Name: Herstellung und Charakterisierung von optischen Gewebe Phantome, die Makrostruktur enthalten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 22 s
Description: Erfahren Sie die Herstellung optischer Gewebephantome mit 3D-gedruckten Strukturen zur Modellierung von Lichttransport in biologischen Systemen. Diese Methode nutzt PDMS und anpassbare anatomische Modelle.

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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.

1. Auswahl und Überprüfung der Matrix Materialeigenschaften
<ol><li>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.</li>
	<li>Mit der Nachschlagetabellen für Absorptionskoeffizient µeinund reduzierte Streuung Koeffizient µs', 488, 535, 632 und 775 nm Wellenlängen (Tabellen 1 – 4 und Zahlen 2– 3), wählen Sie die Konzentrationen von Tusche und Titandioxid (TiO2), die die gewünschten optischen Eigenschaften anzugleichen. Diese Rezepte sind spezifisch für Phantome mit PDMS hergestellt. Da diese Tabellen Versuchsdaten bei diskreten Wellenlängen bereitstellen, kann Optimierung der Rezeptur für die jeweilige Anwendung erforderlich sein.</li>
	<li>
Eine Polydimethylsiloxan (PDMS) Platte aus dem ausgewählten Rezept für die Bestätigung der optischen Eigenschaften herzustellen.
	<ol>
<li>Mit einem Verhältnis 10:1 im Gewicht von PDMS Harz Härtemittel, Gießen Sie Zutaten in den Mixbecher in folgender Reihenfolge: PDMS Harz, TiO2, Tusche, PDMS Härtemittel. Hinweis: Hier testen wir zwei Rezepte: (1) 2 mg TiO2 + 3,5 µL Tusche pro g PDMS und 2) 1 mg TiO2 + 10 µL Tusche pro g PDMS. Für jedes Rezept werden mit den entsprechenden Beträgen der optischen Partikel 4,5 g PDMS Harz und 0,45 g PDMS Härtemittel verwendet.</li>
		<li>Mischen Sie in einem Geschwindigkeit-Mischer (siehe Tabelle der Materialien) für 60 s. Wenn TiO2 Partikel zum Mischen stick Tasse (vermutlich mit hohen Konzentrationen von TiO2), Mischen von hand, um die Partikel aus dem Boden des Bechers zu entfernen und mischen im Mixer für weitere 30 s.</li>
		<li>Den Teig in Brunnen oder Petrischalen zu dünn (0,1-1 mm) Platten des Gemisches.</li>
		<li>Degas die Platten für 10 min indem man sie in einem luftdichten Unterdruck-Kammer, dann legen Sie im vorgeheizten Backofen bei 80 ° C für 30-60 min. aus dem Ofen nehmen und abkühlen lassen.</li>
		<li>Entfernen Sie die abgekühlte Polymer-Platte aus dem Behälter. Schneiden Sie die Kanten, eine flache, gleichmäßige Platte zu verlassen. Messen Sie die Dicke der Platte mit Bremssättel.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Messen Sie Transmission (T) und Reflexion (R) des Slab(s) mit einer Ulbricht-Kugel. Weitere Informationen und Anweisungen finden Sie in der inversen hinzufügen Verdoppelung (IAD) manuelle37.
	<ol>
<li>Schalten Sie die Lichtquelle und Spektrometer der integrierenden Kugel Setup. Prüfen Sie die Ausrichtung des Systems auf ein kleines sicherzustellen, kollimierten Strahl konzentriert sich auf die ein- und Ausreise Häfen der Ulbricht-Kugel.</li>
		<li>Kalibrieren Sie die Integration von Kugel-System.<ol>
<li>Schalten Sie die Quelle, Kappe die Ausgangsöffnung der Ulbricht-Kugel und drei dunkle Spektren aufnehmen.</li>
