للتحويل الصوتية والبصرية القرار المجهر الضوئي ل في فيفو الحيوانات الصغيرة الدم الأوعية الدموية التصوير

Mohesh Moothanchery; Arunima Sharma; Manojit Pramanik

doi:10.3791/55810

مقالة منهجية

للتحويل الصوتية والبصرية القرار المجهر الضوئي ل في فيفو الحيوانات الصغيرة الدم الأوعية الدموية التصوير

DOI:

10.3791/55810

⸱

يونيو 26, 2017

Mohesh Moothanchery¹ , Arunima Sharma¹ , Manojit Pramanik¹

¹School of Chemical and Biomedical Engineering, Nanyang Technological University

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هنا يتم عرض قرار الصوتية للتحويل (أر) والقرار البصري (أور) المجهري الضوئي (أر-أور-بام) نظام قادر على كل من التصوير عالية الدقة في عمق الضحلة وانخفاض دقة التصوير الأنسجة العميقة على نفس العينة في الجسم الحي .

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

فوتوكوستيك ميكروسكوبي (بام) عبارة عن طريقة التصوير السريع النمو التي تجمع بين كل من البصريات والموجات فوق الصوتية، وتوفير الاختراق خارج المسار الحر المتوسط البصري (~ 1 ملم في الجلد) مع ارتفاع القرار. من خلال الجمع بين التباين الامتصاص البصري مع القرار المكاني عالية من الموجات فوق الصوتية في طريقة واحدة، يمكن لهذه التقنية اختراق الأنسجة العميقة. أنظمة المجهر الضوئي يمكن أن يكون إما قرار الصوتية منخفضة والتحقيق بعمق أو قرار بصري عالية والتحقيق ببطء. ومن الصعب تحقيق دقة عالية المكانية واختراق عمق كبير مع نظام واحد. هذا العمل يعرض نظام أر-أور-بام قادرة على كل من التصوير عالية الدقة في أعماق ضحلة وانخفاض الدقة التصوير الأنسجة العميقة من نفس العينة في الجسم الحي . وكان القرار الجانبي من 4 ميكرون مع 1.4 مم عمق التصوير باستخدام التركيز البصري والقرار الجانبي من 45 ميكرون مع 7.8 مم عمق التصوير باستخدام التركيز الصوتية ناجحةلي أظهرت باستخدام النظام المشترك. هنا، في الجسم الحي يتم تنفيذ الحيوانات الصغيرة الدم الأوعية الدموية التصوير لإظهار قدراتها التصوير البيولوجي.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

طرائق التصوير الضوئي عالية الدقة، مثل التصوير المقطعي التماسك البصري، المجهر متحد البؤر، والمجهر مولتيفوتون، لها فوائد عديدة. ومع ذلك، فإن القرار المكاني ينخفض بشكل ملحوظ مع زيادة عمق التصوير. هذا هو بسبب طبيعة منتشر النقل الخفيفة في الأنسجة الرخوة ¹ ^، ² . التكامل بين الإثارة البصرية والكشف بالموجات فوق الصوتية يوفر حلا للتغلب على التحدي المتمثل في التصوير البصري عالية الدقة في الأنسجة العميقة. المجهر الضوئي (بام) هو واحد من هذه الطريقة التي يمكن أن توفر التصوير أعمق من غيرها من طرائق التصوير الضوئي. وقد طبقت بنجاح في الجسم الحي ، وظيفية، الجزيئية، والتصوير الخلية ³ ^، ⁴ ^، ⁵ ^، ⁶ ^، ⁷ ^، ⁸ ^، ⁹ ^، ¹⁰ ^، ¹¹ ^، ¹² ^، ¹³ دراسة من خلال الجمع بين النقيض امتصاص بصري قوي مع القرار المكانية العالية من الموجات فوق الصوتية.

في بام، نبض ليزر قصيرة تشعيع الأنسجة / عينة. امتصاص الضوء من قبل كروموفوريس (على سبيل المثال، الميلانين، الهيموجلوبين، الماء الخ ) يؤدي إلى زيادة درجة الحرارة، مما يؤدي بدوره إلى إنتاج موجات الضغط في شكل موجات الصوتيات (الموجات الصوتية). يمكن الكشف عن موجات فوتواكوستيك ولدت من قبل محول الموجات فوق الصوتية واسعة النطاق خارج حدود الأنسجة. الاستفادة من ضعف البصرية والصوتية التركيز التركيز، يمكن أن يتحقق التصوير الأنسجة العميقة في القرار الصوتي المجهر الضوئي (أر-بام) ¹⁴ ^، ¹⁵ ^، ¹⁶ . في أر-PAM، وقد أثبتت قرار الجانبي من 45 ميكرون وعمق التصوير تصل إلى 3 ملم ¹⁵ . من أجل حل الشعيرات الدموية واحدة (~ 5 ميكرون) سمعيا، والمحولات بالموجات فوق الصوتية العاملة في> 400 ميغاهيرتز الترددات المركزية مطلوبة. في مثل هذه الترددات العالية، وعمق الاختراق أقل من 100 ميكرون. يمكن أن تحل المشكلة الناجمة عن التركيز الصوتي ضيق باستخدام التركيز البصري ضيق. القرار البصري المجهري الضوئي (أور-بام) قادر على حل الشعيرات الدموية واحدة، أو حتى خلية واحدة ¹⁷ ، وقد تم التوصل إلى قرار الجانبي من 0.5 ميكرون ¹⁸ ^، ¹⁹ ^، ²⁰ ^، ²¹ ^، ²² ^، ²³ ^، ²⁴ . استخدام نانوجيت الضوئية يمكن أن تساعد على تحقيق قرار يتجاوز الانعزال المحدود بحزمn ²⁵ ^، ²⁶ . في أور-بام، وعمق الاختراق محدود بسبب التركيز الضوء، ويمكن أن تصل الصورة إلى ~ 1.2 ملم داخل الأنسجة البيولوجية ²³ . لذلك، يمكن أر-بام صورة أعمق، ولكن مع دقة أقل، و أور-بام يمكن صورة مع دقة عالية جدا، ولكن مع عمق التصوير محدود. سرعة التصوير من أر و أور-بام النظام يعتمد أساسا على معدل تكرار النبض من مصدر الليزر ²⁷ .

