscle cells (VSMCs) from the coronary circulation. Once VSMCs have been isolated, they can be used for many standard culture techniques.

בידוד של תאי שריר חלק Murine כלילית דם

While the isolation and culture of vascular smooth muscle cells (VSMCs) from large vessels is well established, we sought to isolate and culture VSMCs ...

A Rapid Automated Protocol for Muscle Fiber Population Analysis in Rat Muscle Cross Sections Using Myosin Heavy Chain Immunohistochemistry

Quantification of muscle fiber populations provides a deeper insight into the effects of disease, trauma, and various other influences on skeletal muscle composition. Various time-consuming methods have traditionally been used to study fiber populations in many fields of research. However, recently developed immunohistochemical methods based on myosin heavy chain protein expression provide a quick alternative to identify multiple fiber types in a single section. Here, we present a rapid, reliable and reproducible protocol for improved staining quality, allowing automatic acquisition of whole cross sections and automatic quantification of fiber populations with ImageJ. For this purpose, embedded skeletal muscles are cut in cross sections, stained using myosin heavy chains antibodies with secondary fluorescent antibodies and DAPI for cell nuclei staining. Whole cross sections are then scanned automatically using a slide scanner to obtain high-resolution composite pictures of the entire specimen. Fiber population analyses are subsequently performed to quantify slow, intermediate and fast fibers using an automated macro for ImageJ. We have previously shown that this method can identify fiber populations reliably to a degree of &#177;4%. In addition, this method reduces inter-user variability and time per analyses significantly using the open source platform ImageJ.

Here, we present a protocol for rapid muscle fiber analyses, which allows improved staining quality, and thereby automatic acquisition and quantification of fiber populations using the freely available software ImageJ.

פרוטוקול אוטומאטי ומהיר עבור שריר סיבי ניתוח אוכלוסיית חתכי שריר עכברוש באמצעות שרשרת השרירן כבד אימונוהיסטוכימיה

Quantification of muscle fiber populations provides a deeper insight into the effects of disease, trauma, and various other influences on skeletal muscle ...