ويظهر نظام التصوير بالاشعه المقطعية الصوتية السمعية الضوئية المدمجة التي تستند إلى صمام ثنائي الليزر (PLD-PAT) لديناميكية عاليه السرعة في الصور الحية من الاوعيه الدموية القشرية الحيوانية الصغيرة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
ويظهر نظام التصوير بالاشعه المقطعية الصوتية السمعية الضوئية المدمجة التي تستند إلى صمام ثنائي الليزر (PLD-PAT) لديناميكية عاليه السرعة في الصور الحية من الاوعيه الدموية القشرية الحيوانية الصغيرة.
التصوير المقطعي الصوتي (PA) هو طريقه تصوير طبية حيوية ناشئه مفيده في مختلف التطبيقات السريرية والسريرية. المخصصة--صنع الدائري القائم علي مصفوفة المحولات المعتمدة والتقليدية الضخمة Nd: YAG/OPO الليزر تمنع ترجمه نظام بات إلى العيادات. ويجري حاليا استخدام الصمامات الثنائية الليزرية الفائقة الضغط (PLDs) كمصدر بديل لأثاره الاشعه تحت الحمراء القريبة لتصوير السلطة الفلسطينية. وقد ثبت ديناميكية عاليه السرعة في الصور الحية الحية باستخدام المدمجة القائم علي سطح المكتب بات نظام (PLD-بات). يتم توفير بروتوكول تجريبي تصور باستخدام نظام PLD-بات سطح المكتب في هذا العمل لديناميكية في التصوير الدماغ الجسم الحي. يصف البروتوكول سطح المكتب PLD-بات تكوين النظام ، واعداد الحيوانية للتصوير الدماغ الاوعيه الدموية ، والاجراء لتصور ديناميكي من تلقي الصبغة الخضراء (اللجنة الخاصة) وعمليه التطهير في الفئران الوعائية القشرية.
التصوير المقطعي التصويري الصوتي (الميثاق/بات) هو وسيله واعده للتصوير الطبي الحيوي غير الغازية التي تجمع بين التباين البصري الغني مع دقه عاليه بالموجات فوق السمعية1،2،3،4، 5. عندما النانو الليزر النبضي الطاقة الودائع علي ضوء امتصاص الكروم الموجودة داخل اي الانسجه البيولوجية ، وزيادة درجه الحرارة المحلية مما يؤدي إلى التوسع الحراري وانكماش الانسجه ، مما ادي إلى توليد موجات الضغط. وتعرف موجات الضغط هذه بالموجات فوق الصوتية أو الموجات الصوتية الضوئية (PA) ، والتي يمكن الكشف عنها بواسطة محولات الموجات فوق الصوتية حول العينة. وأعيد بناء إشارات السلطة الفلسطينية المكتشفة باستخدام مختلف خوارزميات أعاده الاعمار6،7،8،9 لتوليد الصور الفلسطينية عبر القطاعات. السلطة الفلسطينية التصوير يوفر المعلومات الهيكلية والوظيفية من الاجهزه المجهرية إلى الأعضاء الميكرويه بسبب الاعتماد الطول الموجي من الكروبوهورس الذاتية الموجودة داخل الجسم10. وقد تم استخدام التصوير بات بنجاح للكشف عن سرطان الثدي1، الحارس الغدد الليمفاوية التصوير11، ورسم الخرائط من اوكسيخضاب الدم (HbO2) ، Deoxyhemoglobin الدم (hbr) ، وتركيز الهيموغلوبين الكلي (hbr) ، وتشبع الأكسجين (SO 2) 12 , 13، والاوعيه الدموية الأورام14، الجسم الصغير التصوير الكامل للجسم15، وغيرها من التطبيقات.
