Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

Photoakustische Zystographie

Published: June 11, 2013 doi: 10.3791/50340
Automatic Translation
1,2, 3, 1,2
1Department of Biomedical Engineering, University at Buffalo, The State University of New York, 2Department of Creative IT Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 3School of Electrical Engineering and Computer Science, Kyungpook National University

Summary

Photoakustische cystography (PAC) hat ein großes Potenzial, um Harnblasen, eine Strahlung empfindlichen inneren Organe bei pädiatrischen Patienten, ohne Verwendung ionisierender Strahlung oder giftige Kontrastmittel abzubilden. Hier zeigen wir die Verwendung von PAC zum Abbilden Harnblasen mit einer Injektion von optisch opaken Tracer in Ratten

Abstract

Konventionelle pädiatrischen cystography, die auf röntgendiagnostischen basiert mit einem radio-opaken Farbstoff, leidet unter der Verwendung von schädlichen ionisierenden Strahlung. Das Risiko von Blasenkrebs bei Kindern aufgrund der Strahlenbelastung ist wichtiger als viele andere Krebsarten. Hier zeigen wir die Machbarkeit und nichtionisierende nichtinvasive photoacoustic (PA)-Bildgebung von Harnblasen, die so genannte photoacoustic cystography (PAC), mit Nah-Infrarot (NIR) optische Absorber (dh Methylenblau, plasmonischen Gold-Nanostrukturen oder einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren ) als optischer Indikator-trübe. Wir haben erfolgreich eine Rattenblase mit den optischen Absorptionsmittel mit einer Dunkelfeld-konfokalen PAC befüllt abgebildet. Nach transurethrale Injektion der Kontrastmittel waren der Ratte Blasen photoakustisch visualisiert Erzielung erheblicher PA Signalverstärkung. Die Akkumulation wurde durch spektroskopische Bildgebung PA validiert. Ferner kann durch Verwendung nur einer Laserpulsenergievon weniger als 1 mJ / cm 2 (1/20 der Sicherheitsgrenze) konnte in unserem aktuellen Abbildungssystem die Methylenblau-Voll-Ratte-Blase in einer Tiefe von mehr als 1 cm Karte in biologischen Geweben in vivo. Sowohl in vivo und ex vivo Bildgebung PA Ergebnisse bestätigen, dass die Kontrastmittel waren natürlich über Wasserlassen ausgeschieden. Somit gibt es keine Bedenken hinsichtlich langfristiger toxisches Mittel Akkumulation, die klinische Translation erleichtert wird.

Introduction

X-ray cystography 1 ist ein bildgebendes Verfahren zur Blase im Zusammenhang mit Krankheiten wie Blasenkrebs, VUR, Verstopfung der Harnleiter, neurogene Blase, etc. identifizieren. 2-5 Typischerweise Urin entleert sind und eine radio-opaken Mittel durch eine eingespritzt Katheter. Dann werden fluoroskopischen Röntgenbilder erworben Harnblasen abzugrenzen. Allerdings ist die Frage der Sicherheit Schlüssel, dass schädliche ionisierende Strahlung in diesem Verfahren verwendet wird. Der Prozentsatz der kumulativen Krebsrisiko Alter von 75 Jahren wegen diagnostischen Röntgenstrahlen Bereich von 0,6 bis 1,8%. 6. Außerdem ist die krebserzeugende Bedrohung wesentlichen bei pädiatrischen Patienten. Eine britische Studie zeigte, dass unter den 9 wichtigsten inneren Organe, die durchschnittliche jährliche Strahlendosis von diagnostischen Röntgenstrahlen höchste war in den Blasen in weibliche Kinder weniger als 4 und zweithöchste in männlichen Kinder weniger als 4. 7 Dies deutet darauf hin, dass die Blase Krebsrisiko ist von größter Bedeutung bei pädiatrischen Patienten. Although pädiatrischen Radiologen bemühen, die Strahlenbelastung so gering wie vernünftigerweise erreichbar zu reduzieren, ionisierende Strahlung kann nicht vollständig ausgeschlossen werden. Daher schafft die Begrenzung ein Bedürfnis für eine völlig strahlungsfrei, einfühlsam, kostengünstige und hochauflösende Bildgebungsverfahren mit radioaktiven Kontrastmitteln in cystography.