			<li>Schalten Sie die Quelle wieder ein, um die Getriebe-Referenz mit der Ausgangsöffnung gekappt und der Eintrittsöffnung leer zu erhalten. Zeichnen Sie drei Spektren.</li>
			<li>Erhalten Sie Reflexionsgrad Referenzmessungen mit Reflexion Standard(s). Platzieren Sie jede Norm an die Ausgangsöffnung der Kugel. Zeichnen Sie drei Spektren für jede Reflexion standard.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Messen Sie die Durchlässigkeit der Platte. Legen Sie mit der Kappe auf die Ausgangsöffnung die Platte auf den Anschluss der Ulbricht-Kugel für die Transmissionsmessung. Zeichnen Sie drei Spektren.</li>
		<li>Messen Sie die Reflexion der Platte. Nehmen Sie die Ausfahrt Hafen Kappe und legen Sie die Platte auf die Ausgangsöffnung für die Messung der Reflexion. Zeichnen Sie drei Spektren.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Bestimmen Sie optische Eigenschaften mit IAD Software. Eine vollständige Anleitung zur Software finden Sie im Handbuch IAD mit dem Software-Download-37,-38.
	<ol>
<li>Durchschnitt der drei Spektren für jede Messung erworben.</li>
		<li>Konvertieren Sie mit Hilfe der Gleichungen in der IAD manuelle37, diese Messungen in R und T-Werte. Falls erforderlich, kondensieren Sie die Dateien durch die Reduzierung der Abtastrate des Spektrums.</li>
		<li>IAD bereiten Sie die Eingabe .rxt Datei (Supplemental Material 1 vor) mit Wellenlängen, Reflexion, Transmission und Probendicke wie in der IAD manuelle37beschrieben. Navigieren Sie mithilfe der Eingabeaufforderung (Windows OS) oder Terminal (Mac OS), um den richtigen Pfad. Geben Sie "Iad" input File Name"" zu laufen IAD. Die Software erzeugt eine Ausgabe-Text-Datei mit den geschätzten optischen Eigenschaften.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Die optischen Eigenschaften sind nicht innerhalb eines akzeptablen Bereichs (~ 15 %) der gewünschten Werte, ändern Sie das Rezept entsprechend und wiederholen Sie Schritte 1,3 – 1,5.</li>
</ol>2. Vorbereitung des auflösbare 3D gedruckt interne Struktur
<ol><li>Design Innenstruktur mit Computer aided Design (CAD) Software. Eine Stereolithographie-Datei für die Fertigung auf einem 3D Drucker umwandeln Sie Struktur Volumenmodell. Wenn verfügbar, ein segmentierter CT-Scan auch eine Stereolithographie-Datei umgewandelt werden können anstatt zeichnen ein Volumenmodell der internen Struktur. Hinweis: Die CAD-Datei für die Fraktal-Baum-Struktur verwendet, hier ist in ergänzenden Material 2bereitgestellt. In diesem Dokument verwendete Drucker ist eine Extrudieren Drucker, so dass der Teil entwickelt wurde, um Break-away Trägermaterial haben.</li>
	<li>Wählen Sie eine lösliche Material für den Druck, wie Poly-Vinyl-Alkohol (PVA) oder High-Impact Polystyrol (HIPS) (siehe Tabelle der Materialien). Drucken Sie das Volumenmodell in diesem auflösbaren Material.</li>
	<li>Wenn gedruckte Teile ausreichend abgekühlt sind, brechen, auflösen oder das Trägermaterial aus der gedruckten Teil der Maschine. Datei oder Sand aus große Mängel.</li>
	<li>
Dampf zu polieren den gedruckten Teil zur Verringerung der Oberflächenrauhigkeit.
	<ol>
