Name: ייצור ואפיון רקמות אופטי הפאנטומים המכיל למפלגות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-12T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 22 s
Description: חקור שיטת ייצור פאנטומים אופטיים המשלבת הדפסה תלת-ממדית ופולימר PDMS מתכוונן אופטית. טכניקה זו מאפשרת מידול מבנים אנטומיים מורכבים וחקר תחבורת אור ברקמות ביולוגיות שונות.

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

עבודה זו נתמכה על ידי קרן המדע הלאומית הקריירה הפרס. לא. CBET-1254767, המכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות הענק לא. R01 AI104960. אנו להכיר בהכרת תודה פטריק גריפין והובלה דן לסיוע שלהם עם אפיון מידות, טקסס A & M לב וכלי דם לפתולוגיה מעבדה עבור מיקרו-CT הדמיה.

1. בחירת ואימות של תכונות החומר מטריקס
<ol><li>לפני התחלת תהליך ייצור דמה (איור 1), למצוא את הספיגה ואת פיזור מופחתת המקדמים הרקמה ביולוגית של הריבית ב wavelength(s) הדמיה. הערכות ראשוניות עלול להימצא ב35,הפניות36. עם זאת, אימות של מקדמי אופטי ייתכן שיהיה צורך.</li>
	<li>באמצעות טבלאות בדיקת מידע עבור ממוצע של מקדם ספיגה ממוצע, מקדם הפיזור מופחתת-s', 488, 535, 632, 775 אורכי גל nm (טבלאות 1-4 ו- 2 דמויות–3), בחר את ריכוזי אינדיה אינק, טיטניום דו-חמצני (TiO2) זה משוער את המאפיינים הרצויים אופטי. המתכונים האלה הן ספציפיות עם רוחות רפאים מפוברק עם PDMS. כמו טבלאות אלה לספק נתוני הניסוי באורכי גל דיסקרטית, אופטימיזציה של המתכון עשוי להידרש עבור היישום הספציפי.</li>
	<li>
לפברק נתחי המתכון הנבחר לאישור אופטיות ספקטרליות polydimethylsiloxane (PDMS).
	<ol>
<li>באמצעות יחס של 10:1 במשקל של PDMS שרף לסוכן ריפוי, מזוג מרכיבים לתוך הכוס ערבוב לפי הסדר הבא: PDMS שרף, TiO2, אינדיה אינק, PDMS אשפרה הסוכן. הערה: הנה, אנחנו נבדוק שני מתכונים: 1) 2 מ ג TiO2 + 3.5 µL דיו הודו לכל g PDMS ו-2) 1 מ ג TiO2 + 10 דיו הודו µL לכל g PDMS. עבור כל מתכון, שרף PDMS 4.5 g ו- 0.45 g PDMS ריפוי סוכן משמשים עם הכמויות המתאימות של חלקיקים אופטיים.</li>
		<li>לערבב במיקסר במהירות (ראה טבלה של חומרים) 60 s. אם טיו2 חלקיקים מקל ערבוב גביע (סביר עם ריכוזים גבוהים של TiO2) מערבבים ביד כדי להסיר את החלקיקים מהבסיס של הגביע, לערבב במיקסר במשך שלושים s.</li>
		<li>שופכים את התערובת לתוך בארות או צלחות פטרי לעשות דק (0.1-1 מ מ) לוחות של התערובת.</li>
		<li>דגה הלוחות למשך 10 דקות על-ידי הצבתם תא לחץ אוויר חזק שלילי, אז המקום בתנור מחומם מראש ב 80 מעלות צלזיוס במשך 30-60 דקות מוציאים מהתנור ומצננים.</li>
		<li>הסר את המתים פולימר מקורר המכיל שלו. לקצץ את הקצוות לעזוב לוח שטוח, אחיד. למדוד את העובי של לוח באמצעות מחוגה.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
למדוד להדמיה (T) והשתקפות (R) של slab(s) באמצעות כדור של שילוב. ניתן למצוא פרטים נוספים והוראות ידנית ההיפוך-הוספת הכפלה (IAD)37.
	<ol>
<li>הפעל את מקור האור ואת ספקטרומטר של ההתקנה ספירת שילוב. בדוק את היישור של המערכת כדי להבטיח קטן, קרן מקבילות ממורכזת על הנמלים כניסה ויציאה של הספרה שילוב.</li>
		<li>לכייל את המערכת בתחום שילוב.<ol>
<li>כבה את המקור, קאפ היציאה של הספרה שילוב ולהקליט שלושה ספקטרה כהה.</li>
			<li>להדליק את המקור כדי להשיג את ההפניה שידור עם היציאה הכתיר והנמל הכניסה ריק. שיא ספקטרה 3.</li>
			<li>להשיג השתקפות הפניה מדידות באמצעות השתקפות standard(s). מקם כל תקן בנמל היציאה של הכדור. שיא ספקטרה 3 עבור כל השתקפות סטנדרטית.</li>
		</ol>
</li>
		<li>למדוד את להדמיה של הלוח. עם הפקק היציאה, במקום המתים על יציאת הפוסט של הספרה שילוב עבור המידה שידור. שיא ספקטרה 3.</li>
		<li>למדוד את השתקפות של הלוח. הסירי את הפקק נמל היציאה ומניחים המתים על היציאה עבור המידה השתקפות. שיא ספקטרה 3.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
לקבוע מאפיינים אופטיים באמצעות תוכנה IAD. הדרכה מלאה על התוכנה ניתן למצוא במדריך IAD עם תוכנה37,להורדה, או38.
	<ol>
<li>ממוצע ספקטרום שלושה רכשה עבור כל אחת מהמידות.</li>
		<li>באמצעות המשוואות ב- IAD ידנית37, להמיר מדידות אלה ערכי R ו- T. במידת הצורך, לדחוס את הקבצים על-ידי הפחתת קצב הדגימה לאורך הקשת.</li>
		<li>להכין את הקובץ .rxt קלט (1 חומר משלים) IAD עם אורכי גל, השתקפות, להדמיה, עובי מדגם כמתואר ב- IAD ידנית37. באמצעות שורת הפקודה (מערכת ההפעלה של Windows) או מסוף (Mac OS), לנווט הדרך הנכונה. הקלד "iad ' קובץ הקלט שם'" כדי לנהל חקירות פנים. התוכנה תיצור קובץ טקסט פלט עם המאפיינים אופטי המשוער.</li>
	</ol>
</li>
	<li>אם המאפיינים אופטי נמצאים בטווח מקובל (~ 15%) של הערכים הרצויים, לשנות את המתכון בהתאם וחזור על שלבים 1.3-1.5.</li>
</ol>2. הכנת 3D נמסים מודפס המבנה הפנימי
<ol><li>עיצוב המבנה הפנימי באמצעות המחשב בעזרת תוכנת עיצוב (CAD). מבנה הדגם להמיר קובץ stereolithography עבור ייצור מדפסת תלת-ממד. אם זמין, בדיקת ct מקוטע ניתן גם להמיר לקובץ stereolithography ולא ציור דגם אחיד של המבנה הפנימי. הערה: קובץ CAD של פרקטל עץ מבנה המשמש כאן מסופק 2 חומר משלים. המדפסת בשימוש הנייר הזה הוא המדפסת extruding, ולכן החלק תוכננה כך שתהיה לה תמיכה הפסקה-משם חומר.</li>
	<li>בחר חומר תפרתי עבור הדפסה, כגון פולי ויניל אלכוהול (PVA) או high-השפעה פוליסטירן (ירכיים) (ראה טבלה של חומרים). הדפס את הדגם בחומר זה נמסים.</li>