Vor kurzem hat photoacoustic Tomographie (PAT) zu einem führenden biomedizinischen Bildgebungsmodalität weil PAT starke optische Absorption Kontraste und eine hohe räumliche Auflösung Ultraschall in biologischem Gewebe zur Verfügung stellen kann. 8 Das Prinzip der PAT ist, dass Ultraschallwellen durch thermoelastische Expansion eines Ziels induziert werden gefolgt durch Lichtabsorption. Durch Erfassen akustischer Wellen, die sich über ein Medium, zwei-oder dreidimensionalen photoakustischen (PA) Bilder zeitaufgelöste ausgebildet sind. Da Ultraschall (US) ist viel weniger verstreut im Gewebe im Vergleich zu Licht (in der Regel zwei oder drei Größenordnungen), derBildtiefe von PAT kann bis zu ~ 8 cm im Gewebe, während die räumliche Auflösung auf 1/200 der Bildtiefe gehalten wird 9 Die wichtigsten Vorteile von PAT für die cystographischen Anwendung gehören: (1). PAT ist völlig frei von ionisierender Strahlung. (2) ClinicalUSimaging Systeme können leicht angepasst werden, um dual-modale PA und US-Imaging-Funktionen liefern. Somit kann der Dual-modal PA / US Abbildungssystem relativ bewegliche, kostengünstig und schnell, was sind entscheidende Kriterien für eine schnelle klinische Umsetzung. Mit sowohl endogene und exogene Kontraste hat PAT hochauflösende morphologische, funktionelle und molekulare Bildgebung von Gewebe des Tumors Arzneimitteltherapie, Gehirn Hämodynamik, innere Organe, Augenheilkunde, Angiographie und etc studieren bereitgestellt. 10-16

In diesem Artikel zeigen wir die experimentellen Protokolle nichtionisierender photoacoustic cystography (PAC) mit Nah-Infrarot (NIR) optische Absorber (dh Methylenblau, gehenld nanocages oder einwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen) als ungiftig optisch trübe Tracer. Rat Blasen mit der Kontrastmittel gefüllt waren photoakustisch und spektroskopisch in vivo abgegrenzt. Keine Agenten beharrlich in den Blasen und Nieren der Ratten angesammelt. So können langfristige Toxizität, die durch Agenten Anhäufung verursacht werden können, ausgeschlossen werden. Dieses Ergebnis impliziert, dass PAC mit Kombination der optischen Absorber kann potenziell ein wirklich harmlos cystographischen Modalität für pädiatrische Patienten. Die Konfiguration des Systems, System-Ausrichtung und in vivo / ex vivo bildgebenden Verfahren werden in diesem Artikel erläutert.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Tiefe Spiegelung Modus Photoakustische Zystographie (PAC)-System

