הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

כף יד Photoacoustic קליניים מערכת הדמיה עבור בזמן אמת לא פולשנית הדמיה בעלי חיים קטנים

10.7K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/56649

⸱

16 באוקטובר 2017

 ,  , 
1School of Chemical and Biomedical Engineering, Nanyang Technological University

במאמר זה

סיכום

Photoacoustic כף יד קליני מערכת הדמיה תודגמנה עבור בזמן אמת לא פולשנית הדמיה בעלי חיים קטנים.

תקציר

תרגום photoacoustic הדמיה לתוך המרפאה הוא אתגר גדול. מערכות הדמיה כף יד photoacoustic קלינית בזמן אמת הם נדירים מאוד. כאן, אנו מדווחים photoacoustic משולב ואולטרסאונד קליניים מערכת הדמיה באמצעות שילוב של החללית אולטרסאונד עם אור משלוח עבור הדמיה בעלי חיים קטנים. נדגים זאת באמצעות מציג בלוטת הזקיף הצומת לימפה הדמיה של חיות קטנות יחד עם הדרכה פולשנית מחט בזמן אמת. פלטפורמה סאונד קליניים גישה לנתוני ערוץ raw מאפשרת השילוב של photoacoustic המוביל קליניים כף יד בזמן אמת photoacoustic מערכת הדמיה הדימות. מתילן כחול שימש בלוטת הזקיף הצומת לימפה הדמיה-675 גל nm. בנוסף, הוצגה המחט הדרכה עם אולטרסאונד מודאלי כפול ו- photoacoustic הדמיה באמצעות מערכת הדמיה. עומק הדמיה של עד 1.5 ס מ הודגם עם לייזר 10 הרץ-photoacoustic הדמיה במסגרת שיעור של 5 מסגרות לשנייה.

מבוא

זיהוי, הזמני של סרטן, טכניקות הדמיה שונים הינם זמינים. חלק שיטות הדמיה בשימוש נרחב דימות תהודה מגנטית (MRI), רנטגן טומוגרפיה ממוחשבת (CT), רנטגן, אולטראסאונד (לנו), טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET), קרינה פלואורסצנטית הדמיה, וכו1,2, 3 , 4. אבל, כמה טכניקות הדימות הקיימים הם גם פולשני, יש קרינה מזיקה, או איטי, יקר, מגושם או עוין לחולים. לפיכך, יש צורך מתמיד לפיתוח חדשה, מהירה וחסכונית טכניקות הדמיה עבור אבחון וטיפול5.

Photoacoustic הדמיה (PAI) היא טכניקת דימות המתעוררים, המשלבת ניגודיות אופטי עשיר עם רזולוציה גבוהה אולטראסוניות עמוק הדמיה עומק5,6,7,8, 9. בפאי, פולס לייזר קצר משמש לרקמות הקרנה. האור נספג על ידי הרקמה אשר מוביל לעלייה קטנים בטמפרטורה. עקב התרחבות thermoelastic, גלי הלחץ (בצורה של גלים אקוסטיים) נוצרים בתוך הרקמה. הגלים שנוצר אקוסטי (הידוע גם בשם photoacoustic (פי אי) גלים) נרכש עם מתמר אולטרסאונד רחבת פס (UST) מחוץ לגבול רקמות. אותות הרשות הפלסטינית רכשה אלה ניתן לשחזר תמונות הרשות הפלסטינית, חשיפת המידע המבני ופונקציונליים בתוך הרקמה. פאי יש מגוון רחב של יישומים, כולל: דימות כלי דם, בלוטת הזקיף הצומת לימפה הדמיה, הדמיה מוחית להערכת, הגידול הדמיה, הדמיה מולקולרית, ועוד10,11,12, 13,14,15 פאי יש יישומים רבים עקב יתרונותיה, כלומר: עומק החדירה עמוק יותר, רזולוציה מרחבית טובה וחדות גבוהה רקמות רכות. הניגוד בין פאי ניתן אנדוגני של דם, מלנין, וכו '. כאשר הניגוד אנדוגני אינו חזק מספיק, סוכנים בניגוד אקסוגניים כמו צבעים אורגניים, חלקיקים, נקודות קוונטיות, ועוד16,17,18,19, 20 , 21 יכול לשמש לשיפור הניגודיות.

למרות פאי יש יתרונות רבים יחסית הדימות האחרות, תרגום קליני הוא עדיין אתגר מאוד גדול. המגבלות העיקריות הן טבעה מגושם של הלייזרים בשימוש, רוב USTs המשמש עבור רכישת הנתונים אינם תואמים קליניים בארה ב מערכות זמינות הלא זמינים מסחרית קליניים בארה ב הדמיה מערכות אשר נותנות גישה לערוץ raw נתונים. רק לאחרונה, מסחרי-קליניים בארה ב מכונות עם גישה אל הנתונים הגולמיים הפכו זמינים22. בעבודה זו, אנו שואפים להדגים את הכדאיות של פאי עם מלכודת כף יד באמצעות פלטפורמה קליניים בארה ב. אנו שואפים להדגים את זה על-ידי הצגת הדמיה לא פולשנית של נטור הלימפה (SLNs) במודל בעלי חיים קטנים.

