תלת ממדית ברזולוציה אופטית photoacoustic מיקרוסקופית

המטרה הכוללת של הליך זה היא להדגים מיקרוסקופיה פוטואקוסטית ברזולוציה אופטית in vivo או, או Pam של מיקרו-סירקולציה שאינה פולשנית וללא תוויות. זה מושג על ידי הרדמה ראשונה של חיית הניסוי. השלב השני של ההליך הוא למקם את אזור העניין על ידי תרגום ראש ההדמיה של הרזולוציה האופטית, לאחר מכן נקבעים פרמטרי סריקת מיקרוסקופ פוטואקוסטי ומתחילים לרכוש תמונה.

בסופו של דבר, ההתפלגות של ריכוז החמצן הכולל וריווי החמצן של ההמוגלובין מתקבלות באמצעות חישוב נתוני הניסוי מרובי אורכי הגל. מיקרוסקופיה פוטו-אקוסטית ברזולוציה אופטית מבוססת על עירור לייזר וזיהוי קולי. קרן לייזר קצרה ממוקדת ברקמה ביולוגית.

ספיגת אור מייצרת חימום חולף ופליטה קולית לאחר מכן, המתקבלת ליצירת תמונה. היתרון הייחודי של, או פאם, הוא הגילוי החופשי מהקרקע והרגישות המעודנת לספיגה אופטית. לעומת זאת, טכנולוגיות השתקפות קיימות, ולא מיקרוסקופיה אופטית רגישות בעיקר לפיזור אופטי או פלואורסצנטי מסוגל לספק הדמיה ברזולוציה גבוהה ללא תווית vavo של ספיגה אופטית או סל"ד מצא יישומים ביו-רפואיים נרחבים בנוירולוגיה, רפואת עיניים, ביולוגיה של כלי דם ודרמטולוגיה.

מיקרוסקופיה פוטואקוסטית ברזולוציה אופטית או, או PAMM מורכבת מרכיבים אופטיים וקוליים כאחד. מקור הקרינה האופטית הוא לייזר צבע הנשאב על ידי לייזר דופק במצב מוצק. קרן הלייזר הפלט מוחלשת על ידי מסנן צפיפות ניטרלית ומחוברת לסיב אופטי במצב יחיד להעברת אור כדי לאפשר סריקה מכנית של ראש הדמיית המיקרוסקופ במקום האובייקט החי כדי לחבר ביעילות את קרן הלייזר הרב-מצבית לסיב אופטי במצב יחיד.

הוא מסונן תחילה על ידי חור סיכה בקוטר 50 מיקרומטר. חור הסיכה ממוקם מעט רחוק מהמיקוד של עדשת המעבה כדי להתאים את הקוטר שלו לקוטר אלומת המצב הבסיסי. כדי ליצור מיקוד אופטי מוגבל כמעט עקיפה, הפלט של סיב המצב היחיד נאסף וממלא את הצמצם האחורי של מיקרוסקופ. המטרה.

הזיהוי האולטראסוני כולל משלב קרן אופטית אקוסטית תוצרת בית המחובר למתמר קולי. המשלב מיישר את ההקרנה האופטית ואת הזיהוי האקוסטי באופן קואקסיאלי. חלל כדורי נטחן לתחתית המשלב כדי לייצר עדשה אקוסטית עם צמצם מספרי של 0.5 במים, המספקת קוטר מוקד אקוסטי של 43 מיקרומטר בתדר המרכזי של 50 מגה-הרץ.

עבור היישור הראשון, זה עוזר להשתמש באולטרסאונד הד דופק כדי לקבוע את המיקום של מישור המוקד האקוסטי. ראש ההדמיה מותאם אנכית עד שנצפה האות האולטראסוני של הד הדופק המרבי. כדי למקסם את רגישות הזיהוי, המוקדים האופטיים והאקוסטיים מיושרים. קונפוקל.

מטרה סופגת אופטית, כגון חתיכת סרט חשמלי שחור ממוקמת במישור המוקד האקוסטי. לאחר מכן מיקום המוקד האופטי מותאם כדי למקסם את האות האקוסטי של הצילום. מערכת אור PAM כוללת גם מגברים אלקטרוניים וממיר דיגיטלי אנלוגי, סורק מכני ובקר סורק.

האות הדיגיטלי מועבר למחשב ליצירת תמונה. התוכנה ממירה את הנתונים הגולמיים לרצף של תמונות חתך רוחב. כאשר רסטר ראש המיקרוסקופ סורק את האובייקט, ניתן להציג את התמונות המוקלטות כתמונות חתך בודדות, תמונות הקרנה דו-ממדיות של משרעת מקסימלית או עיבודים תלת מימדיים.

מיכל מים משמש לאחסון ראש ההדמיה של המיקרוסקופ. חלון הדמיה נחתך לצלחת פטרי ואטום בקרום פוליאתילן שקוף אולטרסאונד ואופטי. הגל האקוסטי הצילומי שנוצר מהאובייקט מחובר אקוסטית לגלאי האולטראסוני תחילה על ידי ג'ל קולי בין האובייקט לקרום הפוליאתילן, ולאחר מכן על ידי מים נטולי יונים בצלחת הפטרי.

