Name: Integrierte Photoakustische Ophthalmoskopie und Spectral-Domain Optical Coherence Tomography (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2013-01-15T12:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 21 s
Description: Erfahren Sie die integrierte Photoakustische Ophthalmoskopie mit Spectral-Domain OCT zur simultanen in-vivo-Retinaabbildung bei Kleintieren. Diese Methode ermöglicht detaillierte anatomische und funktionelle Analysen der Netzhautzirkulation.

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Wir danken für die großzügige Unterstützung durch die National Science Foundation (CAREER CBET-1.055.379) und den National Institutes of Health (1RC4EY021357, 1R01EY019951). Wir erkennen auch die Unterstützung aus dem China Scholarship Council Wei Song.

Ein. System Configuration <ol><li> PAOM Subsystem <ol><li> Beleuchtungsquelle: ein Nd: YAG-Laser (SPOT-10-100, Elforlight Ltd, UK: 20 uJ / Puls; 2 nsec Pulsdauer; 30 kHz maximalen Impulswiederholungsrate). </li><li> Der Ausgang Lasers bei 1064 nm wird frequenzverdoppelten bis 532 nm durch ein Beta-Barium-Borat (BBO)-Kristall (Castech, San Jose, CA). Nach weiteren Spaltung durch eine Laserlinie Spiegel, wird 532 nm Licht durch eine Single-Mode-Lichtleitfaser (P1-460A-FC-5, Thorlabs) geliefert und 1064 nm-Laser wird durch eine Photodiode (DET10A, Thorlabs), die aufgezeichnet auslöst PA Signalerfassung. </li><li> Der Laser kommende Licht aus der Monomode-Lichtleitfaser wird auf der Netzhaut durch ein Galvanometer (GM, QS-7, Nutfield Technology) und ein Teleskop Konfiguration geliefert (f1 = 75 mm und f2 = 14 mm, Edmund Optics) 6. </li><li> Ein unkonzentriert Nadel Wandler (40-MHz Mittenfrequenz, 16-MHz-Bandbreite, 0,4 × 0,4 mm 2 aktive Element Größe, NIH Ressource Center für Ultraschall-Transducer Technologies, The University of Southern California) in Kontakt mit dem Augenlid platziert, um die PA-Signale von der Netzhaut erzeugt erkennen. Ultraschallgel (Sonotech) zwischen dem Wandler Spitze Augenlid und tierischer für gute akustische Kopplung angewendet wird. </li><li> Das PA-Signal wird von zwei Verstärkern (ZFL-500LN +, Mini-Schaltungen und 5073PR, Olympus) verstärkt, und wird durch eine Datenerfassungsplatine digitalisiert (CS14200, Gage Applied). </li></ol></li><li> SD-OCT Subsystem <ol><li> Geringer Kohärenz Lichtquelle: eine breitbandige Superlumineszenzdiode (IPSDD0804, InPhenix; Mittenwellenlänge: 840 nm; 6-dB-Bandbreite: 50 nm), die die axiale Auflösung von 6 um bestimmt. </li><li> Die Nah-Infrarot-Licht wird Aufgeteilt Arm und Probenarm durch einen 50 × 50 referenzieren angepassten Einmodenfaser Koppler (OZ Optics). </li><li> Nach Kombination mit PAOM Beleuchtungslicht von einem heißen Spiegel (FM02, Thorlabs), Aktien Oktober Probenarm die gleiche Scan-und Lieferbedingungen Optik with PAOM 6. </li><li> Ein selbstgebauten Spektrometer verwendet, um die SD-OCT Störsignalen, wo eine Zeilenkamera CCD-Kamera (Aviiva SM2, e2v) ermöglicht eine A-Zeilenfrequenz von 24 kHz erfassen. Design von typischen Spektrometer können aus mehreren bereits veröffentlichten Literatur 11 und fasergekoppelten SD-OCT-Spektrometer zu finden sind ab sofort im Handel erhältlich. Die SD-OCT-Empfindlichkeit wird gemessen, um besser als 90 dB. </li></ol></li><li> Abtastschema <ol><li> Fast 2-D Rasterabtastung des Galvanometers wird von einem Analog-Ausgabe-Karte (PCI-6731, National Instruments), die ebenfalls löst sowohl das PAOM Laseransteuerung und die Signalerfassung der OCT-Spektrometer gesteuert. Als Ergebnis werden die Daten Akquisitionen PAOM und OCT Subsysteme synchronisiert. </li><li> Die PAOM Datenerfassung von einer Fotodiode Aufnahme PAOM Laser-Sequenz (siehe 1.1.2) ausgelöst. </li><li> 3-D volumetrischen Bildern oder 2-D Fundusbilder von 256 B-Scan-Bilder konstruiert (256 A-Linien pro BScannen Bild). </li></ol></li></ol> 2. System Alignment <ol><li> Maximieren des frequenzverdoppelnden Wirkungsgrad der BBO-Kristall und die Kopplungseffizienz des