	<li>כאשר חלקים המודפס מספיק מצוננים, לשבור, להמיס או מכונת החומר תמיכה ממני החלק המודפס. קובץ או חול. פגמים גדולים.</li>
	<li>
אדי פולנית החלק המודפס להפחית חספוס פני השטח.
	<ol>
<li>עם החלק המודפס מאובטח בתוך מלחציים, לקדוח חור דרך עם סיווג עבור חוט פלדה או ניטינול דק בבסיס של החלק המודפס.</li>
		<li>שרשור של פלדת אל-חלד או חוט ניטינול דרך החור. לכופף את קצות חוט לעשוק ביחד. זה יאפשר לתפקיד להיות שקוע לחלוטין באצטון אדים בתוך הספל. הגדר תיל והחלק הצדה.</li>
		<li>למלא גביע גדול בערך 10% מלא של אצטון. גביע המקום על פלטה חמה תוך כדי חימום עד 100 ° C. התראה: לבצע שלב זה בשכונה fume כדי למנוע שאיפת אדי אצטון.</li>
		<li>כאשר אצטון אדי מגיע עיבוי על באמצע הדרך במעלה הקיר של הספל, לתלות את החוט שיכורה עם האוויר מדומה על חוט השני להשעות ב אדי אצטון עבור ודא ס' 15-30 מודפס חלקים אל תיגע כשהספל קירות או כל אחרים (אם אדי ליטוש חלקים מרובים בבת אחת).</li>
		<li>הסר חלק מודפס, להשעות את גביע ריק או מכיל. תן חלק יבש במשך לפחות 4 שעות.</li>
	</ol>
</li>
	<li>ודא ממדי המבנה הפנימי בתוך סובלנות על עיצוב CAD, לפי הצורך. בהתאם לדרישות הדיוק, calipers או בסורק לייזר 3D יכול לשמש כדי למדוד את המבנה.</li>
</ol>3. בנייה של חום עמיד עובש
הערה: להכין תבנית עמיד בפני נזילה, עמידים בחום כדי ליצור את הפאנטום PDMS. בחר של הגיאומטריה עובש שתתאים בצורה הטובה ביותר את העיצוב הסופי פנטום. . הנה, מתואר תבנית מלבנית לשימוש חוזר.
<ol><li>עיצוב בסיס מוצק-המודל של העובש הדפסה תלת-ממד. עובש זה מיועד פנטום עם בסיס של 1.17 ס"מ 1.79 ס"מ. הבסיס של העובש יש בעובי 1 מ מ, ההפסקה עמוק 5 מ מ עם מידותיו הפנימיות תואמות את הבסיס של הפאנטום. פעולה זו מאפשרת את התבנית כדי sidings יוסרו ועובש להיות רמקול ניתן לפירוק, בהם שימוש חוזר.</li>
	<li>הדפס בסיס עבור כייר עם שיבוץ של רוחב מספיקות כדי לאבטח את sidings של העובש.</li>
	<li>מקום sidings במעמקי לבסיס עובש. . הנה, גליונות פוליקרבונט בעובי 1 מ מ משמשים sidings עובש.</li>
	<li>באמצעות הקלטת עמידים בחום, לאטום את הקצוות של העובש. זה הכרחי כי כל פינות וקצוות מספיק חתומות עם אין בועות את הקלטת כדי למנוע דליפה כלשהי בתהליך היציקה.</li>
	<li>מניחים צלחת הבסיס פוליקרבונט בתוך כייר מוכן בשלב 3.4. זו צלחת הבסיס הוא פוליקרבונט בעובי 1 מ מ אותו גיליון כמו ציפוי עובש ונותן בסיס פנטום משטח חלק ללא החספוס של פני השטח המודפס תלת-ממד של הבסיס עובש. הדבק האדים מיובש באופן מלא מלוטשים חלק ללוחית התחתונה. לאפשר מספיק זמן עבור דבק יבש.</li>
</ol>4. ייצור של פולימר פנטום
הערה: השתמש במתכון מאומת החומר מטריקס בצובר שנקבע בשלב 1 עבור היישום הספציפי. פרוטוקול כאן מספק את השלבים של רקמת ריאה בריאה מאתר פנטום-535 nm עם ממוצעs' של 40 ס"מ-1 וממוצע 2 ס מ-1. זה עשוי להיות שימושי כדי לפברק פנטום השני עם אין חלקיקי אופטי להשתמש כהפניה בתהליך ייצור.
<ol><li>שופכים 9.1 גרם של שרף PDMS לתוך כוס ערבול פלסטיק. הוסף 20 מ ג של הרוטיל TiO2, ואחריו µl 35 של הודו דיו. לבסוף להוסיף g 0.91 של ריפוי סוכן לחלק העליון של התערובת. לפי התקנון ערבוב בשלב 1.3.2.</li>
	<li>שופכים את התערובת הסופית פולימר עמיד חום לתבנית.</li>
	<li>יוצקים כמות קטנה של התערובת לתוך מיכל נפרדת כדי ליצור לוח פולימר לאישור של התכונות האופטיות גשמי. ודא שפולימר מספיק הוא שפך לי פרוסת לפחות 100 עובי מיקרומטר.</li>
	<li>הצב כייר מעושה דרכי הנשימה וגם לוח נפרד לתוך צנצנת עבור degassing. להתחיל תהליך ואקום. אם הפולימר ב כייר דרכי הנשימה מעושה מתחיל לקום, תנו לאוויר בחזרה לתוך הצנצנת בל להתפוצץ בועות פני השטח, ואז להתחיל לקחת אויר שוב. חזור על תהליך זה עד הפולימר לא עולים באופן משמעותי. זה ייקח בין 5-10 דקות תלוי כמה אוויר נלכד במהלך שלב 4.2. ברגע PDMS כבר לא עולה, להמשיך דגה למשך עוד 15 דקות.</li>
	<li>אחרי degassing, לאט תני האוויר בחזרה אל החדר. להסיר את האוויר מעושה פנטום והן המתים פולימר ומניחים בתנור ברמה ב 80 מעלות צלזיוס במשך שעתיים.</li>
	<li>הסר את הפאנטום ואת לוח התנור ומצננים במשך 20 דקות Disassemble כייר פולימר עם אזמל ללא חיתוך הפולימר נרפא. הצמד את צלחת הבסיס ליד הבסיס מוק-דרכי הנשימה.</li>
	<li>המקום דמה באמבטיה מחוממת (60 ° C) ~0.5 מ' הידרוקסיד הנתרן (NaOH) הבסיס עד התפרקה לחלוטין החלק הפנימי. הפנטום התייחסות ברורה שטיחות עשוי לעזור כדי לקבוע את הזמן המסת עבור הרכיב פנימי. ברגע המבנה הפנימי התפרקה, פנטום מהאמבטיה ולתת באופן מלא יבש (~ 24 h) לפני כל מדידה אופטית.</li>
</ol>5. אימות של ייצור דמה
<ol><li>ודא פנטום גיאומטריה שימוש ברזולוציה גבוהה-דימות תהודה מגנטית (MRI) או מיקרו-שחושב טומוגרפיה ממוחשבת (CT) הדמיה, אם רצונך בכך. שיטות אלה לספק אימות תלת-ממד של המבנים הפנימיים בתוך חומר עכורים עם מפוח רזולוציות של < מיקרומטר 40039,40. לחלופין, פנטום התייחסות ברורה שטיחות יכול שטיחות לדימות לצורך אימות כי החלק המודפס מפורקת לחלוטין, החלל הריק שנותר ויש הגיאומטריה הנכון. הערה: אימתנו את גיאומטריית פנטום שטיחות אטום (2 מ ג TiO2 + 3.5 µl דיו הודו) עם מיקרו-CT על כוכב הצפון הדמיה (NSI) X50 פנימי. הפאנטום צולמה ברזולוציה 20 מיקרומטר בממדים כל (תוספת חומרים 3, 4).</li>
	<li>ודא התכונות האופטיות של הפאנטום באמצעות לוח פולימר לספרה שילוב (המתוארות בצעדים 1.5-1.6).</li>
</ol>

