Cistografía fotoacústica

Resumen

Cistografía fotoacústica (PAC) tiene un gran potencial para mapear vejigas urinarias, una sensible órgano interno de radiación en los pacientes pediátricos, sin necesidad de utilizar ningún tipo de radiación ionizante o agente de contraste tóxico. Aquí se demuestra el uso de PAC para el mapeo de vejigas urinarias con una inyección de trazadores óptica-opacos en ratas In vivo.

Resumen

Cistografía pediátrica convencional, que se basa en diagnósticos de rayos X utilizando un tinte radiopaco, sufre de la utilización de radiación ionizante perjudiciales. El riesgo de cáncer de vejiga en los niños debido a la exposición a la radiación es más importante que muchos otros tipos de cáncer. Aquí se demuestra la viabilidad de la formación de imagen fotoacústica (PA) no ionizante y no invasiva de vejigas urinarias, referidos como cistografía fotoacústica (PAC), utilizando el infrarrojo cercano (NIR) absorbentes ópticos (es decir, azul de metileno, nanoestructuras de oro plasmónica, o nanotubos de carbono de pared individuales ) como un trazador óptico-turbia. Hemos fotografiado con éxito una vejiga de rata llena de los agentes de absorción óptica utilizando un sistema de campo oscuro confocal PAC. Después de la inyección transuretral de los agentes de contraste, vejigas de las ratas fueron photoacoustically visualizado por lograr mejorar la señal PA significativo. La acumulación fue validado por imágenes de PA espectroscópico. Además, mediante el uso de sólo una energía láser de pulsode menos de 1 mJ / cm ² (1/20 del límite de seguridad), nuestro sistema de imagen actual podría mapear el metileno-relleno de azul-rata-vejiga a la profundidad de 1 cm más allá en los tejidos biológicos in vivo. Tanto in vivo y ex vivo de imágenes de los resultados PA validar que los agentes de contraste se excretan naturalmente a través de la orina. Por lo tanto, no hay preocupación con respecto a la acumulación de agente tóxico a largo plazo, lo que facilitará la traducción clínica.

Introducción

De rayos X cistografía ¹ es un proceso de formación de imágenes para identificar enfermedades relacionados con la vejiga, tales como cáncer de vejiga, reflujo vesicoureteral, obstrucción de uréteres, vejiga neurogénica, etc. ^2-5 Típicamente, las orinas, se anulan y un agente radiopaco se inyecta a través de un catéter. A continuación, las imágenes de rayos X de fluoroscopia se adquieren para delinear vejigas urinarias. Sin embargo, la cuestión clave de seguridad es que la radiación ionizante perjudicial se utiliza en este procedimiento. El porcentaje de riesgo de cáncer acumulada a la edad de 75 años debido al diagnóstico de rayos X ent....

Protocolo

1. Modo de sistema cistografía fotoacústica Reflexión Profunda (PAC)

1. Configuración del sistema ^{17, 18}
   1. A Q-switched Nd: YAG (SLII-10; Continuum, 532 nm) bombea un láser de longitud de onda sintonizable (Surelite OPO PLUS; Continuum, rango de ajuste de longitud de onda: 680 a 2500 nm).
   2. La duración del pulso de cada disparo de láser es de ~ 5 nseg, y la tasa de repetición del láser es de 10 Hz.
   3. La longitud de onda depende del pico de absorción óptica del agente de contraste usado. Si el azul de metileno sirve como el agente de contraste, se utiliza una longitud de onda óptica de 667 nm, donde la absorción es máxima. Nan....

Resultados

La figura 1 muestra el vivo PAC no ionizante y no invasiva en el uso de azul de metileno ópticamente turbia (MB). La imagen PA de control se obtuvo a 667 nm, en el pico de absorción óptica para MB (Figura 1A). Aunque los vasos sanguíneos en el campo de visión son claramente visualizada, la vejiga es invisible debido a que es ópticamente transparente a esta longitud de onda. Como se muestra en la Figura 1B, la vejiga se revela claramente en la imagen ad.......

Discusión

En conclusión, hemos demostrado la posibilidad de no ionizantes PAC usando absorbentes ópticos no tóxicos en un modelo de rata in vivo. Hemos captado con éxito una vejiga de rata llenado con absorbentes ópticos utilizando nuestro sistema PAC no ionizante y no invasiva. Dos problemas de seguridad críticos se han resuelto en nuestro enfoque: (1) el uso de radiación ionizante para aplicaciones cistográficas y (2) no acumulación de agentes de contraste en el cuerpo.

Nuestro interés clín.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
Láser Q-switched Nd:YAG	Continuum	SLII-10	láser
de bomba OPO láser Continuum		Surelite OPO PLUS	sintonizable
Prismas	Thorlabs	PS908	luz
Transductor de ultrasonidos	Olympus NDT	V308	5 MHz
Ultraoundpulser/receptor	Olympus NDT	5072PR	Amplificador
Osciloscopio	Tektronix	TDS5054	adquisición de datos
Etapa de escaneo	Danaher Dover	XY6060	Escaneo de trama
Azul de metileno	Sigma-Aldrich	M9140-25G agente de	contraste
Ratas	Harlan	Spague-Dawley	sujeto animal
Vaporizador de isofluorano	Euthanex	EZ-155	anestesia
Gel de ultrasonidos	Sonotech	Clear Image acoplamiento	acústico

láser suministro de individual