Name: マルチモーダルイメージングおよび非侵襲のための分光繊維束Microendoscopyプラットフォーム、インビボ組織分析 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-10-17T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 35 s
Description: 学ぶ マルチモーダル繊維光学マイクロエンドスコープ技術を用いた生体内組織の機能的構造解析。蛍光イメージングと拡散反射分光を組み合わせ、組織微小構造と生理学的パラメータを同時に評価する方法です。

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

この資料は、国立衛生研究所(1R03-CA182052, 1R15-CA202662)、国立科学財団大学院研究フェローシッププログラム(G.G., DGE-1450079)、アーカンソーバイオサイエンス研究所、アーカンソー大学博士アカデミーフェローシップの支援を受けた研究に基づいています。本資料に記載されている意見、調査結果、結論または推奨事項は著者のものであり、必ずしも認められている資金提供機関の見解を反映しているわけではありません。

<ol><li>Muldoon, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subcellular-resolution+molecular+imaging+within+living+tissue+by+fiber+microendoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Subcellular-resolution molecular imaging within living tissue by fiber microendoscopy.</a> Opt Express. 15, 16413-16423 (2007).</li>
<li>Rajaram, N., Reichenberg, J. S., Migden, M. R., Nguyen, T. H., Tunnell, J. W. Pilot clinical study for quantitative spectral diagnosis of non-melanoma skin cancer. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aRajaram%2C+N+%22Lasers+Surg+Med%22">Lasers Surg Med</a>. 42, 716-727 (2010).</li>
<li>Louie, J. S., Richards-Kortum, R., Anandasabapathy, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Applications+and+advancements+in+the+use+of+high-resolution+microendoscopy+for+detection+of+gastrointestinal+neoplasia%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Gastroenterol+Hepatol%22%5BJournal%5D)">Applications and advancements in the use of high-resolution microendoscopy for detection of gastrointestinal neoplasia.</a> Clin Gastroenterol Hepatol. 12, 1789-1792 (2014).</li>
<li>Chang, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+resolution+microendoscopy+for+classification+of+colorectal+polyps%5BTitle%5D)+AND+%22Endoscopy%22%5BJournal%5D)">High resolution microendoscopy for classification of colorectal polyps.</a> Endoscopy. 45, 553-559 (2013).</li>
<li>Muldoon, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+imaging+of+oral+neoplasia+with+a+high-resolution+fiber-optic+microendoscope%5BTitle%5D)+AND+%22Head+Neck%22%5BJournal%5D)">Noninvasive imaging of oral neoplasia with a high-resolution fiber-optic microendoscope.</a> Head Neck. 34, 305-312 (2011).</li>
<li>Muldoon, T. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+quantitative+image+analysis+criteria+for+the+high-resolution+microendoscopic+detection+of+neoplasia+in+Barrett%27s+esophagus%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Evaluation of quantitative image analysis criteria for the high-resolution microendoscopic detection of neoplasia in Barrett's esophagus.</a> J Biomed Opt. 15, 026027(2010).</li>
<li>Prieto, S. P., Powless, A. J., Boice, J. W., Sharma, S. G., Muldoon, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Proflavine+Hemisulfate+as+a+Fluorescent+Contrast+Agent+for+Point-of-Care+Cytology%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Proflavine Hemisulfate as a Fluorescent Contrast Agent for Point-of-Care Cytology.</a> PLoS One. 10, e0125598(2015).</li>
<li>Parikh, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+diagnostic+accuracy+of+high+resolution+microendoscopy+in+differentiating+neoplastic+from+non-neoplastic+colorectal+polyps%3A+a+prospective+study%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Gastroenterol%22%5BJournal%5D)">In vivo diagnostic accuracy of high resolution microendoscopy in differentiating neoplastic from non-neoplastic colorectal polyps: a prospective study.</a> Am J Gastroenterol. 109, 68-75 (2014).</li>
<li>Shin, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+analysis+of+high-resolution+microendoscopic+images+for+diagnosis+of+esophageal+squamous+cell+carcinoma%5BTitle%5D)+AND+%22Clin+Gastroenterol+Hepatol%22%5BJournal%5D)">Quantitative analysis of high-resolution microendoscopic images for diagnosis of esophageal squamous cell carcinoma.</a> Clin Gastroenterol Hepatol. 13, 272-279 (2015).</li>
<li>Prieto, S. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Qualitative+and+quantitative+comparison+of+colonic+microendoscopy+image+features+to+histopathology%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+SPIE+Int+Soc+Opt+Eng%22%5BJournal%5D)">Qualitative and quantitative comparison of colonic microendoscopy image features to histopathology.</a> Proc SPIE Int Soc Opt Eng. 9328, (2015).</li>
<li>Greening, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fiber-bundle+microendoscopy+with+sub-diffuse+reflectance+spectroscopy+and+intensity+mapping+for+multimodal+optical+biopsy+of+stratified+epithelium%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Fiber-bundle microendoscopy with sub-diffuse reflectance spectroscopy and intensity mapping for multimodal optical biopsy of stratified epithelium.</a> Biomed Opt Express. 6, 4934-4950 (2015).</li>
<li>Rajaram, N., Gopal, A., Zhang, X., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+validation+of+the+effects+of+microvasculature+pigment+packaging+on+in+vivo+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Lasers+Surg+Med%22%5BJournal%5D)">Experimental validation of the effects of microvasculature pigment packaging on in vivo diffuse reflectance spectroscopy.</a> Lasers Surg Med. 42, 680-688 (2010).</li>
<li>Spliethoff, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Monitoring+of+tumor+response+to+cisplatin+using+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Transl+Oncol%22%5BJournal%5D)">Monitoring of tumor response to cisplatin using optical spectroscopy.</a> Transl Oncol. 7, 230-239 (2014).</li>