Nd: YAG/OPO الليزر هي مصادر الاثاره التقليدية لأنظمه بات الجيل الأول التي تستخدم علي نطاق واسع في المجتمع الصوتي التصويري للتصوير الحيوانية الصغيرة والتصوير الانسجه العميقة16. توفر هذه الليزر ~ 100 مللي جول الطاقة النبضات في معدلات التكرار منخفضه من ~ 10-100 هرتز. أنظمه التصوير بات باستخدام هذه الليزر مكلفه وضخمه ليست مناسبه للتصوير عاليه السرعة مع محولات الموجات فوق الصوتية أحاديه العنصر (SUTs) ، وذلك بسبب معدل تكرار النبض محدوده. هذا يمنع رصد الوقت الحقيقي للتغيرات الفسيولوجية التي تحدث في سرعات عاليه داخل الحيوانية. باستخدام محولات المستندة إلى صفيف مثل الخطية ، شبه دائريه ، دائريه ، والحجمي صفائف مع الاثاره ليزر Nd: YAG ، والتصوير عاليه السرعة هو ممكن. ومع ذلك ، هذه المحولات صفيف مكلفه وتوفير حساسيات اقل مقارنه مع SUTs ؛ ومع ذلك ، فان سرعه التصوير محدوده بمعدل التكرار المنخفض لليزر. الدولة من بين الفن نظم الاندفاع أحاديه الدافع مع محول صفيف كامل الدائري مخصصه الحصول علي بيانات السلطة الفلسطينية في 50 هرتز معدلات الإطار17. هذه محولات الصفيف تحتاج معقده الخلفية استقبال الكترونيات ومكبرات الاشاره ، مما يجعل النظام العام أكثر تكلفه وصعبه للاستخدام السريري.
حجمها الصغير ، وانخفاض متطلبات التكلفة ، وارتفاع معدل التكرار النبض (ترتيب KHz) جعل نبض الثنائيات الليزر (PLDs) أكثر واعده للتصوير في الوقت الحقيقي. بسبب هذه المزايا ، يتم استخدام PLDs بنشاط كمصدر أثاره بديل في أنظمه بات الجيل الثاني. وقد أثبتت بنجاح نظم بات القائم علي pld للتصوير عاليه الإطار معدل باستخدام محولات صفيف18, الانسجه العميقة والتصوير الدماغ19,20,21, تشخيص امراض القلب والاوعيه الدموية22 ، وتشخيص الروماتيزم23. كما SUTs حساسة للغاية واقل تكلفه بالمقارنة مع محولات صفيف ، فانها لا تزال تستخدم علي نطاق واسع للتصوير بات. وقد تم إثبات نظام PLD القائم علي ألياف للتصوير الوهمي24. وقد ثبت مسبقا نظام PLD-بات المحمولة من قبل تركيب PLD داخل الماسح الضوئي بات25. مع واحده [سو] دائريه ماسحه, أنجزت تصوير وهميه كان اثناء 3 [س] من [سرمر تيم], وفي [فلك] فئران دماغ كان أنجزت اثناء فتره 5 [س] يستعمل هذا [بلد-بات] نظامه19.
وعلاوة علي ذلك ، أدخلت تحسينات علي هذا النظام pld-بات لجعله أكثر احكاما وإنشاء نموذج سطح المكتب باستخدام ثمانيه الصوتية المستندة إلى العاكس محولات الموجات فوق الصوتية أحاديه العنصر (sutrs)26،27. هنا, وضعت SUTs في عمودي بدلا من الاتجاه الأفقي مع المعونة من 90° عاكس الصوتية28. ويمكن استخدام هذا النظام لفترات المسح الضوئي لتصل إلى 0.5 s و ~ 3 سم في عمق التصوير الانسجه وفي الجسم الصغير الدماغ الحيوانية التصوير. في هذا العمل ، يتم استخدام هذا النظام PLD-بات سطح المكتب لتوفير العرض المرئي للتجارب في الجسم الحية التصوير في الكائنات الحية الصغيرة والتصور الديناميكي لامتصاص وعمليه التخليص من الغذاء والدواء أداره (FDA)-المعتمدة التلقين الأخضر (اللجنة الخاصة) صبغ في أدمغه الفئران.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وأجريت جميع التجارب الحيوانية وفقا للمبادئ التوجيهية واللوائح المعتمدة من قبل لجنه الرعاية الحيوانية المؤسسية والاستخدام من جامعه نانيانغ التكنولوجية ، سنغافورة (الحيوانية بروتوكول رقم المنتدى الدستوري المشترك-SBS/NIE-A0331).
