Fotoacústica clínica mano sistema de imagen por imagen no invasiva en tiempo real de Animal pequeño

El objetivo general de este procedimiento es demostrar la obtención de imágenes fotoacústicas manuales no invasivas en el ganglio linfático centinela mediante un sistema de ultrasonido clínico e ilustrar la guía fotoacústica con aguja en tiempo real. La imagen fotoacústica, modalidad de imagen híbrida que combina luz y ultrasonido, proporciona imágenes de tejido profundo in vivo de alto contraste óptico y alta resolución. Sin embargo, traducir las imágenes de cristal en aplicaciones clínicas es un desafío.

Este trabajo presenta un sistema de imagen fotoacústica portátil, en tiempo real, mediante la integración de la iluminación lumínica con la plataforma de ultrasonido clínico. La demostración del procedimiento estará a cargo de Kathyayini Sivasubramanian, estudiante de doctorado, y Vijitha Periyasamy, investigadora de nuestro laboratorio. Encienda el láser encendiendo la alimentación de CA y girando la llave del controlador láser hacia la izquierda.

Para configurar el retardo del interruptor Q, presione la tecla seleccionar hasta que vea el valor de retardo y auméntelo a 170 microsegundos. Luego, configure la tasa de repetición a 10 hercios para garantizar una baja energía láser e inicie el láser. Abra el software de ajuste de longitud de onda láser.

Seleccione el menú Ir a, ingrese la longitud de onda a 675 nanómetros y presione el botón de inicio para establecer la longitud de onda a 675 nanómetros. Luego presione el botón del obturador y encienda el láser con el interruptor. Utilice una lente planoconvexa de una pulgada de diámetro con una distancia focal de 15 milímetros para enfocar el rayo láser en el haz de fibra de modo que toda la luz caiga en el extremo de entrada de fibra.

Una vez alineado, apague el láser. Elija el soporte de sonda con el ángulo adecuado en función de la profundidad deseada de la imagen, el tamaño del objeto, la forma del objeto y la ubicación del objeto. Para este experimento, coloque la fibra óptica bifurcada en la ranura lateral del soporte de la sonda en un ángulo de iluminación de luz de 15 grados.

Afloje los tornillos laterales y ajuste la distancia entre el transductor y el extremo de la fibra a un centímetro. Después de ajustarlo a la distancia exacta, apriete los tornillos. A continuación, vuelva a encender el láser y asegúrese de obtener un punto de rayo láser rectangular delante del transductor.

Una vez que se pueda ver el haz rectangular frente al transductor, aumente el valor de retardo a 210 microsegundos. A continuación, encienda el sistema de ultrasonido clínico y abra el software de imágenes proporcionado por el fabricante. En la pantalla táctil, seleccione el botón de investigación para el modo Operar e investigar, luego haga clic en el script combinado de imágenes fotoacústicas y de ultrasonido y haga clic en el botón de ejecución para obtener imágenes en el modo combinado.

Para comenzar, coloque una aguja de calibre 23 encima de un trozo de papel de pechuga de pollo crudo. Aplique gel de ultrasonido y luego agregue una rodaja de tejido de pollo encima. Con el láser encendido, tome imágenes fotoacústicas de la aguja.

A continuación, aplique gel de ultrasonido sobre el tejido mamario y añada una segunda pieza de tejido. Tome otra imagen fotoacústica y continúe aplicando el gel de ultrasonido y apile el tejido mamario uno por uno de hasta tres centímetros de grosor cada vez que se agregue una capa de tejido de pollo. Asegúrese de que el animal esté anestesiado comprobando si hay reflejos después de un pellizco en el dedo del pie.

Luego, elimine el vello de la región de interés con una crema depilatoria y aplique un ungüento de lágrimas artificiales para evitar que los ojos se sequen y se dañen accidentalmente con láser. A continuación, coloque una almohadilla inferior azul sobre la mesa y coloque al animal de lado sobre ella. Coloque el cono de la nariz para administrar anestesia inhalatoria y sujete un oxímetro de pulso a la pata trasera para mantener y monitorear al animal durante los experimentos.

Antes de la toma de imágenes, aplique uno o dos mililitros de gel de ultrasonido sobre la piel, con una jeringa, y extiéndalo bien con un aplicador. Luego, coloque una rebanada de 0,5 centímetros de grosor de tejido de pechuga de pollo en el área de imágenes y aplique más gel de EE. UU. en el tejido de pollo para mejorar el acoplamiento.