<li>Chang, V. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+physiology+of+the+precancerous+cervix+in+vivo+through+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Neoplasia%22%5BJournal%5D)">Quantitative physiology of the precancerous cervix in vivo through optical spectroscopy.</a> Neoplasia. 11, 325-332 (2009).</li>
<li>Yu, B., Shah, A., Nagarajan, V. K., Ferris, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diffuse+reflectance+spectroscopy+of+epithelial+tissue+with+a+smart+fiber-optic+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Diffuse reflectance spectroscopy of epithelial tissue with a smart fiber-optic probe.</a> Biomed Opt Express. 5, 675-689 (2014).</li>
<li>Hennessy, R., Goth, W., Sharma, M., Markey, M. K., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+probe+geometry+and+optical+properties+on+the+sampling+depth+for+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomedical+Opt%22%5BJournal%5D)">Effect of probe geometry and optical properties on the sampling depth for diffuse reflectance spectroscopy.</a> J Biomedical Opt. 19, 107002(2014).</li>
<li>Ghassemi, P., Travis, T. E., Moffatt, L. T., Shupp, J. W., Ramella-Roman, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+polarized+multispectral+imaging+system+for+quantitative+assessment+of+hypertrophic+scars%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">A polarized multispectral imaging system for quantitative assessment of hypertrophic scars.</a> Biomed Opt Express. 5, 3337-3354 (2014).</li>
<li>Vasefi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polarization-sensitive+hyperspectral+imaging+in+vivo%3A+a+multimode+dermoscope+for+skin+analysis%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Polarization-sensitive hyperspectral imaging in vivo: a multimode dermoscope for skin analysis.</a> Sci Rep. 4, (2014).</li>
<li>Winkler, A. M., Rice, P. F. S., Drezek, R. A., Barton, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+tool+for+rapid+disease+mapping+using+optical+coherence+tomography+images+of+azoxymethane-treated+mouse+colon%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomedl+Opt%22%5BJournal%5D)">Quantitative tool for rapid disease mapping using optical coherence tomography images of azoxymethane-treated mouse colon.</a> J Biomedl Opt. 15, 041512(2010).</li>
<li>Bish, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Handheld+Diffuse+Reflectance+Spectral+Imaging+%28DRSi%29+for+in-vivo+characterization+of+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Handheld Diffuse Reflectance Spectral Imaging (DRSi) for in-vivo characterization of skin.</a> Biomed Opt Express. 5, 573-586 (2014).</li>
<li>Prahl, S. A. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPrahl%2C+SA+%22Optical+Absorption+of+Hemoglobin%22">Optical Absorption of Hemoglobin</a>. , 
 <a target="_blank" href="http://omlc.org/spectra/hemoglobin/">http://omlc.org/spectra/hemoglobin/</a> (1999).</li>
<li>Rajaram, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+and+validation+of+a+clinical+instrument+for+spectral+diagnosis+of+cutaneous+malignancy%5BTitle%5D)+AND+%22Appl+Opt%22%5BJournal%5D)">Design and validation of a clinical instrument for spectral diagnosis of cutaneous malignancy.</a> Appl Opt. 49, 142-152 (2010).</li>
<li>Hennessy, R., Markey, M. K., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impact+of+one-layer+assumption+on+diffuse+reflectance+spectroscopy+of+skin%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Impact of one-layer assumption on diffuse reflectance spectroscopy of skin.</a> J Biomed Opt. 20, 27001(2015).</li>
<li>Rajaram, N., Nguyen, T. H., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lookup+table-based+inverse+model+for+determining+optical+properties+of+turbid+media%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Lookup table-based inverse model for determining optical properties of turbid media.</a> J Biomed Opt. 13, 050501(2008).</li>
<li>Nichols, B. S., Rajaram, N., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+of+a+lookup+table-based+approach+for+measuring+tissue+optical+properties+with+diffuse+optical+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Performance of a lookup table-based approach for measuring tissue optical properties with diffuse optical spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 17, 057001(2012).</li>
<li>Greening, G. J., James, H. M., Muldoon, T. J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGreening%2C+GJ+%22Optical+Phantoms%3A+Diffuse+and+Sub-diffuse+Imaging+and+Spectroscopy+Validation%22">Optical Phantoms: Diffuse and Sub-diffuse Imaging and Spectroscopy Validation</a>. , SPIE Spotlights. 1-37 (2015).</li>
<li>Karsten, A. E., Smit, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+and+verification+of+melanin+concentration+on+human+skin+type%5BTitle%5D)+AND+%22Photochem+Photobiol%22%5BJournal%5D)">Modeling and verification of melanin concentration on human skin type.</a> Photochem Photobiol. 88, 469-474 (2012).</li>
<li>Glennie, D. L., Hayward, J. E., Farrell, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+changes+in+the+hemoglobin+concentration+of+skin+with+total+diffuse+reflectance+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Modeling changes in the hemoglobin concentration of skin with total diffuse reflectance spectroscopy.</a> J Biomed Opt. 20, 035002(2015).</li>
<li>Lim, L., Nichols, B., Rajaram, N., Tunnell, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probe+pressure+effects+on+human+skin+diffuse+reflectance+and+fluorescence+spectroscopy+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Probe pressure effects on human skin diffuse reflectance and fluorescence spectroscopy measurements.</a> J Biomed Opt. 16, 011012(2011).</li>
</ol>

