Name: À main photoacoustique clinique, système d’imagerie pour l’imagerie animale petit Non invasif en temps réel (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-10-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Découvrez l'imagerie photoacoustique portative pour l'imagerie non invasive en temps réel du ganglion sentinelle chez les petits animaux. Cette méthode combine illumination lumineuse et échographie clinique pour une haute résolution.

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Les auteurs tiennent à souligner l’appui financier de la subvention de recherche de niveau 1 financée par le ministère de l’éducation à Singapour (RG48/16 : M4011617) et niveau 2 subvention de recherche financé par le ministère de l’éducation à Singapour (ARC2/15 : M4020238). Les auteurs aimerait Dr Rhonnie Autriche didi pour son aide avec animal de manutention.

toutes les expérimentations animales ont été effectuées conformément aux lignes directrices approuvées réglementations par le Comité de protection des animaux et l’utilisation institutionnels de l’Université technologique de Nanyang, Singapour (numéro de protocole Animal ARF-SBS / NIE-A0263).
 1. poche en temps réel clinique PA et nous Imaging System <ol><li>le schéma de l’ordinateur de poche cliniques PAI système 33 est illustré dans la Figure 1 a. Il se compose d’un oscillateur paramétrique optique (OPO) laser pompé par un laser fréquence doublée nanoseconde ND : YAG pulsé pompe, un bundle bifurquée fibre optique ( Figure 1 b), un sur mesure 3D imprimée (titulaire) sonde poche figure 1c) 33, clinique double système modal USA et PA et une rangée linéaire cliniquement compatible UST (voir Table des matières).</li>
	<li>Exécuter le logiciel fourni par le fabricant dans le système américain clinique en cliquant sur l’icône pour le logiciel à partir du bureau.</li>
	<li>De l’écran tactile, sélectionnez le &#39; recherche &#39; le bouton pour faire fonctionner le système américain dans le mode de recherche. Cliquez sur le combiné USA et PA d’imagerie de script à partir de la liste des scripts et cliquez sur le bouton Exécuter pour l’imagerie en mode combiné.</li>
	<li>Synchroniser le système américain de clinique avec le laser à l’aide de la sortie de déclenchement laser ou une photodiode. 
	Remarque : Connectez la synchronisation fixe hors du laser à la synchronisation du système US dans. Assurez-vous de fournir positive Transistor-transistor logic (TTL) signal comme le signal de synchronisation. Un signal de la photodiode permet également pour but de sync. La synchronisation du système US dans est connectée au détecteur photodiode à l’aide d’un module de biais de photodiode. Chaque fois que le laser est activé, la photodiode donne un signal pour déclencher et synchroniser des fois le laser et le système américain. Effectuez cette étape chaque fois.</li>
	<li>Pour allumer le laser, basculez sur le courant et tournez la clé vers la gauche sur le contrôleur de laser. Commencer le laser après s’être assuré la répétition taux est de 10 Hz (F10 s’affichera à l’écran) et le retard de Q-switch est aussi bas que 170 µs pour laser de basse énergie. Pour définir le délai, appuyez sur la touche select jusqu'à ce que vous voyez le retard de valeur et de la porter à 170. 
	Remarque : Le laser prend environ 20 min à chaud vers le haut</li>
	<li>Ouvrez l’interface du logiciel sur un ordinateur et dans le goto menu entrez la longueur d’onde comme 675 nm et appuyez sur la &#39; start &#39; bouton pour régler la longueur d’onde à 675 nm. 
	Remarque : Le laser peut être ajustée de 670 à 2 500 nm, cependant, il est instable à 670 nm.</li>
	<li>Appuyez sur le bouton de l’obturateur et allumer le laser en utilisant le commutateur pour aligner le faisceau laser à la fibre entrée.</li>
	<li>En utilisant une lentille plano-convexe de diamètre de 1 pouce (2,5 cm) de longueur focale 15 mm, mise au point du laser pour le faisceau de fibres tels que toute la lumière tombe sur l’extrémité d’entrée de la fibre. 
	Remarque : La fibre optique a 1 600 fibres petits regroupés. Il est scindé au milieu avec deux bouts de sortie rectangulaire qui ont chacun 800 fibres optiques. Les 800 fibres sont emballés dans une surface de 0,1 x 4 cm, pour correspondre avec les dimensions de l’UST. Le diamètre du noyau de chaque fibre optique est 185 µm, avec une ouverture numérique de 0,22.</li>
	<li>Éteindre le laser après alignement.</li>
	<li>De the 4 titulaires de sonde avec différents angles d’éclairage (0°, 5°, 10° et 15°) choisissez le support de sonde appropriée basé sur l’application (profondeur de l’image, la taille de l’objet, la forme de l’objet et l’emplacement de l’objet). 
	Remarque : Les détenteurs de la sonde ont été conçus et 3D imprimés dans le laboratoire. Il dispose de trois emplacements, deux pour les fibres optiques bifurquées et celui du Centre pour l’UST. La dimension de la coupelle de la sonde était basée sur les dimensions de la fibre optique et l’UST. Simulations de Monte Carlo ont été effectuées afin d’étudier l’illumination lumineuse requise pour imagerie GS des profondeurs supérieures. SNR était plus élevé à des profondeurs inférieures pour un éclairage de 15 ° 33.</li>
	<li>Fit la fibre optique bifurquée dans le porte-sonde imprimés 3D à un angle d’éclairement lumineux de 15˚.</li>
