Name: Multimodal de imágenes y la Plataforma Microendoscopy Espectroscopia de fibra paquete para no invasiva, En Vivo Análisis de Tejidos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: Aprende a construir una sonda de microendoscopía multimodal que integra imagen de fluorescencia de alta resolución con espectroscopía de reflectancia difusa para análisis no invasivo de tejidos in vivo.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Este material se basa en el trabajo apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (1R03-CA182052, 1R15-CA202662), el Programa de Becas de Investigación de Posgrado de la Fundación Nacional de Ciencias (G.G., DGE-1450079), el Instituto de Biociencias de Arkansas y la Beca de la Academia Doctoral de la Universidad de Arkansas. Todas las opiniones, hallazgos, conclusiones o recomendaciones expresadas en este material pertenecen a los autores y no reflejan necesariamente los puntos de vista de las agencias de financiación reconocidas.

<ol><li>Muldoon, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subcellular-resolution+molecular+imaging+within+living+tissue+by+fiber+microendoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Subcellular-resolution molecular imaging within living tissue by fiber microendoscopy.</a> Opt Express. 15, 16413-16423 (2007).</li>
<li>Rajaram, N., Reichenberg, J. S., Migden, M. R., Nguyen, T. H., Tunnell, J. W. Pilot clinical study for quantitative spectral diagnosis of non-melanoma skin cancer. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRajaram%2C+N+%22Lasers+Surg+Med%22">Lasers Surg Med</a>. 42, 716-727 (2010).</li>
<li>Louie, J. S., Richards-Kortum, R., Anandasabapathy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+and+advancements+in+the+use+of+high-resolution+microendoscopy+for+detection+of+gastrointestinal+neoplasia%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Gastroenterol+Hepatol%22%5BJournal%5D)">Applications and advancements in the use of high-resolution microendoscopy for detection of gastrointestinal neoplasia.</a> Clin Gastroenterol Hepatol. 12, 1789-1792 (2014).</li>
<li>Chang, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+resolution+microendoscopy+for+classification+of+colorectal+polyps%5BTitle%5D)+AND+%22Endoscopy%22%5BJournal%5D)">High resolution microendoscopy for classification of colorectal polyps.</a> Endoscopy. 45, 553-559 (2013).</li>
<li>Muldoon, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+imaging+of+oral+neoplasia+with+a+high-resolution+fiber-optic+microendoscope%5BTitle%5D)+AND+%22Head+Neck%22%5BJournal%5D)">Noninvasive imaging of oral neoplasia with a high-resolution fiber-optic microendoscope.</a> Head Neck. 34, 305-312 (2011).</li>
<li>Muldoon, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+quantitative+image+analysis+criteria+for+the+high-resolution+microendoscopic+detection+of+neoplasia+in+Barrett%27s+esophagus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Evaluation of quantitative image analysis criteria for the high-resolution microendoscopic detection of neoplasia in Barrett's esophagus.</a> J Biomed Opt. 15, 026027(2010).</li>
<li>Prieto, S. P., Powless, A. J., Boice, J. W., Sharma, S. G., Muldoon, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proflavine+Hemisulfate+as+a+Fluorescent+Contrast+Agent+for+Point-of-Care+Cytology%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Proflavine Hemisulfate as a Fluorescent Contrast Agent for Point-of-Care Cytology.</a> PLoS One. 10, e0125598(2015).</li>
<li>Parikh, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+diagnostic+accuracy+of+high+resolution+microendoscopy+in+differentiating+neoplastic+from+non-neoplastic+colorectal+polyps%3A+a+prospective+study%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Gastroenterol%22%5BJournal%5D)">In vivo diagnostic accuracy of high resolution microendoscopy in differentiating neoplastic from non-neoplastic colorectal polyps: a prospective study.</a> Am J Gastroenterol. 109, 68-75 (2014).</li>
<li>Shin, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+analysis+of+high-resolution+microendoscopic+images+for+diagnosis+of+esophageal+squamous+cell+carcinoma%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Gastroenterol+Hepatol%22%5BJournal%5D)">Quantitative analysis of high-resolution microendoscopic images for diagnosis of esophageal squamous cell carcinoma.</a> Clin Gastroenterol Hepatol. 13, 272-279 (2015).</li>
<li>Prieto, S. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Qualitative+and+quantitative+comparison+of+colonic+microendoscopy+image+features+to+histopathology%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+SPIE+Int+Soc+Opt+Eng%22%5BJournal%5D)">Qualitative and quantitative comparison of colonic microendoscopy image features to histopathology.</a> Proc SPIE Int Soc Opt Eng. 9328, (2015).</li>
<li>Greening, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber-bundle+microendoscopy+with+sub-diffuse+reflectance+spectroscopy+and+intensity+mapping+for+multimodal+optical+biopsy+of+stratified+epithelium%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Fiber-bundle microendoscopy with sub-diffuse reflectance spectroscopy and intensity mapping for multimodal optical biopsy of stratified epithelium.</a> Biomed Opt Express. 6, 4934-4950 (2015).</li>
<li>Rajaram, N., Gopal, A., Zhang, X., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+validation+of+the+effects+of+microvasculature+pigment+packaging+on+in+vivo+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Lasers+Surg+Med%22%5BJournal%5D)">Experimental validation of the effects of microvasculature pigment packaging on in vivo diffuse reflectance spectroscopy.</a> Lasers Surg Med. 42, 680-688 (2010).</li>
<li>Spliethoff, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+of+tumor+response+to+cisplatin+using+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Transl+Oncol%22%5BJournal%5D)">Monitoring of tumor response to cisplatin using optical spectroscopy.</a> Transl Oncol. 7, 230-239 (2014).</li>