الجمع بين أر-بام و أور-بام سوف تكون ذات فائدة كبيرة للتطبيقات التي تتطلب كل من دقة عالية والتصوير أعمق. ولم يبذل سوى القليل من الجهد للجمع بين هذه النظم معا. عادة، يتم استخدام اثنين من الماسحات الضوئية التصوير المختلفة للتصوير، الأمر الذي يتطلب نقل العينة بين كلا النظامين، مما يجعل من الصعب لأداء في التصوير المجراة . ومع ذلك، والتصوير الهجين مع كل من أر و بام بامكان التصوير مع قرارات قابلة للتطوير أند العمق. في أحد النهج، يتم استخدام حزمة الألياف الضوئية لتسليم الضوء لكل من أر و بام بام. في هذا النهج، وتستخدم اثنين من الليزر منفصلة (ليزر عالية الطاقة في 570 نانومتر ل أر وذات الطاقة المنخفضة، وارتفاع معدل معدل الليزر في 532 نانومتر ل أور)، مما يجعل النظام غير مريح ومكلفة ²⁸ . يتم إصلاح الطول الموجي الليزر أور-بام، والعديد من الدراسات، مثل تشبع الأكسجين، ليست ممكنة باستخدام هذا النظام مجتمعة. دراسات المقارنة بين أر و أور بام هي أيضا غير ممكن بسبب الفرق في أطوال الموجات الليزر بين أر و أور. وعلاوة على ذلك، أر-بام يستخدم مشرق حقل الإضاءة. وبالتالي، إشارات فوتواكوستيك قوية من سطح الجلد تحد من جودة الصورة. لهذا السبب، لا يمكن استخدام النظام للعديد من تطبيقات التصوير الحيوي. في نهج آخر لأداء أر و أور بام، يتم تحويل التركيز البصري والموجات فوق الصوتية، مما يجعل التركيز الضوء والموجات فوق الصوتية التركيز غير محاذاة. وبالتالي، فإن جودة الصورة ليست الأمثل ^{29. باستخدام هذه التقنية، و أر-بام و أور-بام يمكن أن يحقق فقط 139 ميكرون و 21 ميكرون القرارات، على التوالي، مما يجعلها نظام الفقراء. تم الإبلاغ عن نهج آخر، والذي يتضمن تغيير الألياف البصرية والبصريات الموازاة، للتبديل بين أر و بام، مما يجعل عملية المحاذاة صعبة ³⁰ . في جميع هذه الحالات، أر-بام لم تستخدم إضاءة الحقل المظلم. استخدام الإضاءة في الظلام الحقل يمكن أن تقلل من توليد إشارات فوتواكوستيك قوية من سطح الجلد. ولذلك، يمكن إجراء التصوير الأنسجة العميقة باستخدام الإضاءة على شكل حلقة، كما حساسية الكشف من إشارات فوتوكوستيك عميقة ستكون أعلى مقارنة لتلك الإضاءة مشرق الميدان.}

هذا العمل تقارير للتحويل أر و أور بام (أر-أور-بام) نظام التصوير قادرة على كل من التصوير عالية الدقة والتصوير الأنسجة العميقة ذات دقة منخفضة من نفس العينة، وذلك باستخدام نفس الليزر والماسح الضوئي لكل من سيستنظم الإدارة البيئية. وقد تميز أداء نظام أر-أور-بام من خلال تحديد الدقة المكانية وعمق التصوير باستخدام تجارب الوهمية. في الجسم الحي تم إجراء الأوعية الدموية الدم التصوير على الأذن الماوس لإثبات القدرة التصوير البيولوجي لها.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أجريت جميع التجارب على الحيوانات وفقا للوائح المعتمدة والمبادئ التوجيهية للجنة رعاية واستخدام الحيوان المؤسسية من جامعة نانيانغ التكنولوجية، سنغافورة (الحيوان رقم البروتوكول أرف-سبس / نيا-A0263).