	<li>Insérer l’UST dans la fente centrale du porte-. 
	Remarque : D de la Figure 1 montre la photographie du titulaire de la sonde avec la fibre optique et l’UST. Le linear array UST a 128 éléments du tableau. La fréquence centrale de l’UST est 8,5 MHz et la bande passante fractionnelle est de 95 %. La longueur de l’UST est 3,85 cm. Toutefois, le système a matériel d’acquisition de données parallèle seulement 64 et nécessite que deux pulsations pour collecter les données de tous les 128 éléments laser. Par conséquent, la fréquence d’images réelle du système est la moitié du taux de répétition de l’impulsion du laser, ce qui est de 5 images par seconde 34.</li>
	<li>Régler la distance entre l’UST et l’extrémité de fibre à 1 cm en desserrant les vis sur le côté et le serrer après réglage de la distance exacte. 
	Remarque : Les paramètres sont optimisés pour la SLN d’imagerie avec simulation et expériences fantômes 33. L’UST peut être sécurisée avec les deux vis sur le support de sonde. Cela donne la possibilité de varier la distance entre la fibre optique et l’UST.</li>
	<li>Allumer le laser et assurez-vous d’obtenir un faisceau laser rectangulaire spot en face de l’UST.</li>
	<li>Interrupteur OFF le laser. Augmenter l’énergie du laser (en augmentant le délai) à la valeur souhaitée dans le but d’imagerie. 
	Remarque : Reportez-vous au manuel pour le délai maximal qui peut être défini pour le laser Nd : YAG. La valeur de délai souhaité pour ce système d’imagerie de la SLN a été fixée à 210.</li>
</ol> 2. Caractérisation de la résolution <ol><li>prendre la dalle de tissu disponible dans le commerce de poulet et coupez-la en une dalle de 2 6 x 6 cm. À l’aide d’un couteau coupe en tranches de 0,5 cm d’épaisseur.</li>
	<li>Placer un objet point, comme une aiguille 23 G de diamètre 0,6 mm, sur le dessus de poitrine de poulet tissu.</li>
	<li>Allumer le laser. 
	ATTENTION : Des lunettes de sécurité doivent être portés lorsque vous travaillez avec le laser pour le reste du protocole. Une exception a été faite au cours du processus d’alignement, étant donné que l’énergie du laser a été faible.</li>
	<li>Images PA prendre de l’aiguille à différentes profondeurs par empilage de plusieurs poulet poitrine tranches d’épaisseur 0,5 cm par un haut à 3 cm. appliquer U.S. gel entre les couches de tissu de poitrine de poulet pour améliorer nous accouplement.</li>
	<li>Enregistrer et de stocker les images de faisceau formé en tant que fichier .mat.</li>
	<li>Éteindre le laser.</li>
	<li>Traiter les données avec le code interne à l’aide de logiciels 17 de traitement d’image. 
	Remarque : Pour déterminer la résolution axiale et latérale, trouver la fonction de point-propagation des signaux PA normalisées dans les directions respectives et fixez-les sur une fonction de distribution gaussienne 17. Obtenir la largeur à mi-hauteur. Pour obtenir la fonction de point de se propager, il faut un point de l’image. Cependant, il y a une autre façon d’obtenir une fonction de point se propager lorsqu’une cible de point d’imagerie est difficile (comme dans notre cas, pour une cible très petit point, le signal est assez petit et c’est pourquoi nous utilisons une cible un peu plus grande). Si la cible est grande, plutôt que directement obtenir le point spread function, on peut obtenir une fonction de bord se propager. Puis en prenant la dérivée première de la fonction edge répartis, on peut obtenir la fonction de point propagation. Par conséquent, il n’est pas absolument nécessaire d’utiliser une point cible pour calculer la résolution 22.</li>
</ol> 3. La préparation animaux d’imagerie de la SLN < classe p = jove_con «tente "> Remarque : l’ordinateur de poche système d’imagerie clinique décrit ci-dessus a été démontré pour l’imagerie petit animal SLN. Pour des expériences, des rats en bonne santé, les femmes âgés de 6 à 8 semaines (NTac:Sprague Dawley, 220 ± 30 g) ont été achetés. Les rats femelles sont utilisés parce que l’apparition du cancer du sein chez les rats mâles est moins fréquente. Cependant, des rats mâles peuvent également servir pour les études. En outre, dans la littérature, les rats femelles sont utilisées plus largement pour l’imagerie de la SLN.
<ol><li>Anesthetization rat <ol><li>avant l’imagerie, anesthésier le rat avec la solution d’anesthésie, qui contient un cocktail de xylazine (20 mg/mL), la kétamine (100 mg/mL) et injectable solution saline à une proportion de 2:1:1. Ajouter 0,2 mL de cocktail pour 100 g de poids de l’animal à une seringue stérile chirurgicale de 1 mL avec aiguille (27G, ½ pouce).</li>
		<li>Scruff du cou du rat à la main et désinfecter le quadrant droit-bas de l’abdomen avec un tampon imbibé d’alcool. Injecter la solution d’anesthésie dans le corps animal.</li>
		<li>Veiller à ce que l’animal est anesthésié par vérification de la tendance au pincement de l’orteil.</li>
	</ol></li> <li>Pour SLN, imagerie, cheveux de supprimer de la région d’intérêt délicatement avec la crème dépilatoire disponible dans le commerce. Utiliser autant que nécessaire pour couvrir la zone complètement. Retirez la crème avec un coton-tige humide après 3 à 5 min de la demande. Pour éviter les yeux de la sécheresse et les dégâts accidentels laser, pommade larme artificielle.</li>