1. وصف النظام
2. اعداد الحيوانية للتصوير الدماغ الفئران
ملاحظه: استخدمت الفئران الإناث الأصحاء (انظر جدول المواد) لإظهار نظام pld-PAT سطح المكتب الموصوف أعلاه لتصوير الاوعيه الدموية القشرية الحيوانية الصغيرة.
3. ديناميكية في التصوير الحي لامتصاص وأزاله عمليه اللجنة الخاصة في دماغ الفئران
4.
ملاحظه: 1.25 ملغ من مسحوق اللجنة التي تم وزنها باستخدام اله الوزن الصغير ومختلطة مع 5 مل من الماء المقطر للحصول علي تركيز 323 μM لحل اللجنة الخاصة.
5.
ملاحظه: يتم استخدام الأسطر التي تم الحصول عليها اثناء فتره المسح الضوئي 0.5 s لإنشاء صوره مقطعيه واحده. هناك فجوه زمنيه من ~ 0.4-0.6 s بين كل مسح.

الشكل 1: التخطيطي لنظام PLD-بات سطح المكتب. (ا) التخطيطي لسطح المكتب PLD-بات اعداد. PLD: نبض صمام ثنائي ليزر ، OD: الناشر البصرية ، SUTR: عاكس الصوتية القائمة علي عنصر واحد الموجات فوق الصوتية محول ، AM: اله التخدير ، CSP: لوحه المسح الدائري ، SM: السائر المحركات ، LDU: ليزر وحده القيادة ، أمبير: مكبر للصوت ، دق: بطاقة اكتساب البيانات (ب) ترتيب دائري من ثمانيه سولتر حول مركز المسح الضوئي. يرجى النقر هنا لعرض نسخه أكبر من هذا الرقم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم عرض إمكانات نظام PLD-PAT سطح المكتب الموصوف لديناميكية في تصوير الدماغ الحية في هذا البروتوكول مع النتائج المقابلة. وقد أظهرت قدره التصوير عاليه السرعة لسطح المكتب PLD-بات النظام من خلال أداء في التصوير الدماغ الجسم السليم للفئران الإناث الأصحاء. تم جمع إشارات السلطة الفلسطينية باستخدام ثمانيه SUTRs الدورية في 360 ° و 45 ° حول الدماغ الفئران في سرعات المسح الضوئي من 4 s و 0.5 s ، علي التوالي. الشكل 2 ا ، ب عرض صور الدماغ من الفئران الإناث (98 g) في سرعات المسح الضوئي م...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويقدم هذا العمل بروتوكولا لاستخدام نظام PLD-PAT سطح المكتب لاجراء تجارب علي الكائنات الصغيرة مثل الفئران للتصوير في الدماغ الجسم الحي وعمليه سريعة الامتصاص والتخليص من وكلاء النقيض مثل اللجنة الخاصة. ضخمه ، مكلفه أنظمه OPO-بات يستغرق عده دقائق (2-5 دقيقه) للحصول علي واحد عبر مقطعيه في صوره الجسم الفيفو. يوفر نظام PLD-PAT المحمول من الجيل الأول المدمج والمنخفض التكلفة والمقطع المقطعي الواحد في صور الجسم المختلفة في 5 ليالي. وعلي النقيض من ذلك ، فان نظام PLD-PAT المدمج عالي السرعة والصغير الحجم والمنخفض التكلفة يجعل جوده ع...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
وليس لدي أصحاب البلاغ مصالح مالية ذات صله أو تضارب محتمل في المصالح للكشف عنه.