著者らは、競合する金銭的利益はないと宣言している。

<html>ここで報告マルチモーダル高解像度画像とサブ拡散反射分光法繊維束microendoscopeは、ヒトまたは動物の研究のための内視鏡またはハンドヘルドの使用を含む種々の用途のために研究者によって最適化して使用することができます。従って、ヘモグロビン濃度、メラニン濃度、および2つの異なる組織の深さからの組織酸素飽和度の測定値と一緒に、インビボ頂端組織のマイクロアーキテクチャで可視化する柔軟な方法を提供します。この記事では、蛍光造影剤として、ピラニンインクを用いて、高解像度の撮像システムとサブ拡散反射画像化システムを組み立てるためのプロトコルの概説、およびインビボでのヒト組織におけるその適用を示し、光ファイバープローブの仕様を説明し組織の可視化。プロフラビンまたはフルオレセインなどの他のインクは、適切な承認を得て代わりにピラニンインクを用いることができる。4-7,11 &quot;&gt;任意のプローブの機能は、この設計から変更されてもよい。高分解能蛍光microendoscopyモダリティの場合、直径1mmのイメージファイバは、4.5μmでの一定の...

繊維束microendoscopy技術は、典型的には、イメージング技術または分光技術の組み合わせのいずれかを用いて、インビボ組織に分析する。小サブセルラー解像度で1-3一つのそのようなイメージング技術、高分解能蛍光microendoscopy、缶画像頂端組織のマイクロアーキテクチャ、マイクロスケール視野、プロフラビン、フルオレセイン、またはピラニンインクなどの局所造影剤を使用して。1,3-11このイメージングモダリティは、質的に低いとリアルタイムに罹患し、健康な上皮組織を分化における有望な臨床成績を示しています観察者間変動。8時には、研究者らは、細胞や核の大きさや腺領域として定量的な特徴を抽出するために、高解像度蛍光顕微鏡データを使用しますが、これは組織形態を可視化をターゲットに、主に定性的な手法のまま。1,3,8-一方10、分光技術は、このような拡散反射分光法のような機能的な組織情報を提供し、定量的に、複数の臓器に癌病変を識別する際に臨床成績を約束を示しているに向かって標的化される。2,12-15 したがって、潜在的にモダリティの両方のタイプを組み込んだデバイスが必要であり、さらに、観察者間の変動を減少させる、組織のマイクロアーキテクチャのリアルタイム可視化を維持し、組織の健康状態のより完全な分析を提供します。この目標を達成するために、マルチモーダルプローブベースの機器は、単一の光ファイバープローブ内の2つのモダリティ組み合わせた構築した。高分解能蛍光microendoscopyサブ拡散反射分光法を頂端の定性的な高解像度画像11このメソッド共レジスタ地元のヘモグロビン濃度を含む二つの異なる組織の深さから定量的なスペクトル情報（機能的特性）との組織形態（構造特性）（[HB]）、メラニン濃度（[メル]）、および酸素飽和度（SAO 2）。11,12,16は、この特定のサブ拡散反射分光法様式は、提供するために2つのユニークな組織深度をサンプリングするために2つの光源-検出器の分離（のSDS）を使用し基底膜と下にある組織間質にダウンサンプリングすることで組織の健康のより包括的な画像。11 ファイバープローブは、約50,000 4.5μmの直径の繊維要素、1.1ミリメートルと1.2ミリメートルの全体的なコーティング直径のクラッド径を有する中央1ミリメートル径のイメージファイバで構成されています。イメージファイバは、220ミクロンのクラッド直径が5 200ミクロンの直径の繊維に囲まれています。各200μmのマルチモード光ファイバは、離れてイメージファイバの中心から864ミクロンの中心間距離に位置しています。 200μmのマルチモードファイバの各々が25°離れています。 「ソース」繊維として左端200μmのマルチモードファイバを使用して、追加目μmの「コレクション」繊維として200μmのマルチモードファイバをreeが、この形状は、必ずしも374ミクロンの3中心のSDSを作成し、730ミクロン、1051ミクロン、および1323。ファイバー先端は、一定の繊維間の距離を保つ筒状の金属ケース内に封入されています。円筒状の金属ケースの直径は3mmです。光ファイバープローブの先端部（光ファイバープローブ先端に向かって）は2フィートの長さです。プローブを4フィート全長のために、さらに2フィートである（計装向かって）近位端部6のそれぞれの個々の繊維に分離する。 図1は、光ファイバープローブの表現を示します。 <img alt="図1" src="/files/ftp_upload/54564/54564fig1.jpg" /> 図1：光ファイバープローブ設計光ファイバープローブは、1 1ミリメートル径のイメージファイバと4200μmのマルチモードファイバで構成されています。このこの図は、左端の200ミクロンのマルチモードファイバ（スケールバー≈1ミリメートル）に対する374ののSDSを得るために、プローブ先端で繊維の形状を制約する（a）は、金属製エンドキャップの表現、730、および1051ミクロンを示しています（b）は、繊維が、金属キャップ内に拘束され、ファイバコア、ファイバクラッディング、およびファイバ被覆（スケールバー≈1mm）で示し、（c）は 、繊維の周りに保護ポリアミドシース（スケールバー≈1 mm）と、（D ）金属フィンガーグリップと全ての繊維を含む単一の黒いケーブル（スケールバー≈4ミリメートル）、および（e）プローブ（スケールバー≈4ミリメートルの遠位先端の絵）を有するプローブの完成遠位先端部、。 <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54564/54564fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。</a> このマルチモーダル機器および関連するテクニック他の複合構造/機能の技術はそれが異なるモダリティを組み合わせる存在しないが、QUEは、単一のプローブ内のこれらの様式の第一の組み合わせです。例えば、ハイパースペクトルイメージングは定量的なヘモグロビンおよびメラニン特性を有する広視野イメージングを組み合わせた、17,18、および他の技術は、いくつか例を挙げると19、組織のタンパク質発現の分析を光コヒーレンストモグラフィー（OCT）を組み合わせたものが開発されています。下部消化管および食道内または口腔内で使用するためのハンドヘルドプローブとして、内視鏡の使用など、様々な目的のために最適化することができ、一般的な光ファイバープローブを使用し、コンパクトで簡単に実装する計装セットアップでこの記事を報告そして、外部の皮膚の配置。11,20 この計測器のハードウェアは、拡散反射スペクトルを取得した後、得られたvolumを抽出するために、カスタム・データ収集および後処理コードの両方を必要とします[Hbの]、[メル]、およびSAO 2を含む電子平均組織の生理的パラメータ。カスタムデータ取得コードは、（高分解能蛍光顕微鏡用）カメラから同時に取得し、（拡散反射分光法）分光計を可能にするように構築されました。ドライバは、多くの場合、さまざまなプログラミング言語との統合を可能にするために、メーカーのウェブサイトから入手可能です。カスタム後処理コードがin vivoでの先験的吸収値をインポートする[ヘモグロビン]と[メル] 21、その後スペクトルの近似曲線を作成し、以前に開発された非線形最適化フィッティング処理を採用しています。22近似曲線を最小化することにより構築されています自身と生のスペクトルとの間のχ2値が近似曲線から、最低χ2値。22コードを用いて組織の生理的パラメータ（[ヘモグロビン]、[メル]、およびSAO 2）を決定すること含むように修正することができますそのようなここで使用される外因性のピラニンインクとしてだけでなく、他の発色団から吸収するので、そのターゲットの生理的パラメータは影響を受けません。 このような【のHb]、[メル]、およびSAO 2などの組織の健康の生理学的指標は、治療に対する腫瘍応答の報告として、または局所血管新生および血管形成の指標として用いることができる。高分解能蛍光microendoscopyモダリティ含める14,23ガイドプローブの配置を助け、上皮組織の構造と機能の関係の全体像と研究者を提供します。この記事では、マルチモーダルmicroendoscopeの構築と応用が記載されている。11