<li>Chang, V. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+physiology+of+the+precancerous+cervix+in+vivo+through+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Neoplasia%22%5BJournal%5D)">Quantitative physiology of the precancerous cervix in vivo through optical spectroscopy.</a> Neoplasia. 11, 325-332 (2009).</li>
<li>Yu, B., Shah, A., Nagarajan, V. K., Ferris, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffuse+reflectance+spectroscopy+of+epithelial+tissue+with+a+smart+fiber-optic+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Diffuse reflectance spectroscopy of epithelial tissue with a smart fiber-optic probe.</a> Biomed Opt Express. 5, 675-689 (2014).</li>
<li>Hennessy, R., Goth, W., Sharma, M., Markey, M. K., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+probe+geometry+and+optical+properties+on+the+sampling+depth+for+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomedical+Opt%22%5BJournal%5D)">Effect of probe geometry and optical properties on the sampling depth for diffuse reflectance spectroscopy.</a> J Biomedical Opt. 19, 107002(2014).</li>
<li>Ghassemi, P., Travis, T. E., Moffatt, L. T., Shupp, J. W., Ramella-Roman, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+polarized+multispectral+imaging+system+for+quantitative+assessment+of+hypertrophic+scars%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">A polarized multispectral imaging system for quantitative assessment of hypertrophic scars.</a> Biomed Opt Express. 5, 3337-3354 (2014).</li>
<li>Vasefi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polarization-sensitive+hyperspectral+imaging+in+vivo%3A+a+multimode+dermoscope+for+skin+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Polarization-sensitive hyperspectral imaging in vivo: a multimode dermoscope for skin analysis.</a> Sci Rep. 4, (2014).</li>
<li>Winkler, A. M., Rice, P. F. S., Drezek, R. A., Barton, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+tool+for+rapid+disease+mapping+using+optical+coherence+tomography+images+of+azoxymethane-treated+mouse+colon%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomedl+Opt%22%5BJournal%5D)">Quantitative tool for rapid disease mapping using optical coherence tomography images of azoxymethane-treated mouse colon.</a> J Biomedl Opt. 15, 041512(2010).</li>
<li>Bish, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Handheld+Diffuse+Reflectance+Spectral+Imaging+%28DRSi%29+for+in-vivo+characterization+of+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Handheld Diffuse Reflectance Spectral Imaging (DRSi) for in-vivo characterization of skin.</a> Biomed Opt Express. 5, 573-586 (2014).</li>
<li>Prahl, S. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPrahl%2C+SA+%22Optical+Absorption+of+Hemoglobin%22">Optical Absorption of Hemoglobin</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://omlc.org/spectra/hemoglobin/">http://omlc.org/spectra/hemoglobin/</a> (1999).</li>
<li>Rajaram, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+validation+of+a+clinical+instrument+for+spectral+diagnosis+of+cutaneous+malignancy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Opt%22%5BJournal%5D)">Design and validation of a clinical instrument for spectral diagnosis of cutaneous malignancy.</a> Appl Opt. 49, 142-152 (2010).</li>
<li>Hennessy, R., Markey, M. K., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+one-layer+assumption+on+diffuse+reflectance+spectroscopy+of+skin%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Impact of one-layer assumption on diffuse reflectance spectroscopy of skin.</a> J Biomed Opt. 20, 27001(2015).</li>
<li>Rajaram, N., Nguyen, T. H., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lookup+table-based+inverse+model+for+determining+optical+properties+of+turbid+media%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Lookup table-based inverse model for determining optical properties of turbid media.</a> J Biomed Opt. 13, 050501(2008).</li>
<li>Nichols, B. S., Rajaram, N., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+of+a+lookup+table-based+approach+for+measuring+tissue+optical+properties+with+diffuse+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Performance of a lookup table-based approach for measuring tissue optical properties with diffuse optical spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 17, 057001(2012).</li>
<li>Greening, G. J., James, H. M., Muldoon, T. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGreening%2C+GJ+%22Optical+Phantoms%3A+Diffuse+and+Sub-diffuse+Imaging+and+Spectroscopy+Validation%22">Optical Phantoms: Diffuse and Sub-diffuse Imaging and Spectroscopy Validation</a>. , SPIE Spotlights. 1-37 (2015).</li>
<li>Karsten, A. E., Smit, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+and+verification+of+melanin+concentration+on+human+skin+type%5BTitle%5D)+AND+%22Photochem+Photobiol%22%5BJournal%5D)">Modeling and verification of melanin concentration on human skin type.</a> Photochem Photobiol. 88, 469-474 (2012).</li>
<li>Glennie, D. L., Hayward, J. E., Farrell, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+changes+in+the+hemoglobin+concentration+of+skin+with+total+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Modeling changes in the hemoglobin concentration of skin with total diffuse reflectance spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 20, 035002(2015).</li>
<li>Lim, L., Nichols, B., Rajaram, N., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probe+pressure+effects+on+human+skin+diffuse+reflectance+and+fluorescence+spectroscopy+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Probe pressure effects on human skin diffuse reflectance and fluorescence spectroscopy measurements.</a> J Biomed Opt. 16, 011012(2011).</li>
</ol>