שד פולשני גידולים הם אחד הגורמים המובילים מקרי המוות מסרטן בקרב נשים. באבחון של היערכות סרטן שד מוקדם חיוני להחלטה אסטרטגיות טיפול, אשר יש תפקיד חשוב ב הפרוגנוזה של החולה. השד סרטן בלוטת הזקיף הזמני הצומת לימפה ביופסיות (SLNB) הם בדרך כלל להשתמש23,24. SLN הוא הצומת לימפה העיקרי שבו האפשרות למצוא תאים סרטניים הוא הגבוה ביותר עקב גרורות. SLNBs לערב הזרקת צבע או מכשיר מעקב רדיואקטיבי, חותכת את האזור עם חתך קטן, ולאחר מכן באיתור את SLN חזותית במקרה של צבע או בעזרת מונה גייגר, במקרה של מכשיר מעקב רדיואקטיבי. לאחר זיהוי, כמה SLN יוסרו עבור מחקרים histopathological24,25. SLNB חיובי מציין כי הגידול שלח גרורות לבלוטות לימפה סמוכות, ואולי לאיברים אחרים. SLNB שלילי מציין ההסתברות של גרורות הוא זניח26. SLNB יש סיבוכים רבים המשויכים אליו כמו קהות זרוע, בצקת לימפתית, וכו27 כדי למנוע סיבוכים הקשורים SLNB, טכניקה הדמיה לא פולשנית נדרשת.

למיפוי SLN קטן בבעלי חיים ובבני אדם, הרשות הפלסטינית הדמיה יש נחקרו בהרחבה עם העזרה של ניגודיות שונים סוכנים15,28,29,30,31 , 32. עם זאת, המערכות המשמש כיום לא ניתן להשתמש בתרחיש קליניים כמו ציין קודם לכן. חשש נוסף יש לטפל הוא הליך כירורגי המעורבים SLNB28. התאמת נהלים פולשנית לביופסיה השאיפה מחט בסדר (FNAB) היה צורך כדי להפחית את זמן ההחלמה ואת תופעות הלוואי של המטופלים. בעבודה זאת, שימש מערכת ארה ב קליניים עבור הדמיה ארה"ב והרשות המשולב היה בשימוש. קלות שימוש בהגדרת קליני, שמותאמת אישית שנעשו כף יד בעל סיב אופטי דיור, רק תוכנן. מתילן כחול (MB) שימש זיהוי ומיפוי SLNs. בנוסף, כדי למנוע סיבוכים הקשורים לניתוח SLNB, לא פולשנית מחט בזמן אמת מעקב גם הוכח.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

כל הניסויים בוצעו על פי הנחיות שאושרו תקנות על-ידי הוועדה המוסדית חיה טיפול ושימוש של אוניברסיטת הטכנולוגי Nanyang, סינגפור (מספר פרוטוקול חיה הב-SBS / NIE-A0263).

