Name: Multimodale Bildgebung und Spektroskopie Faserbündelmikroendoskopie Plattform für Nicht-invasive, In Vivo Gewebeanalyse (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: Erfahren Sie die multimodale Faserbündelmikroendoskopie zur kombinierten Fluoreszenzbildgebung und diffusen Reflexionsspektroskopie für die nicht-invasive In-vivo-Gewebeanalyse. Diese Methode ermöglicht die gleichzeitige Erfassung hochaufgelöster Strukturbilder und quantitativer physiologischer Parameter wie Hämoglobin- und Melaninkonzentration sowie Sauerstoffsättigung am selben Gewebeort.

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Dieses Material basiert auf Arbeiten, die von den National Institutes of Health (1R03-CA182052, 1R15-CA202662), dem National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program (G.G., DGE-1450079), dem Arkansas Biosciences Institute und dem University of Arkansas Doctoral Academy Fellowship unterstützt wurden. Alle Meinungen, Ergebnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen, die in diesem Material geäußert werden, sind die der Autoren und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten der anerkannten Förderagenturen wider.

<ol><li>Muldoon, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subcellular-resolution+molecular+imaging+within+living+tissue+by+fiber+microendoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Subcellular-resolution molecular imaging within living tissue by fiber microendoscopy.</a> Opt Express. 15, 16413-16423 (2007).</li>
<li>Rajaram, N., Reichenberg, J. S., Migden, M. R., Nguyen, T. H., Tunnell, J. W. Pilot clinical study for quantitative spectral diagnosis of non-melanoma skin cancer. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRajaram%2C+N+%22Lasers+Surg+Med%22">Lasers Surg Med</a>. 42, 716-727 (2010).</li>
<li>Louie, J. S., Richards-Kortum, R., Anandasabapathy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+and+advancements+in+the+use+of+high-resolution+microendoscopy+for+detection+of+gastrointestinal+neoplasia%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Gastroenterol+Hepatol%22%5BJournal%5D)">Applications and advancements in the use of high-resolution microendoscopy for detection of gastrointestinal neoplasia.</a> Clin Gastroenterol Hepatol. 12, 1789-1792 (2014).</li>
<li>Chang, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+resolution+microendoscopy+for+classification+of+colorectal+polyps%5BTitle%5D)+AND+%22Endoscopy%22%5BJournal%5D)">High resolution microendoscopy for classification of colorectal polyps.</a> Endoscopy. 45, 553-559 (2013).</li>
<li>Muldoon, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+imaging+of+oral+neoplasia+with+a+high-resolution+fiber-optic+microendoscope%5BTitle%5D)+AND+%22Head+Neck%22%5BJournal%5D)">Noninvasive imaging of oral neoplasia with a high-resolution fiber-optic microendoscope.</a> Head Neck. 34, 305-312 (2011).</li>
<li>Muldoon, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+quantitative+image+analysis+criteria+for+the+high-resolution+microendoscopic+detection+of+neoplasia+in+Barrett%27s+esophagus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Evaluation of quantitative image analysis criteria for the high-resolution microendoscopic detection of neoplasia in Barrett's esophagus.</a> J Biomed Opt. 15, 026027(2010).</li>
<li>Prieto, S. P., Powless, A. J., Boice, J. W., Sharma, S. G., Muldoon, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proflavine+Hemisulfate+as+a+Fluorescent+Contrast+Agent+for+Point-of-Care+Cytology%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Proflavine Hemisulfate as a Fluorescent Contrast Agent for Point-of-Care Cytology.</a> PLoS One. 10, e0125598(2015).</li>
<li>Parikh, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+diagnostic+accuracy+of+high+resolution+microendoscopy+in+differentiating+neoplastic+from+non-neoplastic+colorectal+polyps%3A+a+prospective+study%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Gastroenterol%22%5BJournal%5D)">In vivo diagnostic accuracy of high resolution microendoscopy in differentiating neoplastic from non-neoplastic colorectal polyps: a prospective study.</a> Am J Gastroenterol. 109, 68-75 (2014).</li>
<li>Shin, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+analysis+of+high-resolution+microendoscopic+images+for+diagnosis+of+esophageal+squamous+cell+carcinoma%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Gastroenterol+Hepatol%22%5BJournal%5D)">Quantitative analysis of high-resolution microendoscopic images for diagnosis of esophageal squamous cell carcinoma.</a> Clin Gastroenterol Hepatol. 13, 272-279 (2015).</li>
<li>Prieto, S. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Qualitative+and+quantitative+comparison+of+colonic+microendoscopy+image+features+to+histopathology%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+SPIE+Int+Soc+Opt+Eng%22%5BJournal%5D)">Qualitative and quantitative comparison of colonic microendoscopy image features to histopathology.</a> Proc SPIE Int Soc Opt Eng. 9328, (2015).</li>
<li>Greening, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber-bundle+microendoscopy+with+sub-diffuse+reflectance+spectroscopy+and+intensity+mapping+for+multimodal+optical+biopsy+of+stratified+epithelium%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Fiber-bundle microendoscopy with sub-diffuse reflectance spectroscopy and intensity mapping for multimodal optical biopsy of stratified epithelium.</a> Biomed Opt Express. 6, 4934-4950 (2015).</li>
<li>Rajaram, N., Gopal, A., Zhang, X., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+validation+of+the+effects+of+microvasculature+pigment+packaging+on+in+vivo+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Lasers+Surg+Med%22%5BJournal%5D)">Experimental validation of the effects of microvasculature pigment packaging on in vivo diffuse reflectance spectroscopy.</a> Lasers Surg Med. 42, 680-688 (2010).</li>