<li>Bohren Sie mit den bedruckten Teil gesichert in einem Schraubstock eine Durchgangsbohrung mit Freiraum für einen dünnen Stahl oder Nitinol Draht in die Basis des gedruckten Teil.</li>
		<li>Fädeln Sie einen Edelstahl- oder Nitinol Draht durch das Loch. Biegen Sie die Enden des Drahtes und Haken Sie zusammen. Dadurch wird für den Teil in Aceton Dampf in das Becherglas vollständig eingetaucht werden. Draht und Teil beiseite.</li>
		<li>Füllen Sie einen großen Becher etwa 10 % Aceton voller. Becherglas auf einer heißen Platte beim Erwärmen bis 100 ° C. Achtung: Führen Sie diesen Schritt in einer Dampfhaube, Einatmen von Aceton Dampf zu verhindern.</li>
		<li>Beim Aceton Wasserdampf Kondensation erreicht über auf halbem Weg an der Wand des Bechers, hängen die geschlungenen Draht mit der mock Atemwege auf einem zweiten Draht und aussetzen in Aceton Dampf für 15-30 S. Vergewissern Sie sich gedruckt Teile nicht berühren das Becherglas Wände oder jede andere (wenn Dampf Polieren mehrere Teile auf einmal).</li>
		<li>Entfernen Sie gedruckte Teil und hängen Sie über leere Becher oder Container. Lassen Sie Teil mindestens 4 Stunden trocknen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Überprüfen Sie, ob die Dimensionen der internen Struktur innerhalb der Toleranz der CAD-Konstruktion, sind je nach Bedarf. Je nach Anforderungen an die Genauigkeit kann Bremssättel oder ein 3D Laserscanner verwendet werden, um die Struktur zu messen.</li>
</ol>3. Aufbau der hitzebeständige Form
Hinweis: Bereiten Sie eine auslaufsichere, hitzebeständige Form der PDMS-Phantom zu bilden. Wählen Sie eine Form Geometrie das letzte phantom Design am besten passen. Hier wird eine wieder verwendbare rechteckige Form beschrieben.
<ol><li>Entwerfen Sie eine Volumenmodell Basis des Schimmels, 3D Drucken. Diese Form ist für ein Phantom mit einer Grundfläche von 1,17 x 1,79 cm ausgelegt. Die Basis der Form hat eine Dicke von 1 mm und 5 mm Tiefe Aussparung mit Innenmaße passend die Basis des Phantoms. Dies ermöglicht die Form, um Anschlussgleise entfernt werden und die Form demontiert und wiederverwendet werden.</li>
	<li>Drucken Sie eine Basis für die Form mit einem Einsatz von ausreichender Breite um die Anschlussgleise der Form zu sichern.</li>
	<li>Platzieren Sie Anschlussgleise in den Vertiefungen der Formenaufbau. Hier werden 1 mm dicken Polycarbonat-Platten als Schimmel Abstellgleise verwendet.</li>
	<li>Mit hitzebeständigem Klebeband, seal die Ränder der Form. Es ist unerlässlich, dass alle Ecken und Kanten ohne Blasen in der Band um Undichtigkeiten während der Spritzgießprozess zu verhindern ausreichend dicht sind.</li>
	<li>Statt einer Polycarbonat Grundplatte in der Form, die in Schritt 3.4 vorbereitet. Diese Bodenplatte ist die gleiche 1 mm dicken Polycarbonat als Schimmel Abstellgleis und gibt der phantom Basis eine glatte Oberfläche ohne die Rauheit der 3D gedruckte der Formenaufbau. Kleben Sie den vollständig getrocknet Dampf poliert Teil auf die Grundplatte. Lassen Sie genügend Zeit für Kleber trocknen.</li>
</ol>4. Herstellung von Polymer-Phantom