המצאות ויישומים אלה של לייזרים אופטיים זמינים ומתמר האולטרסאונד מרכיבים את מערכת ה-OR PAM. בקטע הבא נדמיין את המיקרו-כלי דם של עכבר חי עם מערכת זו. אם החיה המצולמת אינה עכבר עירום, 24 שעות לפני הניסוי, אידיאלי להצטלם.

אז הגירוי בכלי הדם בעור מתאושש. הרדים את העכבר עם 3% ISO פלואור התאדה בחמצן ברמה רפואית. קצב הזרימה האופייני הוא בין ליטר אחד ל -1.5 ליטר לדקה.

תלוי במשקל הגוף של החיה. שמור על ההרדמה עם 1% ISO פלואור לאורך כל הניסוי, בצע צביטה בבוהן כדי להבטיח שהעכבר מורדם במלואו. העבירו את העכבר לבמה סטריאוטקטית עם כרית חימום כדי לשמור על טמפרטורת גופו על 37 מעלות צלזיוס.

עכשיו משטחים את האוזן על צלחת הפלסטיק. לאחר מכן מרחו שכבה של ג'ל אולטרסאונד על גבי האוזן. הימנע מלכידת בועות אוויר בתוך הג'ל.

מרחו גם משחת עיניים על העיניים כדי למנוע ייבוש או נזק מקרי ללייזר. יש להימנע מלגעת בעין ישירות עם האפליקטור. לאחר מכן הניחו את האוזן מתחת לחלון ההדמיה והרימו לאט את שלב החיה עד שג'ל האולטרסאונד יוצר קשר עם תחתית הממברנה.

נדרש מגע רך מכיוון שלחיצה של האוזן על הממברנה עלולה להשפיע על זרימת הדם באוזן. לאחר מכן, נקוט בכמה אמצעי זהירות עם בעל החיים כדי לעקוב אחר מצבו הפיזיולוגי. מהדק אוקסימטר דופק לעכבר, לרגל או לזנב.

כעת הורד את ראש ההדמיה עד שהעדשה האקוסטית טובלת במים נטולי יונים והסר בועות הכלואות מתחת לעדשה האקוסטית. הגדר את הלייזר למצב ההדק החיצוני והתחל בסריקת ניסיון. כוונן את מיקום Z של ראש ההדמיה עד שהמוקדים הכפולים האופטיים והאקוסטיים יושבים באמצע האוזן.

כעת הגדר את פרמטרי הסריקה והתחל ברכישת תמונה רשמית. למדוד את ריכוז ההמוגלובין הכולל. הגדר את אורך הגל לנקודה ספסטית ISO שבה לאוקסיהמוגלובין ולדאוקסיהמוגלובין יש מקדמי הכחדה מולאריים שווים.

כדי למדוד את ריווי החמצן בהמוגלובין, הגדר את אורך הגל השני למקום שבו למקדמי ההכחדה המולרית של האוקסיהמוגלובין והדאוקסיההמוגלובין יש הבדל בולט. בסיום, נקו את אוזן העכבר והניחו את העכבר בחממה. כאשר טמפרטורת הסביבה מוגדרת על 37 מעלות צלזיוס, כאשר הוא מתעורר, החזר באופן טבעי את העכבר למתקן החיות.

תמונת הקרנה זו של משרעת מקסימלית מציגה את האנטומיה של כלי הדם של אוזן עכבר עירומה חיה שצולמה באמצעות או פאם ב-570 ננומטר. תמונת הקרנה זו מציגה את ריווי החמצן בהמוגלובין באותה אוזן. הוא מחושב מהתמונות שנרכשו באורך גל ספסטי ISO של 570 ננומטר ואורך גל דומיננטי של ספיגת דאוקסיהמוגלובין של 561 ננומטר.

מבט מקרוב על האזור הקופסה מראה את הרזולוציה של oramm. מיטה נימית צפופה נפתרת בבירור. בסרטון זה, הדגמנו את פרוטוקול הניסוי האופייני ל-ORPM, כולל תצורת המערכת, יישור המערכת בהליך ניסוי in vivo ותוכנית הדמיה פונקציונלית.

אחד ההיבטים החשובים ביותר בתכנון ותפעול המכשיר הוא יישור קונפוקלי אקוסטי אופטי, שהוא חיוני לרגישות הדמיה, מיקרוסקופיה פוטואקוסטית ברזולוציה אופטית בשילוב עם מיקרוסקופיה פוטואקוסטית ברזולוציה אקוסטית חודרת עמוקה וטומוגרפיה ממוחשבת פוטו-אקוסטית מבטיחה in vivo, הדמיה פונקציונלית ומולקולרית וקשקשי קצה מרובים, מסמרי איברים, תאים, רקמות, וניתן לדמות עד איברים באותו ניגודיות. מקור, כגון מדרגיות הדמיה, טומן בחובו פוטנציאל לחולל מהפכה במחקר במערכות רב-ממדיות, ביולוגיה ותרגום. מתגליות מעבדה מיקרוסקופיות לפרקטיקה קלינית מקרוסקופית.