1-כף יד בזמן אמת קליניים הרשות הפלסטינית ואת מערכת הדמיה אותנו

  1. שתתמודדו כף יד קליניים פאי מערכת 33 מוצג איור 1a. הוא מורכב לייזר אופטי פרמטרית מתנד (OPO) הנשאבים על-ידי תדירות הננו כפולים פעמו nd: yag משאבת לייזר, צרור סיב אופטי מתפצל לשניים ( איור 1b), 3D מחוייט מודפס (מחזיק המכשיר כף יד איור 1 ג) 33, קליני כפול מודאלי ארה"ב והרשות מערכת וכל מערך ליניארי קלינית תואם רק (ראה טבלה של חומרים).
  2. להפעיל את התוכנה שסיפק היצרן במערכת קליניים בארה על ידי לחיצה על הסמל של התוכנה משולחן העבודה.
  3. במסך מגע, בחר ' מחקר ' כפתור כדי להפעיל את המערכת ארה במצב של המחקר. לחץ על משולב ארה"ב והרשות הדמיה בסקריפט מהרשימה של סקריפטים, ולחץ על הלחצן הפעלה עבור הדמיה במצב משולב-
  4. סנכרון מערכת קליניים בארה עם לייזר באמצעות ההדק לייזר החוצה או באמצעות פוטודיודה.
    הערה: חבר את הסינכרון קבוע החוצה הלייזר לסינכרון המערכת ארה ב. ודא לספק אות לוגיקה (TTL) טרנזיסטור-טרנזיסטור חיוביים כמו האות סינכרון. אות פוטודיודה יכול לשמש גם לצורך סינכרון. ארה ב מערכת הסינכרון במחובר הגלאי פוטודיודה באמצעות מודול פוטודיודה הסטייה. בכל פעם הלייזר הוא אן, פוטודיודה נותן אות כדי לעורר וסנכרן את הלייזר ובמערכת בארה ב. לבצע שלב זה כל פעם.
  5. כדי להפעיל את הלייזר, לעבור על מתח AC, סובב את המפתח משמאל בבקר לייזר. להפעיל את הלייזר לאחר הבטחת החזרה שיעור הוא 10 הרץ (F10 יוצגו בתצוגה) העיכוב Q-switch הוא נמוך כמו 170 µs כדי להבטיח אנרגיית לייזר נמוך. כדי להגדיר את העיכוב, לחץ על מקש הבחירה עד שתראה את העיכוב לערך ולהגביר את זה ל 170.
    הערה: הלייזר לוקח כ- 20 דקות האם חם
  6. לפתוח את ממשק התוכנה במחשב והזן ב- goto תפריט הגל 675 ננומטר, הקש ' התחלה ' כפתור השעון כדי לקבוע את אורך הגל-675 nm.
    הערה: הלייזר ניתן לכוונן מ- 670 אותו 2500 ננומטר, עם זאת, זה יציב ב- 670 nm.
  7. הקש על לחצן סגירה ולהפוך את הלייזר על שימוש בבורר ליישור קרן הלייזר כדי סיבים קלט.
  8. באמצעות עדשה קמורה-פלאנו בקוטר 1 אינץ ' (2.5 ס מ) של אורך מוקד 15 מ מ, מיקוד קרן הלייזר על הצרור סיבים כזה כי כל האור נופל על סוף קלט סיבים.
    הערה: סיבים אופטיים יש סיבים קטנים 1,600 כרוכות יחד. זה הוא לשניים באמצע עם שני הקצוות פלט מלבני אשר יש 800 סיבים אופטיים, כל... הסיבים 800 עמוסים לתוך שטח של 0.1 x 4 ס מ, כדי להתאים הממדים של רק. הקוטר הליבה של כל סיב אופטי הוא 185 מיקרומטר, עם הפתח המספרי של 0.22.
  9. לכבות את הלייזר לאחר יישור.
  10. מ של ארבעת מחזיקי בדיקה עם זוויות שונות של תאורה (0°, 5°, 10° ו 15°) לבחור בעל המכשיר המתאים מבוססת על היישום (עומק של הדמיה, גודל האובייקט, צורה של אובייקט, ואת המיקום של האובייקט).
    הערה: בעלי רכב הגישוש תוכננו והודפס 3D במעבדה. . יש לו שלושה חריצי, שתיים סיבים אופטיים מתפצל לשניים ואחד מרכזי עבור רק... הממד של בעל המכשיר התבסס על הממדים של סיבים אופטיים, רק. סימולציות מונטה קרלו סיימו ללמוד את ההארה האור הדרוש עבור הדמיה SLNs בעומק גבוה יותר. SNR היה גבוה יותר בעומק נמוך יותר עבור תאורה של 15 ° 33.
  11. להשתלב סיב אופטי מתפצל לשניים את בעל המכשיר מודפס 3D ב זווית תאורה אור של 15˚.
  12. להכניס רק את לחריץ מרכז של בעל.
    הערה: d איור 1 מציג את התמונה של בעל בדיקה עם סיב אופטי, רק. ליניארית מערך רק יש 128 לרכיבי המערך. תדירות מרכז רק היא 8.5 מגה-הרץ והוא הפס החלקי 95%. אורך רק הוא ס מ 3.85. עם זאת, המערכת יש רק 64 מקבילים הנתונים רכישת חומרה ואינו דורש שניים בלייזר בפולסים כדי לאסוף נתונים מכל הרכיבים 128. לכן, קצב המסגרות יעיל של המערכת הוא חצי חזרה הדופק לייזר, אשר הוא 5 מסגרות לכל השני 34.
  13. להתאים את המרחק בין רק את הסוף סיבים 1 ס מ על ידי שחרור הברגים בצד ומהדקת לאחר התאמת את המרחק המדויק.
    הערה: הפרמטרים הממוטבות SLN הדמיה עם ניסויים פנטום 33 וחידונים. ניתן לאבטח את רק עם שני הברגים על בעל רגש. זה נותן גמישות כדי לשנות את המרחק בין סיבים אופטיים, את רק.
  14. על מתג לייזר ולעשות דאג לקבל קרן לייזר מלבנית במקום מול רק.
  15. מתג את הלייזר. הגברת האנרגיה לייזר (על-ידי הגדלת העיכוב) לערך הרצוי לצורך הדמיה-
    הערה: עיין במדריך של העיכוב המרבי שניתן להגדיר עבור nd: yag לייזר. היה להגדיר את הערך הרצוי עיכוב עבור מערכת זו עבור הדמיה SLN 210-