Hinweis: Verwenden Sie das geprüfte Rezept für das Matrix-Schüttgut, die in Schritt 1 für die jeweilige Anwendung bestimmt. Hier das Protokoll enthält die Schritte für eine gesunde murinen Lungengewebe phantom bei 535 nm mit µs"von 40 cm-1 und µein 2 cm-1. Es möglicherweise sinnvoll, eine zweite Phantom ohne optischen Partikel als Referenz in der Fertigung verwenden zu fabrizieren.
<ol><li>Gießen Sie 9,1 g PDMS Harz in einem Kunststoff Mixbecher. Fügen Sie 20 mg von Rutil TiO2, gefolgt von 35 µl Tusche. Schließlich fügen Sie 0,91 g härter an die Spitze des Gemisches. Folgen Sie die Rührschüssel Protokoll im Schritt 1.3.2.</li>
	<li>Gießen Sie endgültigen Polymer-Mischung in die hitzebeständige Form.</li>
	<li>Gießen Sie eine kleine Menge der Mischung in einem separaten Behälter eine Polymer-Platte für die Bestätigung der optischen Materialeigenschaften zu erstellen. Stellen Sie sicher, dass genügend Polymer gegossen wird, um eine Platte von mindestens 100 µm Dicke haben.</li>
	<li>Eine Glasglocke zur Entgasung setzen Sie mock Atemwege Schimmel und die separate Platte. Vakuum-Prozess zu beginnen. Wenn das Polymer in der Form von mock Atemwege beginnt zu steigen, lassen die Luft wieder in die Glasglocke, die Oberfläche Bläschen platzen, dann beginnen Sie, wieder Luft zu ziehen. Wiederholen Sie diesen Vorgang, bis das Polymer nicht deutlich ansteigt. Dies dauert zwischen 5-10 min, je nachdem, wie viel Luft während Schritt 4.2 gefangen war. Sobald die PDMS nicht mehr steigt, weiterhin für weitere 15 Minuten entgasen.</li>
	<li>Lassen Sie nach der Entgasung die Luft langsam wieder in die Kammer. Entfernen Sie die mock Atemwege phantom und der Polymer-Platte und in Ebene Ofen bei 80 ° C für 2 h.</li>
	<li>Phantom und Platte aus dem Ofen nehmen und abkühlen lassen für 20 min. Zerlegen der Polymer-Form mit einem Skalpell ohne Schneiden das ausgehärtete Polymer. Fangen Sie die Grundplatte aus der Mock-Atemwege-Basis.</li>
	<li>Legen Sie phantom in einem beheizten (60 ° C) ~0.5 M Natronlauge (NaOH) base Bad, bis der interne Teil vollständig aufgelöst ist. Eine optisch klare Referenz Phantom kann helfen, um die auflösende Zeit für die interne Komponente zu bestimmen. Wenn interne Struktur aufgelöst ist, phantom aus dem Bad und lassen Sie (~ 24 h) vollständig trocknen, bevor Sie irgendwelche optischen Messungen.</li>
</ol>5. Überprüfung der Phantom Fertigung
<ol><li>Phantom Geometrie mit hoher Auflösung Magnetresonanz-Bildgebung (MRI) oder Mikro-Computertomographie (CT) Bildgebung zu überprüfen, falls gewünscht. Diese Methoden bieten eine 3D Überprüfung der internen Strukturen in trübe Material mit axialer Auflösungen von < 400 µm39,40. Alternativ kann eine optisch klare Referenz Phantom optisch abgebildet werden zur Überprüfung, dass der gedruckte Teil vollständig aufgelöst ist und die verbleibenden leere die richtige Geometrie ist. Hinweis: Wir haben die innere Geometrie einer optisch undurchsichtig Phantom (2 mg TiO2 + 3,5 µl Tusche) mit Mikro-CT auf eine North Star Imaging (NSI) X50 verifiziert. Das Phantom war mit 20 µm Auflösung in allen Dimensionen (ergänzende Materialien 3, 4) abgebildet.</li>
	<li>Überprüfen Sie die optische Eigenschaften des Phantoms mit Polymer-Platte und der Ulbricht-Kugel (beschrieben in Schritten 1,5-1,6).</li>
</ol>

