La oftalmoscopia integrado fotoacústica y Spectral-tomografía de coherencia óptica de dominio

Fotoacústica oftalmología (PAOM), una modalidad de formación de imágenes ópticas de absorción basado, proporciona la evaluación complementaria de la retina a las tecnologías de formación de imágenes disponibles en la actualidad oftálmicas. Se describe el uso de PAOM integrado con dominio espectral tomografía de coherencia óptica (SD-OCT) para el uso simultáneo de imágenes multimodal de la retina en ratas.

El objetivo general de este procedimiento es demostrar la integración de la oftalmoscopia fotoacústica con la tomografía de coherencia óptica de dominio espectral para la obtención simultánea de imágenes in vivo de la retina en animales pequeños. Esto se logra preparando primero a un animal anestesiado dilatando la pupila y paralizando el músculo del esfínter del iris. A continuación, se utilizan imágenes de sección transversal S-D-O-C-T en tiempo real para localizar la región retiniana de interés y optimizar los parámetros ópticos.

Un transductor ultrasónico de aguja colocado en contacto con el párpado del animal detecta las señales fotoacústicas inducidas por el láser y optimiza la posición del transductor ultrasónico para obtener la máxima amplitud de la señal. Los pasos finales son configurar los parámetros de escaneo y adquirir imágenes S-D-O-C-T y PAOM simultáneamente. En última instancia, el contraste de absorción óptica y el contraste de dispersión óptica de las imágenes recopiladas pueden revelar variaciones funcionales diminutas en la circulación de la retina y el epitelio pigmentario junto con una anatomía retiniana detallada.

Forte of ophthalmoscope es una modernidad de imágenes oftálmicas recientemente desarrollada. Esta tecnología puede revelar el contraste de absorción óptica de la retina y, por lo tanto, tiene una ventaja potencial sobre el mod existente en imágenes. La red muscular coroidea de la retina y la tomografía de coherencia óptica de dominio espectral del epitelio pigmentario de la retina, S-D-O-C-T se relaciona con los fotones reflejados en el banco para formar una imagen volumétrica de la retina y es ampliamente utilizada en las clínicas.

La integración de PAOM con S-D-O-A-T nos permite adquirir información anatómica y funcional de la retina más completa. El subsistema de oscopia fotoacústica incluye un láser N-D-Y-A-G para servir como fuente de iluminación. El láser de salida ajustado a 1064 nanómetros es una frecuencia duplicada a 532 nanómetros por un orificio de bario beta.

Ocho cristales. Un espejo de línea láser divide este haz. Luego, la luz de 532 nanómetros se entrega a través de una fibra óptica monomodo, y el láser de 1064 nanómetros es registrado por un fotodiodo, que desencadena la adquisición de señales fotoacústicas.

La luz láser que sale de la fibra óptica monomodo se introduce en la retina mediante un galvanómetro y una configuración de telescopio. Un transductor de aguja desenfocado se coloca en contacto con el párpado para detectar las señales fotoacústicas generadas por la retina. Se aplica gel ultrasónico entre la punta del transductor y el párpado del animal para un buen acoplamiento acústico.

La señal fotoacústica es amplificada por dos amplificadores y luego digitalizada por una placa de adquisición de datos. El subsistema de tomografía de coherencia óptica de dominio espectral o SD OCT utiliza una fuente de luz de baja coherencia, un diodo superluminiscente de banda ancha, que determina la resolución axial a seis micrómetros. La luz infrarroja cercana está dividida por un acoplador de fibra monomodo comercial de 50 por 50, que entrega luz al brazo de muestra y al brazo de referencia.

El haz suministrado al brazo de muestra OCT se combina con la luz de iluminación PAOM mediante un espejo caliente. El brazo de muestra comparte la misma óptica de escaneo y administración que el PAOM. Por último, se utiliza un espectrómetro casero para registrar las señales de interferencia S-D-O-C-T, donde una cámara CCD de barrido lineal permite una velocidad de línea A de 24 kilohercios.

Se necesitan algunos pasos para alinear los dos subsistemas. Primero, maximice la eficiencia de duplicación de frecuencia del cristal BBO. En segundo lugar, coteje el láser de salida de fibra del PAOM a 2,0 milímetros de diámetro.

En tercer lugar, alinee las luces de iluminación combinadas del PAOM y el S-D-O-C-T, para que sean coaxiales. Por último, ajuste la luz de excitación PAOM a unos 40 nano julios por pulso y ajuste la luz de sondeo S-D-O-C-T a unos 0,8 milivatios. Se ha informado que ambos ajustes son seguros para los ojos después de anestesiar a una rata.