Einmoden-Lichtleitfaser ist. Tragen LG3 Schutzbrille (Thorlabs) für Personal Augenschutz bei der Optimierung der PAOM Beleuchtungslichts. </li><li> Kollimieren Faserausgang Laser nach PAOM bis 2,0 mm im Durchmesser. </li><li> Richten Sie die kombinierte Beleuchtung Lichter PAOM und SD-OCT zu sein koaxial. </li><li> Stellen Sie die PAOM Anregungslicht bei ~ 40 nJ / Impuls und SD-OCT Sondieren Licht bei ~ 0,8 mW, welche beide berichtet augensicher 6,12 sein. </li></ol> 3. In vivo Multimodal Retinal Imaging <ol><li> Übertragen der Ratte auf eine transparente Polypropylen-Feld, und das Tier zu betäuben durch eine Mischung von Isofluran (Phoenix pharmazeutische, Inc.) und normaler Luft bei einer Konzentration von 1,5% und mit einer Fließgeschwindigkeit von 2,0 l / min für 10 min. </li><li> Begrenze die narkotisierten Ratte in einem geficktde-Halter mit Fünf-Achs-verstellbare Freiheit (Abbildung 1), und halten ihre Körpertemperatur bei ~ 37 ° C durch ein Heizkissen (Repti therm, Zoomed Labors, Inc.). Pflegen Sie die Narkose durch Einatmen Gas gemischten Isofluran und normale Luft mit 1,0% iger Konzentration und 1,5 l / min Volumenstrom während des gesamten Experiments. </li><li> Schneiden Sie die Wimpern mit einer chirurgischen Schere, erweitern die Schüler mit 1% Tropicamide ophthalmische Lösung, und lähmen die Iris Schließmuskel mit 0,5% Tetracainhydrochlorid ophthalmische Lösung. , Künstliche Tränenflüssigkeit (Systane, Alcon Laboratories, Inc.) mit dem Auge Ratte alle zwei Minuten, um Cornea Dehydratisierung und Kataraktbildung verhindern. Überwachen Sie den tierischen Herzfrequenz, Atmung und Blutoxygenierung von einem Pulsoximeter (8.600 V, Nonin Medical, MN) während der Bildgebung. </li><li> Schalten Sie SD-OCT Beleuchtungslicht und überprüfen Sie die Sondierung Licht ~ 0,8 mW sein. </li><li> Aktivieren Sie das Galvanometer Scannen. Richten Sie die SD-OCT Bestrahlungslichts Lieferungauf die Rattenretina und Identifizierung der retinalen Bereich von Interesse (ROI) durch Einstellen der Fünf-Achsen Tierhalter. Hierbei wird die Papille absichtlich in der Mitte des Sichtfeldes plaziert, während der ROI basierend auf verschiedenen Forschungsarbeiten Anforderungen gewählt werden sollte. </li><li> Weitere einstellen Tierhalter, die SD-OCT-Bildgebung Qualitäten Netzhaut Querschnitt in beiden Scan-Richtung (durch Umschalten der Rasterabtastung Richtung) zu optimieren, bis die besten optischen Schwerpunkt erreicht wird. </li><li> Bereiten Sie die Nadel Wandler auf einer Fünf-Achs-verstellbare Plattform, einen Tropfen von Ultraschall-Gel auf den Schallkopf Spitze und sanft an den Wandler Spitze des Tieres Augenlid. </li><li> Set PAOM Laser an den externen Trigger-Modus, starten Sie den Galvanometer Scannen, und aktivieren Sie Echtzeit-Anzeige der PAOM Querschnitt Bild des Tieres Netzhaut. Sorgfältig einstellen Schallkopforientierung bis die PAOM Bild hat das beste Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) und in der Zwischenzeit, zeigt eine gleichmäßig distributed PA Amplitudenmuster in beiden Scan-Richtungen. </li><li> Stellen Sie die Scan-Parameter, und führen die gleichzeitige Netzhaut der SD-OCT und PAOM. Rekonstruieren dreidimensionale Bilder von SD-OCT und PAOM off-line. Unsere Rekonstruktion Codes wurden in Matlab geschrieben und dreidimensionale Visualisierung erreicht uing ein Freeware (Volview, Kitware). Der Algorithmus für die SD-OCT Rekonstruktion kann in Ref gefunden werden. 11 und der Algorithmus für PAOM Rekonstruktion kann in Ref gefunden werden. 6 und Nr. 13. Wenn nötig, wiederholen Verfahren 3.7) -3,9). </li><li> Nach Experiment, schalten Sie die SD-OCT Sondieren Licht, entfernen Sie das Tier aus der Halterung sofort und warm halten, bis er aufwacht natürlich. Halten Sie das Tier in einer dunklen Umgebung für eine zusätzliche Stunde für die Augen zu erholen. Das gesamte Versuchsdauer einschließlich des Tieres Anästhesie und bildgebenden Erfassung, weniger als 30 min für einen erfahrenen Bediener. </li></ol>