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</ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

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...

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 Beispiel Margen zur Vorhersage der Sondierungstiefen spektroskopische Sonden für die Beurteilung der Tumor5. Optische Eigenschaften und Konstruktion der Phantome können abgestimmt werden, um die spezifische physiologische Umgebung zu imitieren, in der das Instrument verwendet werden wird, für Machbarkeitsstudien und Überprüfung der System Leistung3ermöglichen, 6,7. Überprüfung von imaging-System-Performance mit realistischen optische Phantome vor dem Betreten der präklinischen oder klinischer Studien vermindert das Risiko einer Fehlfunktion oder Datenerfassung unbrauchbar bei in Vivo Studien. Die Reproduzierbarkeit und die Stabilität des optischen Phantome machen sie anpassbare Kalibrierstandards für optische Technologien, Intra - und inter - instrument Variabilität, vor allem in multizentrischen klinischen Studien mit verschiedenen Instrumenten zu überwachen, Operatoren und Umweltbedingungen8,9.
Gewebe-Nachahmung Phantome dienen auch als abstimmbaren und reproduzierbare physikalische Modelle zur Überprüfung der theoretischen optischen Modellen. Simulationen-Hilfe bei der Gestaltung und Optimierung von in Vivo optischen Instrumenten, und reduzieren die Notwendigkeit für Tierversuche10,11. Die Entwicklung und Validierung von optische Simulationen um genau darzustellen, die in Vivo -Umgebung können durch die Komplexität der Gewebestruktur, die biochemische Inhalt und die Position des Ziels oder der Gewebe im Körper belastet werden. Variabilität zwischen Subjekten macht Validierung von theoretischen Modellen mit tierischen oder menschlichen Maßen eine Herausforderung. Polymer optische Gewebe Phantome ermöglichen Validierung von theoretischen Modellen durch die Bereitstellung einer bekannt und reproduzierbare optische Umfeld, in dem Photon Migration12,13,14,15zu studieren.
Zum Zweck der Kalibrierung des Systems können solide optische Phantome einer einzigen homogenen Platte des ausgehärteten Polymer optische Streuung, Absorption oder Fluoreszenz abgestimmt für die Wellenlängen von Interesse bestehen. Geschichteten Polymer Phantome häufig verwendet, um die Tiefe Varianz der optischen Gewebeeigenschaften in Epithelgewebe Modelle16,17zu imitieren. Diese phantom Strukturen sind ausreichend für epitheliale imaging und Modellierung, weil die Gewebestruktur durch jede Schicht relativ homogen ist. Größere und komplexere Strukturen beeinflussen jedoch Strahlungs Transport in andere Organe. Methoden zum Erstellen komplexer Phantome wurden entwickelt, um die optische Umgebung des subkutanen Blutgefäße18,19 und sogar ganze Organe wie die Blase20zu simulieren. Leichtes Transportflugzeug in der Lunge Modellierung bietet ein einzigartiges Problem aufgrund der Verzweigungsstruktur der Luft-Gewebe-Schnittstelle; eine solide Phantom würde nicht wahrscheinlich replizieren Strahlungs Transport in der Orgel genau21. Um eine Methode zur Integration von komplexen Struktur in eine optische Phantom beschreiben, beschreiben wir eine Methode zum Erstellen eines internen, reproduzierbare Fraktal-Baums nichtig, die dreidimensionale (3D) makroskopische Struktur der Atemwege (Abbildung 1) darstellt.
In den letzten Jahrzehnten 3D-Druck ist eine vorherrschende Methode für das rapid Prototyping von medizinischen Geräten und Modelle22geworden und optische Gewebe Phantome sind keine Ausnahme. 3D Druck wurde als Instrument der additiven Fertigung verwendet für die Herstellung von optischen Phantome mit Kanäle23, Blutgefäß Netzwerke24und kleiner Tiermodelle Ganzkörper-25. Diese Methoden verwenden ein oder zwei Druckmaterialien mit einzigartigen optischen Eigenschaften. Auch wurden Methoden entwickelt, um die optischen Eigenschaften des Bedruckstoffes, allgemeine, trübe biologisches Gewebe25,26imitieren zu optimieren. Aber die erzielbaren optischen Eigenschaften sind begrenzt durch das Druckmaterial, in der Regel ein Polymer wie Acrylnitril Butadien Styrol (ABS)26, so ist diese Methode nicht geeignet für alle biologischen Gewebe. Polydimethylsiloxan (PDMS) ist ein optisch klares Polymer, das leicht mischbar mit Streuung und Absorption Partikel mit einem höheren Maß an Einstellbarkeit27,28. PDMS wurde auch verwendet, um Phantome mit Aneurysma-Modelle für die Bereitstellung der embolischen Geräte29,30Formen. Diese Phantome auch nutzen einen auflösbaren 3D gedruckte Teil, aber optisch klar zur Visualisierung von Gerätebereitstellung bleiben. Hier kombinieren wir diese Methode mit Einstellbarkeit der optischen Eigenschaften von PDMS mit Streuung und Absorption Teilchen, ein vorläufiges Modell des Gewebes und Fluglinien des murinen Lungenflügels zu fabrizieren.
Während das Phantom hier vorgestellten spezifisch für die Lungen ist, kann der Prozess auf eine Vielzahl von anderen Organen angewendet werden. 3D Druck der inneren Struktur des Phantoms erlaubt das Design individuell für jeden Zweck und druckbare Maßstab sein, sei es ein Blut oder Lymphe Schiff Netzwerk, Knochenmark oder auch die vier Kammern Struktur der Herzen31. Weil wir optische Bildgebung und Modellierung der Lunge32,33,34interessiert sind, haben wir uns entschieden, einen vier-Generationen-Fraktal-Baum als die interne Struktur zu verwenden, um innerhalb des Polymers phantom zu replizieren. Diese Struktur wurde entwickelt, um ungefähre der Verzweigungsstruktur der Atemwege und Break-away Trägermaterial für den 3D Druck haben. Mehr anatomisch korrekte Fluglinie konnte gedruckt werden, wenn Break-away Trägermaterial nicht notwendig ist. Obwohl dieses Modell eine Atemwege darstellt, muss die interne Struktur des Phantoms keine wesentliche Lücke bleiben. Sobald die umliegenden Polymer geheilt ist und der 3D gedruckte Teil aufgelöst, kann die interne Struktur als ein Fluss Weg oder als sekundäre Form für ein Material mit seinen eigenen einzigartigen Absorption und Streueigenschaften verwendet werden. Wenn die interne Struktur aus diesem Protokoll als eine digitale Knochen, anstatt eine Atemwege entwickelt wurde, könnte die Knochenstruktur beispielsweise 3D gedruckt, mit optischen Eigenschaften des Fingers mit PDMS geformt und dann aus der Phantom aufgelöst. Die Lücke könnte dann mit einem PDMS-Mischung mit unterschiedlichen optischen Eigenschaften gefüllt werden. Darüber hinaus ist jeder Form nicht auf ein einziges auflösbare Teil beschränkt. Ein Phantom des Fingers kann erstellt werden, um Knochen, Venen, Arterien und eine allgemeine Weichgewebe-Schicht, jeder mit seinen eigenen einzigartigen optischen Eigenschaften erweitert.