<table><tbody><tr><td>30 mm ケージキューブ ダイクロイックフィルターマウント</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>CM1-DCH</td><td></td></tr><tr><td>470 nm ダイクロイックミラー (ビームスプリッター)</td><td>クロマコーポレーション</td><td>T470lpxr</td><td></td></tr><tr><td>ケージ組立ロッド 1.5", 4パック</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>ER1.5-P4</td><td></td></tr><tr><td>ケージ組立ロッド、3.0インチ、4パック</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>ER3-P4</td><td></td></tr><tr><td>ケージ アッセンブリー ロッド、2.0インチ、4パック</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>ER2-P4</td><td></td></tr><tr><td>SM1-ねじ式30mmケージプレート</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>CP02</td><td></td></tr><tr><td>SM1シリーズ ストレスフリーリテーニングリング</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>SM1PRR</td><td></td></tr><tr><td>SM1 レンズチューブ、1.00" スレッド深さ</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>SM1L10</td><td></td></tr><tr><td>直角キネマティックミラーマウント</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>KCB1</td><td></td></tr><tr><td>1インチ UV強化アルミミラー</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>PF10-03-F01</td><td></td></tr><tr><td>Z軸トランスレーションマウント</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>SM1Z</td><td></td></tr><tr><td>10X オリンパス プラン アクロマティック対物レンズ</td><td>ソーラブス</td><td>RMS10X</td><td></td></tr><tr><td>XY 平行移動レンズマウント</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>CXY1</td><td></td></tr><tr><td>SMAファイバーアダプタープレートとSM1スレッド</td><td>Thorlabs、Inc.</td><td>SM1SMA</td><td></td></tr><tr><td>SM1 レンズチューブ、0.50" スレッド深さ</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>SM1L05</td><td></td></tr><tr><td>440/40 バンドパスフィルター (励起)</td><td>クロマコーポレーション</td><td>ET440/40x</td><td></td></tr><tr><td>525/36 バンドパスフィルター (エミッション)</td><td>クロマコーポレーション</td><td>ET525/36m</td><td></td></tr><tr><td>クイックセット エポキシ</td><td>ロックタイト</td><td>1395391</td><td></td></tr><tr><td>455nm LED ライトハウジングキット - 3ワット</td><td>LED 電源</td><td>ALK-LH-3W-KIT</td><td></td></tr><tr><td>1" アクロマティックダブレット、f = 50 mm</td><td>Thorlabs株式会社</td><td>AC254-050-A</td><td></td></tr><tr><td>ノミ3 USB モノクロカメラ</td><td>ポイント グレー</td><td>FL3-U3-32S2M-CS</td><td></td></tr><tr><td>0.5インチ ポストホルダー, L = 1.5インチ</td> <td>Thorlabs, Inc.</td><td>PH1.5</td><td></td></tr><tr><td>0.5インチ光学ポスト、L = 4.0"</td><td>Thorlabs、Inc.</td><td>TR4</td><td></td></tr><tr><td>取り付けベース、1インチ x 2.3インチ x 3/8インチ</td> <td>Thorlabs, Inc.</td><td>BA1S</td><td></td></tr><tr><td>長寿命タングステンハロゲン光源 (Vis-NIR)</td><td>Ocean Optics</td><td>HL-2000-LL</td><td></td></tr><tr><td>20X Olympus Plan Objective</td><td>Edmund Optics, Inc.</td><td>PLN20X</td><td></td></tr><tr><td>カスタムメイドのアルミモーターアーム</td><td>N/A</td><td>N/A</td><td>カスタム設計・製作</td></tr><tr><td>カスタムメイドのアルミモーターアームアダプター</td><td>N/A</td><td>N/</td><td>A カスタム設計・製作</td></tr><tr><td>カスタムメイドのアルミモーターハウジング</td><td>N/A</td><td>N/</td><td>A カスタム設計・製作</td></tr><tr><td>ステッピングモーター - 400ステップ/回転</td><td>SparkFun Electronics</td><td>ROB-10846</td><td>マルチプルサプライヤー</td></tr><tr><td>カスタムメイドのアルミ光ファイバースイッチ</td><td>N/A</td><td>N/</td><td>A カスタム設計・製作</td></tr><tr><td>カスタムメイドのアルミ光ファイバースイッチ フェースプレート</td><td>N/A</td><td>N/</td><td>A カスタム設計・製作</td></tr><tr><td>Arduino Uno - R3</td><td>SparkFun Electronics</td><td>DEV-11021</td><td>複数のサプライヤー</td></tr><tr><td>電子ブレッドボード - 粘着性</td><td>SparkFun Electronics</td><td>PRT-12002</td><td>複数のサプライヤー</td></tr><tr><td>EasyDriver - ステッピングモータードライバー</td><td>Sparkfun Electronics</td><td>ROB-12779</td><td></td></tr><tr><td>12 V、229 mA 電源</td><td>Phihong</td><td>PSM03A</td><td>複数のサプライヤー</td></tr><tr><td>高感度 USB 分光計 (Vis-NIR)</td><td>Ocean Optics</td><td>USB2000+VIS-NIR-ES</td> 550 &micro<td></td></tr><tr><td>;m, 0.22 NA, SMA-SMA ファイバーパッチケーブル</td><td>Thorlabs, Inc.</td><td>M37L01</td><td></td></tr><tr><td>カスタムメイド光ファイバープローブ</td><td>無数のファイバーイメージング</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>20% スペクトル 拡散反射率標準</td><td>Labsphere, Inc.</td><td>SRS-20-010</td><td></td></tr><tr><td>標準イエロー蛍光ペン</td><td>シャー</td><td>ピー25005</td><td>複数のサプライヤー、プロフラビンまたはフルオレセインを代用できます</td></tr></tbody></table>

マルチモーダルイメージングおよび非侵襲のための分光繊維束microendoscopyプラットフォーム、<em&gt;インビボ</em&gt;組織分析

Multimodal Imaging and Spectroscopy Fiber-bundle Microendoscopy Platform for Non-invasive, In Vivo Tissue Analysis