<ol><li>Curatolo, A., Kennedy, B. F., Sampson, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structured+three-dimensional+optical+phantom+for+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Structured three-dimensional optical phantom for optical coherence tomography.</a> Opt Express. 19 (20), 19480-19485 (2011).</li>
<li>Miranda, D. A., Cristiano, K. L., Gutiérrez, J. C. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1742-6596/466/1/012018/meta">Breast phantom for mammary tissue characterization by near infrared spectroscopy.</a> J Phys Conf Ser. 466 (1), 012018(2013).</li>
<li>Solomon, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multimodal+Fluorescence-Mediated+Tomography+and+SPECT%2FCT+for+Small-Animal+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J+Nucl+Med%22%5BJournal%5D)">Multimodal Fluorescence-Mediated Tomography and SPECT/CT for Small-Animal Imaging.</a> J Nucl Med. 54 (4), 639-646 (2013).</li>
<li>Wagnières, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+optical+phantom+with+tissue-like+properties+in+the+visible+for+use+in+PDT+and+fluorescence+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">An optical phantom with tissue-like properties in the visible for use in PDT and fluorescence spectroscopy.</a> Phys Med Biol. 42 (7), 1415-1426 (1997).</li>
<li>Rajaram, N., Reesor, A. F., Mulvey, C. S., Frees, A. E., Ramanujam, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-Invasive%2C+Simultaneous+Quantification+of+Vascular+Oxygenation+and+Glucose+Uptake+in+Tissue%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+ONE%22%5BJournal%5D)">Non-Invasive, Simultaneous Quantification of Vascular Oxygenation and Glucose Uptake in Tissue.</a> PLoS ONE. 10 (1), 0117132(2015).</li>
<li>Niedre, M. J., Turner, G. M., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Time-resolved+imaging+of+optical+coefficients+through+murine+chest+cavities%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Time-resolved imaging of optical coefficients through murine chest cavities.</a> J Biomed Opt. 11 (6), 064017(2006).</li>
<li>Schmidt, F. E. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple-slice+imaging+of+a+tissue-equivalent+phantom+by+use+of+time-resolvedoptical+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Opt%22%5BJournal%5D)">Multiple-slice imaging of a tissue-equivalent phantom by use of time-resolvedoptical tomography.</a> Appl Opt. 39 (19), 3380-3387 (2000).</li>
<li>Cerussi, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tissue+phantoms+in+multicenter+clinical+trials+for+diffuse+optical+technologies%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Tissue phantoms in multicenter clinical trials for diffuse optical technologies.</a> Biomed Opt Express. 3 (5), 966-971 (2012).</li>
<li>Marín, N. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calibration+standards+for+multicenter+clinical+trials+of+fluorescence+spectroscopy+for+in+vivo+diagnosis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Calibration standards for multicenter clinical trials of fluorescence spectroscopy for in vivo diagnosis.</a> J Biomed Opt. 11 (1), 014010(2006).</li>
<li>Alexandrakis, G., Rannou, F. R., Chatziioannou, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tomographic+bioluminescence+imaging+by+use+of+a+combined+optical-PET+%28OPET%29+system%3A+a+computer+simulation+feasibility+study%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">Tomographic bioluminescence imaging by use of a combined optical-PET (OPET) system: a computer simulation feasibility study.</a> Phys Med Biol. 50 (17), 4225-4241 (2005).</li>
<li>Wan, Q., Beier, H. T., Ibey, B. L., Good, T., Coté, G. L. <a target="_blank" href="https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/6445?SSO=1">Optical Diagnostics and Sensing VII</a>. Coté, G. L., Priezzhev, A. V. , SPIE. (2007).</li>
<li>Chen, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+a+skin+equivalent+phantom+with+interior+micron-scale+vessel+structures+for+optical+imaging+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Preparation of a skin equivalent phantom with interior micron-scale vessel structures for optical imaging experiments.</a> Biomed Opt Express. 5 (9), 3140-3149 (2014).</li>
<li>Pogue, B. W., Patterson, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+tissue+simulating+phantoms+for+optical+spectroscopy%2C+imaging+and+dosimetry%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry.</a> J Biomed Opt. 11 (4), 041102(2006).</li>
<li>Wróbel, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+optical+skin+phantoms+for+preclinical+evaluation+of+laser+efficiency+for+skin+lesion+therapy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Use of optical skin phantoms for preclinical evaluation of laser efficiency for skin lesion therapy.</a> J Biomed Opt. 20 (8), 085003(2015).</li>
<li>Cubeddu, R., Pifferi, A., Taroni, P., Torricelli, A., Valentini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+solid+tissue+phantom+for+photon+migration+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">A solid tissue phantom for photon migration studies.</a> Phys Med Biol. 42 (10), 1971-1979 (1997).</li>
<li>Bae, Y., Son, T., Park, J., Jung, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+a+thin-layer+solid+optical+tissue+phantom+by+a+spin-coating+method%3A+pilot+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Fabrication of a thin-layer solid optical tissue phantom by a spin-coating method: pilot study.</a> J Biomed Opt. 18 (2), 025006(2013).</li>
<li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="https://www.spiedigitallibrary.org/conference-proceedings-of-spie/8583">Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue V</a>. Nordstrom, R. J., et al. , SPIE. (2013).</li>
<li>Luu, L., Roman, P. A., Mathews, S. A., Ramella-Roman, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microfluidics+based+phantoms+of+superficial+vascular+network%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Microfluidics based phantoms of superficial vascular network.</a> Biomed Opt Express. 3 (6), 1350-1364 (2012).</li>
<li>Chen, A. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multilayered+tissue+mimicking+skin+and+vessel+phantoms+with+tunable+mechanical%2C+optical%2C+and+acoustic+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Phys%22%5BJournal%5D)">Multilayered tissue mimicking skin and vessel phantoms with tunable mechanical, optical, and acoustic properties.</a> Med Phys. 43 (6), Part 1 3117-3131 (2016).</li>
<li>Lurie, K. L., Smith, G. T., Khan, S. A., Liao, J. C., Ellerbee, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional%2C+distendable+bladder+phantom+for+optical+coherence+tomography+and+white+light+cystoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional, distendable bladder phantom for optical coherence tomography and white light cystoscopy.</a> J Biomed Opt. 19 (3), 036009(2014).</li>
<li>Golabchi, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Refractive+errors+and+corrections+for+OCT+images+in+an+inflated+lung+phantom%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Refractive errors and corrections for OCT images in an inflated lung phantom.</a> Biomed Opt Express. 3 (5), 1101-1109 (2012).</li>
<li>Rengier, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+printing+based+on+imaging+data%3A+review+of+medical+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Int+J+Comput+Assist+Radiol+and+Surg%22%5BJournal%5D)">3D printing based on imaging data: review of medical applications.</a> Int J Comput Assist Radiol and Surg. 5 (4), 335-341 (2010).</li>