<table><tbody><tr><td>Dow Corning Sylgard 184 Silikonverkapselung Klar 0,5 kg Kit</td><td>Ellsworth Adhesives</td><td>184 SIL ELAST KIT 0,5 KG</td><td>Polydimethylsiloxan: Polymerbasis für optische</td></tr><tr><td>Phantome Weißer Rutil Titandioxid Pulver</td><td>Atlantic Equipment Engineers</td><td>TI-602</td><td>Streupartikel für optische Phantome</td></tr><tr><td>Higgins Füllfederhalter India Ink</td><td>Michaels Craft Stores</td><td>&nbsp; 10015483</td><td>Absorbierende Partikel für optisches Phantom</td></tr><tr><td>Hitzebeständiges Klebeband</td><td>Uline</td><td>S-7595</td><td>Hitzebeständiges Klebeband für Polymerformen</td></tr><tr><td>Fortus 360mc 3D-Drucker</td><td>Stratasys</td><td>N / A</td><td>Kann mit diesem Modelldrucker ABS Elfenbein Bau- und Stützmaterial wechseln</td></tr><tr><td>Modellmaterial</td><td>Stratasys</td><td>SDS-000001</td><td>Material zum Drucken von Formteilen und / oder Verwendung als Stütze für den Druck der internen Struktur&nbsp;</td></tr><tr><td>SR-30 Löslicher Träger</td><td>Stratasys</td><td>400638-0001</td><td>Basislösliches Stützmaterial für den Druck der internen Struktur</td></tr><tr><td>Flacktek Speedmixer</td><td>Flacktek Inc.</td><td>DAC 150.1 FV</td><td>Zum effizienten Mischen von Polymeren und Partikeln</td></tr><tr><td>Ulbrichtsche Kugel</td><td>Edmund Optics</td><td>58-585</td><td>Zur Messung optischer Eigenschaften</td></tr><tr><td>Polycarbonat-Bauplatten (1 mm)</td><td>Stratasys</td><td>N/A</td><td>Gebrauchte Polycarbonat-Bauplatten von Stratasys Drucker können ebenfalls verwendet werden</td></tr></tbody></table>