  1. Systemkonfiguration 17, 18
    1. Ein Q-switched Nd: YAG-Laser (SLII-10; Continuum; 532 nm) Pumpen ein wellenlängenabstimmbare Laser (Surelite OPO PLUS; Continuum; Wellenlängenabstimmbereich: 680 bis 2500 nm).
    2. Die Impulsdauer der einzelnen Laserpuls ist ~ 5 ns, und die Repetitionsrate 10 Hz.
    3. Die Wellenlänge hängt von dem optischen Absorptions-Peak des verwendeten Kontrastmittel. Wenn Methylenblau dient als Kontrastmittel wird eine optische Wellenlänge von 667 nm verwendet wird, wobei der Peak-Absorption ist. Plasmonic Gold-Nanostrukturen können abstimmbare lokalisierten Oberflächen-Plasmon-Resonanz bei der NIR-Spektralbereich haben, auf der Grundlage ihrer physikalischen und chemischen Eigenschaften. Ferner kann die breites Absorptionsspektrum von einwandigen Kohlenstoff-Nanoröhren eine breite Möglichkeit zur Wellenlängenselektion.
    4. Licht, das aus dem abstimmbaren Laser mit einem kugelförmigen konische Linse t gelieferturch rechtwinkligen Prismen (PS908, Thorlabs).
    5. Eine ringförmige Lichtstrahl Muster erzeugt wird, nachdem das Licht durch die sphärische konische Linse. Die hausgemachten konische Linse wird aus einem BK7 Objektiv gemacht und der Kegelwinkel 152 °. Der Durchmesser der Linse beträgt 2,5 cm.
    6. Die divergierenden ringförmigen Lichtstrahl über einen optischen Kondensor, einer transparenten Acrylplatte hergestellt umgeleitet. Die Durchmesser der oberen und unteren Flächen sind 6,1 und 4,8 cm. Die Dicke des Kondensators beträgt 2,5 cm. Der umgeleitete ringförmigen Lichtstrahl bildet einen mit einem dunklen Zentrum auf der Gewebeoberfläche ringförmigen.
    7. Nutzen Sie einen kleinen Wasserbehälter auf akustische Kopplung zu erhöhen. Der Wasserbehälter hat eine untere Öffnung mit einem klaren dünnen Polyethylen-Folie, die optisch und akustisch transparent ist gewickelt. Kleine Tiere werden unter dem Wasserbehälter aufgestellt.
    8. Die erzeugten PA Wellen werden von einer sphärisch fokussierten Ultraschall Wandler (V308 erfasst wird;Olympus NDT, 5 MHz Mittenfrequenz), die in der Mitte des optischen Kondensor angebracht ist. Das Element Durchmessers und der Brennweite des Wandlers sind 1,9 und 2,5 cm. Somit ist die f-Zahl des Wandlers ~ 1.3.
    9. Die Quer-und axiale Auflösungen sind 590 und 144 &mgr; m.
    10. Die ermittelten PA Wellen sind zuerst von einer Breitband Ultraschall Impulserzeuger / Empfänger (; Olympus NDT; 5072PR 35 MHz Bandbreite und 59 dB HF-Verstärkung) verstärkt und dann durch ein Oszilloskop erfasst (TDS5054; Tektronix).
    11. Erhalten eindimensionalen zeitaufgelösten Bildern (auch als A-Linie) durch die Messung der Ankunftszeiten der PA Wellen. Derzeit wird die Geschwindigkeit der Wellen PA angenommen bei 1.480 m / s über den gesamten Bildaufnahme sein. Zwei-(auch als B-Bilder) und dreidimensionale Bilder PA kann durch mechanisches Bewegen des linearen Rasterabtastung Stufe (; Danaher Dover XY6060) erworben werden.
    12. Die Aufnahmezeit ist ~ 25 min für eine volumetrische einzigen Wellenlänge PA Bild mit einemSichtfeld (FOV) von 2,5 x 2,4 x 1,5 cm 3 in den xyz Ebenen. Wir erworbenen 125 Proben entlang der x-Richtung mit einer Schrittweite von 0,2 mm, 60 Proben entlang der y-Richtung mit einer Schrittweite von 0,4 mm. 500 Datenpunkte mit einem 50-MHz Abtastrate wurden entlang der z-Richtung erhalten. Die mechanische Abtastung wird durch eine hausgemachte Software NI LabVIEW System gesteuert.
    13. Die volumetrischen Daten werden durch maximale Amplitude Projektion (MAP) mit einem MathWorks MATLAB-Software-System vertreten.
  2. System-Ausrichtung
    1. Nach der sphärischen konische Linse, stellen Sie sicher, dass die Abstrahlcharakteristik eine perfekte Ringform ist. Wenn der ringförmige Strahlmuster nicht richtig generiert, die PA-Signale von der Hautoberfläche entstanden dominant. Somit ist es schwierig, tief Gewebebildgebung erreichen.
    2. Die linienförmige Licht Fokus in Wasser sollte koaxial mit dem Ultraschall Fokuszone ausgerichtet werden. Wenn diese nicht koaxial ausgerichtet sind, leidet das System von niedrigen Signal-zu-Rausch-Verhältnis.
    3. 2 mJ / cm 2, wenn die Wellenlänge von 680 bis 1000 nm eingestellt ist, bzw. - das bestrahlte Laserimpulsenergie auf der Hautoberfläche von ~ 1 variiert. Diese Laserimpulsenergien sind viel niedriger als der American National Standards Institute Sicherheitsgrenze, variierend von 20 bis 80 mJ / cm 2 über dem Spektralbereich sind.