Los autores declaran que no tienen intereses financieros contrapuestos.

<html> 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...

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 cualitativamente enfermo y sano en tiempo real con baja variabilidad entre observadores. 8 de vez en cuando, los investigadores utilizarán los datos de microscopía de fluorescencia de alta resolución para extraer características cuantitativas tales como células y tamaño nuclear o área de la glándula, pero esto sigue siendo una técnica cualitativa principalmente dirigido a la visualización de la morfología del tejido. 1,3,8- 10 Por otra parte, las técnicas de espectroscopia, talescomo la espectroscopia de reflectancia difusa, que están dirigidas a proporcionar información de tejido funcional y han mostrado prometedores resultados clínicos para identificar cuantitativamente las lesiones cancerosas en múltiples órganos. 2,12-15 Por lo tanto, hay una necesidad de un dispositivo que incorpora ambos tipos de modalidades para reducir potencialmente más variabilidad entre observadores, mantener visualización en tiempo real del tejido de micro-arquitectura, y proporcionar un análisis más completo de la salud del tejido. Para lograr este objetivo, un instrumento basado en la sonda multimodal fue construido que combina las dos modalidades en una sola sonda de fibra óptica:. De alta resolución microendoscopy fluorescencia y espectroscopia de reflectancia sub-difusa 11 Este método de co-registros cualitativos imágenes de alta resolución de apical morfología de los tejidos (propiedades estructurales) con información cuantitativa espectral (propiedades funcionales) a partir de dos profundidades diferentes tejidos incluyendo la concentración de hemoglobina local ([Hb]), la concentración de melanina ([Mel]), y la saturación de oxígeno (SaO 2). 11,12,16 Esta modalidad específica espectroscopia de reflectancia difusa sub-utiliza dos separaciones fuente-detector (SDSS) a la muestra dos profundidades de tejido única para proporcionar una visión más completa de la salud del tejido mediante el muestreo hasta la membrana basal y el estroma tejido subyacente. 11 La fibra sonda consta de una fibra de imagen 1 mm de diámetro central con aproximadamente 50.000 4,5 micras elementos de fibra de diámetro, un diámetro del revestimiento de 1,1 mm y un diámetro global de recubrimiento de 1,2 mm. La fibra de imagen está rodeada por cinco 200 micras fibras de diámetro con un diámetro de revestimiento de 220 micras. Cada fibra 200 micras multimodo se encuentra una distancia de centro a centro de 864 m de distancia del centro de la fibra de la imagen. Cada una de las fibras de 200 micras multimodo son de 25 °. Usando el extremo izquierdo de fibra multimodo de 200 micras como la fibra &quot;fuente&quot;, y el TH adicionalree 200 micras fibras multimodo como las fibras &quot;colección&quot;, esta geometría necesariamente crea tres de centro a centro de las SDS de 374 m, 730 m, 1051 m, y 1.323 micras. Las puntas de las fibras están encerrados en una carcasa metálica cilíndrica que mantiene las distancias entre fibras constante. El diámetro de la carcasa metálica cilíndrica es de 3 mm. El extremo distal (hacia la punta de la sonda de fibra óptica) de la sonda de fibra óptica es de 2 pies de largo. La sonda después se separa en los seis respectivas fibras individuales en el extremo proximal (hacia la instrumentación), que es un adicional de 2 pies de largo, para una longitud total de 4 pies. La figura 1 muestra una representación de la sonda de fibra óptica. <img alt="Figura 1" src="/files/ftp_upload/54564/54564fig1.jpg" /> Figura 1:. Diseño de la sonda de fibra óptica La sonda de fibra óptica se compone de una fibra de imagen 1 mm de diámetro y cuatro 200 micras fibras