最近の繊維束microendoscopy技術は、イメージング技術または分光技術の組み合わせのいずれかを用いてインビボで組織の非侵襲的な分析を可能にします。単一の光プローブにイメージングと分光技術を組み合わせることにより、組織の健康状態のより完全な分析を提供することができます。この記事では、2つの異なる様式は、単一の光プローブに、高解像度蛍光microendoscopy画像と拡散反射分光法を組み合わせています。高分解能蛍光microendoscopyイメージングは​​、頂端組織のマイクロアーキテクチャを視覚化し、主に質的な技術がために使用される技術である腫瘍性および非腫瘍性組織との間の効果的なリアルタイムの分化を示しました。拡散反射分光法は、局所ヘモグロビン濃度、メラニン濃度、および酸素飽和度を含む組織の生理学的パラメータを抽出することができる技術です。この記事では、仕様rを説明しますインスツルメンテーションを構築し、その後、in vivoでヒトの皮膚上の技術を実証する方法を、光ファイバープローブを構築するためにequired。この作品は、具体的には、頂端皮膚ケラチノサイトは、その関連する生理学的パラメータと同時登録することができ、組織のマイクロアーキテクチャことを明らかにしました。ここで紹介する計測機器や繊維束プローブは、器官系の様々な使用のためのハンドヘルドまたは内視鏡と互換性のあるデバイスのいずれかとして最適化することができます。追加の臨床研究は、異なる上皮疾患状態のためのこの技術の実行可能性をテストするために必要とされます。

このプロトコルに続いて、研究者は、全視野（ 図5）を用いて組織部位の合焦点高解像度の画像を取得します。標準的な黄色の蛍光ペンからピラニンインクで染色した場合、このようなプロフラビンなどの染料で染色された場合は、個々の細胞核を見ることができるのに対し、細胞の概要を、見ることができます。スペクトルの取得に続いて、後処理ソフトウェアは、サブ拡散反射スペクトルに適合し、[ヘモグロビン]、[メルための値を決定するためにインビボでヘモグロビン濃度（[Hbの]）及びメラニン濃度（[メル]）21の先験的な知識を使用して]、及び組織酸素飽和度（SAO 2） 図5に示すように、後処理ソフトウェアは、広い生理的境界を使用する（[ヘモグロビン] = 0〜150 mg / mlで、[メル] = 0〜30 mg / mlであり、SAO 2較正されたスペクトルに合わせて= 0~100％）。21 <p cl...

表在性の組織画像データとヘモグロビン濃度、メラニン濃度、酸素飽和度などの組織生理学的パラメータを同時登録できるマルチモーダルマイクロ内視鏡の組み立てと使用について説明しています。この手法は、組織の構造と灌流の評価に役立ち、研究者の個々のニーズに合わせて最適化できます。

マルチモーダルイメージングおよび非侵襲のための分光繊維束Microendoscopyプラットフォーム、<em&gt;インビボ</em&gt;組織分析

Recent fiber-bundle microendoscopy techniques enable non-invasive analysis of in vivo tissue using either imaging techniques or a combination of ...