<li>Spliethoff, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+of+tumor+response+to+cisplatin+using+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Transl+Oncol%22%5BJournal%5D)">Monitoring of tumor response to cisplatin using optical spectroscopy.</a> Transl Oncol. 7, 230-239 (2014).</li>
<li>Chang, V. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+physiology+of+the+precancerous+cervix+in+vivo+through+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Neoplasia%22%5BJournal%5D)">Quantitative physiology of the precancerous cervix in vivo through optical spectroscopy.</a> Neoplasia. 11, 325-332 (2009).</li>
<li>Yu, B., Shah, A., Nagarajan, V. K., Ferris, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffuse+reflectance+spectroscopy+of+epithelial+tissue+with+a+smart+fiber-optic+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Diffuse reflectance spectroscopy of epithelial tissue with a smart fiber-optic probe.</a> Biomed Opt Express. 5, 675-689 (2014).</li>
<li>Hennessy, R., Goth, W., Sharma, M., Markey, M. K., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+probe+geometry+and+optical+properties+on+the+sampling+depth+for+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomedical+Opt%22%5BJournal%5D)">Effect of probe geometry and optical properties on the sampling depth for diffuse reflectance spectroscopy.</a> J Biomedical Opt. 19, 107002(2014).</li>
<li>Ghassemi, P., Travis, T. E., Moffatt, L. T., Shupp, J. W., Ramella-Roman, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+polarized+multispectral+imaging+system+for+quantitative+assessment+of+hypertrophic+scars%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">A polarized multispectral imaging system for quantitative assessment of hypertrophic scars.</a> Biomed Opt Express. 5, 3337-3354 (2014).</li>
<li>Vasefi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polarization-sensitive+hyperspectral+imaging+in+vivo%3A+a+multimode+dermoscope+for+skin+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Polarization-sensitive hyperspectral imaging in vivo: a multimode dermoscope for skin analysis.</a> Sci Rep. 4, (2014).</li>
<li>Winkler, A. M., Rice, P. F. S., Drezek, R. A., Barton, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+tool+for+rapid+disease+mapping+using+optical+coherence+tomography+images+of+azoxymethane-treated+mouse+colon%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomedl+Opt%22%5BJournal%5D)">Quantitative tool for rapid disease mapping using optical coherence tomography images of azoxymethane-treated mouse colon.</a> J Biomedl Opt. 15, 041512(2010).</li>
<li>Bish, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Handheld+Diffuse+Reflectance+Spectral+Imaging+%28DRSi%29+for+in-vivo+characterization+of+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Handheld Diffuse Reflectance Spectral Imaging (DRSi) for in-vivo characterization of skin.</a> Biomed Opt Express. 5, 573-586 (2014).</li>
<li>Prahl, S. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPrahl%2C+SA+%22Optical+Absorption+of+Hemoglobin%22">Optical Absorption of Hemoglobin</a>. , 
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<li>Rajaram, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+validation+of+a+clinical+instrument+for+spectral+diagnosis+of+cutaneous+malignancy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Opt%22%5BJournal%5D)">Design and validation of a clinical instrument for spectral diagnosis of cutaneous malignancy.</a> Appl Opt. 49, 142-152 (2010).</li>
<li>Hennessy, R., Markey, M. K., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+one-layer+assumption+on+diffuse+reflectance+spectroscopy+of+skin%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Impact of one-layer assumption on diffuse reflectance spectroscopy of skin.</a> J Biomed Opt. 20, 27001(2015).</li>
<li>Rajaram, N., Nguyen, T. H., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lookup+table-based+inverse+model+for+determining+optical+properties+of+turbid+media%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Lookup table-based inverse model for determining optical properties of turbid media.</a> J Biomed Opt. 13, 050501(2008).</li>
<li>Nichols, B. S., Rajaram, N., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+of+a+lookup+table-based+approach+for+measuring+tissue+optical+properties+with+diffuse+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Performance of a lookup table-based approach for measuring tissue optical properties with diffuse optical spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 17, 057001(2012).</li>
<li>Greening, G. J., James, H. M., Muldoon, T. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGreening%2C+GJ+%22Optical+Phantoms%3A+Diffuse+and+Sub-diffuse+Imaging+and+Spectroscopy+Validation%22">Optical Phantoms: Diffuse and Sub-diffuse Imaging and Spectroscopy Validation</a>. , SPIE Spotlights. 1-37 (2015).</li>
<li>Karsten, A. E., Smit, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+and+verification+of+melanin+concentration+on+human+skin+type%5BTitle%5D)+AND+%22Photochem+Photobiol%22%5BJournal%5D)">Modeling and verification of melanin concentration on human skin type.</a> Photochem Photobiol. 88, 469-474 (2012).</li>
<li>Glennie, D. L., Hayward, J. E., Farrell, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+changes+in+the+hemoglobin+concentration+of+skin+with+total+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Modeling changes in the hemoglobin concentration of skin with total diffuse reflectance spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 20, 035002(2015).</li>
<li>Lim, L., Nichols, B., Rajaram, N., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probe+pressure+effects+on+human+skin+diffuse+reflectance+and+fluorescence+spectroscopy+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Probe pressure effects on human skin diffuse reflectance and fluorescence spectroscopy measurements.</a> J Biomed Opt. 16, 011012(2011).</li>
</ol>