multimodo. Estafigura muestra representaciones de (a) la tapa de extremo de metal que limita la geometría de las fibras en la punta de la sonda para producir las SDS de 374, 730, y 1.051 micras con respecto a la más a la izquierda de fibra de 200 micras multimodo (Escala bar ≈ 1 mm), (b) las fibras están limitados dentro de la tapa de metal, que muestra los núcleos de fibra, revestimiento de la fibra, y recubrimiento de la fibra (Escala bar ≈ 1 mm), (c) la poliamida de protección de revestimiento alrededor de las fibras (Escala bar ≈ 1 mm), (d ) la punta distal final de la sonda, con la ranura de agarre de metal y negro de cable único que contiene todas las fibras (Escala bar ≈ 4 mm), y (e) una imagen de la punta distal de la sonda (Escala bar ≈ 4 mm). <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54564/54564fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a> Esta instrumentación asociada multimodal y técniQue es la primera combinación de estas modalidades dentro de una única sonda, aunque existen otras técnicas estructurales / funcionales combinados que combinan diferentes modalidades. Por ejemplo, las imágenes hiperespectrales combina formación de imágenes de campo amplio con propiedades cuantitativas de hemoglobina y la melanina, 17,18 y otras técnicas han sido desarrolladas que combinan la tomografía de coherencia óptica (OCT) con el análisis de la expresión de proteínas de tejido, 19 para nombrar unos pocos. Este artículo informa sobre una configuración de instrumentación compacta y fácil de implementar que utiliza una sonda de fibra óptica general que puede ser optimizado para varios propósitos, incluyendo el uso endoscópica en el tracto gastrointestinal inferior y el esófago o como una sonda de mano para su uso en la cavidad oral y la colocación de la piel externa. 11,20 El hardware para esta instrumentación requiere tanto de adquisición de datos y el código de encargo de post-procesamiento para adquirir espectros de reflectancia difusa y luego extraer el volum resultanteparámetros fisiológicos del tejido e incluyendo promediada [Hb], [Mel], y la SaO 2. El código de adquisición de datos personalizados fue construido para permitir la adquisición simultánea de una cámara (por microscopía de fluorescencia de alta resolución) y un espectrómetro (por espectroscopia de reflectancia difusa). Los conductores están a menudo disponibles de los sitios web de los fabricantes para permitir la integración con una variedad de lenguajes de programación. El código de post-procesamiento personalizado importa un archivo de valores de absorción a priori de in vivo [Hb] y [Mel] 21 y luego utiliza un proceso de adaptación de optimización no lineal desarrollado previamente que crea una curva ajustada de los espectros. 22 La curva ajustada se construye mediante la minimización del χ valor 2 entre sí mismo y los espectros en bruto y la determinación de los parámetros fisiológicos del tejido ([Hb], [Mel], y Sao 2) de la curva ajustada y con el más bajo χ 2 valor. 22 el código puede ser modificado para incluirabsorción de otros cromóforos, así, como la tinta piranina exógeno utilizado aquí, por lo que se dirigen a parámetros fisiológicos no se ven afectadas. Indicadores fisiológicos de la salud de los tejidos, tales como [Hb], [Mel], y SaO 2, se pueden utilizar como informes de la respuesta del tumor a la terapia o como indicadores de la vascularización local y la angiogénesis. 14,23 La inclusión de una modalidad microendoscopy de fluorescencia de alta resolución ayuda a la colocación de la sonda guía y proporciona a los investigadores una visión más completa de la relación entre la estructura del tejido epitelial y la función. En este artículo, la construcción y aplicación de la microendoscope multimodal se describe. 11