この手順の全体的な目的は、高解像度の構造情報と定量的なスペクトルデータを組み合わせることにより、in vivo組織の機能的な特性評価を行うことです。この手法は、治療が組織の微細構造や灌流に及ぼす影響を定量化するなど、がん生物学分野における重要な課題を解決するために利用できます。本技術の主な利点は、単一のプローブを用いて、同一箇所から画像データと分光データの両方を収集できる点にあります。このプローブは従来の内視鏡技術と互換性があるため、本手法の意義は胃腸管がんの治療へと広がります。一般的に、この手法に不慣れな者は、プローブの配置のわずかな不備がデータの正確性に大きく影響するため、習得に苦労することがあります。私たちは、高解像度イメージング技術と定量的分光法を組み合わせることの重要性に気づいたとき、初めてこの手法を考案しました。構築とキャリブレーションの両方が複雑であるため、準備ステップの習得は困難であり、本手法の視覚的なデモンストレーションが不可欠です。マルチモーダルマイクロエンドスコープの高解像度蛍光顕微鏡モダリティの組み立てを開始するには、470 nanometerのダイクロイックミラーを30 millimeterのケージキューブに取り付けます。ケージキューブの前面、右側、および左側にケージアセンブリロッドを取り付けます。ストレスフリーのリテイニングリングをネジ付きケージプレートに取り付け、レンズチューブをリテイニングリングにねじ込みます。最初のケージプレートに合わせて、別のケージプレートをレンズチューブに取り付けます。次に、UV強化アルミニウムミラーを直角ミラーマウントに固定します。ミラーマウントの前方に4本のロッドを取り付け、マウントの右側に2本のロッドを対角線状に取り付けます。レンズチューブアセンブリをケージキューブの左側にスライドさせて挿入します。ミラーマウントアセンブリの右側をレンズチューブアセンブリに接続します。Z軸トランスレーションマウントをアセンブリの右側にスライドさせて装着します。10倍アクロマチック対物レンズをトランスレーションマウントに取り付けます。次に、ファイバーアダプタープレートをXY軸トランスレーションレンズマウントに固定します。対物レンズの前面にあるアセンブリにマウントをスライドさせて装着します。リテーニングリングを使用して、適切な励起フィルターと蛍光フィルターをレンズチューブに固定します。励起フィルターが入ったレンズチューブをケージキューブの前面にねじ込みます。そして、エミッションフィルターレンズチューブをライトアングルミラーマウントの前方に挿入します。エポキシ樹脂を用いて、励起フィルターの前方のケージプレートに455 nanometer LEDを取り付けます。各フィルターレンズチューブの前方にケージプレートをスライドさせて挿入します。リテーニングリングを使用して、アクロマティックダブレットチューブレンズを別のレンズチューブに固定します。その際、レンズ外側の矢印がレンズチューブの外ネジ側に面するようにしてください。チューブレンズを左側のケージプレートに取り付け、チューブレンズの前方に別のケージプレートを配置します。ストレスフリーリテーニングリングを使用して、USBモノクロカメラをケージプレートに取り付けます。サブディフューズ反射分光法（sub-diffuse reflection spectroscopy）のモダリティを組み立てるため、まず、タングステンハロゲン光源の前面にネジ付きケージプレートをエポキシ樹脂で固定します。4本のケージアセンブリロッドをケージプレートに挿入し、Z軸トランスレーションマウントをロッドにスライドさせて取り付けます。次に、20倍アクロマート対物レンズをZ軸トランスレーションマウントにねじ込みます。ファイバーアダプタープレートをXY軸トランスレーションマウントに接続し、対物レンズの前にあるアセンブリにマウントをスライドさせて取り付けます。最後に、適切な固定器具を使用して、両方のアセンブリを光学テーブル上の近接した位置に固定します。光源検出器間距離切り替え装置の構築を開始するために、外ネジ付きのSMAファイバーアダプタープレートをアルミニウム製モーターアームにねじ込みます。モーターアームアダプターをモーターアームの背面に装着します。次に、ステッピングモーターをアルミ製モーターハウジングにねじ込みます。モーターアームアセンブリをモーターロッドにねじ込み、ロックネジで固定します。次に、3枚のファイバーアダプタプレートを光スイッチにねじ込み、その後、フェイスプレートを光スイッチにねじ付けします。ステッピングモーターのロッドを光スイッチの中央の穴に通します。