	<li>Place bleu underpad sur la table et placez l’animal sur le côté à ce sujet. Administrer l’anesthésie par inhalation dans un cône de nez (0,75 % du isoflurane ainsi que de l’oxygène (1,2 L/min)) afin de maintenir l’animal sous anesthésie au cours d’expériences. Clip de l’oxymètre de pouls à la patte arrière du rat pour surveiller le rythme cardiaque et la saturation en oxygène périphérique tout au long des expériences de. 
	Remarque : Assurez-vous que l’animal est chaude à l’aide d’un coussin chauffant approuvé pour l’utilisation des animaux.</li>
</ol> 4. In Vivo SLN Imaging of Rats <ol><li>avant l’imagerie, appliquer 0,5 à 1 mL de gel US sur la peau à l’aide d’une seringue et étalez-la bien à l’aide d’un applicateur. Déposer une tranche de tissu de poitrine de poulet épais de 0,5 cm de dimensions 6 cm x 6 cm sur la zone d’imagerie et d’appliquer plus US gel sur le tissu de poulet afin d’améliorer le couplage. 
	Remarque : LNs sont situés sous la peau (à moins de 2-3 mm) chez les rats. Chez l’homme, LNs sont à une profondeur de 1 cm. par conséquent, des tissus de poulet sont placé dans la zone d’imagerie du rat pour imiter le scénario d’imagerie humain. Alternativement, tissus imitant les fantômes peuvent être utilisés à la place de tissus poulet.</li>
	<li>Interrupteur sur le laser. Placez le support de sonde poche sur le dessus des tissus de poulet et de scan it (déplacer le support de droite à gauche) dans le mode combiné des États-Unis et PA. 
	Remarque : La zone du faisceau laser est environ 3 cm 2 et fluence est évaluée à environ 8 mJ/cm 2, qui est inférieure à la limite de sécurité de l’American National Standards Institute (ANSI) (20 mJ/cm 2) 35 . La profondeur d’imagerie est située à 2 cm dans le système américain de clinique. Lunettes de protection devraient être portés à tout moment lorsque le laser est allumé.</li>
	<li>Régler la profondeur d’imagerie à 2 cm pour PA imaging.</li>
	<li>Obtenir une image de contrôle de la région d’intérêt, au-dessus de la jambe avant dans la région thoracique, en déplaçant la sonde de la poche d’un côté à l’autre avant l’injection de l’agent de contraste. 
	NOTE : Toutes les données sont enregistrées dans les données de faisceau formé type pour un traitement ultérieur.</li>
	<li>Injecter 0,2 mL de l’agent de contraste, (c.-à-d., MB (10 mg/mL)) dans la patte de l’animal et masser bien pendant 2 min faciliter le mouvement d’agent de contraste dans les ganglions lymphatiques par les vaisseaux lymphatiques.</li>
	Sonde <li>scan après 5 min avec l’ordinateur de poche le long du tissu de poulet pour localiser la SLN avec l’aide du signal PA. 
	Remarque : Toutes les images sont enregistrées dans le type de données faisceau formé.</li>
	<li>Cliquez sur le &#39; gel &#39; des contrôles sur le système américain et cliquez sur le bouton du &#39; exporter les images sélectionnées &#39; bouton de l’écran tactile pour exporter les données enregistrées. 
	NOTE : Les données peuvent être stockées dans des formats différents à savoir faisceau formé, scan converti, canal et Qi</li>
	<li>Ajouter plus de 2 couches de tranches de tissu de poulet épais de 0,5 cm sur le dessus de l’animal un et localisez la SLN pour démontrer la faisabilité d’imagerie jusqu'à 1,5 cm de profondeur.</li>
	<li>Après l’imagerie, supprimer toutes les sections de tissu de poulet</li>
	<li>Éteindre le laser.</li>
</ol> 5. Spectroscopie de SLN de PA <ol><li>déposer une tranche de tissu de poitrine de poulet épais de 0,5 cm sur le rat.</li>
	<li>Définir la longueur d’onde du laser comme 670 nm en utilisant le logiciel.</li>
	<li>Interrupteur sur le laser. Scan avec la sonde sur le tissu de poitrine de poulet sur la zone pour localiser la SLN avec l’aide du signal PA.</li>
	<li>Tenir la sonde stable après avoir identifié la SLN.</li>
	<li>Sur le laser de réglage logiciel fourni, entrez la longueur d’onde 800 nm dans le logiciel laser, réglez la vitesse comme 10 nm/s et cliquez sur le &#39; début &#39; bouton. 
	NOTE : Ceci peut varier la longueur d’onde de 670 nm à 800 nm à une vitesse de 10 nm/s. La gamme de longueur d’onde de faire varier dépend le spectre d’absorption de l’agent de contraste utilisé. Mo a une forte crête environ 670 nm.</li>
	<li>Observer le changement de signal PA avec changement de longueur d’onde.</li>
	<li>Éteindre le laser.</li>
	<li>Supprimer la tranche de tissu poulet.</li>
</ol> 6. En temps réel l’aiguille de suivi à l’aide de PAI <ol><li>Place un 0,5 cm poitrine de poulet épais tissu tranche sur l’animal. Sélectionner la longueur d’onde 675 nm.</li>
	<li>Interrupteur sur le laser. Déplacer la sonde pour localiser et identifier la SLN sur écran à l’aide du signal PA.</li>
	<li>Aiguille en temps réel suivi <ol><li>injecter une aiguille 23 G, dimensions 0,6 x 32 mm 2, parallèle à l’UST au travers du tissu de poulet dans l’animal pour atteindre le SLN, tout en guidant en temps réel sur le moniteur clinique du système US.</li>
	</ol></li> <li>Après les expériences, éteindre le laser. Enlever le tissu de poulet et pulse oxymètre de l’animal et déplacer l’animal vers le banc de travail. Nettoyer le gel d’échographie sur le rat avec lingettes coton.</li>
	<li>Placer l’animal sur sa litière et surveiller jusqu'à ce qu’il reprend conscience.</li>
	<li>Regagner sa cage de l’animal après que son comportement est normal.</li>
</ol>