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

multimodal de imágenes y la plataforma microendoscopy espectroscopia de fibra paquete para no invasiva,<em&gt; en vivo</em&gt; análisis de tejidos

Multimodal Imaging and Spectroscopy Fiber-bundle Microendoscopy Platform for Non-invasive, In Vivo Tissue Analysis

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.

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...

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.

Multimodal de imágenes y la Plataforma Microendoscopy Espectroscopia de fibra paquete para no invasiva,<em&gt; En Vivo</em&gt; Análisis de Tejidos

Recent fiber-bundle microendoscopy techniques enable non-invasive analysis of in vivo tissue using either imaging techniques or a combination of ...

El objetivo general de este procedimiento es la caracterización funcional de tejidos in vivo mediante la combinación de información estructural de alta resolución con datos espectrales cuantitativos. Este método puede utilizarse para responder preguntas clave en el campo de la biología del cáncer, como cuantificar los efectos de una terapia sobre la microestructura y la perfusión del tejido. La principal ventaja de esta técnica es que se puede utilizar una sola sonda para recopilar tanto imágenes como datos espectroscópicos desde la misma ubicación.Las implicaciones de esta técnica se extienden hacia la terapia del cáncer gastrointestinal porque la sonda es compatible con las técnicas convencionales de endoscopia. En general, las personas nuevas en este método tendrán dificultades porque pequeñas irregularidades en la colocación de la sonda pueden afectar significativamente la precisión de los datos. Tuvimos por primera vez la idea de este método cuando comprendimos la importancia de combinar una técnica de imagen de alta resolución con un método espectroscópico cuantitativo.La demostración visual de este método es fundamental, ya que los pasos de preparación son difíciles de aprender debido a la complejidad tanto de la construcción como de la calibración. Para comenzar a ensamblar el modalidad de microscopía de fluorescencia de alta resolución del microendoscopio multimodal, monte un espejo dicróico de 470 nanómetros en un cubo de jaula de 30 milímetros. Fije varillas de ensamblaje de jaula a los lados frontal, derecho e izquierdo del cubo de jaula.Sujete un anillo de retención libre de tensión a una placa de jaula roscada y enrosque un tubo de lentes en el anillo de retención. Sujete otra placa de jaula al tubo de lentes, alineándola con la primera placa de jaula. A continuación, fije un espejo de aluminio con recubrimiento para UV en un soporte de espejo en ángulo recto.Sujete cuatro varillas en la parte delantera del soporte del espejo y dos varillas en diagonal en el lado derecho del soporte. Deslice el conjunto del tubo de la lente hacia el lado izquierdo del cubo de jaula. Conecte el lado derecho del conjunto del soporte del espejo al conjunto del tubo de la lente.Deslice un soporte de traslación en el eje Z al lado derecho del ensamblaje. Sujete una lente objetiva acromática de 10x al soporte de traslación. A continuación, fije una placa adaptadora de fibra a un soporte de lente de traslación en los ejes X e Y.Deslice el soporte hacia el ensamblaje delante del objetivo. Utilizando anillos de retención, fije un filtro de excitación y un filtro de emisión adecuados en los tubos de lentes. Enrosque el tubo de lente del filtro de excitación en la parte frontal del cubo de jaula.Y el tubo del lente del filtro de emisión en la parte frontal del soporte del espejo en ángulo recto. Usando epoxi, sujete un LED de 455 nanómetros a la placa de jaula frente al filtro de excitación. Deslice una placa de jaula frente a cada tubo del lente del filtro.Mediante un anillo de retención, sujete una lente tubular acromática doblete en otro tubo de lente de forma que la flecha en el exterior de la lente quede orientada hacia el lado roscado externamente del tubo de lente. Conecte la lente tubular a la placa de jaula izquierda, coloque otra placa de jaula delante de la lente tubular. Utilizando un anillo de retención libre de tensiones, conecte una cámara monócroma USB a la placa de jaula.Para comenzar a armar la modalidad de espectroscopía de reflexión subdifusa, sujete una placa de jaula roscada al frente de una fuente de luz halógena de tungsteno utilizando epoxi. Inserte cuatro varillas de ensamblaje de jaula en la placa de jaula y deslice un soporte de traslación en el eje Z sobre las varillas. Enrosque un objetivo acromático de 20x en el soporte de traslación del eje Z.Conecte una placa adaptadora de fibra a un soporte de traslación en los ejes XY y deslice el soporte sobre el ensamblaje situado frente al objetivo. Finalmente, asegure ambos ensamblajes juntos sobre una mesa óptica utilizando dispositivos de montaje adecuados. Para comenzar a construir el dispositivo de conmutación de separación entre fuente y detector, atornille una placa adaptadora de fibra SMA con rosca externa en un brazo motor de aluminio.Coloque un adaptador de brazo de motor en la parte trasera del brazo del motor. Luego, fije un motor paso a paso en una carcasa de motor de aluminio. Enrosque el conjunto del brazo del motor en la varilla del motor y apriete el tornillo de fijación.A