2. In vivo und ex vivo Imaging Verfahren

  1. Tier Vorbereitung
    1. Verwenden weiblichen Sprague-Dawley-Ratten mit einem Gewicht von 200 - 250 g in allen PA Imaging Experimente.
    2. Zunächst betäuben die Ratten durch intraperitoneale Injektion einer Mischung aus Ketamin (85 mg / kg Körpergewicht) und Xylazin (15 mg / kg).
    3. Enthaarung, die Haare in der Bauchregion.
    4. Positionieren Sie den rat der Spitze eines maßgeschneiderten Tierhalter.
    5. Mantel eine 22-Gauge-Katheter mit Gleitmittel, um den Katheter zu verbessern.
    6. Halten Sie den Katheter vertically über die Harnröhrenöffnung. Dann führen das distale Ende des Katheters, horizontal in die Harnröhre, bis die Nabe des Katheters erreicht schließlich die Öffnung.
    7. Urin in der Blase wird über den Katheter führen.
  2. In-vivo-Bildgebung PAC
    1. Positionieren Sie die Ratte, auf der Oberseite der Tierhalter unter dem Wasserbehälter in der PAC-System befindet.
    2. Bewerben Ultraschall-Gel (Sonotech) zwischen dem Tier Hautoberfläche und Kunststoff-Membran, um akustische Kopplung zu verbessern.
    3. Vollständig betäuben die Ratte mit Isofluran verdampft (1 L / min Sauerstoff und 0,75% Isofluran) während der in vivo Bildgebung PA Experimente.
    4. Besorgen Sie sich eine Kontrolle PA Bild vor der Injektion von Kontrastmitteln.
    5. Einführung einer wässrigen Lösung von Methylenblau (0,8 ul / g Körpergewicht mit einer Konzentration von 30 mM), Gold nanocages (1,2 ul / g Körpergewicht mit einer Konzentration von 2 nM) oder einwandigen Kohlenstoffnanoröhrchen (0,8 ul / g Körpergewicht Gewicht miteine Konzentration von 0,3 um) in die Blase über den Katheter. Verwenden Sie eine 1-ml-Spritze mit einer 22-Gauge-Katheter.
    6. Erwerben Sie eine Reihe von PA Bilder.
  3. Ex vivo Bildgebung PAC
    1. Sacrifice die Ratte nach in vivo imaging PAC, durch Injektion einer Überdosis Pentobarbital.
    2. Entfernen Sie die beiden wichtigsten Organe, Blasen und Nieren, um Biodistribution untersuchen und auf einer Glasplatte.
    3. Positionieren Sie die Glasplatte unter dem Wasserbehälter in der PAC-System.
    4. Bewerben Ultraschall-Gel (Sonotech) zwischen den Organen ausgeschnitten und Kunststoff Membran akustische Kopplung zu verbessern.
    5. Erwerben PA Bilder.