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</ol>

Les auteurs ont aucun intérêts financiers pertinents dans le manuscrit et aucun autres conflits d’intérêts potentiels de divulguer.

Actuellement, le coût du dépistage, de diagnostic et traitement du cancer est très élevé. Il existe différentes modalités qui sont utilisées pour le dépistage du cancer et le diagnostic d’imagerie. Cependant, beaucoup de ces techniques d’imagerie ont des limites y compris taille encombrante machine, diagnostic invasif, affirmait-il à exigence trop cher, les patients, des rayonnements ionisants, ou l’utilisation d’agents de contraste radioactif. Par conséquent, une imagerie efficace, rentable et en temps réel et système d...

Pour la détection et la stadification du cancer, différente techniques d’imagerie sont disponibles. Quelques-unes des modalités d’imagerie utilisées sont l’imagerie par résonance magnétique (IRM), des rayons x de tomodensitométrie (CT), radiographie, échographie (US), tomographie par émission de positrons (PET), fluorescence imaging, etc.1,2, 3 , 4. mais, certaines des techniques d’imagerie existantes sont soit invasive, rayonnements nocifs, ou lent, coûteux, encombrant ou hostile aux patients. Ainsi, il y a un besoin constant de développer de nouvelles techniques d’imagerie rapides et rentables pour le diagnostic et la thérapie5.
Photoacoustique imaging (PAI) est une technique d’imagerie émergente, qui allie riche contraste optique à haute résolution ultrasonore à une plus profonde d’imagerie profondeur5,6,7,8, 9. Dans le PAI, une impulsion laser court est utilisée pour l’irradiation des tissus. La lumière est absorbée par le tissu qui conduit à une élévation de température. En raison de l’expansion thermoélastique, des ondes de pression (sous la forme d’ondes acoustiques) sont générés dans les tissus. Les ondes acoustiques générées (également connu sous le nom de photoacoustique (PA) vagues) sont acquises avec un transducteur à ultrasons wideband (UST) à l’extérieur de la limite du tissu. Ces signaux PA acquis peut être utilisé pour reconstruire des images de PA, révélant les informations structurales et fonctionnelles à l’intérieur du tissu. PAI a un large éventail d’applications, notamment : l’imagerie des vaisseaux sanguins, imagerie du ganglion lymphatique sentinelle, imagerie vasculaire cérébrale, l’imagerie tumorale, imagerie moléculaire, etc.10,11,12, 13,14,15 PAI a de nombreuses applications en raison de ses avantages, à savoir : profondeur de pénétration plus profonde, bonne résolution spatiale et contraste élevé de tissus mous. Le contraste de PAI peut être endogène de sang, mélanine, etc.. Quand le contraste endogène n’est pas assez fort, les agents de contraste exogène comme colorants organiques, des nanoparticules, des points quantiques, etc.16,17,18,19, 20 , 21 peut être utilisé pour améliorer le contraste.
Bien que le PAI a de nombreux avantages par rapport aux autres techniques d’imagerie, traduction clinique est toujours un très grand défi. Les limitations principales sont la nature encombrante des lasers utilisés, la plupart des réservoirs de stockage souterrains utilisés pour l’acquisition de données n’est pas compatible avec les systèmes cliniques d’US et la non disponibilité disponible dans le commerce clinique américaines systèmes d’imagerie qui donnent accès au canal brut données. Que récemment, les machines US cliniques commerciales ayant accès aux données brutes sont devenues disponible22. Dans ce travail, notre objectif est de démontrer la faisabilité de PAI avec un ordinateur de poche Set-up à l’aide d’une plateforme US clinique. Notre objectif est de démontrer ceci en montrant l’imagerie non invasive des sentinelles des ganglions (GS) dans un modèle animal petit.
Les tumeurs du sein sont une des principales causes de décès par cancer chez les femmes. Diagnostic et la stadification du cancer du sein au début sont indispensable pour décider des stratégies de traitement, qui jouent un rôle important dans le pronostic du patient. Du cancer du sein cancer biopsies de ganglion lymphatique sentinelle intermédiaire (technique du GS) sont habituellement utilisé23,24. SLN est le premier ganglion lymphatique où la possibilité de trouver des cellules cancéreuses est le plus élevé en raison de métastases. SLNBs implique l’injection d’un colorant ou un traceur radioactif, suivie de la coupe ouverte la zone avec une petite incision et ensuite localiser la SLN visuellement en cas de colorants ou avec l’aide d’un compteur Geiger, dans le cas d’un traceur radioactif. Après identification, quelques SLN sont supprimées pour les études histopathologiques24,25. Technique du GS positif indique que la tumeur a produit des métastases aux ganglions lymphatiques voisins et peut-être à d’autres organes. Technique du GS négatif indique que la probabilité de métastase est négligeable26. Technique du GS a de nombreuses complications qui lui sont associées comme engourdissement des bras, lymphoedème, etc.27 afin d’éliminer les complications de la technique du GS associé, une technique d’imagerie non invasive est nécessaire.
Pour le mappage de la SLN en petits animaux et les humains, PA d’imagerie a été exploré intensivement avec l’aide de contraste différents agents15,28,29,30,31 , 32. Toutefois, les systèmes utilisés actuellement ne peut pas être utilisées dans un scénario clinique comme indiqué plus haut. Une autre préoccupation à traiter est impliqué dans la technique du GS28l’intervention chirurgicale. Adaptation des procédures minimalement invasives pour biopsie aspiration aiguille fine (FNAB) était nécessaire pour réduire le temps de récupération et les effets secondaires des patients. Dans ce travail, un système américain de clinique a été utilisé pour combiné imagerie USA et PA a été utilisé. Pour une utilisation dans des paramètres cliniques, un sur-mesure poche porte pour fibre optique logement et UST a été conçu. Bleu de méthylène (MB) a été utilisé pour l’identification et la cartographie GS. en outre, afin d’éliminer les complications associées à la chirurgie de la technique du GS, non-invasif aiguille en temps réel suivi est également démontrée.