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden finanziellen Interessen haben.

<html> Die multimodalen hochauflösende Bildgebung und Unter diffusen Reflexionsspektroskopie Faserbündel- Mikroendoskop hier berichtet können von den Forschern für eine Vielzahl von Anwendungen, einschließlich endoskopischen oder Hand Verwendung für die menschliche oder tierische Studien optimiert und verwendet werden. Es stellt somit eine flexible Methode zur in - vivo - apikal Gewebe - Mikroarchitektur neben Messungen der Hämoglobinkonzentration, Melaninkonzentration und Gewebesauerstoffsättigung aus ...

Faserbündel Mikroendoskopie Techniken analysieren typischerweise in vivo Gewebe entweder mit bildgebenden Verfahren oder eine Kombination von Spektroskopie - Techniken. 1-3 Eine solche Abbildungstechnik, hochauflösende Fluoreszenzmikroendoskopie, können Bild apikal Gewebe - Mikroarchitektur mit subzellulärer Auflösung in einem kleinen , mikroskaligen Feld-of-view, ein aktuelles Kontrastmittel wie Proflavinkonzentration, Fluorescein oder Pyranin Tinte. 1,3-11 Diese Bildgebungsmodalität klinische Leistung hat gezeigt , viel versprechende in qualitativ differenzier kranken und gesunden Epithelgewebe in Echtzeit unter Verwendung von mit niedrigen Gelegentlich inter~~POS=TRUNC Variabilität. 8, werden die Ermittler hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie Daten verwenden , um quantitative Merkmale wie Zell- und Kerngröße oder Drüse Bereich extrahieren, aber dies bleibt ein in erster Linie qualitative Technik gezielt in Richtung Gewebemorphologie zu visualisieren. 1,3,8- 10 Andererseits seits~~POS=HEADCOMP Spektroskopietechniken, wie beispielsals diffuse Reflexionsspektroskopie, sind auf die Bereitstellung funktioneller Gewebeinformationen gezielt und haben in quantitativ zu identifizieren Krebsläsionen in mehreren Organen vielversprechende klinische Leistungsfähigkeit gezeigt. 2,12-15 Daher besteht ein Bedarf für eine Vorrichtung, beide Arten von Modalitäten möglicherweise weiter zu reduzieren inter-observer Variabilität enthalten, zu erhalten Echtzeit-Visualisierung von Gewebe-Mikroarchitektur und stellen eine vollständigere Analyse der Gewebegesundheit. Um dieses Ziel zu erreichen, ein multimodales sondenbasierte Instrument wurde konstruiert , das zwei Modalitäten in einem einzigen faseroptischen Sonde kombiniert. Hochauflösende Fluoreszenzmikroendoskopie und Unter diffuser Reflexionsspektroskopie 11 Dieses Verfahren co-registers qualitative Bilder mit hoher Auflösung von apical Gewebemorphologie (strukturellen Eigenschaften) mit quantitativen spektrale Information (funktionelle Eigenschaften) aus zwei verschiedenen Gewebetiefen, einschließlich der lokalen Hämoglobinkonzentration ([Hb]), Melanin - Konzentration ([Mel]) und Sauerstoffsättigung (SaO 2). 11,12,16 Diese spezifische Unter diffusen Reflexionsspektroskopie Modalität verwendet zwei Quellen-Detektor - Trennungen (SDSs) zwei einzigartige Gewebetiefen zur Probe zur Verfügung zu stellen ein umfassenderes Bild der Gewebegesundheit durch an die Basalmembran und das darunter liegende Gewebe Stroma Abtasten nach unten. 11 Die Faser-Sonde besteht aus einem zentralen 1 mm Durchmesser Bildfaser mit ca. 50.000 4,5 um Durchmesser Faserelementen, einem Manteldurchmesser von 1,1 mm und einer Gesamtbeschichtungsdurchmesser von 1,2 mm. Die Bildfaser wird von fünf 200 &amp; mgr; m Durchmesser Fasern mit Manteldurchmesser von 220 &amp; mgr; m umgeben. Jede 200 &amp; mgr; m Multimode-Faser ist ein Mitte-zu-Zentrum Abstand von 864 &amp; mgr; m entfernt von der Mitte der Bildfaser. Jedes der 200 &amp; mgr; m Multimode-Fasern sind 25 ° auseinander. Mit dem am weitesten links stehende 200 &amp; mgr; m Multimode-Faser als &quot;Quelle&quot; Faser, und die zusätzliche three 200 &amp; mgr; m Multimode-Fasern als die &quot;Sammlung&quot; Fasern, schafft diese Geometrie notwendigerweise drei Mitte-zu-Mitte SDSs von 374 &amp; mgr; m, 730 &amp; mgr; m, 1051 &amp; mgr; m und 1323 &amp; mgr; m. Die Faserspitzen werden in einem zylindrischen Metallgehäuse eingeschlossen, dass die Abstände zwischen den Fasern konstant hält. Der Durchmesser des zylinderförmigen Metallgehäuses ist 3 mm. Das distale Ende (in Richtung der faseroptischen Sondenspitze) der faseroptischen Sonde 2 Meter lang. Die Sonde trennt dann in den sechs jeweiligen einzelnen Fasern am proximalen Ende ( in Richtung der Instrumentierungs) , die zusätzlich 2 Meter lang ist, für eine Gesamtlänge von 4 Fuß. 1 zeigt eine Darstellung des faseroptischen Sonde. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/54564/54564fig1.jpg" /> Abb . 1: faseroptische Sonde Design Die faseroptische Sonde besteht aus einem 1 mm Durchmesser Bildfaser und vier 200 um Multimode - Fasern. DiesAbbildung zeigt Darstellungen von (a) die Metallabschlusskappe , die die Geometrie der Fasern an der Sondenspitze beschränkt SDSs von 374, 730 und 1051 &amp; mgr; m in Bezug auf die am weitesten links stehende 200 &amp; mgr; m Multimode - Faser (Skala bar ≈ 1 mm) zu erhalten, (b) die Fasern innerhalb der Metallkappe eingeschränkt zu werden, um die Faserkerne zeigt, Fasermantel und Faserbeschichtung (Skala bar ≈ 1 mm), (c) die Schutz Polyamid Ummantelung um die Fasern (Skala bar ≈ 1 mm), (d ) die fertige distale Spitze der Sonde, mit dem Metall Fingergriff und einzelne schwarze Kabel alle Fasern (Skala bar ≈ 4 mm), und (e) ein Bild von der distalen Spitze der Sonde (Skala bar ≈ 4 mm) enthält. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54564/54564fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier</a> , um <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54564/54564fig1large.jpg" target="_blank">eine größere Version dieser Figur zu sehen.</a> Diese multimodalen Instrumentierung und die damit verbundenen technique ist die erste Kombination dieser Modalitäten innerhalb einer einzigen Sonde, obwohl andere kombinierte strukturelle / funktionelle Techniken tun, dass verschiedene Modalitäten kombinieren existieren. Zum Beispiel verbindet hyperspektrale Bildweitfeld - Bildgebung mit quantitativen Hämoglobin und Melanin Eigenschaften, 17,18 und andere Techniken entwickelt worden , die die optische Kohärenztomographie kombinieren (OCT) mit Analyse von Gewebeproteinexpression, 19 ein paar zu nennen. Dieser Artikel berichtet über eine kompakte und einfach zu implementierende Instrumentierungs Einrichtung, die eine allgemeine faseroptische Sonde verwendet, die für verschiedene Zwecke, einschließlich endoskopischen Einsatz im unteren Gastrointestinaltrakt und der Speiseröhre oder als Handsonde zur Verwendung in der Mundhöhle optimiert werden kann, und Außenhaut Platzierung. 11,20 Die Hardware für diese Besetzung erfordert sowohl individuelle Datenerfassung und Nachbearbeitung Code diffusen Reflexionsspektren zu erfassen und extrahieren Sie dann die resultierende volumE-gemittelte Gewebe physiologische Parameter einschließlich [Hb], [Mel] und SaO 2. Die benutzerdefinierte Datenerfassungscode wurde die gleichzeitige Erfassung von einer Kamera (für hochauflösende Fluoreszenzmikroskopie) und ein Spektrometer (für diffuse Reflexionsspektroskopie) zu ermöglichen, errichtet. Treiber sind von den Websites der Hersteller oft zur Verfügung Integration mit einer Vielzahl von Programmiersprachen zu ermöglichen. Die benutzerdefinierte Post-Processing - Code importiert a priori - Absorptionswerte von in vivo [Hb] und [Mel] 21 und verwendet dann eine zuvor nicht - linearen entwickelte Optimierungsanpassungsprozess, der eine angepasste Kurve der Spektren erzeugt. 22 Die angepasste Kurve durch Minimierung der gebaut χ 2 -Wert zwischen sich und dem Rohspektren und die Gewebe physiologischen Parameter zu bestimmen ([Hb], [Mel] und SaO 2) aus der angepassten Kurve und mit dem niedrigsten χ 2 -Wert. 22 der Code kann geändert werden , umfassenAbsorption von anderen Chromophoren als auch, wie die exogenen Pyranin Tinte hier verwendet wird, so dass Ziel sind physiologische Parameter nicht beeinflusst. Physiologische Indikatoren der Gewebegesundheit, wie [Hb], [Mel] und SaO 2, können als Berichte von Tumor Ansprechen auf die Therapie oder als Indikatoren für die lokale Vaskularisierung und Angiogenese verwendet werden. 14,23 Inklusive einer hochauflösenden Fluoreszenzmikroendoskopie Modalität hilft Sonde Plazierungsführung und ist ein interner vollständigeres Bild der Beziehung zwischen Epithelgewebe Struktur und Funktion. In diesem Artikel, den Bau und die Anwendung des multimodalen Mikroendoskop beschrieben. 11