    6. Photoakustisch Bild die Organe von einem gesunden Ratten als Kontrolle entfernt.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Abbildung 1 zeigt die in vivo und nicht-invasive nichtionisierende PAC mit optisch trübe Methylenblau (MB). Die Steuerung PA Bild wurde bei 667 nm erhalten, auf dem Höhepunkt optische Absorption für MB (Abbildung 1A). Obwohl die Blutgefäße im FOV deutlich sichtbar sind, ist die Blase unsichtbar, weil es optisch transparent bei dieser Wellenlänge ist. Wie in 1B gezeigt ist, ist die Blase eindeutig im PA Bild bei 0,2 Stunden nach der Injektion von MB erworben offenbart. Um die Ansammlung von MB in der Blase zu bestätigen, haben wir zwei optischen Wellenlängen (667 nm und 850), um zwischen der Blase mit MB aus den umgebenden Strukturen gefüllt unterscheiden. Wie in 1C gezeigt, sind die PA Amplituden innerhalb der Blase nicht sichtbar, da der optische Absorptionskoeffizient bei 850 nm MB nahezu 0 ist. Somit zeigt dieses Ergebnis, dass die Blase mit MB gefüllt. Als Ergebnis zeigt, dass die spektroskopischenPA Bild deutlich unterscheiden verschiedene endogene und exogene choromophores. Figuren 1D und 1E zeigen die tiefenaufgelöste PA B-Scan-Bilder, entlang der gestrichelten Linie in 1A und 1B gescannt sind. Die obere Oberfläche der Blase bei dem Ultraschallwandler Brennpunkt in vivo und ex vivo-Bildgebung befindet. Die Position der Blase entlang der Tiefenrichtung eindeutig identifiziert, ~ 3,5 mm unterhalb der Hautoberfläche. Darüber hinaus sind die PA-Signale innerhalb der Blase bei 24 und 48 Stunden nach der Injektion nahezu identisch mit dem Signal an Voreinspritzung erhalten. Dieses Ergebnis impliziert, dass das injizierte Kontrastmittel vollständig aus dem Körper entfernt, und keine Mittel angesammelt. Daher wird keine langfristige Mittel Toxizität in unserem Ansatz erwartet. Außerdem ist die Tiefe der Nacheinspritzung PA Bild (1B) codiert unter Verwendung eines Pseudo-Farbe in 2. Ter Position der Blase bis 3,5 mm unterhalb der Hautoberfläche, die korreliert gut mit der tiefenaufgelösten PA B-Scan-Bild (1E). Die typischen Tiefen der oberen und unteren Grenzen eines pädiatrischen Blase sind ~ 1,4 und 4,3 cm, bzw. von der Bauchdecke. Durch die Verwendung von nur einem Laserpuls von weniger als 1 mJ / cm 2 (1/20 des Sicherheits-Limit), könnte unsere aktuellen Imaging System die Methylenblau-filled-Ratte-Blase in einer Tiefe von mehr als 1 cm in biologischen Karte Gewebe in vivo. 17. Wie oben erwähnt, kann die Bildtiefe von PAT bis zu ~ 8 cm in Geweben mit Hilfe von Methylenblau. 9

Immerhin in vivo imaging Experimenten haben wir zwei wichtige Organe, Blase und Niere zu untersuchen Biodistribution ausgeschnitten. Als Kontrolle wurde eine Blase und Niere von einem gesunden Ratte ausgeschnitten. Die PA-Signale innerhalb der entfernt Blasen und Nieren von zwei Gruppen von Ratten gemessen sind nahezu identisch, demonstrating dass kein Agent in den Organen angesammelt.