2. אפיון ברזולוציה

  1. לקחת את המתים רקמות עוף זמינים מסחרית ונחתוך את זה לתוך לוח 2 6 x 6 ס מ. בעזרת סכין חותכים אותו לפרוסות בעובי 0.5 ס מ.
  2. למקם אובייקט נקודה, כמו מחט 23 גרם של קוטר 0.6 מ"מ, על גבי רקמת חזה עוף-
  3. מתג ON הלייזר.
    התראה: משקפי בטיחות לענידה בעת העבודה עם הלייזר למשך השארית בפרוטוקול. חריג בוצע במהלך תהליך יישור, מאז האנרגיה לייזר היה חלש.
  4. הרשות לקחת תמונות של המחט בעומקים שונים על ידי סידור בערימה מרובים עוף חזה רקמות פרוסות בעובי 0.5 ס מ אחד-אחד למעלה עד 3 ס"מ. ג'ל החל בארה ב בין שכבות רקמת חזה עוף לשיפור אותנו צימוד.
  5. לשמור ולאחסן תמונות מעוצב-קרן כקובץ .mat.
  6. לכבות את הלייזר.
  7. לעבד את הנתונים עם הקוד הפנימי באמצעות עיבוד תוכנה 17 תמונות.
    הערה: כדי לקבוע את הרזולוציה צירית, לרוחב, למצוא את פונקציית נקודת-התפשטות מן האותות הרשות הפלסטינית מנורמל לאורך הכיוונים המתאימים, שיתאים להם היא פונקציית התפלגות Gaussian 17. להשיג לכל רוחב חצי מקסימום. כדי להשיג את הפונקציה הליין, זה נדרשת תמונה נקודה. עם זאת, יש דרך אחרת להשגת פונקציה הליין כאשר הדמיה נקודת יעד קשה (כמו במקרה שלנו, עבור יעד נקודה זעירה האות הוא די קטן, לכן נשתמש מטרה מעט גדול יותר). אם היעד הוא גדול, במקום ישירות מקבל נקודת להפיץ פונקציה, הוא יכול להשיג תפקיד קצה להתפשט. ואז על ידי לקיחת הנגזרת הראשונה של הפונקציה מקצה להפיץ, ניתן לקבל את הפונקציה הליין. לכן, זה לא הכרחי להשתמש נקודת יעד כדי לחשב את הרזולוציה 22.

3. הכנת בעלי חיים SLN הדמיה

< p class = "jove_conהאוהל "> הערה: מערכת ההדמייה כף יד הקליני שתוארו לעיל הודגם הדמיה חיים קטן SLN. לניסויים, 6 - ל 8-בת שבוע בריא, נקבה חולדות (Dawley NTac:Sprague, 220 ± 30 g) היו רכש. חולדות נקבות משמשים כי המופע של סרטן השד אצל חולדות זכרים בתדירות נמוכה יותר. עם זאת, חולדות זכר יכול לשמש גם עבור המחקרים. בנוסף, בספרות, חולדות נקבות נמצאים בשימוש נרחב יותר על ההדמיה SLN.

  1. חולדה ההרדמה
    1. לפני הדמיה, עזים ומתנגד העכברוש עם הפתרון הרדמה, אשר מכיל קוקטייל של קטאמין (100 מ"ג/מ"ל), חריגות השירותים הווטרינריים (20 מ"ג/מ"ל), תמיסת מלח להזרקה על שיעור של 2:1:1. הוספת 0.2 מ"ל של. הקוקטייל לכל 100 גרם של משקל בעלי חיים מזרק כירורגי סטרילי 1 מ"ל עם המחט (27 גרם, ½ אינץ ').
    2. עורפה בצוואר של העכברוש ביד ולחטא את המשולש הימני התחתון של הבטן עם ספוגית אלכוהול. להזריק הרדמה פתרון לתוך הגוף בבעלי חיים-
    3. להבטיח כי החיה היא מרדימים על-ידי בדיקת רפלקס על הבוהן קמצוץ.
  2. עבור SLN הדמיה, להסיר שיער מאזור עניין בעדינות עם קרם להסרת שיער זמינים מסחרית. השתמש ככל הנדרש כדי לכסות את האזור לחלוטין. הסר את השמנת עם מקלון צמר גפן רטוב אחרי 3-5 דקות של יישום. כדי למנוע את העיניים מפני יובש ונזקי לייזר בשוגג, להחיל משחה דמעות מלאכותיות.
  3. המקום כחול underpad על השולחן ומקם את החיה לצדדים על זה. לנהל שאיפת הרדמה דרך קונוס האף (0.75% איזופלוריין יחד עם חמצן (1.2 L/דקה)) כדי לשמור על החיה תחת הרדמה במהלך הניסויים. קליפ אוקסימטר ל הכפה האחוריות של העכברוש כדי לנטר את קצב הלב ואת רווית חמצן היקפיים במהלך הניסויים.
    הערה: ודא החיה חם באמצעות כרית החימום מאושר לשימוש בבעלי חיים-