<li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printing+of+tissue+phantoms+for+biophotonic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printing of tissue phantoms for biophotonic imaging.</a> Opt Lett. 39 (10), 3010-3013 (2014).</li>
<li>Ghassemi, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+Mobile+Phone+Performance+for+Near-Infrared+Fluorescence+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Trans+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Evaluation of Mobile Phone Performance for Near-Infrared Fluorescence Imaging.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 64 (7), 1650-1653 (2017).</li>
<li>Bentz, B. Z., Chavan, A. V., Lin, D., Tsai, E. H. R., Webb, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+application+of+heterogeneous+printed+mouse+phantoms+for+whole+animal+optical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Opt%22%5BJournal%5D)">Fabrication and application of heterogeneous printed mouse phantoms for whole animal optical imaging.</a> Appl Opt. 55 (2), 280-287 (2016).</li>
<li>Diep, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+printed+optical+phantoms+with+customized+absorption+and+scattering+properties%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional printed optical phantoms with customized absorption and scattering properties.</a> Biomed Opt Express. 6 (11), 4212-4220 (2015).</li>
<li>Pogue, B. W., Patterson, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+of+tissue+simulating+phantoms+for+optical+spectroscopy%2C+imaging+and+dosimetry%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry.</a> Journal of Biomedical Optics. 11 (4), 041102-041116 (2006).</li>
<li>de Bruin, D. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+phantoms+of+varying+geometry+based+on+thin+building+blocks+with+controlled+optical+properties%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Optical phantoms of varying geometry based on thin building blocks with controlled optical properties.</a> J Biomed Opt. 15 (2), 025001-025010 (2010).</li>
<li>Boyle, A. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+performance+of+a+shape+memory+polymer+foam-coated+coil+embolization+device%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Eng+Phys%22%5BJournal%5D)">In vitro performance of a shape memory polymer foam-coated coil embolization device.</a> Med Eng Phys. 49, 56-62 (2017).</li>
<li>Hwang, W., Singhal, P., Miller, M. W., Maitland, D. J. <a target="_blank" href="http://medicaldevices.asmedigitalcollection.asme.org/article.aspx?articleid=1697731">In Vitro Study of Transcatheter Delivery of a Shape Memory Polymer Foam Embolic Device for Treating Cerebral Aneurysms.</a> J Med Dev. 7 (2), 020932(2013).</li>
<li>Sgaragli, G., Frosini, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+Tuberculosis+I.+Epidemiology%2C+Diagnosis+and+Pathogenetic+Mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Med+Chem%22%5BJournal%5D)">Human Tuberculosis I. Epidemiology, Diagnosis and Pathogenetic Mechanisms.</a> Curr Med Chem. 23 (25), 2836-2873 (2016).</li>
<li>Mufti, N., Kong, Y., Cirillo, J. D., Maitland, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber+optic+microendoscopy+for+preclinical+study+of+bacterial+infection+dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Fiber optic microendoscopy for preclinical study of bacterial infection dynamics.</a> Biomed Opt Express. 2 (5), 1121-1134 (2011).</li>
<li>Nooshabadi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intravital+fluorescence+excitation+in+whole-animal+optical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Intravital fluorescence excitation in whole-animal optical imaging.</a> PLoS One. 11 (2), 0149932(2016).</li>
<li>Nooshabadi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intravital+excitation+increases+detection+sensitivity+for+pulmonary+tuberculosis+by+whole-body+imaging+with+beta-lactamase+reporter+enzyme+fluorescence%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biophotonics%22%5BJournal%5D)">Intravital excitation increases detection sensitivity for pulmonary tuberculosis by whole-body imaging with beta-lactamase reporter enzyme fluorescence.</a> J Biophotonics. , (2016).</li>
<li>Duck, F. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aDuck%2C+FA+%22Physical+Properties+of+Tissue%3A+A+Comprehensive+Reference+Book%22">Physical Properties of Tissue: A Comprehensive Reference Book</a>. , Academic Press, Inc. (1990).</li>
<li>Tuchin, V. V., Tuchin, V. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTuchin%2C+VV+%22Tissue+optics%3A+light+scattering+methods+and+instruments+for+medical+diagnosis%22">Tissue optics: light scattering methods and instruments for medical diagnosis</a>. 13, SPIE press. Bellingham. (2007).</li>
<li>Prahl, S. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPrahl%2C+S+%22Everything+I+think+you+should+know+about+Inverse+Adding-Doubling%22">Everything I think you should know about Inverse Adding-Doubling</a>. , Oregon Tech. (2011).</li>
<li><a target="_blank" href="NULL">Inverse Adding-Doubling v.3-9-12</a>. , (2014).</li>
<li>Link, T. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Comparative+Study+of+Trabecular+Bone+Properties+in+the+Spine+and+Femur+Using+High+Resolution+MRI+and+CT%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Miner+Res%22%5BJournal%5D)">A Comparative Study of Trabecular Bone Properties in the Spine and Femur Using High Resolution MRI and CT.</a> J Bone Miner Res. 13 (1), 122-132 (1998).</li>
<li>Batiste, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+MRI+and+micro-CT+in+an+ex+vivo+rabbit+anterior+cruciate+ligament+transection+model+of+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthr+cartil%22%5BJournal%5D)">High-resolution MRI and micro-CT in an ex vivo rabbit anterior cruciate ligament transection model of osteoarthritis.</a> Osteoarthr cartil. 12 (8), 614-626 (2004).</li>
<li>Greening, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterization+of+thin+poly%28dimethylsiloxane%29-based+tissue-simulating+phantoms+with+tunable+reduced+scattering+and+absorption+coefficients+at+visible+and+near-infrared+wavelengths%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Characterization of thin poly(dimethylsiloxane)-based tissue-simulating phantoms with tunable reduced scattering and absorption coefficients at visible and near-infrared wavelengths.</a> J Biomed Opt. 19 (11), 115002(2014).</li>
<li>Meissner, S., Knels, L., Krueger, A., Koch, T., Koch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+three-dimensional+optical+coherence+tomography+and+intravital+microscopy+for+imaging+subpleural+pulmonary+alveoli+in+isolated+rabbit+lungs%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Simultaneous three-dimensional optical coherence tomography and intravital microscopy for imaging subpleural pulmonary alveoli in isolated rabbit lungs.</a> J Biomed Opt. 14 (5), 054020(2009).</li>
<li>Morris, A. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+nuclear+magnetic+resonance+property+of+lung%5BTitle%5D)+AND+%22J+Appl+Phys%22%5BJournal%5D)">A new nuclear magnetic resonance property of lung.</a> J Appl Phys. 58 (3), 759-762 (1985).</li>
<li>Hearon, K., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/23646038">Porous Shape Memory Polymers.</a> Polym Rev (Phila Pa). 53 (1), 41-75 (2013).</li>
</ol>