Abbildung 1
Abbildung 1. In vivo nichtionisierende und nicht-invasive PAC mit optisch opaken Methylenblau (MB). (A) Steuerung PA Bild von einer Ratte Bauchraum bei pre-Injektion von MB mit einer optischen Wellenlänge von 667 nm erworben und zeigt nur Blutgefäße (BV ). Diese Wellenlänge Begegnungen mit der optischen Absorptions-Peak bei MB. (B) PA Bild bei 0,2 Stunden nach der Injektion von transurethralen-MB mit einer optischen Wellenlänge von 667 nm erhalten, enthüllt sowohl BV und die Blase (BD) mit MB angesammelt. (C ) PA Bild bei 850 nm nach der Injektion von MB erhalten. Die BD mit MB gefüllt verschwindet in der PA Bild, da die optische Absorption von MB ist bei dieser Wellenlänge minimal.(D) und (E) tiefenaufgelöste PA B-Scan-Bilder entlang der gestrichelten Linien in (A) und (B) sind. Nachdruck mit freundlicher Genehmigung aus Lit. 17. Copyright 2011 Optical Society of America.

Abbildung 2
Abbildung 2. Tiefe PA-kodierte Bild von 1B. Die Farbe steht für die vertiefende Informationen. BV, Blutgefäße, BD, Blase, und MB, Methylenblau.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Zusammenfassend haben wir die Möglichkeit, nichtionisierende PAC mit ungiftigen optische Absorber in einem Rattenmodell in vivo gezeigt. Wir haben erfolgreich eine Ratte Blase mit optischen Absorptionsmittel mit unserem nichtionisierende und nicht-invasive PAC-System gefüllt abgebildet. Zwei kritische Fragen der Sicherheit in unserem Ansatz gelöst worden: (1) die Verwendung von nichtionisierender Strahlung für cystographischen Anwendungen und (2) ohne Anreicherung von Kontrastmittel in den Körper.

Unsere klinischen Interesse das Überwachen VUR (VUR) bei pädiatrischen Patienten. Etwa 3% der Kinder in den Vereinigten Staaten werden von Harnwegsinfektionen 19 betroffen, und etwa 1,5% der Patienten leiden an VUR. In der gegenwärtigen klinischen Praxis alle diese Patienten direkt unterziehen ionisierende Röntgen-Durchleuchtung. Die amerikanische Gesellschaft für Urologie pädiatrischen klinischen Leitlinien VUR Panel empfiehlt nachdrücklich die Minimierung der Anwendung ionisierender Strahlung in der pädiatrischen patients. 20 Unser langfristiges Ziel ist es, mit VUR Kombination ungiftig optische Kontrastmittel mit PAC überwachen. So, wenn es VUR bei Patienten, erwarten wir, dass das injizierte Mittel fließen zurück aus der Blase zur Niere. Verglichen mit x-ray cystography hat PAC eine begrenzte Eindringtiefe. Somit ist unser oberstes Ziel für die klinische PAC für pädiatrische Patienten. Obwohl die Geschwindigkeit der Bildgebung in unserem aktuellen PAC-System relativ langsam ist, durch mechanische Abtastung, eine Echtzeit-klinischen Ultraschallgerät leicht für PAC angepasst werden. 21-27 Folglich ist dieser Ansatz möglicherweise bietet eine portable und kostengünstige Mittel zur VUR Überwachung zugreifen, Das ist ein zusätzlicher Vorteil. So sind wir davon überzeugt, dass die Durchführbarkeit von klinischen Übersetzung unserer Anwendung sehr hoch ist. Für zukünftige Studien, bevor es in der klinischen Umgebung getestet wird, wird das PA VUR Überwachung mittels optischer Absorber in einem porcinen Modell untersucht werden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Alle Tierversuche wurden in Übereinstimmung mit der State University of New York at Buffalo Institutional Animal Care und Use Committee.
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