4. אין ויוו SLN הדמיה של חולדות

  1. לפני הדמיה, החל 0.5-1 מ ל ג'ל ארה על העור בעזרת מזרק ולהפיץ אותו היטב באמצעות מוליך. מניחים פרוסה רקמת חזה עוף בעובי 0.5 ס מ של גודל 6 ס מ x 6 ס מ על האזור הדמיה ולהחיל עוד ג'ל ארה על הרקמה עוף לשיפור צימוד.
    הערה: ההגירה ממוקמים מתחת לעור (במרחק של 2-3 מ מ) בחולדות. בבני אדם, סוכנות ההגירה הם בעומק של 1 ס מ. לפיכך, עוף רקמות ממוקמת באזור הדמיה של עכברוש לחקות את התרחיש הדמיה אנושי. לחלופין, ניתן להשתמש רקמות מחקה פאנטום במקום עוף רקמות.
  2. מתג על הלייזר. המקום בעל המכשיר כף יד מעל העוף רקמות וסריקה it (העבר המחזיק מימין לשמאל) בשילוב מצב ארה"ב והרשות.
    הערה: האזור של קרן הלייזר היא כ 3 ס"מ 2 ואת הכשרון מחושבת להיות כ mJ/ס"מ 8 2, שהיא פחותה יותר ממגבלת הבטיחות האמריקאי הלאומי תקני מכון (ANSI) (20 mJ/cm 2) 35 . העומק הדמיה מוגדר על 2 ס מ במערכת ארה ב קליניים. כדאי ללבוש משקפי בטיחות בכל עת כאשר הלייזר פעילה.
  3. להגדיר את עומק הדמיה 2 ס מ עבור הרשות הפלסטינית הדמיה-
  4. לקבל תמונה שליטה של האזור של עניין, מעל הרגל הקדמית באזור בית החזה, על-ידי הזזת המכשיר כף יד מצד לצד לפני ההזרקה של הסוכן חדות.
    הערה: כל הנתונים נשמרים נתונים מעוצב-קרן הקלד עבור עיבוד נוסף-
  5. להזריק 0.2 מ"ל של ניגודיות סוכן, (דהיינו, מגה-בתים (10 mg/mL)) ב- forepaw של החיה, עיסוי זה טוב למשך 2 דקות להקל על חדות התנועה הסוכן בלוטות לימפה דרך כלי הלימפה.
    6. בדיקה
  6. הסריקה לאחר חמש דקות עם מעולות לאורך הרקמות עוף כדי לאתר את SLN בעזרתו של האות פא.
    הערה: בכל המסגרות נשמרים בסוג הנתונים מעוצב-קרן-
  7. לחץ על ' ההקפאה ' לחצן מהפקדים ארה ב המערכת ולחץ ' לייצא מסגרות שנבחרו ' לחצן מהצג מסך מגע כדי לייצא נתוני ההקלטות.
    הערה: ניתן לאחסן נתונים בתבניות שונות, כלומר, קרן שהוקמה סריקה המרה, ערוץ, קיו
  8. להוסיף 2 יותר שכבות של פרוסות רקמות עוף בעובי 0.5 ס מ מעל החיה אחד ולאתר את SLN כדי להדגים את הכדאיות של עומק הדמיה עד 1.5 ס מ.
  9. לאחר דימות, להסיר את כל הפרוסות רקמות עוף
  10. לכבות את הלייזר.

5. ספקטרוסקופיה SLN של הרשות הפלסטינית

  1. מניחים פרוסה רקמת חזה עוף בעובי 0.5 ס מ על החולדה.
  2. לקבוע את אורך הגל של הלייזר 670 nm באמצעות התוכנה-
  3. מתג על הלייזר. לסרוק עם המכשיר לאורך הרקמות חזה עוף על האזור כדי לאתר את SLN בעזרתו של האות פא.
  4. להחזיק את המכשיר יציב לאחר שזיהו את SLN.
  5. על לייזר כוונון התוכנה המצורפת, להזין את אורך הגל כ- 800 nm, התוכנה לייזר, הגדר את המהירות nm 10/s ולחץ ' התחלה ' לחצן.
    הערה: זה ישתנה אורך הגל של 670 nm 800 nm במהירות של nm 10/s. טווח אורך הגל שישתנו תלוי ספקטרום הבליעה של הסוכן ניגודיות בשימוש. MB יש פנייה חדה שיא סביב 670 nm.
  6. להבחין בשינוי אות הרשות הפלסטינית עם שינוי אורך גל-
  7. לכבות את הלייזר.
  8. להסיר את הפרוסה רקמות עוף.