1. أر-أور-بام نظام ( الشكل 1 )

تكوين النظام: أر-بام
1. استخدام نانوسيكوند نظام الليزر الانضباطي تتألف من الصمام الثنائي ضخ، الحالة الصلبة ليزر ند-ياغ (532 نانومتر) وليزر صبغ مع مجموعة تونابيليتي من 559-576 نانومتر كمصدر التشعيع البصرية. تعيين الطول الموجي الليزر إلى 570 نانومتر باستخدام وحدة تحكم خارجية ومعدل تكرار الليزر إلى 1 كيلو هرتز باستخدام برنامج الليزر.
2. وضع عينة شعاع في زاوية 45 درجة أمام الليزر لتحويل 5٪ من قوة الليزر إلى الصمام الضوئي من خلال مرشح كثافة محايدة متغيرة (NDF1؛ أود = 0-4.0).
3. تحويل شعاع الليزر بعد عينات شعاع في 90 درجة باستخدام(راب 1).
4. استخدام منظور آخر الزاوية اليمنى (RAP2) للسماح للشعاع بالمرور عبر مرشح كثافة محايد متغير (NDF2؛ أود = 0-4.0) وعلى ألياف متعددة (مف)، وتوجيهها من خلال مقرنة الألياف (فك) - a مجموعة من الأهداف (الفتحة العددية (نا): 0.25) ومترجم زي.
5. إصلاح الألياف على مرحلة المسح الضوئي باستخدام مترجم زي. وضع عدسة بلانو-محدب (L1) 25 ملم بعيدا عن نهاية الانتاج الألياف ل كوليمات شعاع من الألياف.
6. تمرير شعاع موازية من خلال عدسة مخروطي مع زاوية قمة 130 درجة لتوليد شعاع على شكل حلقة. ضعيفة التركيز شعاع على شكل حلقة على الموضوع باستخدام مكثف بصري محلية الصنع (أوك) مع زوايا مخروط من 70 درجة و 110 درجة ومع وجود ثقب في المركز.
7. وضع 50 ميغاهيرتز محول بالموجات فوق الصوتية (أوست) مع عدسة الصوتية (آل) في وسط المكثف محلية الصنع.
تكوين النظام: أور-بام
1. إستخدمنانوسيكوند نظام الليزر الانضباطي يتكون من ديود ضخ، الحالة الصلبة ليزر ند-ياغ (532 نانومتر) وليزر صبغ مع مجموعة تونابيليتي من 559 - 576 نانومتر كمصدر التشعيع البصرية. تعيين الطول الموجي الليزر في 570 نانومتر باستخدام وحدة تحكم خارجية ومعدل تكرار الليزر في 5 كيلو هرتز باستخدام برنامج الليزر.
2. تدوير مرحلة التناوب التي تسيطر عليها الكمبيوتر (عقد RAP1) بنسبة 90 درجة لتحويل شعاع الليزر على قزحية لإعادة تشكيل.
3. تخفف شعاع الليزر وضع مرشح كثافة محايدة متغيرة (أود: 0-4.0) على طول شعاع ومن ثم التركيز شعاع مع عدسة مكثف (كل). تمريرها من خلال الثقب (ف) 75 ملم بعيدا عن كل للتصفية المكانية.
4. إطلاق الحزمة المصفاة مكانيا على الألياف وضع واحد (سمف) باستخدام مقرنة الألياف أحادية النمط (فك) تتألف من 0.1 نا هدف التركيز على شعاع الضوء على سمف.
5. ضبط مقرنة الألياف لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة اقتران.
6. إصلاح الألياف خارج tانه مرحلة المسح الضوئي باستخدام لوحة الانزلاق (سب). وضع عدسة لوني (L2) 50 ملم بعيدا عن الألياف سم لتخفيف شعاع الليزر.
7. تحويل شعاع موازاة بنسبة 90 درجة باستخدام مرآة بيضاوي الشكل السيطرة الحركية (M) لملء الفتحة الخلفية من العدسة اللونية متطابقة أخرى (L3). وضع العدسة اللونية المستخدمة للتركيز على جبل الترجمة (TM2) باستخدام أنبوب عدسة (لوت).
8. تمرير شعاع التركيز من خلال محلية الصنع شعاع أوبتواكوستيك المجمعة تتكون من المنشور الزاوية الزاوية (را) ومنشور المعين (رب)، مع طبقة من زيت السيليكون (سو) بينهما.
  ملاحظة: سوف طبقة زيت السيليكون بمثابة فيلم شفافة بصريا وعاكس الصوت.
9. إرفاق عدسة الصوتية (آل) لتوفير التركيز الصوتي (القطر البؤري: ~ 46 ميكرون) في الجزء السفلي من المنشور المعيني.
10. وضع محول بالموجات فوق الصوتية مع تردد مركزي 50 ميغاهيرتز على رأس المنشور المعين؛ استخدام طبقة الايبوكسي لاقتران فعال.

