Se demostrará una clínica fotoacústica de mano sistema de imagen por imagen no invasiva en tiempo real de animal pequeño.
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Artículo de método
Se demostrará una clínica fotoacústica de mano sistema de imagen por imagen no invasiva en tiempo real de animal pequeño.
Traducción de la proyección de imagen fotoacústica en la clínica es un gran reto. Sistemas de imagen fotoacústica clínica en tiempo real mano son muy raros. Aquí, Divulgamos un combinado fotoacústica y clínico ultrasonido sistema de imagen mediante la integración de una sonda de ultrasonido con luz entrega para la proyección de imagen de animal pequeño. Demostramos esto por mostrando Centinela del nodo de linfa la proyección de imagen en pequeños animales junto con la dirección de la aguja en tiempo real como mínimo invasor. Una plataforma de ultrasonido clínico con acceso a los datos crudos de canal permite la integración de imágenes hacia una mano fotoacústica clínica en tiempo real sistema de imagen fotoacústica. Azul de metileno se utilizó para la proyección de imagen de ganglio linfático centinela en longitud de onda de 675 nm. Además, guía con ultrasonido modal doble y la proyección de imagen fotoacústica fue demostrada usando el sistema de proyección de imagen. Proyección de imagen de hasta 1,5 cm de profundidad fue demostrado con un láser de 10 Hz a una velocidad de 5 fotogramas por segundo de imágenes de fotoacústica.
Para la detección y estadificación del cáncer, diferente técnicas de imagen están disponibles. Algunas de las modalidades de imagen utilizadas son la proyección de imagen de resonancia magnética (MRI), rayos x tomografía computada (CT), rayos x, ultrasonido (US), tomografía por emisión de positrones (PET), fluorescencia de imagen, etc.1,2, 3 , 4. pero, algunas de las técnicas de imagen existentes son invasoras, tienen radiaciones nocivas, o son lentas, costosas, voluminosas o antipático a los pacientes. Así, hay una necesidad constante para desarrollar nuevas técnicas de imagen rápidas y rentables para el diagnóstico y la terapia5.
Fotoacústica imaging (PAI) es una técnica emergente, que combina el rico contraste óptico con ultrasonido de alta resolución en una más profunda imagen profundidad5,6,7,8, 9. En PAI, un pulso de láser corta se utiliza para la irradiación del tejido. La luz es absorbida por el tejido que lleva a un pequeño aumento de temperatura. Debido a la expansión termoelástica, se generan ondas de presión (en forma de ondas acústicas) dentro del tejido. Las ondas acústicas generadas (también conocido como ondas de fotoacústica (PA)) se adquieren con un transductor de ultrasonido de banda ancha (UST) fuera de los límites del tejido. Estas señales PA adquiridas pueden utilizarse para reconstruir imágenes de PA, revelando la información estructural y funcional dentro del tejido. PAI tiene una gran variedad de aplicaciones, incluyendo: la proyección de imagen vascular, la proyección de imagen de ganglio linfático centinela, imagen de la vasculatura cerebral, proyección de imagen de tumor, la proyección de imagen molecular, etc.10,11,12, 13,14,15 PAI tiene numerosas aplicaciones debido a sus ventajas, a saber: profundidad de la penetración más profunda, buena resolución espacial y contraste de tejidos blandos alta. El contraste en PAI puede ser endógeno de sangre, melanina, etcetera. Cuando el contraste endógeno no es bastante fuerte, agentes de contraste exógeno como colorantes orgánicos, nanopartículas, puntos cuánticos, etc.16,17,18,19, 20 , 21 puede utilizarse para mejorar el contraste.
Aunque el PAI tiene numerosos beneficios en comparación con otras técnicas de imagen, traducción clínica es todavía un desafío muy grande. Las principales limitaciones son la naturaleza voluminosa de los lasers se utilizan, la mayoría de los subterráneos utilizados para adquisición de datos no es compatible con sistemas clínicos de Estados Unidos y la no disponibilidad de sistemas comercialmente disponibles clínicos de Estados Unidos imágenes que dan acceso al canal de crudo datos. Sólo recientemente, comercial clínicas máquinas de Estados Unidos con acceso a los datos crudos se han convertido en disponibles22. En este trabajo, nuestro objetivo es demostrar la viabilidad de PAI con una mano puesta a punto utilizando una plataforma clínica de Estados Unidos. Nuestro objetivo es demostrar esto mostrando la proyección de imagen no invasiva de centinela los nodos de linfa (SLNs) en un modelo animal pequeño.