<table><tbody><tr><td>30 mm Käfigwürfel mit dichroitischer Filterhalterung</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>CM1-DCH</td><td></td></tr><tr><td>dichroitischer Spiegel (Strahlteiler) mit 470 nm)</td><td>Chroma Corporation</td><td>T470lpxr</td><td></td></tr><tr><td>Käfig-Montagestab, 1,5", 4er-Pack</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>ER1.5-P4</td><td></td></tr><tr><td>Käfig-Montagestange, 3,0", 4er-Pack</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>ER3-P4</td><td></td></tr><tr><td>Käfig-Montagestange, 2,0", 4er-Pack</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>ER2-P4</td><td></td></tr><tr><td>SM1-Käfigplatte mit 30 mm Gewinde</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>CP02</td><td></td></tr><tr><td>SM1 Serie spannungsfreier Sicherungsring</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>SM1PRR</td><td></td></tr><tr><td>SM1 Objektivtubus, 1.00" Gewindetiefe</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>SM1L10</td><td></td></tr><tr><td>Rechtwinklige kinematische Spiegelhalterung</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>KCB1</td><td></td></tr><tr><td>1" UV-verstärkter Aluminiumspiegel</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>PF10-03-F01</td><td></td></tr><tr><td>Z-Achsen-Translationshalterung</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>SM1Z</td><td></td></tr><tr><td>10X Olympus Plan Achromatisches Objektiv</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>RMS10X</td><td></td></tr><tr><td>Objektivfassung mit XY-Übersetzung</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>CXY1</td><td></td></tr><tr><td>SMA-Faser-Adapterplatte mit SM1-Gewinde</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>SM1SMA</td><td></td></tr><tr><td>SM1 Objektivtubus, 0,50" Gewindetiefe</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>SM1L05</td><td></td></tr><tr><td>440/40 Bandpassfilter (Anregung)</td><td>Chroma Corporation</td><td>ET440/40x</td><td></td></tr><tr><td>525/36 Bandpassfilter (Emission)</td><td>Chroma Corporation</td><td>ET525/36m</td><td></td></tr><tr><td>Quick Set Epoxy</td><td>Loctite</td><td>1395391</td><td></td></tr><tr><td>455 nm LED-Lichtgehäuse-Kit - 3-Watt</td><td></td><td>LED-Versorgung ALK-LH-3W-KIT</td><td></td></tr><tr><td>1" achromatisches Doublet, f = 50 mm</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>AC254-050-A</td><td></td></tr><tr><td>Flea 3 USB Monochrome Kamera</td><td>Point Grey, Inc.</td><td>FL3-U3-32S2M-CS</td><td></td></tr><tr><td>0,5" Pfostenhalter, L = 1,5"</td> <td>Thorlabs, Inc.</td><td>PH1.5</td><td></td></tr><tr><td>0.5" Optischer Stift, L = 4.0"</td> <td>Thorlabs, Inc.</td><td>TR4</td><td></td></tr><tr><td>Montagesockel, 1" x 2,3" x 3/8"</td> <td>Thorlabs, Inc.</td><td>BA1S</td><td></td></tr><tr><td>Wolfram-Halogen-Lichtquelle mit langer Lebensdauer (Vis-NIR)</td><td>Ocean Optics</td><td>HL-2000-LL</td><td></td></tr><tr><td>20X Olympus Plan Objektiv</td><td>Edmund Optics, Inc.</td><td>PLN20X</td><td></td></tr><tr><td>Sonderanfertigung Aluminium-Motorarm</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Sonderanfertigung</td></tr> Sonderanfertigung <tr><td>Aluminium-Motorarmadapter</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Sonderanfertigung Sonderanfertigung</td></tr><tr><td>Aluminium-Motorgehäuse</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Sonderanfertigung</td></tr><tr><td>Schrittmotor - 400 Schritte/Umdrehung</td><td>SparkFun Electronics</td><td>ROB-10846</td><td>Multiple Lieferanten</td></tr><tr><td>Sonderanfertigung Aluminium Lichtwellenleiter Schalter</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Sonderanfertigung</td></tr><tr><td>Sonderanfertigung Aluminium Lichtwellenleiter Frontplatte</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>Sonderanfertigung</td></tr><tr><td>Arduino Uno - R3</td><td>SparkFun Electronics</td><td>DEV-11021</td><td>Mehrere Lieferanten</td></tr><tr><td>Elektronisches Steckbrett - Selbstklebend</td><td>SparkFun Electronics</td><td>PRT-12002</td><td>Mehrere Lieferanten</td></tr><tr><td>EasyDriver - Schrittmotor Treiber</td><td>Sparkfun Electronics</td><td>ROB-12779</td><td></td></tr><tr><td>12 V, 229 mA Netzteil</td><td>Phihong</td><td>PSM03A</td><td>Mehrere Lieferanten</td></tr><tr><td>Enhanced Sensitivity USB Spektrometer (Vis-NIR)</td><td>Ocean Optics</td><td>USB2000+VIS-NIR-ES</td><td></td></tr><tr><td>550 &micro; m, 0,22 NA, SMA-SMA-Glasfaser-Patchkabel</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>M37L01</td><td></td></tr><tr><td>Kundenspezifische faseroptische Sonde</td><td>Myriad Fiber Imaging</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>20% Spektral diffuse Reflexion Standard</td><td>Labsphere, Inc.</td><td>SRS-20-010</td><td></td></tr><tr><td>Standard Gelber Textmarker</td><td>Sharpie</td><td>25005</td><td>Mehrere Lieferanten, Proflavin oder Fluorescein können ersetzt werden</td></tr></tbody></table>