2. تبديل النظام ومحاذاة

إصلاح (عن طريق ثقب بإحكام) لوحة للتحويل محلية الصنع إلى مرحلة 3 بمحركات بمحركات يسيطر عليها وحدة تحكم 3 محاور متصلة بالكمبيوتر.
إرفاق أر و أور نظام قفص إلى لوحة محلية الصنع باستخدام قفص تصاعد بين قوسين للسماح لسهولة التبديل بين أر و أور رؤساء المسح. حرك رأس المسح الضوئي فوق منطقة التصوير.
استخدام Z- المرحلة لغمر الجزء السفلي من رأس الماسح الضوئي أر-أور-بام في خزان الاكريليك مملوء بالماء (13 سم × 30 سم × 3 سم) لاقتران الصوتية.
فتح نافذة التصوير مع قطرها 7 سم على الجزء السفلي من الخزان وختم عليه مع غشاء البولي ايثيلين لنقل البصرية والصوتية.
استخدام مكبر للصوت نبض صدى والذبذبات لمحاذاة محول الموجات فوق الصوتية في التركيز.
1. تعيين المكسب في مكبر للصوت نبض نبض إلى 24 ديسيبل في وضع الإرسال / استقبال.
2. استخدام إشارة المزامنة الابأوم مكبر للصوت نبض صدى كما الزناد والكشف عن إشارة باكساتيرد من شريحة زجاجية (إدراجها من أسفل خزان المياه) باستخدام الذبذبات.
  ملاحظة: الشريحة يجب أن يكون الشريط الأسود عالقا عليه.
3. حرك Z- محور لتعظيم السعة من إشارة نبض صدى (ينظر إليها على الذبذبات).
  ملاحظة: عندما تكون لوحة الزجاج في التركيز، فإن صدى لها أقصى قدر من السعة.
التبديل على الليزر وربط أوست إلى اثنين من مكبرات الصوت، ولكل منها 24 ديسيبل مكاسب ثابتة، وذلك باستخدام كابلات بنك.
ملاحظة: يتم توصيل مخرجات مكبرات الصوت إلى بطاقة الحصول على البيانات (داق).
استخدام إشارة من الضوئي (بد) وضعت أمام الليزر كما الزناد لنظام الحصول على البيانات.
في أر-بام، وتختلف المسافة بين العدسة المخروطية (con.L) والمكثف البصري (أوك) لتحقيق أقصى قدر من السعة من إشارة ضوئية ولدت من كائن الاختبار (الشريط الأسود عالقة على شريحة زجاجية).تأكد من أن التركيز البصري والصوتي متحد البؤر من خلال تحديد أقصى قدر من الطاقة الضوئي (با) السعة إشارة.
1. لاحظ تأخير إشارات با القصوى؛ استخدام هذا في وقت لاحق للتحقق من التركيز في برنامج الحصول على البيانات.
قم بفك البرغي من رأس المسح الضوئي وقم يدويا بتبديل رأس المسح من أر-بام إلى أور-بام. ثم، شد البراغي.
في أور-بام، وتختلف المسافة بين التركيز المزدوج الوني (داخل أنبوب العدسة (لوت)) والجمع الضوئي أوبتواكوستيك لتعظيم السعة إشارة با تظهر على الذبذبات.
1. لاحظ تأخير إشارات با القصوى.
  ملاحظة: فينيتونينغ ضروري لتحديد الترتيب مبائر.