continuación, atornille tres placas adaptadoras de fibra en un conmutador óptico y luego fije la placa frontal al conmutador óptico. Pase la varilla del motor paso a paso a través del orificio central del conmutador óptico. Coloque un controlador de motor paso a paso a través de la línea central de una placa roja sin soldadura.Conecte el controlador a una fuente de alimentación adecuada y al motor paso a paso. Fije el interruptor óptico a la mesa óptica. Conecte un cable de conexión de 550 micrómetros y 0,22 na al brazo del motor.Conecte el otro extremo a un espectrómetro USB. Para conectar la sonda de fibra óptica, fije el cable de fibra de imagen central de 1 milímetro al ensamblaje del modo de microscopía de fluorescencia de alta resolución. Conecte el cable multimodo izquierdo de 200 micrómetros al ensamblaje del modo de espectroscopía de reflexión subdifusa.Continuando desde la izquierda, conecte los cables multimodo restantes en orden a los adaptadores izquierdo, central y derecho del dispositivo de conmutación óptica. Para comenzar la calibración del experimento, conecte todos los periféricos USB al ordenador. Encienda todos los instrumentos y asegúrese de que la obturación de la lámpara de halógeno de tungsteno esté abierta.Luego, apague las luces de la habitación y cierre otras fuentes de luz ambiental. Abra el software de adquisición de datos. Permita que el equipo funcione durante 30 minutos antes de proceder a la calibración.Coloque un estándar de reflexión difusa al 20 % en la sección inferior del dispositivo de calibración. Inserte la sonda de fibra óptica en la ranura izquierda del dispositivo y configure el conmutador óptico motorizado hacia la izquierda para seleccionar los 374 micrómetros como ajuste DS. En el software, establezca el tiempo de integración en 500 milisegundos.A continuación, haga clic en adquirir espectro para comenzar la adquisición de RMAX para este SDS. Cuando finalice la adquisición de RMAX, guarde el espectro en una carpeta designada. Cierre el obturador de la lámpara de tungsteno halógena y adquiera el espectro oscuro R para este SDS.Abra el obturador, mueva la sonda al orificio derecho en el dispositivo de calibración y configure el interruptor óptico motorizado en la posición media para la configuración SDS de 730 micrómetros. Adquiera RMAX y RDARK para este SDS para completar la calibración. Primero, determine el área de piel adecuada para la recolección de datos.Utilizando un resaltador amarillo como fuente de piranina, tiña ligeramente el área elegida. Para comenzar la microscopía de fluorescencia de alta resolución, encienda el LED de 455 nanómetros y cierre el obturador de la lámpara de haluro de tungsteno. Coloque la sonda de fibra óptica en contacto suave con la piel.Mueva la sonda a través del tejido teñido con piranina para mostrar la arquitectura de la corriente apical. En el software, establezca un tiempo de exposición y una ganancia adecuados para evitar la saturación de la imagen. Luego, haga clic en adquirir imagen para obtener una imagen estática.Mantenga la sonda en su lugar para la espectroscopía de reflectancia subdifusa. Apague el LED de 455 nanómetros y abra el obturador de la lámpara de halógeno de tungsteno. Luego, cambie a la configuración SDS de 374 micrómetros a la izquierda.Haga clic en adquirir espectros para obtener el espectro de R-tejido para esta SDS. Luego, cambie a la posición media y adquiera el espectro de R-tejido de la SDS de 730 micrómetros. Abra el software de postprocesamiento y haga clic en ejecutar.Cuando se le solicite, seleccione los espectros de calibración, los espectros in vivo y la imagen de fluorescencia de alta resolución para obtener la imagen del tejido. La modalidad de microscopía de fluorescencia de alta resolución proporciona una imagen enfocada de alta resolución del sitio del tejido. La tinción con piranina muestra los contornos individuales de los queratinocitos.El software de postprocesamiento utiliza los datos de espectroscopía de reflectancia subdifusa para calcular la concentración de hemoglobina, la concentración de melanina y la saturación de oxígeno tisular. Se comparó un nevus melanocítico benigno con el tejido cutáneo normal adyacente mediante este microendoscopio multimodal. El nevus melanocítico mostró una concentración ligeramente menor de hemoglobina y una concentración ligeramente elevada de melanina en comparación con el tejido normal.Una vez dominada, esta técnica puede realizarse en menos de una hora si se lleva a cabo correctamente. Al intentar este procedimiento, es importante permitir que la lámpara de halógeno de tungsteno se caliente durante 15 minutos y calibrar el instrumento con un estándar de reflectancia antes de la recopilación de datos. Tras seguir este procedimiento, otras técnicas como la microscopía confocal o la microscopía de multiphotones pueden utilizarse para explorar cambios subcelulares en la estructura proteica o el metabolismo.Tras su desarrollo, esta técnica ha allanado el camino para que los investigadores exploren la relación entre la perfusión tisular y la microestructura en respuesta a la quimioterapia. Después de ver este video, debería tener una buena comprensión de cómo construir y utilizar un dispositivo híbrido de imagen endoscópica microscópica y espectroscopia.