ويدعم البحث المجلس الوطني للبحوث الطبية التابع لوزارة الصحة في سنغافورة (NMRC/OFIRG/0005/2016: M4062012). ويود أصحاب البلاغ ان يشكروا السيد تشاو وأي هوونغ بوبي علي دعم المتجر الألى.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 12 فولت امدادات الطاقة | فولتكرافت | PPS-11810 | لتزويد جهد التشغيل |
| للعاكس الصوتي | أوليمبوس | F102 | عاكس 45 درجة معزز إلى محول طاقة بالموجات فوق الصوتية |
| خزان مياه الأكريليك | ورشة عمل NTU | حسب الطلب | يتم استخدامه للاحتفاظ بالماء الذي يعمل كوسيط اقتران صوتي بين دماغ وجهاز التخدير |
| للكاشفآلة التخدير الطبية بالإضافة إلى بي تي إي المحدودة | مع مكثف الأكسجين. | يوفر الأكسجين والأيزوفلوران للحيوان | |
| موزع | في Vivos Pte Ltd ، سنغافورة | موزع الذي يزود الصغيرة لغرض البحث | |
| حامل | ورشة عمل NTU | حسب الطلب | تستخدم لحمل على بطنه |
| قناع التنفس | ورشة عمل NTU | حسب الطلب | تستخدم جنبا إلى جنب مع حامل لتزويد خليط التخدير للحيوان |
| ورشة عمل الماسح الضوئي الدائري | NTU | الماسح الضوئي المصنوع حسب الطلب مصنوع من الألومنيوم | |
| DAQ (الحصول على البيانات) بطاقة | طيف | M2i.4932-exp | 16 بت ، 30 مللي ثانية / ثانية ، 8 قنوات ، 1 Gs ، برنامج تجميع بيانات PCIe |
| شركة الأدوات الوطنية ، أوستن ، تكساس ، الولايات المتحدة الأمريكية) NI | LabVIEW 2015 SP1 (32 بت) | برنامج قائم على LabVIEW تم تطويره في مختبرنا للتحكم في محرك السائر والحصول على مفردات PA من الكاشف | |
| معالجة البيانات برنامج | Matlab (Mathworks ، Natick ، MA ، الولايات المتحدة الأمريكية) | Matlab R2015b | Matlab في مختبرنا لإعادة بناء صور PA المقطعية |
| مولد الوظيفة | RIGOL | DG1022 | لتغيير معدل تكرار PLD. سيوفر إشارة TTL لمزامنة DAQ مع إثارة الليزر. |
| مضخم إشارة منخفض الضوضاء | Genetron | حسب الطلب باستخدام دوائر صغيرة ، ZFL-500LN-BNC | لتلقي وتضخيم إشارة PA من SUTR. كسبه 24 ديسيبل. |
| الناشر البصري | Thorlabs | DG-120 | يستخدم لجعل شعاع الليزر متجانسا |
| الصمام الثنائي ليزر النبضي | Quantel ، فرنسا | QD-Q1924-ILO-WATER | إنه مصدر ليزر الإثارة بمواصفات الطول الموجي 816 نانومتر ، 3.4 مللي جول لكل طاقة نبضة ، عرض نبضة 107 نانوثانية ، معدل تكرار النبض الأقصى 2 كيلو هرتز ، الأبعاد: 13.0 × 7.6 × 5.0 سم |
| الفئران | في Vivos Pte Ltd ، سنغافورة | NTac: SD ، Sprague Dawley / SD | أنثى ، الوزن 100 & plusmn ؛ 10 جرام ، سلالة الفئران: Sprague Dawley ، العمر: 4-5 أسابيع |
| محرك متدرج مع علبة تروس | LIN Engineering (ديناميكيات مؤازرة) | المحرك: CO-5718L-01P-RO ، علبة التروس: DPL64 / 1 ؛ مزود الطاقة PW-100-24 | لتحريك حامل الكاشف في هندسة دائرية. عزم الدوران: 2.08 نيوتن متر ، القصور الذاتي الدوار: 2.6 كجم - سم 2 |
| هلام الموجات فوق الصوتية | التقدم / هلام باركر أكواسونيك | PA-GEL-CLEA-5000 | جل الموجات فوق الصوتية الشفاف |
| محول الموجات فوق الصوتية | أوليمبوس | V309-SU / U8423013 | مستشعرات بالموجات فوق الصوتية المستخدمة للكشف الضوئي الصوتي. التردد المركزي 5 ميجا هرتز ، 0.5 بوصة |
| مصدر طاقة متغير الجهد العالي | Elektro-Automatik | EA-PS 8160-04 T | لتغيير طاقة خرج الليزر |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.