3. الخطوات التجريبية

القرار الجانبي والتصوير عمق العمق
1. استخدام الذهب النانوية 100 نانومتر في القطر لتحديد القرار الجانبي لل أرd أو نظام.
2. تمييع 0.1 مل من محلول الجسيمات متناهية الصغر مع كمية متساوية من الماء. توزيع 0.1 مل من محلول المخفف على زلة الغطاء ووضعه في اتصال مع غشاء البولي ايثيلين تحت الخزان.
3. تأكد من أن أر-بام و أور-بام في التركيز في برنامج الحصول على البيانات (انظر جدول المواد) قبل المسح (الخطوات 2.8 و 2.10).
  ملاحظة: من خلال معرفة تأخير ميكروثانية من إشارات السلطة الفلسطينية القصوى من الخطوات 2.9 و 2.10، مضروبا في معدل أخذ العينات (250 مس / ثانية)، وسوف تكون الصورة في التركيز في برنامج الحصول على البيانات. ويمكن تحديد التأخير الذي يجب حذفه أثناء الحصول على البيانات في البرنامج بحيث لا يوفر سوى نقاط البيانات اللازمة للمعالجة اللاحقة.
4. تعيين المعلمات المسح الضوئي ل أر-بام واضغط على زر "مسح" لبدء المسح النقطي.
  1. تعيين المعلمات المسح الضوئي ل أر-بام في برنامج الحصول على البيانات في "4" مم / ثانية سرعة المسح الضوئي في "السرعة". ، و "1" كيلو هرتز في علامة التبويب "معدل تكرار النبض"، و "0.5" مم في علامة التبويب "Y المسح الضوئي"، و "0.5" ملم في علامة التبويب "X- مسح نطاق". تعيين حجم الخطوة في الاتجاه س في "4" ميكرون في علامة التبويب "دكس".
    ملاحظة: يتم تحديد حجم الخطوة في الاتجاه ص تلقائيا من سرعة سرعة المسح الضوئي للمرحلة ومعدل تكرار النبض (في هذه الحالة، 4،000 ميكرون / 1000 هرتز = 4 ميكرون)
5. تعيين المعلمات مسح ل أور-بام واضغط على زر "المسح الضوئي" لبدء المسح النقطي.
  1. تعيين المعلمات المسح الضوئي في برنامج الحصول على البيانات في "2.5" ملم / ثانية سرعة المسح الضوئي في علامة التبويب "السرعة"، "5" كيلو هرتز في علامة التبويب "معدل تكرار النبض"، "0.5" ملم في "Y- مسح المدى" و "0.5" ملم في علامة التبويب "X-سكان رانج". تعيين حجم الخطوة في x- اتجاه و "0.5" ميكرون في علامة التبويب "دكس".
    ملاحظة: sيتم تحديد حجم تيب في اتجاه y تلقائيا من سرعة سرعة المسح للمرحلة ومعدل تكرار النبض (في هذه الحالة، 2500 ميكرون / 5000 هرتز = 0.5 ميكرون).
6. تأكد من أنه أثناء عملية المسح، يتم التقاط البيانات بشكل مستمر وتخزينها على الكمبيوتر
  ملاحظة: سيتم التقاط البيانات فقط في اتجاه واحد من الحركة من المرحلة Y.
7. استخدام البيانات B المسح الضوئي المخزنة في الكمبيوتر لاسترداد أقصى إسقاط السعة (ماب) الصور باستخدام برنامج معالجة الصور (انظر جدول المواد ).
8. استخدام صورة جسيمات متناهية الصغر واحدة (من صور متعددة) من المسح الضوئي لتحديد القرار الجانبي عن طريق التخطيط يدويا خط من خلال المنطقة الوسطى من صورة جسيمات متناهية الصغر للحصول على وظيفة نقطة انتشار، الذي يشبه منحنى غاوس. انظر الشكل 2 .
9. تناسب وظيفة انتشار نقطة الحصول عليها من صورة جسيمات متناهية الصغر واحدة باستخدام غاوسسيان وظيفة وقياس العرض الكامل في نصف أقصى (فوهم) باستخدام برامج معالجة الصور (انظر جدول المواد ). استخدام هذا القرار الجانبي. انظر الشكل 2 .
10. إدراج قطعة من الشريط الأسود بشكل غير مباشر على قطعة من أنسجة الدجاج شرائح كهدف الهدف لتصوير العمق. وضع الأنسجة مع الشريط في خزان المياه.
  ملاحظة: الشريط الأسود عالق على لوحة معدنية مع طرف حاد، مما يساعد على إرفاق الشريط إلى الأنسجة.
11. تعيين المعلمات المسح الضوئي ل أر-بام في برنامج الحصول على البيانات ومن ثم اضغط على زر "مسح" لالتقاط صورة B- مسح واحد لتحديد أقصى عمق التصوير.
  1. تعيين المعلمات المسح الضوئي في "15" ملم / ثانية سرعة المسح الضوئي في علامة التبويب "السرعة"، "1" كيلو هرتز في علامة التبويب "معدل تكرار النبض"، "5" سم في علامة التبويب "Y المسح الضوئي"، و "0.1 "مم في علامة التبويب" X- مسح نطاق ". تعيين tانه خطوة حجم في اتجاه x في "0.1" ملم في علامة التبويب "دكس".
12. تعيين المعلمات المسح الضوئي ل أور-بام واضغط على زر "مسح" لالتقاط صورة B- مسح واحد لتحديد أقصى قسم التصوير.
  1. تعيين المعلمات المسح الضوئي في برنامج الحصول على البيانات باسم "15" مم / ثانية سرعة المسح الضوئي في علامة التبويب "السرعة"، "5" كيلو هرتز في "معدل تكرار النبض" علامة التبويب "2" سم في "Y- مسح المدى" علامة التبويب و "0.1" ملم في علامة التبويب "X- مسح نطاق". تعيين حجم الخطوة في اتجاه x في "0.1" ملم في علامة التبويب "دكس".
    ملاحظة: منذ X- مسح النطاق و دكس هي نفسها، سيتم القبض فقط B- المسح الضوئي. إشارات السلطة الفلسطينية حل الزمن مضروبا في سرعة الصوت في الأنسجة الرخوة (1،540 م / ث) سيعطي صورة A- خط. يتم التقاطها متعددة A- خطوط أثناء الحركة المستمرة للمرحلة Y لإنتاج B- المسح الضوئي.
في الجسم الحي </ إم> التصوير من الأذن الماوس الأوعية الدموية الدم
1. استخدام الماوس الإناث مع وزن الجسم من 25 غرام وعمر 4 أسابيع.
2. تخدير الحيوان باستخدام كوكتيل من الكيتامين (120 ملغ / كلغ) وزيلازين (16 ملغ / كلغ) حقن داخل الصفاق (جرعة من 0.1 مل / 10 ز).
3. إزالة الشعر من الأذن الحيوانية باستخدام كريم إزالة الشعر. امسح المنطقة نظيفة. تغطية العين من الحيوان مع مرهم العين المعقم لتجنب أي شعاع الليزر المتناثرة السقوط على العينين.
4. وضع الحيوان على مرحلة أن لديها أيضا لوحة مصغرة لوضع الأذن.
5. الحفاظ على التخدير مع استنشاق الأيزوفلورين (0.75٪ في 1 لتر / دقيقة الأكسجين) خلال فترة التصوير.
6. المشبك نبض مقياس التأكسج إلى الساق الماوس أو الذيل ورصد الحالة الفسيولوجية. السماح لمنطقة التصوير لتكون على اتصال مع غشاء البولي ايثيلين باستخدام الموجات فوق الصوتية هلام.
7. تعيين المعلمات المسح الضوئي ل أر-بام واضغط على زر "المسح الضوئي" لبدء المسح النقطيجي.
  1. تعيين المعلمات المسح الضوئي ل أر-بام في برنامج الحصول على البيانات في "15" ملم / ثانية سرعة المسح الضوئي في علامة التبويب "السرعة"، "1" كيلو هرتز في "معدل تكرار النبض" علامة التبويب "10 ملم" في " Y-سكان "، و" 6 "مم في علامة التبويب" X-سكان رانج ". تعيين حجم الخطوة في الاتجاه س كما ميكرون "30" في علامة التبويب "دكس".
    ملاحظة: يتم تحديد حجم الخطوة في الاتجاه ص تلقائيا من سرعة سرعة المسح للمرحلة ومعدل تكرار النبض (في هذه الحالة، 15،000 ميكرون / 1000 هرتز = 15 ميكرون).
8. بعد الانتهاء من أر-بام المسح الضوئي، والتبديل موقف رئيس التصوير من أر-بام إلى أور-بام (كما هو موضح في القسم 2).
9. تعيين المعلمات مسح ل أور-بام واضغط على زر "المسح الضوئي" لبدء المسح النقطي.
  1. تعيين المعلمات المسح الضوئي ل أور-بام في برنامج الحصول على البيانات في "15" مم / ثانية سرعة المسح الضوئي في "فيلوسيتy "و" 5 "كيلو هرتز في علامة التبويب" معدل تكرار النبض "و" 10 مم "في علامة التبويب" نطاق المسح الضوئي Y "و" 6 "ملم في علامة التبويب" X-سكان رانج ".ضبط حجم الخطوة في الاتجاه السيني ك "6" ميكرون في علامة التبويب "دكس".
    ملاحظة: يتم تحديد حجم الخطوة في الاتجاه ص تلقائيا من سرعة سرعة المسح الضوئي للمرحلة ومعدل تكرار النبض (في هذه الحالة، 15،000 ميكرون / 5000 هرتز = 2 ميكرون).
10. استخدام البيانات B- المسح الضوئي متعددة المخزنة في الكمبيوتر لاسترداد الصور ماب باستخدام برنامج معالجة الصور.
11. مراقبة الحيوان خلال فترة التصوير بأكمله.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