ステッピングモータードライバーをブレッドボードの中央線にまたがるように配置します。ドライバーを適切な電源およびステッピングモーターに接続します。光学スイッチを光学テーブルに固定します。モーターアームに550 µm 0.22 naのパッチケーブルを取り付けます。もう一方の端をUSB分光計に接続します。ファイバーオプティックプローブを接続するには、中央の1 millimeterイメージファイバーケーブルを高解像度蛍光顕微鏡モダリティアセンブリに取り付けます。左側の200 micrometerマルチモードケーブルをサブ拡散反射分光法モダリティアセンブリに取り付けます。左側から順に、残りのマルチモードケーブルを光スイッチングデバイスの左、中央、右のアダプターにそれぞれ接続します。実験のキャリブレーションを開始するために、すべてのUSB周辺機器をコンピュータに接続してください。すべての計測機器の電源を入れ、タングステンハロゲンランプのシャッターが開いていることを確認します。次に、室内の照明を消し、他の周囲光を遮断します。データ収集ソフトウェアを起動してください。校正に進む前に、装置を30分間動作させておきます。20%拡散反射標準試料をキャリブレーションデバイスの下部セクションに配置します。ファイバーオプティックプローブをデバイスの左側スロットに挿入し、電動光学スイッチを左に設定して374 micrometerのDS設定を選択します。ソフトウェアで、積分時間を500 millisecondsに設定します。次に、[acquire spectrum]をクリックして、このSDSのRMAXの取得を開始します。RMAXの取得が完了したら、スペクトルを指定のフォルダに保存してください。タングステンハロゲンランプのシャッターを閉じ、このSDSのR darkスペクトルを取得します。シャッターを開き、プローブをキャリブレーション装置の右側のスロットに移動させ、電動光学スイッチを730 µmのSDS設定の中間位置に設定します。このSDSのRMAXおよびRDARKを取得し、キャリブレーションを完了させます。まず、データ収集に適した皮膚領域を決定します。ピラニン源として黄色いハイライターを使用し、選択した領域を軽く染色します。高解像度蛍光顕微鏡観察を開始するため、455 nm LEDを点灯させ、タングステンハロゲンランプのシャッターを閉じます。光ファイバープローブを皮膚に軽く接触させます。Pyranineで染色した組織上でプローブを移動させ、頂端電流のインサイト構造を表示させます。ソフトウェアで、画像の飽和を防ぐために適切な露光時間とゲインを設定してください。その後、[acquire image]をクリックして静止画を取得します。サブ拡散反射分光法のためにプローブをそのままにしておきます。455 nanometer LEDをオフにし、タングステンハロゲンランプのシャッターを開けます。次に、左側にある374 micrometer SDS設定に切り替えます。「スペクトル取得」をクリックして、このSDSのR-tissueスペクトルを取得します。次に、中央の位置に切り替え、730 µm SDS R-tissueスペクトルを取得します。ポストプロセッシングソフトウェアを開き、「実行」をクリックします。指示に従い、校正スペクトル、in vivoスペクトル、および高解像度蛍光画像を選択して組織画像を取得します。高解像度蛍光顕微鏡モードにより、組織部位の焦点が合った高解像度画像が得られます。ピラニン染色により、個々の角化細胞の輪郭が示されます。ポストプロセッシングソフトウェアは、サブディフューズ反射分光データを用いて、ヘモグロビン濃度、メラニン濃度、および組織酸素飽和度を算出します。このマルチモーダルマイクロエンドスコープを用いて、良性母斑細胞性母斑を隣接する正常皮膚組織と比較しました。その結果、母斑細胞性母斑は正常組織と比較して、ヘモグロビン濃度がわずかに低く、メラニン濃度がわずかに高いことが示されました。この手法を習得すれば、適切に実施することで1時間以内に完了させることができます。本手順を行う際は、タングステンハロゲンランプを15分間予熱させ、データ収集前に反射標準試料を用いて装置の校正を行うことが重要です。本手順に続き、共焦点顕微鏡や多光子顕微鏡などの他の手法を用いて、タンパク質構造や代謝の細胞内での変化を詳しく解析することが可能です。この技術の開発により、化学療法に対する反応における組織灌流と微細構造の関係を探索する道が開かれました。このビデオを視聴することで、ハイブリッドマイクロ内視鏡イメージングおよび分光分析装置の構築方法と使用法について十分な理解を得ることができます。