herstellung und charakterisierung von optischen gewebe phantome, die makrostruktur enthalten

Fabrication and Characterization of Optical Tissue Phantoms Containing Macrostructure

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.

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...

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.

Herstellung und Charakterisierung von optischen Gewebe Phantome, die Makrostruktur enthalten

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By ...

Das übergeordnete Ziel dieses Phantom Fabrication-Prozesses ist es, die Atemwege der Maus innerhalb eines optisch abgestimmten Polymers zu modellieren. Da die innere Struktur 3D-gedruckt ist, kann dieses Formverfahren auf eine Vielzahl anderer Anatomien angewendet werden. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen im Bereich der Gewebeoptik zu beantworten, wie z.B. Gesundheit: Die dreidimensionale Anatomie kann den Lichttransport im Gewebe beeinflussen.Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie an jede Struktur angepasst werden kann, die mit einem 3D-Drucker aufgelöst werden kann. Obwohl diese Methode als physikalisches Modell für den Lichttransport in der Lunge Erkenntnisse liefern kann, kann sie auch auf andere Systeme wie enge Systeme oder 3D-Modelle mit mehreren Materialien angewendet werden. Beginnen Sie mit der Herstellung einer Polydimethylsiloxan- oder PDMS-Platte des selektiven Rezepts zur Bestätigung der optischen Eigenschaften.Gießen Sie unter Verwendung eines Gewichtsverhältnisses von 10:1 PDMS-Harz, Titandioxid, Tusche und PDMS-Härter in dieser Reihenfolge in den Mischbecher. Eine gründliche Mischung der Materialien ermöglicht ein modernistisches Material

fabrication-characterization-optical-tissue-phantoms-containing

Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Dieser Beitrag beschreibt die hausinternen Verfahren zur Konstruktion eines präklinischen Multimodalität Phantom von Gewebe-Nachahmung gemacht (TM)-Materialien für die Qualitätssicherung (QS) der Tumorgröße Messung in der Tier-Bildgebungsverfahren wie Ultraschall (US), Computertomographie (CT) und Magnetresonanztomographie Resonanz-Tomographie (MRT).

Bau eines Präklinische Multimodalität Phantom Mit Tissue-ähnlichen Materialien für die Qualitätssicherung in der Tumor Größe Maß

Hier zeigen wir wie Agarose-basierte Gewebe imitiert optische Phantome vorgenommen werden und wie ihre optischen Eigenschaften werden mit einem herkömmlichen optischen System mit einer Ulbricht-Kugel bestimmt.

Agarose-basierte Gewebe imitiert optische Phantome für Diffuse Reflexion Spektroskopie

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In diesem Artikel wird das Protokoll zur Herstellung von Tumor-Gewebe-Phantomen vorgestellt, die optische Eigenschaften für die plasmonische photothermische Therapie replizieren. Es beschreibt die Phantompräparation, photothermische Bewertungen und die Validierung des entwickelten numerischen Modells auf der Grundlage photothermischer Temperaturmessungen zur Bewertung therapeutischer Parameter und bietet eine ethische, kostengünstige Alternative zu In-vivo-Studien für Vortests.

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Erfahren Sie die Herstellung optischer Gewebephantome mit 3D-gedruckten Strukturen zur Modellierung von Lichttransport in biologischen Systemen. Diese Methode nutzt PDMS und anpassbare anatomische Modelle.

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