המחברים אין לחשוף.

הראו לנו שיטה ליצירת פאנטום אופטי כדי לייצג ריאה מאתר עם מבנה הסתעפות פנימית כדי לדמות את הממשק אוויר פנימי-רקמות. התכונות האופטיות של רקמת הריאה מאתר מושגות על ידי שילוב ייחודי ריכוזים של שטיחות פיזור וקליטת חלקיקים מופץ למשל בתוך מטריצת הפולימר בצובר. אלה התכונות האופטיות ניתן לכוונן לחקות את ערכי פיזיולוגיים שונים ספקטרלי טווחים של רקמות במצבים שונים (כלומר בריאים לעומת רקמות חולות). התכונות האופטיות תלויות אורך הגל של הריבית, חומר הבסיס ריכוז החלקיקים בתוך הרוח. עם זאת, עם מספר החלקיקים, היחסים בין פיזור וקל...

מטוסי פאנטום רקמות משמשים נרחב עבור אפיון המערכת וכיול של מכשירי הדמיה וספקטרוסקופיה אופטי, כולל מערכות multimodality אולטראסאונד או שיטות גרעיני1,2,3 ,4. מטוסי פאנטום מספקים סביבה אופטי מבוקרת על אפיון המערכת ובקרת איכות של מספר טכניקות הדמיה ביולוגי. מטוסי פאנטום מחקה רקמות הינם כלים שימושיים לניבוי ביצועי המערכת, אופטימיזציה של מערכת עיצוב עבור הפעילות הפיזיולוגית לדוגמה, כדי לחזות את העומק החקרנית של הגששים ספקטרוסקופיות להערכת הגידול שוליים בימין5. התכונות האופטיות ותכנון קונסטרוקציה של הפאנטום ניתן לכוונן לחקות הסביבה פיזיולוגי מסוים שבו המכשיר ישמש, ומאפשר לפיכך הן כדאיות ואימות של ביצועי מערכת3, 6,7. אימות של הדמיה ביצועי המערכת עם מטוסי פאנטום אופטי מציאותי מיציאתם ניסויים קליניים או קליניים מפחית את הסיכון של תקלה או רכישה של נתונים לא שמיש במהלך לימודי ויוו . הפארמצבטית והיציבות של פאנטום אופטי להפוך אותם סטנדרטים כיול להתאמה אישית ללימוד טכניקות אופטי לפקח instrument אינטרה בין השתנות, בפרט multicenter ניסויים קליניים עם מכשירים שונים, אופרטורים, תנאים סביבתיים8,9.
מטוסי פאנטום מחקה רקמות גם לשמש tunable לשחזור פיזי דגמים עבור אימות של מודלים תיאורטיים אופטי. סימולציות הסיוע עיצוב של אופטימיזציה של ויוו מכשירים אופטיים, תוך הקטנת הצורך חיה ניסויים10,11. פיתוח, אימות של סימולציות אופטי לייצג באופן מדויק את הסביבה ויוו יכול להיות מכוסה המורכבות של מבנה רקמות, התוכן הביוכימי, ואת המיקום של היעד או רקמה בגוף. השתנות בין נושאים עושה אימות של מודלים תיאורטיים מאתגר באמצעות מדידות בעלי חיים או אדם. פולימר רקמות אופטי פאנטום לאפשר אימות של מודלים תיאורטיים על ידי אספקת סביבה אופטי לשחזור וידוע שבו ללמוד פוטון ההעברה12,13,14,15.
לצורך כיול המערכת, פאנטום מוצקות אופטי עשוי מורכב לוח הומוגני יחיד של פולימר נרפא עם פיזור אופטי, קליטה, או קרינה פלואורסצנטית מכוון עבור אורכי הגל של ריבית. שכבות הפולימר פאנטום משמשים לעתים קרובות כדי לחקות בשינוי העומק של המאפיינים אופטי רקמות רקמת האפיתל מודלים16,17. אלה מבנים פנטום מספיקים עבור הדמיה אפיתל, מידול, בגלל מבנה רקמות הוא הומוגניות למדי דרך כל שכבה. עם זאת, מידה גדול ועל מבנים מורכבים יותר להשפיע על תחבורה קרינה באיברים אחרים. שיטות ליצירת פאנטום מורכבים יותר פותחו כדי לדמות את הסביבה אופטי של כלי דם תת עורי18,19 ו אפילו כל האיברים, כגון שלפוחית השתן20. מידול הובלה אור בריאות מספקת בעיה ייחודית בזכות מבנה הסתעפות של הממשק רקמות אוויר; פאנטום מוצקות לא סביר לשכפל תחבורה קרינה באיבר במדויק21. כדי לתאר את שיטת שילוב המבנה המורכב פנטום אופטי, אנו מתארים שיטה ליצירת עץ פרקטל פנימי, לשחזור של חלל זה מייצג את מבנה תלת-ממדי (3D) מאקרוסקופית של דרכי הנשימה (איור 1).
ב העשורים האחרונים, הדפסת תלת-ממד הפכה להיות שיטה השולט שטנץ מהירה של מכשירים רפואיים מודלים22, רקמות אופטי פאנטום אינם יוצאי דופן. הדפסה תלת-ממדית שימש ככלי הייצור מוספים עבור בדיית פאנטום אופטי עם ערוצי23, רשתות כלי דם24דגמים בעלי חיים קטנים לכל הגוף25. שיטות אלה להשתמש חומרי הדפסה אחד או שניים עם מאפיינים אופטיים ייחודיים. גם פותחו שיטות לכוון את התכונות האופטיות של חומר הדפסה לחקות רקמה ביולוגית כללית, עכורים25,26. עם זאת, טווח התכונות האופטיות השגה מוגבלים על ידי החומר ההדפסה, בדרך כלל פולימר כגון בוטאדיאן טבעי styrene (ABS)26, כך שיטה זו אינה מתאימה לכל רקמות ביולוגיות. Polydimethylsiloxane (PDMS) הוא פולימר שטיחות ברור זה ניתן לערבב בקלות עם פיזור וקליטת חלקיקים עם רמה גבוהה יותר של27,tunability28. PDMS שימש גם להעלות עובש פאנטום עם מפרצת מודלים עבור פריסה של התקנים embolic29,30. האשליות האלה גם לנצל חלק מודפס 3D נמסים, אך נשארים שטיחות ברור להמחשת פריסת מכשירים. כאן, אנו משלבים בשיטה זו עם tunability של מאפייני PDMS עם פיזור וקליטת חלקיקים כדי לבדות דגם ראשוני של הרקמה ואת דרכי הנשימה של הריאות מאתר אופטי.
בעוד הפאנטום המובאת כאן היא ספציפית אל הריאות, ניתן להחיל את התהליך למגוון של איברים אחרים. הדפסה תלת-ממדית של המבנה הפנימי של הפאנטום מאפשר את העיצוב להיות ניתנת להתאמה אישית עבור כל מטרה, מידה להדפסה, בין אם זה יהיה דם או רשת כלי לימפה, מח עצם או אפילו ארבע chambered מבנה הלב31. כי אנו מעוניינים דימות אופטי, מידול של הריאה33,32,, או34, אנחנו שבחרו שתשמש המבנה הפנימי עץ 4 הדור פרקטל להשתכפל בתוך הפולימר פנטום. מבנה זה נועד משוער המבנה הסתעפות של דרכי הנשימה ויש תמיכה הפסקה-משם חומר עבור תהליך ההדפסה התלת מימדית. יכול להיות מודפס של דרכי הנשימה יותר אנטומית אם תמיכה הפסקה-משם חומר אינה נחוצה. אף על פי המודל הזה מייצג של דרכי הנשימה, המבנה הפנימי של הפאנטום לא חייבים להישאר חלל גשמי. לאחר הפולימר שמסביב נרפאה, החלק מודפס 3D התפרקה, המבנה הפנימי יכול לשמש כמו מסלול הזרימה או תבנית משני חומר עם קליטה ייחודי ומאפיינים פיזור משלו. לדוגמה, אם המבנה הפנימי של פרוטוקול זה תוכנן עצם דיגיטלי ולא נתיב אוויר, מבנה העצם יכול להיות 3D מודפס, יצוק עם PDMS עם התכונות האופטיות של האצבע ולאחר מכן התפרקה הפאנטום. החלל הריק ואז יכול להיות מלא עם תערובת PDMS עם מאפיינים אופטיים שונים. בנוסף, כל עובש אינה מוגבלת לחלק נמסים יחיד. רוח רפאים של האצבע הצליחה לכלול העצם, ורידים, עורקים, שכבה כללי רקמות רכות, כל אחד עם מאפיינים אופטיים ייחודיים משלו.