Acknowledgments

Diese Arbeit wurde zum Teil durch einen Zuschuss aus dem Pilotstudien Programm der University at Buffalo Clinical and Translational Research Center und der Buffalo Translational Consortium, einen Zuschuss von Roswell Park Alliance Foundation, Anschubfinanzierung von der University at Buffalo, IT Consilience kreatives Programm unterstützt von MKE und NIPA (C1515-1121-0003) und NRF Erteilung MEST (2012-0009249).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Q-switched Nd:YAG laser Continuum SLII-10 pump laser
OPO laser Continuum Surelite OPO PLUS tunable laser
Prisms Thorlabs PS908 light deliver
Ultrasound transducer Olympus NDT V308 5 MHz
Ultraoundpulser/receiver Olympus NDT 5072PR amplifier
Oscilloscope Tektronix TDS5054 data acquisition
Scanning stage Danaher Dover XY6060 raster scanning
Methylene blue Sigma-Aldrich M9140-25G contrast agent
Rats Harlan Spague-Dawley animal subject
Isoflourane vaporizer Euthanex EZ-155 anesthesia
Ultrasound gel Sonotech Clear Image singles acoustic coupling

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Riccabona, M. Cystography in infants and children: a critical appraisal of the many forms with special regard to voiding cystourethrography. Eur. Radiol. 12 (12), 2910-2918 (2002).
  2. Khattar, N., Dorairajan, L. N., Kumar, S., Pal, B. C., Elangovan, S., Nayak, P. Giant obstructive megaureter causing contralateral ureteral obstruction and hydronephrosis: a first-time report. Urology. 74 (6), 1306-1308 (2009).
  3. Lim, R. Vesicoureteral reflux and urinary tract infection: evolving practices and current controversies in pediatric imaging. AJR Am. J. Roentgenol. 192 (5), 1197-1208 (2009).
  4. Scardapane, A., Pagliarulo, V., Ianora, A. A., Pagliarulo, A., Angelelli, G. Contrast-enhanced multislice pneumo-CT-cystography in the evaluation of urinary bladder neoplasms. Eur. J. Radiol. 66 (2), 246-252 (2008).
  5. Verpoorten, C., Buyse, G. M. The neurogenic bladder: medical treatment. Pediatr. Nephrol. 23 (5), 717-725 (2008).
  6. Ron, E. Let's not relive the past: a review of cancer risk after diagnostic or therapeutic irradiation. Pediatr. Radiol. 32 (10), 739-744 (2002).
  7. Berrington De Gonzalez, A., Darby, S. Risk of cancer from diagnostic X-rays: estimates for the UK and 14 other countries. Lancet. 363 (9406), 345-351 (2004).
  8. Kim, C., Favazza, C., Wang, L. V. In vivo photoacoustic tomography of chemicals: high-resolution functional and molecular optical imaging at new depths. Chem. Rev. 110 (5), 2756-2782 (2010).
  9. Ke, H., Erpelding, T. N., Jankovic, L., Liu, C., Wang, L. V. Performance characterization of an integrated ultrasound, photoacoustic, and thermoacoustic imaging system. J. Biomed. Opt. 17 (5), 056010 (2012).
  10. Akers, W. J., Kim, C., Berezin,, et al. Noninvasive Photoacoustic and Fluorescence Sentinel Lymph Node Identification using Dye-Loaded Perfluorocarbon Nanoparticles. Acs Nano. 5 (1), 173-182 (2011).
  11. Jiao, S. L., Jiang, M. S., Hu, J., et al. Photoacoustic ophthalmoscopy for in vivo retinal imaging. Opt. Express. 18 (4), 3967-3972 (2010).
  12. Kim, C., Cho, E. C., Chen, J., et al. In vivo molecular photoacoustic tomography of melanomas targeted by bioconjugated gold nanocages. Acs Nano. 4 (8), 4559-4564 (2010).
  13. Kim, C., Song, H. M., Cai, X., Yao, J., Wei, A., Wang, L. V. In vivo photoacoustic mapping of lymphatic systems with plasmon-resonant nanostars. J. Mater. Chem. 21 (9), 2841-2844 (2011).