يظهر التخطيطي للنظام أر-أور-بام في الشكل 1 . في هذا الإعداد، تم دمج جميع المكونات وتجميعها في الإعداد قفص البصرية. استخدام نظام قفص يجعل أر-أور-بام رئيس المسح المدمجة وتجميعها بسهولة، الانحياز، ومتكاملة على مرحلة المسح الضوئي واحدة.

واستخدم المسح ثنائي الأبعاد المسح النقطي المستمر للرئيس التصوير أثناء الحصول على الصور....

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

في الختام، يمكن تحويل نظام أر و بام للتحويل التي يمكن أن تحقق كل من التصوير عالية الدقة في أعماق التصوير أقل والتصوير أقل دقة في أعماق التصوير العالي. تم تحديد القرار الجانبي وعمق التصوير للنظام القابل للتحويل. مزايا هذا بام نظام للتحويل ما يلي: (1) التصوير عالية الدقة باستخدام التركيز البصري ضيق. (2) التصوير الأنسجة العميقة باستخدام التركيز الصوتي. 3) إضاءة حقل الظلام ل أر-بام، مما يمنع إشارات السلطة الفلسطينية قوية من الظهور على سطح الجلد. 4) القدرة على الاحتفاظ العينة في مكان و...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

أجريت جميع التجارب على الحيوانات وفقا للمبادئ التوجيهية واللوائح المعتمدة للجنة رعاية الحيوان المؤسسية واستخدام جامعة نانيانغ التكنولوجية، سنغافورة (الحيوان رقم البروتوكول أرف-سبس / نيا-A0263). ليس لدى المؤلفين أية مصالح مالية ذات صلة بالمخطوطة ولا يوجد أي تضارب محتمل في المصالح.