multimodal-imaging-spectroscopy-fiber-bundle-microendoscopy-platform

Research

Investigación

JoVE Journal

Bioengineering

Bioingeniería

En muchas situaciones clínicas y biológicas es conveniente estudiar los procesos celulares a medida que evolucionan en su microambiente nativa. A continuación se describe el montaje y el uso de un bajo costo de fibra óptica de microscopio que puede ofrecer imágenes en tiempo real en el cultivo celular, los estudios en animales y estudios clínicos del paciente.

De alta resolución de fibra óptica para Microendoscopy In situ Celular imágenes

Pequeños técnicas de imagen permiten animales exámenes de diagnóstico de serie y las intervenciones terapéuticas en vivo. Recientemente, el alcance de las aplicaciones se ha ampliado significativamente y actualmente incluye la evaluación del desarrollo de tumores del colon, la cicatrización de heridas y el seguimiento de la inflamación. Este protocolo se ilustran estas diversas aplicaciones potenciales de la endoscopia murino.

Murino Endoscopia para En Vivo Healing Multimodal Imaging de Carcinogénesis y Evaluación de la herida y la inflamación intestinal

Este protocolo presenta una colección de datos geométricos de sarcómeros, calcio y macroscópicos de una trabécula cardíaca que se contrae activamente ex vivo. Estas mediciones simultáneas son posibles gracias a la integración de tres modalidades de imagen.