<table><tbody><tr><td>Laser Q-switched Nd :YAG</td><td>Continuum</td><td>Surelite</td><td>Pump</td></tr><tr><td>laser Oscillateur paramétrique optique</td><td>Continuum</td><td></td><td>OPO</td></tr><tr><td>laser Système d’imagerie par ultrasons clinique</td><td>Alpinion</td><td>E-CUBE 12R</td><td>Système d’imagerie à ultrasons et photoacoustique à double</td></tr><tr><td>modal Transducteur à ultrasons linéaire</td><td>Alpinion</td><td>L3-12</td><td>Sonde linéaire à réseau linéaire de 128 éléments avec fréquence centrale de 8,5 MHz, bande passante fractionnaire de 95 %,</td></tr> <tr><td>fibre optique bifurquée</td><td>CeramOptec</td><td>Fabriqué sur mesure</td><td>Pour coupler la lumière du laser au support de fibre portable</td></tr><tr><td>Objectif</td><td>Thorlabs</td><td>LB1869</td><td>Focaliser la lumière du laser à la fibre optique</td></tr><tr><td>Gel à ultrasons Progress</td><td>/parker acquasonic gel</td><td>PA-GEL-CLEA-5000</td><td>Couplage acoustique</td></tr><tr><td>Logiciel de traitement d’images</td><td>Mathworks</td><td>Matlab</td><td>Programme fait maison utilisant Matlab</td></tr><tr><td>Anesthetic Machine</td><td>medical plus pte ltd</td><td>Non-Rebreathing Anaesthésie avec concentrateur d’oxygène.</td><td>Fournit de l’oxygène et de l’isoflurane à l’animal</td></tr><tr><td>Oxymètre de pouls portable</td><td>Medtronic</td><td>PM10N avec capteur vétérinaire</td><td>Surveille l’oxymétrie de pouls de l’animal</td></tr><tr><td>Distributeur d’animaux</td><td>In Vivos Pte Ltd, Singapour</td><td></td><td>Distributeur d’animaux qui fournit de petits animaux à des fins de recherche.</td></tr><tr><td>Masque respiratoire</td><td>fabriqué sur</td><td></td> mesure <td>Utilisé avec le support d’animal pour fournir un mélange d’anesthésie au</td></tr><tr><td>tissu de poitrine de poulet</td> animal <td>Pasar</td><td></td><td>Utilisé pour ajouter de la profondeur pour imiter le scénario d’imagerie humaine</td></tr><tr><td>Aiguille 23G</td><td>BD Precisionglide</td><td>23G, 1 et demi pouce</td><td>Utilisé pour le guidage de l’aiguille en temps réel</td></tr><tr><td>Support pour le câble à fibre optique</td><td>Fabriqué sur mesure</td><td></td><td>Pour maintenir l’extrémité d’entrée du câble bifurqué</td></tr><tr><td>Sonde portable</td><td>Imprimée</td><td></td> sur mesure en 3D <td>Avec deux fentes pour les deux extrémités de sortie de la fibre optique et une fente pour le transducteur à ultrasons</td></tr><tr><td>Bleu de méthylène (10 mg/mL)</td><td>Sterop</td><td></td><td>Agent de contraste pour l’imagerie PA</td></tr><tr><td>Logiciel de réglage laser</td><td>Logiciel Surelite OPO PLUS</td><td>SLOPO</td><td>Logiciel pour régler la longueur d’onde du laser OPO</td></tr><tr><td>Photodiode</td><td>Thorlabs</td><td>SP05/M</td><td>Pour détecter l’impulsion laser permettant de déclencher l’échographe</td></tr><tr><td>Module de polarisation des photodiodes</td><td>Thorlabs</td><td>PBM42</td><td>Pour amplifier le signal de la photodiode vers le signal d’échographie du tigrier</td></tr><tr><td>Crème dépilatoire</td><td>Reckitt Benckiser</td><td>Veet</td><td>Utilisé pour enlever les poils de la zone d’imagerie</td></tr><tr><td>Capteur de puissance laser</td><td>Ophir</td><td>Starlite, réf. : 7Z01565</td><td>Utilisé pour mesurer la puissance du laser</td></tr></tbody></table>

À main photoacoustique clinique, système d’imagerie pour l’imagerie animale petit non invasif en temps réel

Hand-held Clinical Photoacoustic Imaging System for Real-time Non-invasive Small Animal Imaging

Traduction de l’imagerie photoacoustique dans la clinique est un défi majeur. Ordinateur de poche photoacoustique clinique en temps réel des systèmes d’imagerie sont très rares. Nous rapportons ici un combiné photoacoustique et l’échographie clinique système d’imagerie en intégrant une sonde à ultrasons avec livraison légère pour l’imagerie petit animal. Nous démontrons cela en montrant l’imagerie ganglion sentinelle chez de petits animaux ainsi que de guider les aiguilles en temps réel peu invasive. Une plateforme clinique échographie avec accès aux données brutes canal permet l’intégration de photoacoustique imagerie conduisant à un ordinateur de poche photoacoustique clinique en temps réel système d’imagerie. Bleu de méthylène a été utilisé pour l’imagerie de ganglion lymphatique sentinelle à longueur d’onde de 675 nm. En outre, guider les aiguilles avec double échographie modale et l’imagerie photoacoustique a été montré à l’aide du système d’imagerie. L’imagerie jusqu'à 1,5 cm de profondeur a été démontrée avec un laser de 10 Hz à un photoacoustique imagerie cadence de 5 images par seconde.

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56649/56649fig1.jpg"> 
Figure 1 : description du système. (a) représentation schématique du système PAI avec double système modal des États-Unis clinique. OPO - oscillateur paramétrique optique, de - faisceau de fibres optiques, FH - porte-fibre, USM - clinique machine américaine. Le titulaire de la fibre intègre l’UST et deux faisceau de fibre optique de sortie. La machine d’anesthésie fournis...

Une clinique photoacoustique poche système d’imagerie se traduira pour l’imagerie animale petit non invasif en temps réel.

À main photoacoustique clinique, système d’imagerie pour l’imagerie animale petit Non invasif en temps réel

Translation of photoacoustic imaging into the clinic is a major challenge. Handheld real-time clinical photoacoustic imaging systems are very rare. Here, ...