<table><tbody><tr><td>Dow Corning Sylgard 184 סיליקון Encapsulant שקוף 0.5 ק"ג ערכת</td><td>אלסוורת' דבקים</td><td>184 SIL ELAST KIT 0.5 ק"ג</td><td>פולידימתילסילוקסן: בסיס פולימרי לפנטומים אופטיים</td></tr><tr><td>רוטיל לבן אבקת טיטניום דו חמצני</td><td>מהנדסי ציוד אטלנטי</td><td>TI-602</td><td>חלקיקי פיזור עבור פנטומים אופטיים</td></tr><tr><td>עט נובע היגינס הודו דיו</td><td>מייקלס חנויות יצירה</td><td>&nbsp; 10015483</td><td>ספיגת חלקיקים לפנטום אופטי</td></tr><tr><td>סרט עמיד בחום</td><td>Uline</td><td>S-7595</td><td>סרט עמיד בחום לתבניות פולימר</td></tr><tr><td>Fortus 360mc מדפסת תלת מימד</td><td>Stratasys N</td><td>/ A</td><td>מסוגל להחליף לבנות ולתמוך בחומר עם מדפסת דגם</td></tr><tr><td>זה ABS Ivory דגם חומר</td><td>Stratasys</td><td>SDS-000001</td><td>חומר להדפסת חלקי תבנית ו/או שימוש כתמיכה להדפסת מבנה פנימי&nbsp;</td></tr><tr><td>SR-30 תמיכה מסיסה</td><td>Stratasys</td><td>400638-0001</td><td>חומר תמיכה מסיס בסיס להדפסת מבנה פנימי</td></tr><tr><td>Flacktek Speedmixer</td><td>Flacktek Inc.</td><td>DAC 150.1 FV</td><td>לערבוב יעיל של פולימרים וחלקיקים&nbsp;</td></tr><tr><td>שילוב כדור</td><td>אופטיקה אדמונד</td><td>58-585</td><td>למדידת תכונות אופטיות</td></tr><tr>ניתן להשתמש גם<td>בלוחות בנייה מפוליקרבונט (1 מ"מ)</td><td>Stratasys</td><td>N/A</td> ניתן <td>להשתמש גם בלוחות בנייה משומשים מפוליקרבונט ממדפסת Stratasys</td></tr></tbody></table>

ייצור ואפיון רקמות אופטי הפאנטומים המכיל למפלגות

Fabrication and Characterization of Optical Tissue Phantoms Containing Macrostructure

ההתפתחות המהירה של טכניקות דימות אופטי חדשות תלויה בזמינות של סטנדרטים נמוכים הניתנים להתאמה אישית, לשחזור בקלות. על-ידי שכפול הסביבה הדמיה, עשוי מצויין יקר לניסויים בבעלי חיים כדי לאמת טכניקה. חיזוי ומיטוב הביצועים של ויוו , לשעבר vivo הדמיה טכניקות דורש בדיקות על דגימות דומים שטיחות לרקמות של הריבית. מחקה רקמות פאנטום אופטי מספקות תקן עבור הערכה, אפיון או כיול של מערכת אופטית. פולימר הומוגנית רקמות אופטי פאנטום נמצאים בשימוש נרחב כדי לחקות את התכונות האופטיות של סוג רקמות ספציפיות בתוך טווח הספקטרום הצר. להיות חיקה רקמות בשכבות, כגון האפידרמיס בדרמיס, על-ידי פשוט לערום האשליות האלה, לוח הומוגני. עם זאת, רבים ויוו טכניקות הדמיה מוחלים יותר רקמות מורכבות במרחב שבו שלושה מבנים תלת-ממדי, כגון כלי דם, דרכי הנשימה או פגמים רקמות, יכולים להשפיע על הביצועים של מערכת ההדמייה.
פרוטוקול זה מתאר את הזיוף של רוח רפאים מחקה רקמות המשלבת תלת מימדי מורכבות מבנית באמצעות חומר עם התכונות האופטיות של רקמות. טבלאות בדיקת מידע מספקות מתכונים הודו ודיו טיטניום דו-חמצני הקליטה אופטי ומטרות פיזור. מתוארות שיטות כדי לאפיין ולכוונן את התכונות האופטיות גשמי. הזיוף פנטום מפורט במאמר זה יש של חלל פנימי מעושה דרכי הנשימה מסעף; עם זאת, הטכניקה ניתן להחיל באופן כללי מבנים אחרים איבר או רקמה.

כדי להדגים את טכניקת ייצור דמה, פאנטום רקמת הריאות העכבר היו מפוברק כדי לדמות נמדד התכונות האופטיות של רקמת הריאה מאתר נכרת מודלק ובריאה -535 nm (טבלה 5). אורך גל זה עניין הוא אורך הגל עירור עבור tdTomato חלבון פלואורסצנטי בשימוש הכתב רקומביננטי זנים של mycobacteria ב מחקרים קודמים33. אופטי מדידות של רקמת הריאה העכבר התקבלו עם אותו בשיטות המתוארות בצעדים 1.4-1.5. השימוש בבעלי חיים אושרה על ידי טיפול בעלי חיים מוסדיים ועל שימוש הוועדה (IACUC)-טקסס A...

מטוסי פאנטום רקמות אופטי הם כלים חיוניים כיול של אפיון של מערכות הדמיה אופטית ואימות של מודלים תיאורטיים. מאמר זה מפרט את שיטת ייצור דמה הכולל שכפול של רקמות התכונות האופטיות ואת מבנה רקמות תלת מימדי.

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By ...