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ويود المؤلفون أن يعترفوا بالدعم المالي المقدم من منحة من المستوى 2 بتمويل من وزارة التعليم في سنغافورة (ARC2 / 15: M4020238). ويود المؤلفون أيضا أن أشكر السيد تشاو واي هونغ بوبي للمساعدة متجر آلة.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسم	الشركة	رقم فهرسي	التعليقات
Q-switched Nd: YAG ليزر	Edgewave	BX80-2-L	مضخة الليزر ؛
العقيدة عالية معدل التكرار صبغ	أطياف الليزر الفيزياء	CREDO-DYE-N	صبغ الليزر
الدقة المرحلة الخطية	Physik Instrumente	PLS 85 & nbsp ؛	مرحلة المسح الضوئي النقطي XY
مرحلة الترجمة	Physik Instrumente	VT 80 ؛	تحديد متحد البؤر
الصمام الثنائي الضوئي السيليكون المثبت	Thorlabs	SM05PD1A	التحفيز / النبض التباين
مرحلة الدوران المستمر الآلية ؛	Thorlabs	CR1 / M-Z7	تحويل شعاع الليزر
المثبت باستمرار متغير ND مرشح	Thorlabs	NDC-50C-4M	متغيرة
الألياف التصحيح كابل	Thorlabs	M29L01	الألياف متعدد الأوضاع
الهدف	نيوبورت	M-10X	الهدف & nbsp ؛
XY ترجمة جبل	Thorlabs	CXY1	ترجمة جبل
بلانو عدسة محدبة	Thorlabs	LA1951	عدسة
مخروطية عدسة مخروطية	Altechna	APX-2-B254	شعاع شكل حلقة
مرحلة	الترجمة Thorlabs	CT1	مرحلة الترجمة
مكثف بصري	محلي الصنع
محول بالموجات فوق الصوتية	Olympus-NDT	V214-BB-RM	50MHz محول
بلانو عدسة مقعرة	Thorlabs	LC4573	عدسة صوتية
نبض / جهاز استقبال	أوليمبوس - NDT	5073PR	مضخم صدى نبضي
قزحية قياسية مثبتة	Thorlabs	ID12 / M	تشكيل شعاع
عدسة بلانو محدبة	Thorlabs	LA4327	عدسة مكثف
مثبتة على ثقب دقيق	Thorlabs	P50S	التصفية المكانية
تصحيح الألياف أحادي الوضع	Thorlabs	P1-460B-FC-1	ألياف أحادية الوضع
	نيوبورت	F-91-C1	واحد اقتران
عدسة مزدوجة لونية	Edmund Optics	32-317	مزدوج لوني
مرآة بيضاوية الشكل فضية محمية	Thorlabs	PFE10-P01	مرآة
الزاوية اليمنى مرآة حركية جبل	Thorlabs	KCB1	مرآة جبل
المحور Z الترجمة	جبل Thorlabs	SM1Z	z مترجم
أنبوب العدسة	Thorlabs	SM05L10
الأشعة فوق البنفسجية المنصهرة السيليكا الزاوية اليمنى المنشور	Thorlabs	PS615	الزاوية اليمنى
المنشور المعيني	إدموند البصريات	47-214	موجة
القص ثنائي ميثيل بولي سيلوكسان	سيجما ألدريتش	DMPS1M	مضخم زيت السيليكون
	دوائر صغيرة	ZFL-500LN	مكبر
للصوت 16 بت محول رقمي عالي السرعة	طيف	M4i.4420	بطاقة الحصول على البيانات
راسم الذبذبات	Agilent Technologies	DS06014A
Mice	InVivos Pte.Ltd	ICR	نموذج
جل الموجات فوق الصوتية	Progress / Parker acquasonic gel	PA-GEL-CLEA-5000	اقتران صوتي
خزان مياه	منزلي
الصنع مرحلة الترجمة	محلية الصنع		تبديل AR-OR
الجسيمات النانوية الذهبية	Sigma Aldrich	742031	الدقة الجانبية
مرهم العين المعقم	Alcon	Duratears	تصوير
1951 USAF هدف اختبار الدقة	Edmund Optics	38257	محاذاة متحد البؤر
برنامج الحصول على البيانات	National Instrument	Labview	برنامج محلي الصنع باستخدام برنامج معالجة الصور
	Labview برنامج Mathworks	Matlab	Home صنع باستخدام Matlab