<ol><li>Kinyoun, J. L., Martin, D. C., Fujimoto, W. Y., Leonetti, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ophthalmoscopy+versus+fundus+photographs+for+detecting+and+grading+diabetic+retinopathy%5BTitle%5D)+AND+%22Invest.+Ophthalmol.+Vis.+Sci%22%5BJournal%5D)">Ophthalmoscopy versus fundus photographs for detecting and grading diabetic retinopathy.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33 (6), 1888-1893 (1992).</li>
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</ol>

Alle tierexperimentellen Verfahren wurden vom Institutional Animal Care und Use Committee der Northwestern University zugelassen.

Hier präsentieren wir eine detaillierte Anleitung bei gleichzeitiger in vivo Netzhaut von Ratten Augen mit PAOM mit SD-OCT kombiniert. Optical-Streuung auf SD-OCT ist vielleicht die klinische &quot;Goldstandard&quot; für die Netzhaut 3, jedoch ist es nicht empfindlich auf die optische Absorption in der Netzhaut zu erkennen. Der neu entwickelte PAOM ist das einzige optische Absorption basierende ophthalmische Bildgebungsmodalität die optischen Absorptionseigenschaften der Netzhaut 6 bietet....

integrierte photoakustische ophthalmoskopie und spectral-domain optical coherence tomography

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

Sowohl die klinische Diagnose und grundlegende Untersuchung der wichtigsten Augenkrankheiten stark von verschiedenen nicht-invasive ophthalmologische Bildgebung Technologien profitieren. Bestehende Netzhaut Modalitäten wie Fundusfotografie 1, konfokale Laser-Scanning-Ophthalmoskopie (cSLO) 2, und die optische Kohärenztomographie (OCT) 3 haben wesentliche Beiträge bei der Überwachung Krankheit Einsätze und Progressionen, und die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien. Jedoch verlassen sie überwiegend auf den Back-reflektierten Photonen von der Netzhaut. Als Folge sind die optischen Absorptionseigenschaften der Netzhaut, die üblicherweise stark mit retinalen Pathophysiologie Status verbunden, unzugänglich durch die traditionellen Imaging-Technologien. Photoakustische Ophthalmoskopie (PAOM) ist eine aufstrebende Netzhaut Modalität, die den Nachweis der optischen Absorption Kontraste im Auge ermöglicht mit einer hohen Empfindlichkeit 4-7. In PAOM nanosecond Laserpulse durch die Pupille geliefert und abgetastet über den hinteren Auge photoakustischen (PA) Signalen, die durch einen unfokussierten Ultraschall-Wandler an dem Augenlid erkannt werden induzieren. Wegen der starken optischen Absorption von Hämoglobin und Melanin ist PAOM fähig nichtinvasiv Bildgebung die retinale und choroidale Blutgefäßverteilungen und dem retinalen Pigmentepithel (RPE) Melanin bei hohen Kontrasten 6,7. Noch wichtiger ist, basierend auf dem gut ausgebauten spektroskopische photoakustische Bildgebung 5,8 hat PAOM das Potenzial, die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins in retinalen Gefäßen, die entscheidend sein Studium der Physiologie und Pathologie von mehreren blendenden Krankheiten 9 wie diabetische Retinopathie kann abzubilden und neovaskulärem altersbedingter Makula-Degeneration. Darüber hinaus ist das einzig existierende optische Absorption basierenden Augenheilkunde Bildgebungsverfahren können PAOM mit etablierten klinischen ophthalmologische Bildgebung te integriert werdenchniques zu erreichen umfassendere anatomische und funktionelle Auswertungen des Auges auf mehreren optischen Kontrast 6,10 berechnet. In dieser Arbeit, integrieren wir PAOM und Spektral-Domain-OCT (SD-OCT), um gleichzeitig in vivo Netzhaut von Ratten, bei denen sowohl optische Absorption und Streuung Eigenschaften der Netzhaut enthüllt. Die Konfiguration des Systems, System-Ausrichtung und Imaging Acquisition dargestellt.