Imágenes tomográficas simultáneas de campo brillante, fluorescencia y coherencia óptica de trabéculas cardíacas contacciones ex vivo

La microscopía de dispersión Raman estimulada (SRS) permite obtener imágenes sin etiquetas de biomoléculas en función de su vibración intrínseca de enlaces químicos específicos. En este protocolo, se describe la configuración instrumental de un SRS integrado y un microscopio de fluorescencia de dos fotones para visualizar las estructuras celulares en la médula espinal de ratones vivos.

In vivo Imágenes de tejidos biológicos con fluorescencia combinada de dos fotones y microscopía de dispersión Raman estimulada

La microscopía de dispersión Raman estimulada (SRS) es una técnica de imagen potente, no destructiva y sin etiquetas. Una aplicación emergente es la histología Raman estimulada, donde las imágenes SRS de dos colores en las transiciones Raman de proteínas y lípidos se utilizan para generar imágenes de pseudo-hematoxilina y eosina. Aquí, demostramos un protocolo para imágenes SRS de dos colores en tiempo real para el diagnóstico de tejidos.

Imágenes de dispersión Raman estimuladas en dos colores en tiempo real del cerebro del ratón para el diagnóstico de tejidos

Este artículo presenta la integración de un módulo de enfoque espectral y un láser de pulso de doble salida, lo que permite obtener imágenes hiperespectrales rápidas de nanopartículas de oro y células cancerosas. Este trabajo tiene como objetivo demostrar los detalles de las técnicas ópticas no lineales multimodales en un microscopio de escaneo láser estándar.

Imágenes biomoleculares de la captación celular de nanopartículas mediante microscopía óptica multimodal no lineal

Este estudio presenta un método para la obtención de imágenes correlativas de fármacos en tejidos blandos utilizando espectroscopia óptica no lineal e imágenes de espectrometría de masas. La combinación de imágenes cutáneas de alta resolución con la detección de fármacos sensibles ofrece un enfoque valioso para estudiar la distribución de fármacos en la piel, fundamental para el desarrollo de productos tópicos superiores.

Espectroscopia óptica correlativa y metodología de imagen por espectrometría de masas para visualizar la distribución del fármaco en una sección de tejido blando

Utilizando una plataforma multimodal que combina modalidades de imágenes ópticas sin etiquetas, hemos desarrollado un protocolo para visualizar y cuantificar la dinámica y el metabolismo celular. A través de imágenes a través de fluorescencia multifotónica, generación de segundos armónicos y microscopía de dispersión Raman estimulada, podemos generar una visión holística del entorno celular y molecular.

Plataforma de imagen óptica multimodal para el estudio del metabolismo celular

El blanqueo iterativo espectral extiende la multiplexidad (IBEX) se basa en la técnica IBEX base al agregar bloqueo de heparina para minimizar la unión inespecífica y aprovechar la detección espectral con desmezcla computacional para suprimir la autofluorescencia. Este enfoque acelera la adquisición de imágenes al tiempo que reduce las fuentes de fondo, lo que permite análisis proteómicos espaciales robustos de múltiples rondas y altos parámetros.

Imágenes de alta plexación mediante microscopía confocal espectral para minimizar la fluorescencia tisular inespecífica

Introdujimos una técnica de imagen novedosa llamada Tomografía de Interferencia Óptica Multicapa (OMLIT), que permite la imagen imparcial de todas las células en muestras cerebrales a mesoescala y puede integrarse perfectamente en el flujo de trabajo de imagen de la microscopía electrónica de barrido serial basada en cinta en la misma muestra.

Un método de imagen óptica compatible con microscopía electrónica de barrido para el mapeo cerebral mesoscópico de todas las células

Aprende a construir una sonda de microendoscopía multimodal que integra imagen de fluorescencia de alta resolución con espectroscopía de reflectancia difusa para análisis no invasivo de tejidos in vivo.

Multimodal de imágenes y la Plataforma Microendoscopy Espectroscopia de fibra paquete para no invasiva, En Vivo Análisis de Tejidos (Video) | JoVE Journal

Multimodal de imágenes y la Plataforma Microendoscopy Espectroscopia de fibra paquete para no invasiva,

Explorar más videos