  14. Wang, X., Pang, Y., Ku, G., Xie, X., Stoica, G., Wang, L. V. Noninvasive laser-induced photoacoustic tomography for structural and functional in vivo imaging of the brain. Nat. Biotechnol. 21 (7), 803-806 (2003).
  15. Xie, Z., Roberts, W., Carson, P., Liu, X., Tao, C., Wang, X. Evaluation of bladder microvasculature with high-resolution photoacoustic imaging. Opt. Lett. 36 (24), 4815-4817 (2011).
  16. Zhang, H. F., Maslov, K., Stoica, G., Wang, L. V. Functional photoacoustic microscopy for high-resolution and noninvasive in vivo imaging. Nat. Biotechnol. 24 (7), 848-851 (2006).
  17. Kim, C., Jeon, M., Wang, L. V. Nonionizing photoacoustic cystography in vivo. Opt. Lett. 36 (18), 3599-3601 (2011).
  18. Homan, K., Kim, S., Chen, Y. S., Wang, B., Mallidi, S., Emelianov, S. Prospects of molecular photoacoustic imaging at 1064 nm wavelength. Opt. Lett. 35 (15), 2663-2665 (2010).
  19. Chang, S. L., Shortliffe, L. D. Pediatric urinary tract infections. Pediatr. Clin. N. Am. 53 (3), 379 (2006).
  20. Stratton, K. L., Pope, J. C., Adams, M. C., Brock, J. W., Thomas, J. C. Implications of Ionizing Radiation in the Pediatric Urology. 183 (6), 2137-2142 (2010).
  21. Ermilov, S. A., Khamapirad, T., Conjusteau, A., et al. Laser optoacoustic imaging system for detection of breast cancer. J. Biomed. Opt. 14 (2), 024007 (2009).
  22. Erpelding, T. N., Kim, C., Pramanik, M., et al. Sentinel lymph nodes in the rat: noninvasive photoacoustic and US imaging with a clinical US system. Radiology. 256 (1), 102-110 (2010).
  23. Kim, C., Erpelding, T. N., Jankovic, L., Wang, L. V. Performance benchmarks of an array-based hand-held photoacoustic probe adapted from a clinical ultrasound system for non-invasive sentinel lymph node imaging. Philos. Transact. A. Math Phys. Eng. Sci. 369 (1955), 4644-4650 (1955).
  24. Kim, C., Song, K. H., Gao, F., Wang, L. V. Sentinel lymph nodes and lymphatic vessels: noninvasive dual-modality in vivo mapping by using indocyanine green in rats--volumetric spectroscopic photoacoustic imaging and planar fluorescence imaging. Radiology. 255 (2), 442-450 (2010).
  25. Kruger, R. A., Kiser, W. L., Reinecke, D. R., Kruger, G. A. Thermoacoustic computed tomography using a conventional linear transducer array. Medical Physics. 30 (5), 856-860 (2003).
  26. Kruger, R. A., Lam, R. B., Reinecke, D. R., Del Rio, S. P., Doyle, R. P. Photoacoustic angiography of the breast. Med. Phys. 37 (11), 6096-6100 (2010).
  27. Manohar, S., Kharine, A., Van Hespen, J. C., Steenbergen, W., Van Leeuwen, T. G. The Twente Photoacoustic Mammoscope: system overview and performance. Phys. Med. Biol. 50 (11), 2543-2557 (2005).

Tags

Biomedical Engineering Ausgabe 76 Biophysik Medizin Biotechnik Cancer Biology Engineering (Allgemein) Elektronik und Elektrotechnik Laser und Maser Akustik Optik Photoakustische cystography nichtionisierende Bildgebung Kontrastmittel Harnwege Reflux Harnblase cystography photoacoustic Tomographie PAT Computertomographie Bildverarbeitung klinische Techniken Tiermodell
Photoakustische Zystographie
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Jeon, M., Kim, J., Kim, C.… More

Jeon, M., Kim, J., Kim, C. Photoacoustic Cystography. J. Vis. Exp. (76), e50340, doi:10.3791/50340 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter