Multimodal de imágenes y la Plataforma Microendoscopy Espectroscopia de fibra paquete para no invasiva, En Vivo Análisis de Tejidos

Summary

Se describe el montaje y uso de un microendoscopio multimodal que puede co-registrar datos de imágenes de tejido superficial con parámetros fisiológicos tisulares incluyendo la concentración de hemoglobina, concentración de melanina y saturación de oxígeno. Esta técnica puede ser útil para evaluar la estructura y la perfusión del tejido, y puede optimizarse para las necesidades individuales del investigador.

Abstract

Recientes técnicas microendoscopy fibra de haz permiten el análisis no invasivo de tejido in vivo utilizando cualquiera de las técnicas de imagen o una combinación de técnicas de espectroscopia. La combinación de las técnicas de imagen y espectroscopia en una sola sonda óptica puede proporcionar un análisis más completo de la salud de los tejidos. En este artículo, dos modalidades diferentes se combinan, imágenes de alta resolución de fluorescencia microendoscopy y espectroscopia de reflectancia difusa, en una sola sonda óptica. De alta resolución de imagen microendoscopy fluorescencia es una técnica utilizada para visualizar el tejido apical micro-arquitectura y, a pesar de todo una técnica cualitativa, ha demostrado diferenciación efectiva en tiempo real entre el tejido neoplásico y no neoplásico. espectroscopía de reflectancia difusa es una técnica que puede extraer parámetros fisiológicos del tejido incluyendo concentración local de hemoglobina, la concentración de melanina, y la saturación de oxígeno. En este artículo se describen las especificaciones rEQUERIDO para construir la sonda de fibra óptica, cómo construir la instrumentación, y a continuación, muestra la técnica en la piel humana in vivo. Este trabajo reveló que el tejido de micro-arquitectura, queratinocitos de la piel específicamente apicales, puede ser co-registrado en sus parámetros fisiológicos asociados. La sonda de instrumentación y fibra de haz que aquí se presenta se puede optimizar, ya sea como un dispositivo de mano o compatible con endoscópicamente para su uso en una variedad de sistemas de órganos. Se necesita investigación clínica adicional para poner a prueba la viabilidad de esta técnica para diferentes estados de enfermedades epiteliales.

Introduction

Técnicas microendoscopy fibra haz normalmente analizan en el tejido vivo utilizando cualquiera de las técnicas de imagen o una combinación de técnicas de espectroscopia. ^1-3 Una de estas técnicas de formación de imágenes de alta resolución microendoscopy fluorescencia, pueden tomar imágenes de los tejidos apicales microarquitectura con la resolución subcelular en una pequeña , el campo de visión a microescala, el uso de un agente de contraste tópico tal como proflavina, fluoresceína, o tinta piranina. ^1,3-11 Esta modalidad de imagen ha mostrado prometedor rendimiento clínico en la diferenciación de tejido epitelial cualitativam....

Protocol

aprobación de la Junta de Revisión Institucional (IRB # 15-09-149) se obtuvo del programa de sujetos humanos de investigación en la Universidad de Arkansas para todos los aspectos de este estudio. Los métodos descritos se llevaron a cabo de acuerdo con las directrices aprobadas, y el consentimiento informado se obtuvo de todos los participantes.

1. Asamblea de la fluorescencia de alta resolución Microendoscopy Modalidad

Nota: Los pasos descritos para el montaje de la modalidad microendoscopy de fluorescencia de alta resolución se pueden visualizar en la Figura 2.

1. Colocar un espejo d....

Results

Siguiendo este protocolo, el investigador obtendrá una imagen de alta resolución que tiene el foco del sitio del tejido con el campo de visión completo (Figura 5). Contornos de las células se pueden ver si se mancha de tinta pyranine de un marcador amarillo estándar, mientras que los núcleos de células individuales se pueden ver si se mancha de un colorante tal como proflavina. Después de la adquisición espectral, el software de post-procesamiento utiliza un con.......

