Optische Gewebe Phantome sind unverzichtbare Werkzeuge für Kalibrierung und Charakterisierung von optischen bildgebenden Systemen und Validierung von theoretischen Modellen. Dieser Artikel beschreibt eine Methode für die phantom Fertigung, die Replikation von optischen Gewebeeigenschaften und dreidimensionale Gewebestruktur enthält.
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Methodenartikel
Herstellung und Charakterisierung von optischen Gewebe Phantome, die Makrostruktur enthalten
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Die rasante Entwicklung der neuen optischen bildgebenden Verfahren ist abhängig von der Verfügbarkeit von kostengünstigen, anpassbar und leicht reproduzierbare Standards. Durch die Replikation der bildgebenden Umwelt, können kostspielige Tierversuche, eine Technik zu validieren umgangen werden. Vorhersage und Optimierung der Performance von in Vivo und Ex Vivo bildgebende Verfahren erfordert Tests an Proben, die optisch ähnlich zu den Geweben von Interesse sind. Gewebe-Nachahmung optische Phantome bieten einen Standard für die Bewertung, Charakterisierung und Kalibrierung eines optischen Systems. Homogene Polymer optische Gewebe Phantome werden häufig verwendet, um die optischen Eigenschaften eines bestimmten Gewebe-Typs in einem engen Spektralbereich zu imitieren. Mehrschichtige Gewebe wie die Epidermis und Dermis, können nachgeahmt werden, indem einfach stapeln diese homogene Platte Phantome. Jedoch sind viele in-Vivo Bildgebung auf mehr räumlich komplexe Gewebe angewendet wo drei dreidimensionale Strukturen, wie Blutgefäße, Atemwege oder Gewebedefekte, die Leistung des imaging Systems beeinträchtigen können.
Dieses Protokoll beschreibt die Herstellung eines Gewebes imitiert Phantoms, das dreidimensionale strukturelle Komplexität mit Material mit optischen Eigenschaften des Gewebes umfasst. Nachschlagetabellen bieten Tusche und Titandioxid Rezepte für optische Absorption und Streuung Ziele. Methoden zur Charakterisierung und optimieren die optischen Materialeigenschaften werden beschrieben. Die phantom Herstellung ausführlich in diesem Artikel hat eine interne Verzweigung mock Atemwege leere; die Technik ist jedoch weitgehend auf andere Gewebe oder Organ Strukturen einsetzbar.
Einleitung
Gewebe-Phantome sind weit verbreitet für System-Charakterisierung und Kalibrierung von optischen Bildgebung und Spektroskopie Instrumenten, einschließlich der Multimodalität Systeme mit Ultraschall oder nuklearen Modalitäten1,2,3 ,4. Phantome bieten eine kontrollierte optische Umgebung für System-Charakterisierung und Qualitätskontrolle mehrere biologische bildgebender Verfahren. Gewebe-Nachahmung Phantome sind nützliche Werkzeuge in der Vorhersage der System-Performance und Optimierung der System-Design für die physiologische Aufgabe; zum ....
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Protokoll
1. Auswahl und Überprüfung der Matrix Materialeigenschaften
- Finden Sie bevor Sie beginnen den phantom Fertigungsprozess (Abbildung 1) die Absorption und die reduzierte Streuung Koeffizienten für das biologische Gewebe auf der bildgebenden Wavelength(s) von Interesse. Vorläufige Schätzungen finden Sie in den Referenzen35,36. Validierung der optischen Koeffizienten kann jedoch erforderlich sein.
- Mit der Nachschlagetabellen für Absorptionskoeffizient µeinund reduzierte Streuung Koeffizient µs', 488, 535, 632 und 775 nm Wellenlängen (T....
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Ergebnisse
Um die phantom Herstellung Technik zu demonstrieren, Maus Lunge Gewebe Phantome wurden hergestellt, um simulieren gemessenen optische Eigenschaften des ausgeschnittenen gesund und entzündeten murinen Lungengewebe auf 535 nm (Tabelle 5). Diese Wellenlänge von Interesse ist die Erregung Wellenlänge für TdTomato fluoreszierendes Protein in rekombinanten Reporter Stämme von Mykobakterien in früheren Studien33verwendet. Optische Messungen der Maus Lunge.......
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Diskussion
Wir haben eine Methode zum Erstellen von optischen Phantome zur Darstellung einer murinen Lungenkrebs mit einer internen verzweigte Struktur die internen Luft-Gewebe-Schnittstelle simulieren bewiesen. Die optischen Eigenschaften der murinen Lungengewebe werden erreicht durch den Einbau von einzigartigen Konzentration von optisch Streuung und absorbierende Partikel innerhalb der Masse Matrix Polymer homogen verteilt. Diese optischen Eigenschaften können abgestimmt werden, um die physiologischen Werte in unterschiedliche S.......
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Offenlegungen
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde unterstützt von der National Science Foundation Karriere nicht zu vergeben. CBET 1254767 und National Institute of Allergy and Infectious Diseases gewähren keine. R01 AI104960. Wir erkennen dankbar Patrick Griffin und Dan Tran für ihre Unterstützung mit Charakterisierung Messungen und der Texas A & M Herz-Kreislauf-Pathologie-Labor für die Mikro-CT-Bildgebung.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Dow Corning Sylgard 184 Silikonverkapselung Klar 0,5 kg Kit | Ellsworth Adhesives | 184 SIL ELAST KIT 0,5 KG | Polydimethylsiloxan: Polymerbasis für optische |
| Phantome Weißer Rutil Titandioxid Pulver | Atlantic Equipment Engineers | TI-602 | Streupartikel für optische Phantome |
| Higgins Füllfederhalter India Ink | Michaels Craft Stores | 10015483 | Absorbierende Partikel für optisches Phantom |
| Hitzebeständiges Klebeband | Uline | S-7595 | Hitzebeständiges Klebeband für Polymerformen |
| Fortus 360mc 3D-Drucker | Stratasys | N / A | Kann mit diesem Modelldrucker ABS Elfenbein Bau- und Stützmaterial wechseln |
| Modellmaterial | Stratasys | SDS-000001 | Material zum Drucken von Formteilen und / oder Verwendung als Stütze für den Druck der internen Struktur |
| SR-30 Löslicher Träger | Stratasys | 400638-0001 | Basislösliches Stützmaterial für den Druck der internen Struktur |
| Flacktek Speedmixer | Flacktek Inc. | DAC 150.1 FV | Zum effizienten Mischen von Polymeren und Partikeln |
| Ulbrichtsche Kugel | Edmund Optics | 58-585 | Zur Messung optischer Eigenschaften |
| Polycarbonat-Bauplatten (1 mm) | Stratasys | N/A | Gebrauchte Polycarbonat-Bauplatten von Stratasys Drucker können ebenfalls verwendet werden |
Referenzen
- Curatolo, A., Kennedy, B. F., Sampson, D. D. Structured three-dimensional optical phantom for optical coherence tomography. Opt Express. 19 (20), 19480-19485 (2011).
- Miranda, D. A., Cristiano, K. L., Gutiérrez, J. C. Breast phantom for mammary tissue characterization by near infrared spectroscopy. J Phys Conf Ser. 466 (1), 012018(2....
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Nachdrucke und Genehmigungen