Usando un protocolo de flúor ISO estándar, sujete a la rata en un soporte casero con cinco ejes de libertad ajustable. Para mantener la temperatura corporal de la rata cerca de los 37 grados centígrados, use una almohadilla térmica para mantener la anestesia. Proporcione a la rata 1% de flúor ISO a un caudal de 1,5 litros por minuto durante todo el experimento.

Ahora, retire la pestaña del párpado con una tijera quirúrgica pequeña, luego dilate las pupilas con una solución oftálmica de ayuda trópica al 1%, seguido de una parálisis del músculo del esfínter del iris con una solución oftálmica de clorhidrato de TETRACAÍNA al 0,5%. A lo largo del procedimiento, es fundamental aplicar lágrimas artificiales en el ojo de la rata cada dos minutos. A continuación, encienda la luz de iluminación SDO CT y verifique que la luz de sondeo sea de aproximadamente 0,8 milivatios.

Ahora active el escaneo del galvanómetro. Alinee la luz de irradiación S-D-O-C-T en la retina de la rata e identifique la región retiniana de interés ajustando el soporte de animales de cinco ejes y el centro del campo de visión en esta región. En este ejemplo se visualiza el disco óptico.

Ajuste aún más el soporte para animales para optimizar la imagen de la sección transversal de la retina en una dirección de escaneo. A continuación, cambie la dirección de escaneo ráster y continúe realizando ajustes hasta que se encuentre el mejor punto focal. Ahora, prepare el transductor de aguja conectado a una plataforma ajustable de cinco ejes.

Aplique una gota de gel ultrasónico en la punta del transductor y haga contacto suavemente con la punta del transductor con el párpado del animal. Configure el láser PAOM en el modo de disparo externo. Inicie el escaneo del galvanómetro y active la visualización en tiempo real de PAOM.

Imágenes transversales. Ajuste cuidadosamente la orientación del transductor para una buena superposición de su región de sensibilidad con la región de escaneo del láser PAOM. Deténgase cuando la imagen PAOM tenga la mejor relación señal/ruido y patrones de amplitud PA distribuidos uniformemente en ambas direcciones de escaneo.

Ahora ajuste los voltajes impulsados de los dos escáneres de galvanómetro de acuerdo con el tamaño del campo de interés y realice el escaneo. Cuando se activa el escaneo. Un rápido escaneo de trama 2D por el GALVANOMETER está controlado por una placa de salida analógica, que también activa tanto el disparo del láser PAOM como la adquisición de la señal del espectrómetro OCT.

Por lo tanto, sincronizar los dos subsistemas. A continuación, se activa la adquisición de datos de PAOM mediante la grabación de la secuencia láser PAOM. Después del experimento, apague la luz de sondeo S-D-O-C-T e inmediatamente retire el animal del soporte.

Mantenga al animal caliente y en la oscuridad hasta que se despierte de forma natural. A continuación, apague la calefacción y manténgala en la oscuridad durante una hora más tarde, reconstruya las imágenes tridimensionales sin conexión utilizando un programa de visualización basado en MATLAB disponible gratuitamente llamado Vue Construct, las imágenes volumétricas en 3D y las imágenes de fondo de ojo en 2D de 256 imágenes B Bcan. Se adquirieron imágenes de fondo de ojo en 2D de S-D-O-C-T y PAOM simultáneamente en una rata albina y en una rata pigmentada.

El ángulo máximo de escaneo fue de 26 grados y el tiempo de adquisición de la imagen fue de unos 2,7 segundos. En las imágenes de fondo de ojo S-D-O-C-T, los vasos de la retina tienen una apariencia oscura debido a la absorción de hemoglobina de la luz de sondeo. Debido a que el ojo pigmentado tiene una alta concentración de melanina, las imágenes PAOM muestran el epitelio pigmentario de la retina o EPR con alto contraste además de los vasos retinianos, debido a que el ojo albino carece de melanina EPR aquí, PAOM visualiza los vasos retinianos y la vasculatura coroidea Para demostrar la capacidad de imagen tridimensional de P-A-O-M-A Se realizó una representación volumétrica de esta imagen.

Una vez dominado, este proceso de imagen se puede completar en 10 minutos. Anticipamos que la POM desempeñará un papel importante tanto en la comprensión fundamental como en el diagnóstico clínico de varias enfermedades que causan ceguera, como la retinopatía diabética y la degeneración de la retina.