L’objectif global de cette procédure est de démontrer l’imagerie photoacoustique portable non invasive au niveau du ganglion sentinelle à l’aide d’un système d’échographie clinique et d’illustrer le guidage photoacoustique de l’aiguille en temps réel. L’imagerie photoacoustique, la modalité d’imagerie hybride combinant la lumière et les ultrasons fournit un contraste optique élevé, une haute résolution et une imagerie des tissus profonds in vivo. Cependant, la traduction de l’imagerie cristalline en application clinique est un défi.Ce travail présente un système d’imagerie photoacoustique portable, en temps réel, en intégrant l’éclairage lumineux à la plateforme d’échographie clinique. Kathyayini Sivasubramanian, étudiante au doctorat, et Vijitha Periyasamy, chercheuse de notre laboratoire, feront la démonstration de la procédure. Allumez le laser en allumant l’alimentation secteur et en tournant la clé du contrôleur laser vers la gauche.Pour régler le délai Q-switch, appuyez sur la touche de sélection jusqu’à ce que vous voyiez la valeur du retard et augmentez-la à 170 microsecondes. Ensuite, réglez le taux de répétition sur 10 hertz pour assurer une faible énergie laser et démarrez le laser. Ouvrez le logiciel de réglage de la longueur d’onde laser.Sélectionnez le menu Aller à, entrez la longueur d’onde à 675 nanomètres et appuyez sur le bouton de démarrage pour régler la longueur d’onde à 675 nanomètres. Appuyez ensuite sur le déclencheur et allumez le laser à l’aide de l’interrupteur. Utilisez une lentille planoconvexe d’un pouce de diamètre avec une distance focale de 15 millimètres pour focaliser le faisceau laser sur le faisceau de fibres afin que toute la lumière tombe sur l’extrémité d’entrée de la fibre.Une fois aligné, éteignez le laser. Choisissez le support de sonde correctement incliné en fonction de la profondeur d’imagerie souhaitée, de la taille de l’objet, de la forme de l’objet et de son emplacement. Pour cette expérience, insérez la fibre optique bifurquée dans la fente latérale du support de sonde à un angle d’éclairage de 15 degrés.Desserrez les vis sur le côté et ajustez la distance entre le transducteur et l’extrémité de la fibre à un centimètre. Après l’avoir ajusté à la distance exacte, serrez les vis. Ensuite, rallumez le laser et assurez-vous d’obtenir un point de faisceau laser rectangulaire devant le transducteur.Une fois que le faisceau rectangulaire est visible devant le transducteur, augmentez la valeur de retard à 210 microsecondes. Ensuite, allumez le système d’échographie clinique et ouvrez le logiciel d’imagerie fourni par le fabricant. À partir de l’écran tactile, sélectionnez le bouton de recherche en mode Fonctionnement et recherche, puis cliquez sur le script d’imagerie échographique et photoacoustique combinée et cliquez sur le bouton d’exécution pour l’imagerie en mode combiné.Pour commencer, placez une aiguille de calibre 23 sur un morceau de tissu de poitrine de poulet cru. Appliquez du gel à ultrasons, puis ajoutez une tranche de tissu de poulet par-dessus. Avec le laser allumé, prenez des images photoacoustiques de l’aiguille.Ensuite, appliquez du gel à ultrasons sur le tissu mammaire et ajoutez un deuxième morceau de tissu. Prenez une autre image photoacoustique et continuez à appliquer le gel à ultrasons et empilez le tissu mammaire un par un jusqu’à trois centimètres d’épaisseur en imagerie chaque fois qu’une couche de tissu de poulet est ajoutée. Assurez-vous que l’animal est anesthésié en vérifiant s’il n’a pas de réflexe après un pincement de l’orteil.Ensuite, retirez les poils de la région d’intérêt à l’aide d’une crème dépilatoire et appliquez une pommade lacrymale artificielle pour prévenir les yeux de la sécheresse et des dommages accidentels causés par le laser. Ensuite, placez un sous-coussin bleu sur la table et positionnez l’animal sur le côté. Fixez le cône nasal pour administrer l’anesthésie par inhalation et fixez un oxymètre de pouls à la patte arrière pour maintenir et surveiller l’animal pendant les expériences.Avant l’imagerie, appliquez un à deux millilitres de gel à ultrasons sur la peau, à l’aide d’une seringue, et étalez-le bien à l’aide d’un applicateur. Ensuite, placez une tranche de 0,5 centimètre d’épaisseur de tissu de poitrine de poulet sur la zone d’imagerie et appliquez plus de gel américain sur le tissu de poulet pour améliorer le couplage.