6. בזמן אמת המחט מעקב באמצעות פאי

  1. המקום 0.5 ס מ עבה חזה עוף רקמות פרוסה על החיה. הגדר אורך הגל 675 nm.
  2. מתג על הלייזר. להזיז את החללית כדי לאתר ולזהות SLN על המסך בעזרת האות פא.
  3. מחט בזמן אמת מעקב
    1. להחדיר מחט 23 גרם, מידות 0.6 x 32 מ מ 2, במקביל רק דרך הרקמות עוף אל החיה כדי להגיע את SLN, בעת המנחה אותו בזמן אמת בצג המערכת קליניים בארה ב.
  4. לאחר ניסויים, כבה את הלייזר. להסיר את הרקמה עוף ו מתקפים oximeter מהחיה ולהעביר את החיה וסאם. לנקות את הג'ל אולטרסאונד על החולדה עם מגבונים כותנה-
  5. במקום החיה על מצעים שלה ולנטר אותה עד שזה יחזור להכרה.
  6. להחזיר את החיה לכלוב שלו אחרי ההתנהגות שלה תקין.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

figure-results-1
איור 1: תיאור מערכת. (א) ייצוג סכמטי של מערכת פאי עם מערכת כפולה בארה ב מודאלי קליניים. OPO - מתנד פרמטרית אופטי, של - צרור סיב אופטי, FH - מחזיק סיבים, USM - ארה ב קליניים מכונה. בעל סיבים משלבת את רק שני צרור סיב אופטי פלט. מכונת ההרדמה הספקת איזופלוריין וחמצן משמשת כדי לשמור על החיה תחת הרדמה במהלך הניסויים. (b) תצלום של סיבים אופטיים מתפצל לשניים. אני...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

כיום העלות של ההקרנה, אבחון וטיפול של סרטן הוא גבוה מאוד. יש שונות הדמיה שיטות אשר משמשות עבור הקרנת סרטן ואבחון. אולם, רבים של טכניקות הדמיה אלה יש מגבלות כולל גודל המכונה מגושם, אבחון פולשני, unfriendliness חולים, יקר מדי, הדרישה של קרינה מייננת, או השימוש סוכנים בניגוד רדיואקטיבי. לכן, מערכת לדימות יעיל, חסכוני, בזמן אמת ומדריכה דרוש הרבה. הדמיה ארה"ב והרשות משולב היא טכניקה יכול לשמש עבור סינון יעיל, לא פולשנית, אבחון הזמני של סרטן. הרשות הפלסטינית קליניים הדמיה ניתן לבצע יותר ריאלי עם ה-FDA אישר סוכנים בניגוד כגון M...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

המחברים יש אין אינטרסים כלכליים הרלוונטיים בכתב היד, אין אחרים פוטנציאל ניגודי עניינים לחשוף.

תודות

המחברים, הייתי רוצה לקבל סיוע כספי מן המענק Tier 1 מחקר ממומן על ידי משרד החינוך של סינגפור (RG48/16: M4011617) וגראנט Tier 2 מחקר ממומן על ידי משרד החינוך של סינגפור (ARC2/15: M4020238). המחברים רוצה להכיר את ד ר Rhonnie אוסטריה Dienzo לעזרה שלו לטיפול בבעלי חיים.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
Q-switched Nd: YAG לייזרContinuumSureliteמשאבת לייזר
מתנד פרמטרי אופטיContinuumOPO לייזר
הדמיית אולטרסאונד קליניתAlpinionE-CUBE 12Rמערכת אולטרסאונד מודאלית כפולה ומערכת הדמיה פוטואקוסטית
מתמר אולטרסאונד מערך ליניאריAlpinionL3-12מתמר מערך ליניארי 128 אלמנטים עם תדר מרכזי של 8.5 מגה-הרץ, רוחב פס חלקי של 95%,
סיבים אופטיים מפוצליםCeramOptecבהתאמה אישיתכדי לחבר את האור מהלייזר למחזיק הסיבים כף היד
עדשתThorlabsLB1869פוקוס אור מהלייזר לסיב האופטי
ג'ל אולטרסאונד ג'לאקוואסוניק פרוגרס/פארקרPA-GEL-CLEA-5000צימוד אקוסטי
תוכנת עיבוד תמונהMathworksMatlabתוכנית ביתית באמצעות
מכונת הרדמהMatlab רפואית פלוס pte ltdמכונת הרדמה ללא נשימה עם רכז חמצן.מספק חמצן ואיזופלורן לבעלי חיים
Pulse Oxymeter ניידMedtronicPM10N עם חיישן וטרינריעוקב אחר אוקסימטריית הדופק של מפיץ
בעלי החייםIn Vivos Pte Ltd, סינגפורמפיץ בעלי חיים המספק בעלי חיים קטנים למטרות מחקר.
מסכת נשימהבהתאמהמשמש יחד עם מחזיק בעלי חיים כדי לספק תערובת הרדמה
לרקמת חזה עוףPasarמשמש להוספת עומק כדי לחקות תרחיש הדמיה אנושית
מחט 23G BDPrecisionglide23G, 1 וחצי אינץ'משמש להנחיית מחט בזמן אמת
מחזיק לכבל סיבים אופטייםבהתאמה אישיתכדי להחזיק את קצה הקלט של הכבל המפוצל
בדיקה כף ידמודפסת בתלת מימד בהתאמה אישיתעם שני חריצים לשני קצוות הפלט של הסיב האופטי וחריץ אחד למתמר האולטרסאונד
ThorlabsSP05/Mכדי לזהות את דופק הלייזר כדי להפעיל את מערכת האולטרסאונד
מודול הטיה פוטו-דיודהThorlabsPBM42כדי להגביר את אות הפוטו-דיודה לאות אולטרסאונד טיגר
קרם אפילטורירקיט בנקיזרVeetמשמש להסרת שיער מאזור ההדמיה
מד כוח לייזראופירסטארלייט, p/n: 7Z01565משמש למדידת עוצמת הלייזר
מערכת אישית החיה מתילן כחול (10 מ"ג/מ"ל) חומר ניגוד סטרופ להדמיית PA תוכנת כוונון לייזר Surelite OPO PLUS SLOPO תוכנה לכוונון אורך הגל של פוטודיודת לייזר OPO