Tumores de mama invasivos son una de las principales causas de muerte por cáncer entre las mujeres. Diagnóstico y escenificando el cáncer de mama temprano es vital para decidir estrategias de tratamiento, que juegan un papel importante en el pronóstico del paciente. Para mama cáncer estadificación biopsias de ganglio linfático centinela (SLNB) suelen utiliza23,24. SLN es el principal nodo de linfa donde la posibilidad de encontrar células de cáncer es el más alto debido a la metástasis. SLNBs impliquen inyectar un colorante o un trazador radioactivo, seguido por corte abierto en la zona con una pequeña incisión y luego ubicar el SLN visualmente en caso de tintes o con la ayuda de un contador Geiger, en caso de un trazador radioactivo. Después de la identificación, se quitan unos SLN para estudios histopatológicos24,25. SLNB positivo indica que el tumor ha hecho metástasis a los ganglios linfáticos cercanos y tal vez a otros órganos. SLNB negativo indica que la probabilidad de metástasis es insignificante26. SLNB tiene numerosas complicaciones asociadas con ella como entumecimiento de brazo, linfedema, etc.27 eliminar las complicaciones SLNB asociado, se necesita una técnica de imagen no invasivas.
Para la asignación de SLN en pequeños animales y los seres humanos, PA la proyección de imagen se ha explorado extensivamente con la ayuda de contraste diferentes agentes15,28,29,30,31 , 32. sin embargo, los sistemas utilizados actualmente no pueden utilizarse en un escenario clínico como señalado anteriormente. Otra preocupación a abordarse es el procedimiento quirúrgico en SLNB28. Adaptación de procedimientos mínimamente invasivos para la biopsia aspiración con aguja fina (FNAB) era necesario para reducir el tiempo de recuperación y los efectos secundarios de los pacientes. En este trabajo, se utilizó un sistema clínico de Estados Unidos para proyección de imagen de Estados Unidos y PA combinado fue utilizado. Para facilidad de uso en configuración clínica, un encargo de la mano de cubierta de fibra óptica y UST fue diseñado. Azul de metileno (MB) fue utilizado para la identificación y mapeo de SLNs. Además, para eliminar las complicaciones asociadas con la cirugía SLNB, aguja en tiempo real no invasivo de seguimiento también se demuestra.
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todos los experimentos con animales se realizaron según las normas y directrices aprobadas por el Comité institucional del cuidado Animal y el uso de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (número de protocolo Animal ARF-SBS / NIE-A0263).
1. clínica de mano en tiempo real PA y nos Imaging System
2. Caracterización de la resolución
3. Animal preparación para proyección de imagen de SLN
< clase p = "jove_contienda "> Nota: el sistema de proyección de imagen clínico mano descrito anteriormente fue demostrado por proyección de imagen pequeño animal SLN. Para los experimentos, fueron procuradas ratas saludables, mujeres de 6 a 8 semanas de edad (NTac:Sprague Dawley, 220 ± 30 g). Ratas hembra se utilizan porque es menos frecuente la aparición de cáncer de mama en ratas macho. Sin embargo, las ratas macho también pueden utilizarse para los estudios. Además, en la literatura, ratas hembra se utilizan más ampliamente para la proyección de imagen de SLN.4. En Vivo Imágenes de ratas de SLN
5. Espectroscopia de la SLN de PA
6. Aguja en tiempo real de seguimiento utilizando PAI
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Figura 1: Descripción del sistema. (a) representación esquemática del sistema PAI con doble sistema de Estados Unidos clínica modal. OPO - oscilador paramétrico óptico, de - paquete de la fibra óptica, FH - sostenedor de la fibra, USM - máquina clínica de Estados Unidos. El sostenedor de la fibra integra dos bulto de fibra óptica de salida y la UST. La máquina de anestesi...