multimodale bildgebung und spektroskopie faserbündelmikroendoskopie plattform für nicht-invasive,<em&gt; in vivo</em&gt; gewebeanalyse

Multimodal Imaging and Spectroscopy Fiber-bundle Microendoscopy Platform for Non-invasive, In Vivo Tissue Analysis

Recent Faserbündelmikroendoskopie Techniken ermöglichen nicht-invasive Analyse von in vivo Gewebe entweder Bildgebungstechniken oder eine Kombination von Spektroskopie - Techniken. Die Kombination von Techniken Bildgebung und Spektroskopie in einer einzigen optischen Sonde kann eine vollständigere Analyse von Gewebe Gesundheit. In diesem Artikel werden zwei unterschiedliche Modalitäten kombiniert, hochauflösende Fluoreszenzmikroendoskopie Bildgebung und diffuse Reflexionsspektroskopie, in einem einzigen optischen Sonde. Hochauflösende Fluoreszenzmikroendoskopie Bildgebung ist eine Technik verwendet, um apikale Gewebe-Mikroarchitektur visualisieren und zwar meist eine qualitative Technik hat effektive Echtzeit-Differenzierung zwischen neoplastischen und nicht-neoplastischen Gewebe nachgewiesen. Diffuse Reflexionsspektroskopie ist eine Technik, die Gewebe physiologischen Parametern, einschließlich der lokalen Hämoglobinkonzentration extrahieren kann, Melaninkonzentration und die Sauerstoffsättigung. Dieser Artikel beschreibt die Spezifikationen required die faseroptische Sonde zu konstruieren, wie die Instrumentierung zu bauen, und zeigt dann die Technik auf in vivo menschlichen Haut. Diese Arbeit zeigte, dass Gewebe-Mikroarchitektur, die speziell apikal Hautkeratinozyten kann mit den damit verbundenen physiologischen Parametern zusammen registriert werden. Die Instrumentierung und Faserbündel-Sonde hier dargestellt kann in einer Vielzahl von Organsystemen für den Einsatz entweder als ein Handheld oder endoskopisch-kompatiblen Gerät optimiert werden. Weitere klinische Forschung ist notwendig, um die Lebensfähigkeit dieser Technik für verschiedene epitheliale Krankheitszustände zu testen.