מקורות

  1. Yun, S. H., Kwok, S. J. Light in diagnosis, therapy and surgery. Nat. Biomed. Eng. 1, 0008(2017).
  2. Tseng, J., et al. Clinical accuracy of preoperative breast MRI for breast cancer. J. Surg. Oncol. , (2017).
  3. Baran, P., et al. Optimization of propagation-based x-ray phase-contrast tomography for breast cancer imaging. Phys. Med. Biol. 62 (6), 2315(2017).
  4. Huzarski, T., et al. Screening with magnetic resonance imaging, mammography and ultrasound in women at average and intermediate risk of breast cancer. Hered. Cancer Clin. Pract. 15 (1), 4(2017).
  5. Upputuri, P. K., Pramanik, M. Recent advances toward preclinical and clinical translation of photoacoustic tomography: a review. J. Biomed. Opt. 22 (4), 041006(2017).
  6. Wang, L. V., Yao, J. A practical guide to photoacoustic tomography in the life sciences. Nat. Methods. 13 (8), 627-638 (2016).
  7. Wang, L. V., Gao, L. Photoacoustic microscopy and computed tomography: from bench to bedside. Annu Rev Biomed Eng. 16, 155-185 (2014).
  8. Beard, P. Biomedical photoacoustic imaging. Interface Focus. 1 (4), 602-631 (2011).
  9. Yao, J., Wang, L. V. Photoacoustic tomography: fundamentals, advances and prospects. Contrast Media Mol Imaging. 6 (5), 332-345 (2011).
  10. Hai, P., et al. Label-free high-throughput detection and quantification of circulating melanoma tumor cell clusters by linear-array-based photoacoustic tomography. J. Biomed. Opt. 22 (4), 041004(2017).
  11. Upputuri, P. K., Kalva, S. K., Moothanchery, M., Pramanik, M. Pulsed laser diode photoacoustic tomography (PLD-PAT) system for fast in vivo imaging of small animal brain. Proc Spie. , 100645O (2017).
  12. Fakhrejahani, E., et al. Clinical report on the first prototype of a photoacoustic tomography system with dual illumination for breast cancer imaging. PLoS One. 10 (10), e0139113(2015).
  13. Wang, L. V., Hu, S. Photoacoustic Tomography: In Vivo Imaging from Organelles to Organs. Science. 335 (6075), 1458-1462 (2012).
  14. Pan, D., et al. Molecular photoacoustic imaging of angiogenesis with integrin-targeted gold nanobeacons. FASEB J. 25 (3), 875-882 (2011).
  15. Erpelding, T. N., et al. Sentinel Lymph Nodes in the Rat : Noninvasive Photoacoustic and US imaging with a clinical US system. Radiology. 256 (1), 102-110 (2010).
  16. Gawale, Y., et al. Carbazole-Linked Near-Infrared Aza-BODIPY Dyes as Triplet Sensitizers and Photoacoustic Contrast Agents for Deep-Tissue Imaging. Chem. Eur. J. 23 (27), 6570-6578 (2017).
  17. Sivasubramanian, K., et al. Near Infrared light-responsive liposomal contrast agent for photoacoustic imaging and drug release applications. J. Biomed. Opt. 22 (4), 041007(2017).
  18. Huang, S., Upputuri, P. K., Liu, H., Pramanik, M., Wang, M. A dual-functional benzobisthiadiazole derivative as an effective theranostic agent for near-infrared photoacoustic imaging and photothermal therapy. J. Mater. Chem. B. 4 (9), 1696-1703 (2016).
  19. Huang, S., Kannadorai, R. K., Chen, Y., Liu, Q., Wang, M. A narrow-bandgap benzobisthiadiazole derivative with high near-infrared photothermal conversion efficiency and robust photostability for cancer therapy. Chem. Comm. 51 (20), 4223-4226 (2015).
  20. Wu, D., Huang, L., Jiang, M. S., Jiang, H. Contrast Agents for Photoacoustic and Thermoacoustic Imaging: A Review. Int. J. Mol. Sci. 15 (12), 23616-23639 (2014).
  21. Pramanik, M., Swierczewska, M., Green, D., Sitharaman, B., Wang, L. V. Single-walled carbon nanotubes as a multimodal-thermoacoustic and photoacoustic-contrast agent. J. Biomed. Opt. 14 (3), 034018(2009).
