Cistografia fotoacustico

Sommario

Cistografia fotoacustico (PAC) ha un grande potenziale per mappare vesciche urinarie, una radiazione organo interno sensibile nei pazienti pediatrici, senza l'utilizzo di alcun radiazioni ionizzanti o di agente di contrasto tossico. Qui mostriamo l'utilizzo del PAC per la mappatura vesciche urinarie con una iniezione di traccianti ottici-opachi nei ratti In vivo.

Abstract

Cystography pediatrica convenzionale, che è basato su raggi X diagnostici utilizzando un colorante radiopaco, soffre l'uso di radiazioni ionizzanti nocive. Il rischio di tumori della vescica nei bambini a causa di esposizione alle radiazioni è più significativo rispetto a molti altri tipi di cancro. Qui mostriamo la fattibilità di fotoacustico (PA) di imaging non ionizzanti e non invasiva di vesciche urinarie, di cui come cistografia fotoacustico (PAC), utilizzando (NIR) assorbenti ottici vicino infrarosso (es. blu di metilene nanostrutture plasmoniche oro, o singoli nanotubi di carbonio a parete ) come tracciante ottico-torbida. Abbiamo ripreso con successo una vescica ratto riempito con gli agenti assorbenti ottiche usando un campo scuro sistema PAC confocale. Dopo l'iniezione transuretrale dei mezzi di contrasto, vesciche del ratto erano photoacoustically visualizzati attraverso il raggiungimento significativo miglioramento del segnale PA. L'accumulo è stato convalidato dal spettroscopiche di imaging PA. Inoltre, utilizzando solo un impulso di energia laserinferiore a 1 mJ / cm ² (1/20 del limite di sicurezza), il nostro sistema di imaging attuale potrebbe mappare il metilene-blue-riempita-rat-vescica alla profondità di oltre 1 cm di tessuti biologici in vivo. Sia in vivo e ex vivo PA risultati di imaging verificare che i mezzi di contrasto sono stati naturalmente escreti attraverso la minzione. Così, non vi è alcuna preoccupazione per accumulo agente tossico a lungo termine, che faciliterà traduzione clinica.

Introduzione

X-ray cistografia ¹ è un processo di imaging per identificare le malattie della vescica-correlate, come il cancro alla vescica, reflusso vescico-ureterale, blocco dei ureteri, vescica neurogena, ecc. ^2-5 In genere, le urine vengono annullati e un agente radiopaco viene iniettato attraverso un catetere. Poi, le immagini a raggi X fluoroscopici sono acquisiti per delineare vesciche urinarie. Tuttavia, la questione chiave della sicurezza è che le radiazioni ionizzanti nocive viene utilizzato in questa procedura. La percentuale di rischio di cancro cumulativo a 75 anni di età a causa di raggi X diagnostici va dallo 0,6 al 1,8%. ⁶....

Protocollo

1. Riflessione profonda Modalità Cistografia (PAC) del sistema fotoacustico

1. Configurazione del sistema ^{17, 18}
   1. A Q-switched Nd: YAG (SLII-10; Continuum; 532 nm) Pompe un laser di lunghezza d'onda-sintonizzabile (Surelite OPO PLUS; Continuum; lunghezza d'onda gamma di sintonia: 680 a 2500 nm).
   2. La durata dell'impulso di ogni colpo laser è ~ 5 nsec, e la frequenza di ripetizione del laser è 10 Hz..
   3. La lunghezza d'onda dipende dal picco di assorbimento ottico del mezzo di contrasto utilizzato. Se metilene blu serve come agente di contrasto, una lunghezza d'onda ottica di 667 nm viene utilizzata, dove l....

Risultati

La figura 1 mostra il vivo non ionizzanti e non invasiva PAC Nel usando otticamente torbida blu di metilene (MB). L'immagine di controllo PA è stata ottenuta a 667 nm, in assorbimento ottico picco per MB (Figura 1A). Sebbene i vasi sanguigni nel FOV sono visualizzati chiaramente, la vescica è invisibile perché è otticamente trasparente a questa lunghezza d'onda. Come mostrato nella Figura 1B, la vescica si rivela chiaramente nell'immagine P.......

Discussione

In conclusione, abbiamo dimostrato la possibilità di non ionizzanti PAC utilizzando atossici assorbitori ottici in un modello di ratto in vivo. Abbiamo ripreso con successo una vescica di ratto pieno di assorbenti ottici che utilizza il nostro sistema di PAC non ionizzanti e non invasiva. Due questioni cruciali di sicurezza sono stati risolti nel nostro approccio: (1) l'uso di radiazioni ionizzanti per applicazioni cystographic e (2) nessun accumulo di agenti di contrasto nel corpo.

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
Laser Nd:YAG Q-switched	Laser a pompa Continuum	SLII-10
Laser OPO	Continuum Surelite	OPO PLUS	laser sintonizzabile
Prismi Thorlabs		PS908	luce erogata
Trasduttore a ultrasuoni	Olympus NDT	V308	5 MHz
Ultraoundpulser/ricevitore	Amplificatore Olympus NDT	5072PR
Oscilloscopio	Tektronix	TDS5054	acquisizione dati
Tavolino di scansione	Danaher Dover	XY6060	scansione raster
Blu di metilene	Agente di contrasto Sigma-Aldrich	M9140-25G
Ratti Harlan		Spague-Dawley	soggetto animale
Vaporizzatore	di isofluoro Euthanex	EZ-155	anestesia
Gel per ultrasuoni	Sonotech	Clear Image giunto	acustico

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