multimodal-imaging-spectroscopy-fiber-bundle-microendoscopy-platform

Research

JoVE Journal

Bioengineering

バイオエンジニアリング（生体工学）

彼らはネイティブの微小環境での進化として、多くの生物学的および臨床的状況では、細胞プロセスを研究するのが有利である。ここでは、細胞培養、動物実験、および患者の臨床試験ではリアルタイムイメージングを提供できる低コストの光ファイバ顕微鏡の組み立てと使用方法を説明します。...

高分解能光ファイバMicroendoscopy用その場で細胞イメージング

小動物イメージング技術は、シリアル診断検査およびインビボでの治療介入を行うことができる。最近では、適用範囲が大幅に拡大している、現在は大腸腫瘍発生の評価、創傷治癒および炎症の監視が含まれています。このプロトコルは、マウス内視鏡検査のこれらの多様な潜在的な用途を示している。...

マウス内視鏡検査のためインビボ発がんと腸の評価のマルチモーダルイメージング創傷治癒および炎症

このプロトコルは、積極的に収縮している心臓の柱状の筋柱からサルコメア、カルシウム、および巨視的幾何学的データの集合...

心臓トラベキュラEx Vivoの同時ブライトフィールド、蛍光、光コヘレンス断層イメージング

誘導ラマン散乱(SRS)顕微鏡は、特定の化学結合の固有の振動に基づいて生体分子の標識のないイメージングを可能にします。このプロトコルでは、生きたマウスの脊髄の細胞構造を視覚化するために、統合されたSRSおよび2光子蛍光顕微鏡の機器セットアップが記載されている。...

インビボ で2光子蛍光と誘導ラマン散乱顕微鏡を組み合わせた生体組織のイメージング

刺激ラマン散乱(SRS)顕微鏡は、強力で非破壊的でラベルフリーのイメージング技術です。新しい用途の1つは刺激ラマン組織学であり、タンパク質および脂質ラマン遷移における2色SRSイメージングを使用して、擬似ヘマトキシリンおよびエオジン画像を生成する。ここでは、組織診断のためのリアルタイムの2色SRSイメージングのためのプロトコルを実証します。...

組織診断のためのマウス脳のリアルタイム、2色刺激ラマン散乱イメージング

本稿では、スペクトル集束モジュールとデュアル出力パルスレーザーを統合し、金ナノ粒子と癌細胞の高速ハイパースペクトルイメージングを可能にする方法について説明します。この研究は、標準的なレーザー走査型顕微鏡でマルチモーダル非線形光学技術の詳細を実証することを目的としています。...

マルチモーダル非線形光学顕微鏡を用いたナノ粒子の細胞取り込みの生体分子イメージング

この研究では、非線形光学分光法と質量分析イメージングを使用して、軟組織中の薬物の相関イメージングの方法を提示します。高解像度の皮膚イメージングと高感度の薬物検出を組み合わせることで、優れた局所製品の開発に不可欠な、皮膚内の薬物分布を研究するための貴重なアプローチが提供されます。...

軟組織切片における薬物分布を可視化するための相関光学分光法および質量分析イメージング法

ラベルフリーの光学イメージングモダリティを組み合わせたマルチモーダルプラットフォームを利用して、細胞のダイナミクスと代謝を視覚化および定量化するためのプロトコルを開発しました。多光子蛍光、第2高調波発生、および誘導ラマン散乱顕微鏡によるイメージングを通じて、細胞および分子環境の全体像を生成することができます。...

細胞代謝研究のためのマルチモーダル光学イメージングプラットフォーム

スペクトル共焦点顕微鏡を使用したハイプレックスイメージングにより、非特異的組織蛍光を最小化

私たちは、光学多層干渉断層撮影(OMLIT)という新しいイメージング技術を導入し、脳標本内のすべての細胞をメソスケールで偏りなくイメージングでき、同じサンプル上のテープベースのシリアル走査型電子顕微鏡のイメージングワークフローにシームレスに統合できます。...

走査型電子顕微鏡互換光学イメージング法によるメソスコーピック全細胞脳マッピング

学ぶ マルチモーダル繊維光学マイクロエンドスコープ技術を用いた生体内組織の機能的構造解析。蛍光イメージングと拡散反射分光を組み合わせ、組織微小構造と生理学的パラメータを同時に評価する方法です。

マルチモーダルイメージングおよび非侵襲のための分光繊維束Microendoscopyプラットフォーム、

さらに動画を探す