Abbildung 2 zeigt die 2-D Fundus Bilder von SD-OCT und PAOM erworbenen gleichzeitig in einem Albino-Ratte (A und B) und einer pigmentierten Ratte (C und D), jeweils. In den SD-OCT Fundus Bilder (2A und 2C), haben Netzhautgefäße dunkles Aussehen aufgrund der Hämoglobinabsorption der Sondierung Licht. Neben Netzhautgefäße (RV in 2B), visualisiert PAOM die Aderhaut Blutgefäßverteilungen (CV in 2B) in albino Auge wegen der ...

Photoakustischen Ophthalmologie (PAOM), eine optische Absorption-basierenden Bildgebungsmodalität, bietet der ergänzenden Bewertung der Netzhaut zu den derzeit verfügbaren ophthalmische Imaging-Technologien. Wir berichten über die Verwendung von PAOM mit spektraler-Domain Optischen Kohärenztomographie (SD-OCT) zur gleichzeitigen multimodalen Netzhaut bei Ratten integriert.

Integrierte Photoakustische Ophthalmoskopie und Spectral-Domain Optical Coherence Tomography

Sowohl die klinische Diagnose als auch die Grundlagenuntersuchung bedeutender Augenerkrankungen profitieren in hohem Maße von verschiedenen nicht-invasiven ophthalmologischen Bildgebungsverfahren ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Integration der photoakustischen Ophthalmoskopie mit der optischen Kohärenztomographie im Spektralbereich zur simultanen in-vivo-Bildgebung der Netzhaut bei kleinen Tieren zu demonstrieren. Dies wird erreicht, indem zunächst ein anästhesiertes Tier präpariert wird, wobei die Pupille erweitert und der Musculus sphincter iridis gelähmt wird. Anschließend wird eine Echtzeit-S-D-O-C-T-Querschnittsbildgebung verwendet, um den interessierenden Netzhautbereich zu lokalisieren und die optischen Parameter zu optimieren.Ein Nadel-Ultraschallwandler, der in Kontakt mit dem Augenlid des Tieres gebracht wird, erfasst die laserinduzierten photoakustischen Signale und optimiert die Position des Ultraschallwandlers für eine maximale Signalamplitude. Die abschließenden Schritte bestehen darin, die Scanparameter einzustellen und S-D-O-C-T- und PAOM-Bilder gleichzeitig aufzuzeichnen. Letztendlich können der optische Absorptionskontrast und der optische Streukontrast der aufgezeichneten Bilder minimale funktionelle Veränderungen in der Netzhautdurchblutung und im Pigmentepithel zusammen mit einer detaillierten Netzhautanatomie sichtbar machen

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Insgesamt retinalen Blutflusses wird durch Doppler optische Kohärenztomographie und halbautomatische Grading-Software gemessen.

Doppler Optical Coherence Tomography der retinalen Zirkulation

Dieses Manuskript beschreibt ein Protokoll für die in-Vivo Bildgebung der Netzhaut Maus mit hochauflösenden spektralen Bereich optische Kohärenztomographie (SD-OCT). Es konzentriert sich auf die retinalen Ganglienzellen (RGC) in der peripapillären Region mit mehreren scannen und Quantifizierung der beschriebenen Ansätze.