המטרה הכוללת של תהליך ייצור פנטום זה היא לדגמן את דרכי הנשימה של העכבר בתוך פולימר מכוון אופטית. מכיוון שהמבנה הפנימי מודפס בתלת מימד, ניתן ליישם תהליך דפוס זה על מגוון אנטומיות אחרות. שיטה זו יכולה לעזור לענות על שאלות מפתח בתחום אופטיקת הרקמות כגון אנטומיה תלת מימדית בריאותית יכולה להשפיע על הובלת האור ברקמות.היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שהיא ניתנת להתאמה אישית עבור כל מבנה שניתן לפתור על ידי מדפסת תלת מימד. למרות ששיטה זו יכולה לספק תובנה כמודל פיזיקלי להובלת אור בריאה, ניתן ליישם אותה גם על מערכות אחרות כגון מערכות סגורות או מודלים תלת מימדיים עם חומרים מרובים. התחל בייצור של לוח פולידימתילסילוקסן או PDMS של הקליטה הסלקטיבית לאישור תכונות אופטיות.באמצעות יחס של 10:1 במשקל של חומר ריפוי שרף PDMS יוצקים שרף PDMS, טיטניום דו חמצני, דיו הודי וחומר ריפוי PDMS לכוס הערבוב בסדר זה. ערבוב יסודי של חומרים יאפשר חומר מודרניסטי בעל תכונות קליטה ופיזור דייר. שלב זה הוא חלק בלתי נפרד מתכונות אופטיות הניתנות לשחזור.מערבבים את החומרים במיקסר מהיר למשך 60 שניות. אם חלקיקי טיטניום דו חמצני נדבקים לכוס הערבוב, מערבבים ביד כדי להסיר את החלקיקים מבסיס הכוס לפני ערבוב במיקסר למשך 30 שניות נוספות. לאחר מכן, שפכו את התערובת לתבשילי רוס או פטרי כדי ליצור לוחות דקים מהתערובת.הסר את הלוחות למשך 10 דקות על ידי הנחתם בתא לחץ שלילי אטום. לאחר מכן מכניסים את הלוחות לתנור שחומם מראש ל 80 מעלות צלזיוס למשך 30 עד 60 דקות. לאחר הוצאת הלוחות מהתנור ולתת להם להתקרר, הוציאו את לוח הפולימר שהתקרר מהמיכל שלו.לאחר מכן חתוך את הקצוות כדי להשאיר לוח אחיד ושטוח. מדוד את עובי הלוח באמצעות קליברים. לאחר מכן, מדוד את ההעברה וההשתקפות של הלוחות באמצעות כדור אינטגרציה.הפעל את מקור האור והספקטרומטר של מערך הכדור המשלב. בדוק את יישור המערכת כדי לוודא שקרן קולימציה קטנה מרוכזת ביציאות הכניסה והיציאה של הכדור המשלב. כדי לכייל את מערכת הכדור המשלבת, כבה את המקור וכסה את יציאת היציאה של הכדור המשלב.הקלט שלושה ספקטרומים כהים. הפעל שוב את המקור כדי לקבל את הפניה לתיבת ההילוכים כאשר יציאת היציאה מכוסה ויציאת הכניסה ריקה. עכשיו רשום שלושה ספקטרומים.לאחר מכן השג מדידות התייחסות להחזר באמצעות תקני השתקפות. מקם כל תקן ביציאת היציאה של הכדור. רשום שלושה ספקטרומים עבור כל תקן השתקפות.לאחר מכן, מדוד את העברת הלוח עם המכסה ביציאת היציאה. הנח את הלוח על יציאת הכניסה של כדור האינטגרציה למדידת ההילוכים. רשום שלושה ספקטרומים.כדי למדוד את ההשתקפות של הלוח, הסר את מכסה יציאת היציאה והנח את הלוח על יציאת היציאה למדידת ההשתקפות. רשום שלושה ספקטרומים. המשך לקביעת מאפיינים אופטיים כמתואר בפרוטוקול הטקסט.בחר חומר נמס להדפסה כגון אלכוהול פוליוויניל או פוליסטירן בעל השפעה גבוהה. והדפיסו את הדגם המוצק בחומר נמס זה. בסיום ההדפסה, שבר, המיס או עיבד את חומר התמיכה מהחלק המודפס.תייק או שייף כל גדול בשלמות. ליטוש אדים חשוב לשליטה על חספוס פני השטח. הרזולוציה הצירית של מדפסת התלת מימד תעניק משטח פנימי מחוספס הגורם להחזר מפוזר ממשטח זה.כדי ללטש את החלק המודפס, קדחו תחילה חור דרך עם מרווח לחוט פלדה או ניטינול דק בבסיס החלק המודפס בזמן שהוא מאובטח במלחציים. לאחר מכן, מורחים חוט נירוסטה או ניטינול דרך החור. כופפו את קצות החוט וחברו אותם זה לזה.זה יאפשר לחלק להיות שקוע לחלוטין באדי אצטון בתוך הכוס. ואז הניחו את החוט והחלק בצד. עבודה במכסה אדים למניעת שאיפת אדי אצטון, מלאו גדולה מלאה בערך ב-10% באצטון והניחו אותה על פלטה חמה.ואז מחממים ל -100 מעלות צלזיוס. כאשר עיבוי אדי האצטון מגיע בערך למחצית הדרך במעלה דופן הכוס, מסרו את החוט הלולאה עם דרכי הנשימה המסומנות על חוט שני ותלו אותו באדי האצטון למשך 15 עד 30 שניות. ודא שהחלקים המודפסים אינם נוגעים בדפנות הכוס או זה בזה.הסר את החלק המודפס ותלה אותו מעל הכוס או המיכל הריק. תן לחלק להתייבש לפחות 4 שעות. יוצקים 9.1 גרם שרף PDMS לכוס ערבוב מפלסטיק.הוסף 20 מ"ג רוטיל טיטניום דו חמצני ואחריו 35 מיקרו ליטר דיו הודי. לבסוף מוסיפים 0.91 גרם מחומר הריפוי לראש התערובת. יוצקים את תערובת הפולימר הסופית לתבנית העמידה בחום.לאחר מכן שפכו כמות קטנה מהתערובת למיכל נפרד ליצירת לוח פולימרי לאישור תכונות אופטיות של החומר. מניחים את שתי תבנית דרכי הנשימה המסומנות בלוח הנפרד לצנצנת פעמון להסרת גזים. התחל בתהליך הוואקום.אם הפולימר בתבנית דרכי הנשימה המסומנת מתחיל לעלות, הניחו לאוויר לחזור לצנצנת הפעמון כדי לפוצץ את בועות פני השטח. ואז התחל למשוך אוויר שוב. חזור על תהליך זה עד שהפולימר לא יעלה משמעותית.זה ייקח בין 5 ל-10 דקות, תלוי כמה אוויר נלכד בעת שפיכת התערובת לתבנית. ברגע שה-PDMS כבר לא עולה, המשיכו להוריד את הגז למשך 15 דקות נוספות. לאחר הסרת הגז, הכניסו לאט את האוויר בחזרה לתא.הסר גם את פנטום דרכי הנשימה המסומן וגם את לוח הפולימר והכניס אותם לתנור ישר בחום של 80 מעלות צלזיוס למשך שעתיים. מוציאים את הפנטום והלוח מהתנור ונותנים להם להתקרר במשך 20 דקות. לאחר מכן מפרקים את תבנית הפולימר עם האזמל מבלי לחתוך את הפולימר הנרפא.הצמד את לוחית הבסיס של מחצית בסיס דרכי הנשימה המסומן. לאחר מכן, הניחו את הפנטום באמבט בסיס הנתרן הידרוקסיד המחומם עד להמסה מלאה של החלק הפנימי. ופנטום הפניה מנוקה אופטית עשוי לעזור לקבוע את זמן ההמסה של הרכיב הפנימי.לאחר המסת המבנה הפנימי, הוציאו את הפנטום מהאמבטיה ותנו לו להתייבש לחלוטין לפני ביצוע מדידות אופטיות כלשהן. לאחר אימות גיאומטריית הפנטום כמתואר בפרוטוקול הטקסט, אמת את התכונות האופטיות של הפנטום באמצעות לוח הפולימר וכדור האינטגרציה. מוצגות תוצאות מייצגות של הדמיית פנטום ואימות המבנה הפנימי של פנטום ריאות תלת מימדי.תאורה פנימית עם אור ירוק של פנטום מנוקה אופטית מראה את ההשתקפות המפוזרת מהמשטח הפנימי כאשר החלק המודפס בתלת מימד לא היה מלוטש באדים. לעומת זאת, לפנטום העשוי ממבנה פנימי מלוטש אדים יש השתקפות מפוזרת מינימלית על פני השטח הפנימיים. פנטומים המוארים פנימית באור ירוק ומצולמים בזיהוי חיצוני מראים משטח שונה של זוהר כאשר משתמשים בריכוזים שונים של חלקיקים אופטיים.הפנטום המופק בסרטון זה מראה זוהר פני שטח מפוזר מרחבית. עם זאת, לפנטום בעל מבנה פנימי זהה אך ריכוזים שונים של טיטניום דו חמצני ודיו הודי יש ספיגה גבוהה בהרבה ופרופיל זוהר שונה כפי שהוא נספג על פני השטח. מכיוון שפנטום זה כולל טיטניום דו חמצני ודיו הודי, הוא אטום אופטית, ולכן מוצג אימות של המבנה הפנימי באמצעות מיקרו טומוגרפיה ממוחשבת.לאחר שליטה, ניתן לבצע טכניקה זו תוך יומיים אם היא מבוצעת כראוי. לאחר צפייה בסרטון זה, אתה אמור להבין היטב כיצד לייצר פנטומים אופטיים עם מבנה מודפס בתלת מימד. טכניקה זו של ייצור פנטום משמשת לחקר הובלת אור בריאה של העכבר לצורך אופטימיזציה של מערכות הדמיה של חישת חיידקים.