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Actualmente el costo de la detección, diagnóstico y tratamiento del cáncer es muy alto. Existen diferentes modalidades que se utilizan para la detección del cáncer y el diagnóstico de la proyección de imagen. Sin embargo, muchas de estas técnicas de imagen tienen limitaciones incluyendo máquina voluminoso tamaño, diagnóstico invasivo, hostilidad a requisito demasiado caro, pacientes, de las radiaciones ionizantes, o el uso de agentes de contraste radiactivo. Por lo tanto, se necesita mucho una imagen eficiente, rentable ...
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Los autores tienen sin intereses financieros relevantes en el manuscrito y no otros posibles conflictos de interés divulgar.
Los autores desean reconocer el apoyo financiero de la concesión de Tier 1 investigación financiada por el Ministerio de educación en Singapur (RG48/16: M4011617) y nivel 2 beca de investigación financiada por el Ministerio de educación en Singapur (ARC2/15: M4020238). Los autores desean reconocer el Dr. Rhonnie Austria Dienzo por su ayuda con manejo de animales.
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| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Láser Q-switched Nd:YAG | Continuum | Surelite | Láser de bomba |
| Oscilador óptico paramétrico | Continuum Láser OPO | Continuum | |
| Sistema de imagen por ultrasonido clínico | Alpinion | E-CUBE 12R Sistema de | imagen fotoacústica y ultrasonido modal dual |
| Transductor de ultrasonido de matriz lineal | Alpinion | L3-12 | Transductor de matriz lineal de 128 elementos con frecuencia central de 8,5 MHz, ancho de banda fraccional del 95%, |
| fibra óptica bifurcada | CeramOptec | Hecho a medida | Para acoplar la luz del láser al soporte de fibra de mano |
| Lente | Thorlabs | LB1869 | Enfoca la luz del láser a la fibra óptica |
| Gel de ultrasonidos | Progress/parker gel acquasonic | PA-GEL-CLEA-5000 | Acoplamiento acústico |
| Software de procesamiento de imágenes | Mathworks | Matlab | Programa casero utilizando la |
| máquina de anestesia | Matlab medical plus pte ltd | Máquina de anestesia sin reinhalación con concentrador de oxígeno. | Suministra oxígeno e isoflurano a los animales |
| Oxímetro de pulso portátil | Medtronic | PM10N con sensor veterinario | Monitorea la oximetría de pulso del animal |
| Distribuidor de animales | In Vivos Pte Ltd, Singapur | Distribuidor de animales que suministra animales pequeños con fines de investigación. | |
| Máscara de respiración | Hecho | Se utiliza junto con el soporte del animal para suministrar la mezcla de anestesia al tejido de la pechuga de pollo del animal | |
| Pasar | Se utiliza para agregar profundidad para imitar el escenario de imágenes humanas | ||
| Aguja de 23G | BD Precisionglide | 23G, 1 pulgada y media | Se utiliza para la guía de la aguja en tiempo real |
| Soporte para el cable de fibra óptica | Hecho | a medidaPara sujetar el extremo de entrada del cable bifurcado | |
| Sonda de mano | Impreso | a medida Con dos ranuras para los dos extremos de salida de la fibra óptica y una ranura para el transductor de ultrasonido | |
| Azul de metileno (10 mg/mL) | Sterop | Agente de contraste para imágenes de megafonía | |
| Software de ajuste | láser Surelite OPO PLUS | SLOPO | Software para ajustar la longitud de onda del fotodiodo láser OPO |
| Thorlabs | SP05/M | Para detectar el pulso láser para activar el sistema de ultrasonido | |
| Módulo de polarización de fotodiodo | Thorlabs | PBM42 | Para amplificar la señal del fotodiodo a la señal de ultrasonido tigger |
| Crema depilatoria | Reckitt Benckiser | Veet | Se utiliza para eliminar el vello del área de imagen Medidor de |
| potencia láser | Ophir | Starlite, p/n: 7Z01565 | Se utiliza para medir la potencia del láser |
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