En este punto, encienda el láser y coloque el soporte de la sonda de mano encima del pañuelo de pollo. Mueva el soporte de derecha a izquierda en los modos combinados de ultrasonido y fotoacústica. Presione el botón de congelación en el sistema de ultrasonido y luego presione el botón exportar fotogramas seleccionados para exportar las imágenes de control antes de inyectar el agente de contraste.

A continuación, inyecte 0,2 mililitros del agente de contraste azul de metileno en la pata delantera del animal y masajee bien durante dos minutos para facilitar el paso del agente de contraste a los ganglios linfáticos a través de los vasos linfáticos. Después de cinco minutos, vuelva a escanear el área con la sonda de mano a lo largo del tejido de pollo para localizar los ganglios linfáticos centinela con la ayuda de la señal fotoacústica. Una vez identificado, guarde los fotogramas.

Agregue dos capas más de rodajas de tejido de pollo de 0,5 centímetros de grosor encima del animal, una por una, y localice y guarde las imágenes de los ganglios linfáticos centinela hasta 1,5 centímetros en el tejido. Después de la toma de imágenes, apague el láser, retire todas las rodajas de tejido de pollo y prepare la rata para la espectroscopia fotoacústica. Coloque una losa de 0,5 centímetros de espesor de tejido de pechuga de pollo sobre la rata.

Luego, cambie la longitud de onda del láser a 670 nanómetros y encienda el láser. Escanee con la sonda a lo largo del tejido de la pechuga de pollo para localizar el ganglio linfático centinela con la ayuda de la señal fotoacústica. Mantenga la sonda estable después de identificar el ganglio linfático centinela.

En el software de ajuste láser, ingrese la longitud de onda como 800 nanómetros, establezca la velocidad en 10 nanómetros por segundo y haga clic en el botón de inicio. Esto variará la longitud de onda de 670 nanómetros a 800 nanómetros a una velocidad de 10 nanómetros por segundo. Observe el cambio en la señal fotoacústica del ganglio linfático centinela en el monitor del sistema de ultrasonido.

Para rastrear las agujas en tiempo real, establezca la longitud de onda en 675 nanómetros y luego mueva la sonda para localizar e identificar un ganglio linfático centinela en la pantalla. Inyecte una aguja de calibre 23 en la rata paralelamente al transductor de ultrasonido. Guíalo en tiempo real a medida que pasa a través del tejido del pollo y entra en el animal para llegar al ganglio linfático centinela.

Una vez terminado, apague el láser. Retire el pañuelo de pollo y el oxímetro de pulso del animal y muévalo al banco de trabajo. Luego, limpie el gel de ultrasonido de la rata con toallitas de algodón.

Una vez limpio, coloca al animal en su cama. Vigílalo hasta que recupere la conciencia y devuélvelo a su jaula después de que su comportamiento sea normal. Usando el método que se muestra en este video, se calculó el ancho total a la mitad del máximo a partir de las imágenes de la aguja a varias profundidades.

La resolución axial se calculó en 207 micrómetros y la resolución lateral, limitada por el transductor de ultrasonidos, fue de 351 micrómetros. Antes de agregar el agente de contraste, azul de metileno, el ganglio linfático centinela se mezcla con el otro tejido. Después de la inyección, el ganglio linfático centinela se puede identificar muy fácilmente debido a la fuerte señal fotoacústica del azul de metileno acumulado.

Las imágenes fotoacústicas también son útiles para la guía de la aguja, ya que el ultrasonido por sí solo proporciona un contraste deficiente. Con las imágenes fotoacústicas, el contraste obtenido de la aguja es muy alto y se puede monitorear y rastrear fácilmente in vivo. Una vez que la aguja llega al ganglio linfático centinela, se puede extraer una pequeña porción de tejido linfático para un examen histológico adicional.

La visibilidad de la guía fotoacústica de la aguja se demuestra con el sistema de ultrasonido clínico. Una vez dominada, la técnica de imagen fotoacústica de los ganglios linfáticos centinela y con aguja se puede realizar en una hora si se realiza correctamente. La administración de luz láser integrada con el sistema de ultrasonido clínico permite la obtención de imágenes fotoacústicas manuales.

Esto ayudará en la traducción de las imágenes fotoacústicas a la clínica. Las aplicaciones potenciales del sistema de imágenes fotoacústicas portátiles incluyen imágenes de vasos sanguíneos, tumores, ganglios linfáticos centinela, vejiga urinaria y células tumorales circulantes.