fabrication-characterization-optical-tissue-phantoms-containing

Research

JoVE Journal

Bioengineering

הנדסה ביולוגית

מאמר זה מתאר את ההליכים בתוך הבית של בניית multimodality פרה פנטום עשוי מרקמות חיקוי (TM) של חומרים להבטחת איכות (QA) של מדידת גודל גידול בשיטות הדמיה של בעלי חיים כגון אולטרסאונד (US), טומוגרפיה ממוחשבת (CT) ומגנטיים דימות תהודה מגנטית (MRI).

בנייה של פנטום multimodality Preclinical שימוש בחומרים רקמות-מחקים לאבטחת איכות במדידת גודל גידול

כאן, נדגים כיצד מבוססי agarose מחקה רקמות פאנטום אופטי נעשות וכיצד התכונות האופטיות שלהם נקבעים באמצעות מערכת אופטית קונבנציונאלי עם כדור שילוב.

רקמות מבוסס Agarose מחקה פאנטום אופטי עבור ' מאטום לשקוף ' ספקטרוסקופיה

ציפוי ספין, הדפסה polyjet, מידול הנתיך התמזגו משולבים לייצר פאנטומים הטרוגנית רב שכבתית המדמים תכונות מבניות ופונקציונליות של רקמות ביולוגיות.

הדפסת תלת-ממד תלת ממדית של פאנטומים להדמיית רקמה ביולוגית

פרוטוקול זה מתאר את ייצור הגולגולת, המוח ופנטום הגידול הספציפיים למטופל. הוא משתמש בהדפסה תלת-ממדית כדי ליצור תבניות, ואלכוהול פוליוויניל (PVA-c) משמש כחומר חיקוי הרקמה.

ייצור פנטום פוליוויניל אלכוהול ספציפי למטופל עם אולטרסאונד וניגוד רנטגן לתכנון ניתוח גידול במוח

פרוטוקול זה מתאר ייצור של חומר פנטום יציב ורלוונטי ביולוגית עבור יישומי הדמיה ביו-רפואיים אופטיים ואקוסטיים, בעל תכונות אקוסטיות ואופטיות עצמאיות.

חומר פנטום יציב להדמיה אופטית ואקוסטית

מאמר זה מציג את הפרוטוקול להכנת פנטומים של רקמת גידול המשכפלים תכונות אופטיות לטיפול פוטותרמי פלזמוני. הוא מפרט הכנת פנטום, הערכות פוטותרמיות ואימות המודל המספרי שפותח המבוסס על מדידות טמפרטורה פוטותרמיות להערכת פרמטרים טיפוליים, ומציע אלטרנטיבה אתית וחסכונית למחקרי in vivo לבדיקות ראשוניות.

טיפול בסרטן פוטותרמי פלזמוני: פנטומים המחקים רקמת גידול משובצים בננו-חלקיקים להמחשת התפלגות טמפרטורה פוטותרמית

שיטות להכנת ג'ל מטריצה ​​בזריקות מרקמות decellularized והזרקת אותו לתוך שריר הלב...

ייצור של חומרים בזריקות נגזר ביולוגית של הנדסת רקמות שריר הלב

יצירה של מיקרו רקמות באמצעות ג'ל קולגן גלילי, המכונה מודולים, המכילות תאים אשר מוטבעים משטח מצופה בתאי האנדותל.

ייצור של מיקרו-רקמות באמצעות מודולים של קולגן ג&#39;ל התאים המכילים

תפרים בדרך כלל יש צורך בתיקון רקמות במהלך ניתוחים. עם זאת, היישום שלהם יכול להיות בעייתי כמו שהם פולשנית ועלולים לגרום ניזק לרקמות. את שיטות הייצור ויישום של דבק רקמות רומן נמצאים כאן דיווח. סרט דבק זה ליזר מופעל ואינו דורש שימוש בתפרים.

ייצור ויישום של רוז בנגל-chitosan סרטים בתיקון רקמות ליזר

השיטות מתוארות במאמר זה להראות כיצד להמיר מדפסת הזרקת דיו מסחרית לbioprinter עם פילמור UV בו זמנית. המדפסת מסוגלת בניית מבנה רקמות 3D עם תאים וחומרים ביולוגיים. המחקר הראה כאן נבנה neocartilage 3D.

ייצור רקמת סחוס אנושי באמצעות שלושה ממדי הזרקת דיו טכנולוגיית הדפסה

חקור שיטת ייצור פאנטומים אופטיים המשלבת הדפסה תלת-ממדית ופולימר PDMS מתכוונן אופטית. טכניקה זו מאפשרת מידול מבנים אנטומיים מורכבים וחקר תחבורת אור ברקמות ביולוגיות שונות.

ייצור ואפיון רקמות אופטי הפאנטומים המכיל למפלגות

גלה סרטונים נוספים