Optische Kohärenztomographie: Maus retinalen Ganglienzellen Zellen In Vivo Imaging

Dieses Protokoll beschreibt wie hochauflösende bildgebende Verfahren wie spectral-Domain optische Kohärenztomographie und scanning Laser Ophthalmoskopie in kleine Nagetiere, mit einer ophthalmologischen Bildgebung Plattform-System, um Auskunft über genutzt werden Netzhautdicke und Microglial Zelle Verteilung, beziehungsweise.

In Vivo Darstellung der Cx3cr1GLP/Gfp Reporter Mäuse mit Spectral-Domain optische Kohärenztomographie und Scanning Laser Ophthalmoskopie

Dieses Manuskript beschreibt der Roman Aufbau und Arbeitsweise einer photoakustischen Mikroskopie und optische Kohärenz Tomographie Dual-Modalität System für die nicht-invasive, markierungsfreie chorioretinalen Bildgebung von größeren Tieren wie Kaninchen.

Neuartige photoakustische Mikroskopie und optische Kohärenztomographie Dual-Modalität chorioretinalen Bildgebung in lebenden Kaninchen Augen

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um ein großes Sichtfeld (FOV) dreidimensionale (3D) Fluoreszenz und OCT Netzhautbild mithilfe eine neuartige bildgebende multimodale Plattform abrufen. Wir werden das System-Setup, die Methode der Ausrichtung und der operativen Protokolle vorstellen. In-Vivo Bildgebung werden demonstriert und repräsentative Ergebnisse zur Verfügung gestellt werden.

Multimodale Volumetrische Retinal Imaging von schrägen Scanning Laser Ophthalmoskopie (oSLO) und optische Kohärenztomografie (OCT)

Ein detailliertes Protokoll für die Beurteilung der strukturellen und optischen Anzeigen bei Nagetieren durch optische Kohärenz Tomographie und optokinetischen Reaktion wird vorgestellt. Die Ergebnisse liefern wertvolle Erkenntnisse für die Augenheilkunde sowie neurologische Forschung.

Mit optischen Kohärenztomographie und optokinetischen Antwort als strukturelle und funktionelle visuelles System auslesen bei Mäusen und Ratten

Hier beschreiben wir die Verwendung der spektralen optischen Kohärenztomographie (SD-OCT) zur Visualisierung von Netzhaut- und Augenstrukturen in vivo in Modellen der Netzhautdegeneration, des Glaukoms, der diabetischen Retinopathie und der Myopie.

In-vivo-Strukturbewertungen von Augenerkrankungen in Nagetiermodellen mittels optischer Kohärenztomographie

Hier beschreiben wir eine in vivo bildgebende Technik mittels optischer Kohärenztomographie, um die Diagnose und quantitative Messung der Retinopathie bei Mäusen zu erleichtern.

Anwendung der optischen Kohärenztomographie auf ein Mausmodell der Retinopathie

Das vorliegende Protokoll beschreibt die Aufnahme multispektraler optoakustischer Bilder von in vivo menschlichen Hautgefäßen. Dazu gehört die Quantifizierung von Hämoglobin und Melanin, die als Chromophore von Interesse für die Funktionsanalyse angesehen werden.

Multispektrale optoakustische Tomographie zur funktionellen Bildgebung in der Gefäßforschung

Die hochauflösende optische Kohärenztomographie (HR-OCT) des vorderen Augenabschnitts ist eine vielversprechende nicht-invasive Modalität für die Diagnose und therapeutische Beurteilung der Plattenepithelneoplasie der Augenoberfläche (OSSN). Hier werden der Systemaufbau, die Scantechnik und repräsentative Diagnoseergebnisse vorgestellt.

Anteriore hochauflösende optische Kohärenztomographie in der Diagnostik und therapeutischen Überwachung von Plattenepithelneoplasien an der Augenoberfläche

Erfahren Sie die integrierte Photoakustische Ophthalmoskopie mit Spectral-Domain OCT zur simultanen in-vivo-Retinaabbildung bei Kleintieren. Diese Methode ermöglicht detaillierte anatomische und funktionelle Analysen der Netzhautzirkulation.

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