كثافة مجهر طاقة كابل مقرنة وضع

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hu, S., Wang, L. V. Photoacoustic imaging and characterization of the microvasculature. J Biomed Opt. 15, 011101-01-011101-15 (2010).
Ntziachristos, V. Going deeper than microscopy: the optical imaging frontier in biology. Nat Methods. 7 (8), 603-614 (2010).
Wang, L. V., Yao, J. A practical guide to photoacoustic tomography in the life sciences. Nat Methods. 13, 627-638 (2016).
Zhou, Y., Yao, J., Wang, L. V. Tutorial on photoacoustic tomography. J Biomed Opt. 21 (6), 061007(2016).
Upputuri, P. K., Sivasubramanian, K., Mark, C. S. K., Pramanik, M. Recent Developments in Vascular Imaging Techniques in Tissue Engineering and Regenerative Medicine. BioMed Res Intl. 2015, (2015).
Yao, J., Wang, L. V. Photoacoustic Brain Imaging: from Microscopic to Macroscopic Scales. Neurophotonics. 1 (1), 011003-1-011003-13 (2014).
Wang, L. V., Hu, S. Photoacoustic Tomography: In Vivo Imaging from Organelles to Organs. Science. 335 (6075), 1458-1462 (2012).
Beard, P. Biomedical photoacoustic imaging. Interface Focus. 1 (4), 602-631 (2011).
Pan, D. Molecular photoacoustic imaging of angiogenesis with integrin-targeted gold nanobeacons. FASEB J. 25 (3), 875-882 (2011).
Cai, X., Kim, C., Pramanik, M., Wang, L. V. Photoacoustic tomography of foreign bodies in soft biological tissue. J Biomed Opt. 16 (4), 046017(2011).
Pan, D. Near infrared photoacoustic detection of sentinel lymph nodes with gold nanobeacons. Biomaterials. 31 (14), 4088-4093 (2010).
Wang, L. V. Multiscale photoacoustic microscopy and computed tomography. Nat. Photon. 3 (9), 503-509 (2009).
Zhang, E. Z., Laufer, J. G., Pedley, R. B., Beard, P. C. In vivo high-resolution 3D photoacoustic imaging of superficial vascular anatomy. Phys. Med. Biol. 54 (4), 1035-1046 (2009).
Park, S., Lee, C., Kim, J., Kim, C. Acoustic resolution photoacoustic microscopy. Biomed.l Eng. Lett. 4 (3), 213-222 (2014).
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).
Maslov, K., Stoica, G., Wang, L. V. In vivo dark-field reflection-mode photoacoustic microscopy. Opt Lett. 30 (6), 625-627 (2005).
Strohm, E. M., Moore, M. J., Kolios, M. C. Single Cell Photoacoustic Microscopy: A Review. IEEE J Sel Top Quantum Electron. 22 (3), 6801215(2016).
Kim, J. Y., Lee, C., Park, K., Lim, G., Kim, C. Fast optical-resolution photoacoustic microscopy using a 2-axis water-proofing MEMS scanner. Sci Rep. 5, 07932(2015).
Matthews, T. P., Zhang, C., Yao, D. K., Maslov, K., Wang, L. V. Label-free photoacoustic microscopy of peripheral nerves. J Biomed Opt. 19 (1), 016004(2014).
Hai, P., Yao, J., Maslov, K. I., Zhou, Y., Wang, L. V. Near-infrared optical-resolution photoacoustic microscopy. Opt Lett. 39 (17), 5192-5195 (2014).
Danielli, A. Label-free photoacoustic nanoscopy. J Biomed Opt. 19 (8), 086006(2014).
Zhang, C. Reflection-mode submicron-resolution in vivo photoacoustic microscopy. J Biomed Opt. 17 (2), 020501(2012).
Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. Second-generation optical-resolution photoacoustic microscopy with improved sensitivity and speed. Opt Lett. 36 (7), 1134-1136 (2011).
Maslov, K., Zhang, H. F., Hu, S., Wang, L. V. Optical-resolution photoacoustic microscopy for in vivo imaging of single capillaries. Opt Lett. 33 (9), 929-931 (2008).
Upputuri, P. K., Krishnan, M., Pramanik, M. Microsphere enabled sub-diffraction limited optical resolution photoacoustic microscopy: a simulation study. J Biomed Opt. 22, 045001(2017).
Upputuri, P. K., Wen, Z. B., Wu, Z., Pramanik, M. Super-resolution photoacoustic microscopy using photonic nanojets: a simulation study. J Biomed Opt. 19 (11), 116003(2014).
Allen, T. J. Novel fibre lasers as excitation sources for photoacoustic tomography and microscopy et al. Proc SPIE. , 97080W(2016).
Xing, W., Wang, L., Maslov, K., Wang, L. V. Integrated optical-and acoustic-resolution photoacoustic microscopy based on an optical fiber bundle. Opt Lett. 38 (1), 52-54 (2013).
Estrada, H., Turner, J., Kneipp, M., Razansky, D. Real-time optoacoustic brain microscopy with hybrid optical and acoustic resolution. Laser Phys Lett. 11 (4), 045601(2014).
Jeon, S., Kim, J., Kim, C. In vivo switchable optica- and acoustic - resolution photoacoustic microscopy. Proc SPIE. , 970845(2016).
Song, W. Fully integrated reflection-mode photoacoustic, two-photon, and second harmonic generation microscopy in vivo. Sci Rep. 6, 32240(2016).
Park, J., et al. Delay-multiply-and-sum-based synthetic aperture focusing in Photoacoustic microscopy. J Biomed Opt. 21 (3), 036010-10(2016).
ANSI Standard Z136.1-2000. American National Standard for Safe Use of Lasers. , NY. (2000).
Moothanchery, M., Pramanik, M. Performance Characterization of a Switchable Acoustic Resolution and Optical Resolution Photoacoustic Microscopy System. Sensors. 17 (2), 357(2017).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

AR OR PAM

للتحويل الصوتية والبصرية القرار المجهر الضوئي ل في فيفو الحيوانات الصغيرة الدم الأوعية الدموية التصوير

في هذه المقالة

ملخص

الملخص

المقدمة

البروتوكول

النتائج

المناقشة

الإفصاحات

شكر وتقدير

المواد

المراجع

إعادة الطباعة والأذونات

الوسوم

مقالات ذات صلة