  22. Kim, J., et al. Programmable Real-time Clinical Photoacoustic and Ultrasound Imaging System. Sci. Rep. 6, 35137(2016).
  23. McMasters, K. M., et al. Sentinel lymph node biopsy for breast cancer: a suitable alternative to routine axillary dissection in multi-institutional practice when optimal technique is used. J. Clin. Oncol. 18 (13), 2560-2566 (2000).
  24. Krag, D., et al. The sentinel node in breast cancer - a multicenter validation study. N. Engl. J. Med. 339 (14), 941-946 (1998).
  25. Borgstein, P. J., Meijer, S., Pijpers, R. Intradermal blue dye to identify sentinel lymphnode in breast cancer. The Lancet. 349 (9066), 1668-1669 (1997).
  26. Ung, O. A., South, N., Breast, W., Hospital, W. Australasian Experience and Trials in Sentinel Lymph Node Biopsy: The RACS SNAC Trial. Asian J. Surg. 27 (4), 284-290 (2004).
  27. Purushotham, A. D., et al. Morbidity after sentinel lymph node biopsy in primary breast cancer: results from a randomized controlled trial. J. Clin. Oncol. 23 (19), 4312-4321 (2005).
  28. Kim, C., et al. Handheld array-based photoacoustic probe for guiding needle biopsy of sentinel lymph nodes. J. Biomed. Opt. 15 (4), 046010(2010).
  29. Garcia-Uribe, A., et al. Dual-Modality Photoacoustic and Ultrasound Imaging System for Noninvasive Sentinel Lymph Node Detection in Patients with Breast Cancer. Sci. Rep. 5, 15748(2015).
  30. Kim, C., Song, K. H., Gao, F., Wang, L. V. Sentinel Lymph Nodes and Lymphatic Vessels: Noninvasive Dual-Modality in Vivo Mapping by Using Indocyanine Green in Rats-Volumetric Spectroscopic Photoacoustic Imaging and Planar Fluorescence Imaging. Radiology. 255 (2), 442-450 (2010).
  31. Pan, D., et al. Near infrared photoacoustic detection of sentinel lymph nodes with gold nanobeacons. Biomaterials. 31 (14), 4088-4093 (2010).
  32. Song, K. H., Kim, C., Cobley, C. M., Xia, Y., Wang, L. V. Near-infrared gold nanocages as a new class of tracers for photoacoustic sentinel lymph node mapping on a rat model. Nano Lett. 9 (1), 183-188 (2009).
  33. Sivasubramanian, K., Periyasamy, V., Wen, K. K., Pramanik, M. Optimizing light delivery through fiber bundle in photoacoustic imaging with clinical ultrasound system: Monte Carlo simulation and experimental validation. J. Biomed. Opt. 22 (4), 041008(2017).
  34. Sivasubramanian, K., Pramanik, M. High frame rate photoacoustic imaging at 7000 frames per second using clinical ultrasound system. Biomed. Opt. Express. 7 (2), 312-323 (2016).
  35. Laser Institute of America. American National Standard for Safe Use of Lasers. ANSI Standard Z136.1-2007. , NY. (2007).
  36. Prahl, S. Tabulated molar extinction coefficient for methylene blue in water. , Available from: http://omlc.ogi.edu/spectra/mb/mb-water.html (2016).
  37. Chapman, G. A., Johnson, D., Bodenham, A. R. Visualisation of needle position using ultrasonography. Anaesthesia. 61 (2), 148-158 (2006).
  38. Daoudi, K., et al. Handheld probe integrating laser diode and ultrasound transducer array for ultrasound/photoacoustic dual modality imaging. Opt. Express. 22 (21), 26365-26374 (2014).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

אולטרסאונד קליניקשרית הלימפה השומרתהנחיית מחטמethylene blueמערכת ידניתדימוי בזמן אמתדואלי-מודאליאורך גל של לייזר
כף יד Photoacoustic קליניים מערכת הדמיה עבור בזמן אמת לא פולשנית הדמיה בעלי חיים קטנים
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.