Discussion

La alta resolución de imagen multimodal y microendoscope fibra de haz de la espectroscopía de reflectancia difusa sub-informó aquí se pueden optimizar y utilizadas por los investigadores para una variedad de aplicaciones, incluyendo endoscópica o el uso de mano de los estudios en humanos o animales. Por lo tanto, proporciona un método flexible para la visualización in vivo de tejidos apical micro-arquitectura junto con las mediciones de la concentración de hemoglobina, la concentración de melanina, y la s.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Cubo de jaula de 30 mm con montaje de filtro dicroico	Thorlabs, Inc.	CM1-DCH
470 nm Espejo dicroico (divisor de haz)	Varilla de	Chroma Corporation T470lpxr
, paquete de 4 de 1,5 ",	Thorlabs, Inc.	Varilla de ensamblaje de jaula ER1.5-P4
, paquete de 4 de 3.0",	Thorlabs, Inc.	Varilla de ensamblaje de jaula ER3-P4
, paquete de 4 2.0",	Thorlabs, Inc.	ER2-P4
SM1-Placa de jaula de 30 mm roscada	Thorlabs, Inc.	CP02
Serie SM1 Anillo de retención sin tensión	Thorlabs, Inc.	SM1PRR
Tubo de lente SM1, profundidad de rosca de 1.00"	Thorlabs, Inc.	SM1L10
Montura de espejo cinemático en ángulo recto	Thorlabs, Inc.	KCB1
Espejo de aluminio mejorado con rayos UV de 1"	Thorlabs, Inc.	PF10-03-F01
Montaje de traslación del eje Z	Thorlabs, Inc.	SM1Z
10X Olympus Plan Objetivo Acromático	Thorlabs, Inc.	RMS10X
XY Montura de lente de traducción	Thorlabs, Inc.	CXY1
SMA con rosca SM1	Thorlabs, Inc.	SM1SMA
Tubo de lente SM1, profundidad de rosca de 0.50"	Thorlabs, Inc.	SM1L05
440/40 Filtro de paso de banda (excitación)	Chroma Corporation	ET440/40x
525/36 Filtro de paso de banda (emisión)	Chroma Corporation	ET525/36m
Quick Set Epoxy	Loctite	1395391
455 nm Kit de carcasa de luz LED - Suministro de LED de 3 vatios		ALK-LH-3W-KIT
Doblete acromático de 1", f = 50 mm	Thorlabs, Inc.	AC254-050-A
Pulga 3 USB Cámara Monocromática Punto	Gris, Inc.	FL3-U3-32S2M-CS
Soporte de poste de 0,5", L = 1,5"	Thorlabs, Inc.	PH1.5
Poste óptico de 0.5", L = 4.0"	Thorlabs, Inc.	TR4
, 1" x 2.3" x 3/8"	Thorlabs, Inc.	BA1S Fuente de
luz halógena de tungsteno de larga duración (Vis-NIR)	Ocean Optics	HL-2000-LL
20X Olympus Plan Objetivo	Edmund Optics, Inc.	PLN20X
Brazo de motor de aluminio hecho a medida	N/A	N/A	Diseñado y construido a medida
Adaptador de brazo de motor de aluminio a medida	N/A	N/A
Carcasa de motor de aluminio a medida	N/A	/A	diseñado y construido a medida
- 400 pasos/revolución	SparkFun Electronics	ROB-10846	Múltiple proveedores
Interruptor de fibra óptica de aluminio hecho a medida N	/A	N/A	Diseñado y construido a
medida Interruptor de fibra óptica de aluminio hecho a medida Placa frontal	N/A	N/A	Diseñado y construido a medida
Arduino Uno - R3	SparkFun Electronics	DEV-11021	Múltiples proveedores
Placa de pruebas electrónica - Autoadhesiva	SparkFun Electronics	PRT-12002	Múltiples proveedores
EasyDriver - Controlador de motor paso a paso	Sparkfun Electronics	ROB-12779
12 V, 229 mA Fuente de alimentación	Phihong	PSM03A	Múltiples proveedores
Espectrómetro USB de sensibilidad mejorada (Vis-NIR)	Ocean Optics	USB2000+VIS-NIR-ES
550 µ m, 0.22 NA, Cable de conexión de fibra SMA-SMA	Thorlabs, Inc.	M37L01
Sonda de fibra óptica hecha a medida	Myriad Fiber Imaging	N/A
20% Spectralon Reflectancia difusa estándar	Labsphere, Inc.	SRS-20-010
Rotulador Amarillo Estándar	Sharpie	25005	Múltiples proveedores, proflavina o fluoresceína pueden ser sustituidos