Nach diesem Protokoll wird die Ermittler einen fokussierten erhalten hochauflösendes Bild der Gewebestelle mit dem gesamten Sichtfeld (Abbildung 5). Umrisse von Zellen, wenn mit Pyranin Tinte aus einem Standard-gelben Textmarker gefärbt gesehen werden, während einzelne Zellkerne gesehen werden kann, wenn mit einem Farbstoff wie Proflavinkonzentration gefärbt. Nach spektraler Erwerb, die Post-Processing - Software verwendet a priori Wissen von in - v...

Der Aufbau und die Verwendung eines multimodalen Mikroendoskops wird beschrieben, das oberflächliche Gewebebilddaten mit gewebephysiologischen Parametern wie Hämoglobinkonzentration, Melaninkonzentration und Sauerstoffsättigung koregistrieren kann. Diese Technik kann für die Beurteilung der Gewebestruktur und -perfusion nützlich sein und für die individuellen Bedürfnisse des Untersuchers optimiert werden.

Multimodale Bildgebung und Spektroskopie Faserbündelmikroendoskopie Plattform für Nicht-invasive,<em&gt; In Vivo</em&gt; Gewebeanalyse

Recent fiber-bundle microendoscopy techniques enable non-invasive analysis of in vivo tissue using either imaging techniques or a combination of ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht in der funktionellen Charakterisierung von lebendem Gewebe durch die Kombination hochauflösender struktureller Informationen mit quantitativen spektralen Daten. Diese Methode kann verwendet werden, um zentrale Fragen im Bereich der Krebsbiologie zu beantworten, beispielsweise die Quantifizierung der Auswirkungen einer Therapie auf die Gewebemikrostruktur und Perfusion. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass mit einer einzigen Sonde sowohl Bild- als auch Spektroskopiedaten von derselben Stelle erfasst werden können.Die Implikationen dieser Technik reichen bis in die Therapie von gastrointestinalen Krebserkrankungen, da die Sonde mit herkömmlichen endoskopischen Verfahren kompatibel ist. In der Regel werden Personen, die neu in dieser Methode sind, Schwierigkeiten haben, da bereits geringe Unregelmäßigkeiten bei der Platzierung der Sonde die Datenaccuracy erheblich beeinträchtigen können. Die Idee zu dieser Methode kam uns erstmals, als uns die Bedeutung bewusst wurde, eine hochauflösende Bildgebungstechnik mit einer quantitativen Spektroskopiemethode zu kombinieren.Die visuelle Demonstration dieser Methode ist entscheidend,

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Research

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JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

In vielen biologischen und klinischen Situationen ist es vorteilhaft, zelluläre Prozesse zu untersuchen, wie sie sich entwickeln in ihrer Muttersprache Mikroumgebung. Hier beschreiben wir die Montage und die Verwendung eines Low-Cost-Glasfaser-Mikroskop, das Echtzeit-Bildgebung in der Zellkultur, Tierversuche und klinische Patientenstudien bieten kann.

Hochauflösende LWL-Mikroendoskopiesysteme für In situ Cellular Imaging

Kleintierbildgebung Techniken ermöglichen Serien diagnostische Untersuchungen und therapeutische Interventionen in vivo. Vor kurzem hat der Umfang der Anwendungen erheblich erweitert und umfasst gegenwärtig Beurteilung Colontumorentwicklung, Wundheilung und Kontrolle von Entzündungen. Dieses Protokoll zeigt diese verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten der murinen Endoskopie.

Murine Endoskopie für In Vivo Multimodale Bildgebung der Krebsentstehung und Bewertung der Darm Wundheilung und Entzündung

Dieses Protokoll präsentiert eine Sammlung von Sarkomer-, Kalzium- und makroskopischen geometrischen Daten aus einer aktiv kontrahierenden Herztrabekula ex vivo. Diese simultanen Messungen werden durch die Integration von drei Bildgebungsmodalitäten ermöglicht.

Simultane Hellfeld-, Fluoreszenz- und optische Kohärenztomographische Bildgebung kontrahierender Herztrabekel Ex Vivo

Die stimulierte Raman-Streuung (SRS) -Mikroskopie ermöglicht eine markierungsfreie Bildgebung von Biomolekülen basierend auf ihrer intrinsischen Schwingung spezifischer chemischer Bindungen. In diesem Protokoll wird der instrumentelle Aufbau eines integrierten SRS- und Zwei-Photonen-Fluoreszenzmikroskops beschrieben, um zelluläre Strukturen im Rückenmark lebender Mäuse sichtbar zu machen.