À ce stade, allumez le laser et placez le support de sonde portatif sur le tissu de poulet. Déplacez le support de droite à gauche dans les modes combinés d’échographie et de photoacoustique. Appuyez sur le bouton de congélation de l’échographe, puis appuyez sur le bouton d’exportation des cadres sélectionnés pour exporter les images de contrôle avant d’injecter l’agent de contraste.Ensuite, injectez 0,2 millilitre de l’agent de contraste bleu de méthylène dans la patte avant de l’animal et massez-le bien pendant deux minutes pour faciliter le déplacement de l’agent de contraste vers les ganglions lymphatiques à travers les vaisseaux lymphatiques. Après cinq minutes, balayez à nouveau la zone avec la sonde portative le long du tissu de poulet pour localiser les ganglions lymphatiques sentinelles à l’aide du signal photoacoustique. Une fois identifiés, enregistrez les cadres.Ajoutez deux autres couches de tranches de tissu de poulet de 0,5 centimètre d’épaisseur sur l’animal, une par une, et localisez et enregistrez les images des ganglions lymphatiques sentinelles jusqu’à 1,5 centimètre dans le tissu. Après l’imagerie, éteignez le laser, retirez toutes les tranches de tissu de poulet et préparez le rat pour la spectroscopie photoacoustique. Placez une tranche de 0,5 centimètre d’épaisseur de tissu de poitrine de poulet sur le rat.Ensuite, changez la longueur d’onde du laser à 670 nanomètres et allumez le laser. Scannez avec la sonde le long du tissu de la poitrine de poulet pour localiser le ganglion sentinelle à l’aide du signal photoacoustique. Maintenez la sonde stable après avoir identifié le ganglion sentinelle.Dans le logiciel de réglage laser, entrez la longueur d’onde de 800 nanomètres, réglez la vitesse sur 10 nanomètres par seconde et cliquez sur le bouton de démarrage. Cela fera varier la longueur d’onde de 670 nanomètres à 800 nanomètres à une vitesse de 10 nanomètres par seconde. Observez la modification du signal photoacoustique du ganglion sentinelle sur le moniteur de l’échographe.Pour suivre les aiguilles en temps réel, réglez la longueur d’onde sur 675 nanomètres, puis déplacez la sonde pour localiser et identifier un ganglion lymphatique sentinelle sur l’écran. Injectez une aiguille de calibre 23 dans le rat parallèlement au transducteur à ultrasons. Guidez-le en temps réel pendant qu’il passe à travers le tissu du poulet et dans l’animal pour atteindre le ganglion sentinelle.Une fois terminé, éteignez le laser. Retirez le tissu de poulet et l’oxymètre de pouls de l’animal et déplacez-le vers l’établi. Ensuite, nettoyez le gel à ultrasons du rat avec des lingettes en coton.Une fois propre, placez l’animal sur sa litière. Surveillez-le jusqu’à ce qu’il reprenne conscience et renvoyez-le dans sa cage une fois que son comportement est normal. En utilisant la méthode montrée dans cette vidéo, la largeur totale à mi-maximum a été calculée à partir des images d’aiguille à différentes profondeurs.La résolution axiale a été calculée à 207 micromètres et la résolution latérale, limitée par le transducteur à ultrasons, était de 351 micromètres. Avant d’ajouter l’agent de contraste, le bleu de méthylène, le ganglion sentinelle se fond dans les autres tissus. Après l’injection, le ganglion sentinelle peut être très facilement identifié en raison du fort signal photoacoustique du bleu de méthylène accumulé.L’imagerie photoacoustique est également utile pour le guidage de l’aiguille, car les ultrasons seuls offrent un faible contraste. Avec l’imagerie photoacoustique, le contraste obtenu à partir de l’aiguille est très élevé et peut être facilement surveillé et suivi in vivo. Une fois que l’aiguille atteint le ganglion sentinelle, une petite partie du tissu lymphatique peut être retirée pour un examen histologique plus approfondi.La visibilité du guidage photoacoustique de l’aiguille est démontrée avec le système d’échographie clinique. Une fois maîtrisée, la technique d’imagerie photoacoustique des ganglions sentinelles et des aiguilles peut être réalisée en moins d’une heure si elle est bien réalisée. L’administration de lumière laser intégrée au système d’échographie clinique permet l’imagerie photoacoustique à la main.Cela aidera à l’application de l’imagerie photoacoustique en clinique. Les applications potentielles du système d’imagerie photoacoustique portable comprennent l’imagerie des vaisseaux sanguins, des tumeurs, des ganglions lymphatiques sentinelles, de la vessie et des cellules tumorales circulantes.

