アガロース ベース組織模倣光ファントムが作られて 方法を示すここでは、その光学特性は、積分球を用いた従来の光学系を使用して決定されます。
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方法論記事
拡散反射率分光用光学ファントムを模倣したアガロース ベース組織
* These authors contributed equally
この記事について
サマリー
要約
このプロトコルは、組織模倣ファントムの agarose ベースの作り方を説明し、積分球を用いた従来の光学系を用いた光学的性質を決定する方法を示します。拡散反射率および全透過率スペクトルの取得がブロード バンド白色光源、光ガイド、アクロマティック レンズ、積分球、試料ホルダー、光ファイバープローブで構築されているために、計測システムとマルチ チャンネル分光器です。2 つの長方形のアクリル部分と U 形のアクリル作品から成るアクリル金型は、全血を表皮のファントムと真皮のファントムを作成する構築されます。ナトリウム (Na2S2O4) ハイドロサルファイト溶液の皮膚ファントムへの応用により皮膚ファントム分散赤血球中のヘモグロビンを deoxygenate に研究員。吸収係数スペクトルμ、(λ) を決定する逆拡散反射と全透過率スペクトル積分球を用いた分光計によって測定されるモンテカルロ ・ シミュレーションを実行し、散乱係数スペクトルμsを削減 ' (λ) 各層のファントムの。人間の皮膚組織の拡散反射を模倣した二層ファントムも皮膚ファントムに表皮のファントムを積むことによって示します。
概要
生体組織の光学特性を模倣したオブジェクトは、光と生体医用光学分野で広く使用されています。彼らは、生きている人間や動物組織の光散乱と吸収係数などの光学特性が一致するように設計されています。光のファントムは一般的に次の目的に使用される: 品質とパフォーマンスを比較する、既存のシステムのパフォーマンスを評価、新開発の光学系の設計を調整、生体組織の光トランスポートをシミュレートします。システムと光学特性1,2,3,4,5を定量化するための光学的手法の能力の検証します。したがって、光安定性、再現性の高いシンプルな作製プロセス取得簡単な物質、光ファントムを作るために必要。
各種水性懸濁液6、ゼラチンなどの異なる基本材料と光のファントムのゲル7agarose のゲル8,9,10, ポリアク....
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プロトコル
1 従来型拡散反射率および全透過率分光システムの構築
注: は、拡散反射率および全透過率スペクトル広帯域白色光源、光ガイド、色消しレンズ、積分球、試料ホルダー、光ファイバー、およびマルチ チャンネル分光器を使用して測定システムを構築します。ライト トラップの役割は、反射スペクトルから鏡面反射成分を削除することです。積分球のサンプル ホルダーは取り付け用プレートと蟻とポートに対してサンプルを保持するスプリング式クランプ アセンブリから成っています。蟻とバネ クランプアセンブリ サンプル ホルダーから削除され、発泡スチロールの手作り立方台座代わりに取り付けプレートに取り付け。図 1 aと1 bに示すように、光学部品のレイアウトにそれぞれ拡散反射測定と全透過率測定の施工手順を参照できます。
- 分光計と付属のユニバーサル シリアル バス (USB) ケーブルを使用してパソコンに接続します。
- ポート アダプターを積分球検出器ポートに接続します。分光計と光ファイバーを用いた積分球のポート アダプターに接続します。150 W ハロゲン ランプ光源と光のガイドに接続します。
- 試料ホルダーを積分球のサンプル ポートに接続します。拡散反射測定を実行するとき、積分球の適切なポートにライト トラップを添付します。導べ光板・色消しレンズ、サンプル
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結果
代表的な推定スペクトル散乱係数とファントムの表皮と真皮ファントムの吸収係数を図 3に示します。図 3に示す結果の反射率と透過率スペクトル 10 測定の平均であります。散乱係数μs'は、短い波長でより高い大きさを示す広い散乱スペクトル。スペクトルの特徴は、軟部組織の典型的な散乱スペクトルに対応しています。吸収係数μ、波長につれて指数関数的に表皮のファントム崩壊のメラニンの吸収スペクトルに類似しています。ファントム表皮の光吸収係数スペクトルとメラニン41として指数関数に適合しました。
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ディスカッション
このプロトコルの最も重要なステップは、基材の温度コントロールです。58 から 60 ° C 〜 基本の材料を維持する温度温度は 70 ° C 以上、脂質エマルジョンと全血の変性が発生します。結果として、幻の光学特性が悪くなります。温度が 40 ° C 未満の場合基材が不均一ゼリー状になるし、したがって、光散乱及び吸収剤が不均一幻に配布されます。基材は 60 ° C に保ったが、温度を下げる注射器で吸引します。血のソリューションに追加するとき基材の温度を 50 ° C に下げます。
この資料に記載されている光のファントムは通常 1 日以内に限定されている使用可能な有効期間の短いに苦しみます。密封された容器で基材にファントムをカプセル化や防腐剤を使用して、使用可能な有効期間を延長があります。1 mm 厚の表皮層ファントムは、人間の表皮の厚さより大きい大きさの順序です。プロトコルではこのアクリルの金型で、しかし、困難であった膜厚を作成する 0.5 mm 未満のもの。拡散反射スペクトルと同様のスペクトルを示したので、ファントムの表皮の散乱及び吸収係数が規制されたファントムの測定の拡散反射ス.......
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開示事項
著者が明らかに何もありません。
謝辞
この作品の一部は (25350520、22500401、15 K 06105) 振興と米陸軍 ITC PAC 研究開発プロジェクト (FA5209-15-P-0175, FA5209-16-P-0132) の日本社会から Scientific Research (C) の補助金によって支えられました。
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材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 150W ハロゲンランプ光源 | 林時計製作所 (東京) | LA-150SAE | |
| ライトガイド | 林時計製作所 (東京) | LGC1-5L1000 | |
| 積分球 | Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA | RT-060-SF | |
| Port adapter | Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA | PA-050-SMA-SF | |
| ライトトラップ | Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA | LTRP-100-C | |
| Spectralon white standard with 99% diffuse reflectance | Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA | SRS-99-020 | |
| Optical fiber | Ocean Optics Inc., Dunedin, Florida, USA | P400-2-VIS-NIR | |
| ミニチュア光ファイバー分光計 | Ocean Optics Inc., Dunedin, Florida, USA | ||
| アクロマティックレンズ | 中央精密工業(株) | ACL-50-75M | |
| Intralipid | Fresenius Kabi AB, Uppsala, Sweden | Intralipid 10% | |
| Coffee (Blendy Mocha Blend Regular Coffee) | 味の素AGF, Inc. 東京 販売 | 不可 | |
| 全血 | 日本バイオテストラボラトリーズ 埼玉県 | 0103-2 | |
| アガロー | 日本ジェネティクス(株) | NE-AG02 | |
| クッキングヒーター | 東芝 東京 | HP-103K |
参考文献
- Pogue, B. W., Patterson, M. S. Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry. Journal of Biomedical Optics. 11 (4), 041102(2006).
- Cohen, G. Contrast--detail--dose analysis....
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再版と許可