Im lebenden Organismus Bildgebung von biologischem Gewebe mit kombinierter Zwei-Photonen-Fluoreszenz und stimulierter Raman-Streumikroskopie

Die stimulierte Raman-Streuung (SRS) ist eine leistungsstarke, zerstörungsfreie und markierungsfreie Bildgebungstechnik. Eine aufkommende Anwendung ist die stimulierte Raman-Histologie, bei der die zweifarbige SRS-Bildgebung an den Protein- und Lipid-Raman-Übergängen verwendet wird, um Pseudo-Hämatoxylin- und Eosin-Bilder zu erzeugen. Hier demonstrieren wir ein Protokoll für die zweifarbige SRS-Bildgebung in Echtzeit für die Gewebediagnose.

Echtzeit-, zweifarbige stimulierte Raman-Streubildgebung des Mausgehirns für die Gewebediagnose

Dieser Artikel stellt die Integration eines spektralfokussierenden Moduls und eines Dual-Output-Pulslasers vor, der eine schnelle hyperspektrale Bildgebung von Goldnanopartikeln und Krebszellen ermöglicht. Diese Arbeit zielt darauf ab, die Details multimodaler nichtlinearer optischer Techniken auf einem Standard-Laserscanning-Mikroskop zu demonstrieren.

Biomolekulare Bildgebung der zellulären Aufnahme von Nanopartikeln mittels multimodaler nichtlinearer optischer Mikroskopie

In dieser Arbeit wird eine Methode zur korrelativen Bildgebung von Arzneimitteln in Weichgeweben mittels nichtlinearer optischer Spektroskopie und massenspektrometrischer Bildgebung vorgestellt. Die Kombination von hochauflösender Hautbildgebung mit sensitiver Wirkstoffdetektion bietet einen wertvollen Ansatz zur Untersuchung der Wirkstoffverteilung in der Haut, der für die Entwicklung überlegener topischer Produkte von entscheidender Bedeutung ist.

Korrelative optische Spektroskopie und Massenspektrometrie Bildgebungsmethoden zur Visualisierung der Wirkstoffverteilung in einem Weichteilschnitt

Unter Verwendung einer multimodalen Plattform, die markierungsfreie optische Bildgebungsmodalitäten kombiniert, haben wir ein Protokoll zur Visualisierung und Quantifizierung der zellulären Dynamik und des Stoffwechsels entwickelt. Durch Bildgebung mittels Multiphotonenfluoreszenz, Erzeugung der zweiten Harmonischen und stimulierte Raman-Streumikroskopie können wir einen ganzheitlichen Überblick über die zelluläre und molekulare Umgebung erhalten.

Multimodale optische Bildgebungsplattform zur Untersuchung des zellulären Stoffwechsels

Spectral Iterative Bleaching Extends Multiplexity (IBEX) baut auf der Basis-IBEX-Technik auf, indem es Heparin-Blocking hinzufügt, um unspezifische Bindungen zu minimieren, und die spektrale Detektion mit computergestützter Entmischung nutzt, um die Autofluoreszenz zu unterdrücken. Dieser Ansatz beschleunigt die Bildaufnahme bei gleichzeitiger Reduzierung von Hintergrundquellen und ermöglicht robuste mehrstufige räumliche Proteomanalysen mit hohen Parametern.

High-Plex-Bildgebung mittels spektral-konfokaler Mikroskopie zur Minimierung unspezifischer Gewebefluoreszenz

Wir führten eine neuartige Bildgebungstechnik namens Optical Multilayer Interference Tomography (OMLIT) ein, die eine unvoreingenommene Bildgebung aller Zellen in Hirnproben auf Mesoskala ermöglicht und nahtlos in den Bildablauf der bandbasierten seriellen Rasterelektronenmikroskopie an derselben Probe integriert werden kann.

Eine optische Bildgebungsmethode mit Rasterelektronenmikroskopie zur mesoskopischen Allzell-Gehirnkartierung

Erfahren Sie die multimodale Faserbündelmikroendoskopie zur kombinierten Fluoreszenzbildgebung und diffusen Reflexionsspektroskopie für die nicht-invasive In-vivo-Gewebeanalyse. Diese Methode ermöglicht die gleichzeitige Erfassung hochaufgelöster Strukturbilder und quantitativer physiologischer Parameter wie Hämoglobin- und Melaninkonzentration sowie Sauerstoffsättigung am selben Gewebeort.

Multimodale Bildgebung und Spektroskopie Faserbündelmikroendoskopie Plattform für Nicht-invasive,

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