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Le présent travail décrit un nouveau protocole pour effectuer des ultrasons non invasifs à haute fréquence et une imagerie photoacoustique sur le cerveau du rat, afin de visualiser efficacement les régions sous-corticales profondes et leurs motifs vasculaires en dirigeant les signaux sur les foramens crâniens naturellement présents sur le crâne animal.

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Ici, on démontre un système de résolution acoustique (AR) et un système de microscopie photoacoustique à résolution optique (OR) (AR-OR-PAM) capable à la fois d'imagerie haute résolution à faible profondeur et d'imagerie tissulaire profonde à faible résolution sur le même échantillon in vivo .

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Double imageur photoacoustique à balayage Raster pour visualisation vasculaire

Ce travail démontre l’utilisation d’une plateforme d’imagerie multimodale basée sur les ultrasons pour l’imagerie non invasive de l’AVC ischémique. Ce système permet de quantifier l’oxygénation du sang par imagerie photoacoustique et la perfusion altérée dans le cerveau par angiographie acoustique.

Photoacoustique, échographie et tomographie angiographique intégrée (PAUSAT) pour l’imagerie non invasive du cerveau entier de l’AVC ischémique

Découvrez l'imagerie photoacoustique portative pour l'imagerie non invasive en temps réel du ganglion sentinelle chez les petits animaux. Cette méthode combine illumination lumineuse et échographie clinique pour une haute résolution.

À main photoacoustique clinique, système d’imagerie pour l’imagerie animale petit Non invasif en temps réel

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