Photoacoustic 안과 (PAOM), 광 - 흡수 기반 이미징 양상은 현재 안과 이미징 기술로 망막의 보완 평가를 제공합니다. 우리는 쥐의 동시 multimodal 망막 이미징을위한 스펙트럼 영역 광 간섭 단층 촬영의 (SD -10 월)와 통합 PAOM의 사용을보고합니다.
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방법 논문
통합 Photoacoustic Ophthalmoscopy 및 스펙트럼 도메인 광 결맞음 단층 촬영 장치
* These authors contributed equally
이 논문에서
요약
초록
임상 진단 및 주요 안구 질환의 근본적인 조사 모두 크게 다양한 비 침습적 안과 이미징 기술의 혜택을 누리 실 수 있습니다. 망막 영상 등 fundus 사진 1, 공 촛점 스캐닝 레이저 ophthalmoscopy (cSLO) 2, 광학 일관성의 단층 촬영 (OCT) 3와 같은 modalities, 질병 onsets 및 progressions를 모니터링하고, 새로운 치료 전략을 개발에 큰 기여를합니다. 기존 그러나, 그들은 주로 망막에서 백 반영 광자에 의존하고 있습니다. 결과적으로, 보통 강한 망막 pathophysiology 상태와 관련된 망막의 광 흡수 특성은 기존의 이미징 기술에 의해 액세스 할 수 없습니다.
Photoacoustic ophthalmoscopy (PAOM)는 높은 감도 4-7로 눈 광학 흡수 대조의 감지를 허용 신흥 망막 이미징 양상이다. PAOM 앤에osecond 레이저 펄스는 학생을 통해 전달하고 눈꺼풀에 부착 산만 초음파 변환기에 의해 감지 photoacoustic (PA) 신호를 유도 할 수있는 뒤쪽 눈에서 스캔합니다. 때문에 헤모글로빈과 멜라닌의 강한 광 흡수, PAOM은 비 invasively 이미징 망막과 choroidal vasculatures을, 고 대비 6,7에서 망막 색소 상피 (RPE) 멜라닌 할 수 있습니다. 더 중요한 것은, 잘 발달 spectroscopic photoacoustic 이미징 5,8에 따라, PAOM는 당뇨병 성 망막증과 같은 몇 가지 실명을 야기하는 안구 질환을 치료 9 생리와 병리를 공부에 중요 할 수 있습니다 망막 혈관에서 헤모글로빈 산소 포화도를 매핑 할 수있는 잠재력을 보유하고 neovascular 연령 관련 황반 변성.
또한, 유일한 기존의 광 - 흡수 기반 안과 이미징 양상되고, PAOM가 잘 구축 된 임상 안과 영상 테와 통합 할 수 있습니다chniques는 여러 광학 대비 6,10에 따라 눈의보다 포괄적 인 해부학 및 기능 평가를 얻을 수 있습니다. 이 작품에서 우리는 광학 흡수와 망막의 분산 특성이 모두 공개 아르 쥐의 생체 망막 영상에서 동시에에 PAOM 및 스펙트럼 도메인 10월 (SD 10 월)를 통합 할 수 있습니다. 시스템 구성, 시스템 정렬 및 이미징 인수는 표시됩니다.
프로토콜
1. 시스템 구성
- PAOM 서브 시스템
- 조명 출처 : ND : YAG 레이저 (SPOT-10-100, Elforlight (주), 영국 : 20 μJ / 펄스, 2 nsec 펄스 지속 시간, 30 kHz에서 최대 펄스 반복 속도).
- 베타 바륨-borate에 의해 532 nm의에 주파수를 두 배로 1064 nm의에서 출력 레이저가 있습니다 (BBO) 크리스탈 (CasTech, 산호세, CA). 레이저 선 거울로 더 분할 한 후, 532 nm의 광은 단일 모드 광섬유 (P1-460A-FC-5, Thorlabs)를 통해 전달하고 있으며, 1064 nm의 레이저가 트리거 포토 다이오드 (DET10A, Thorlabs)에 의해 기록됩니다 PA 신호 획득.
- 단일 모드 광섬유에서 나오는 레이저 빛이 검류계 (GM, QS-7, Nutfield 기술)과 망원경을 구성하여 망막에 전달됩니다 (F1 = 75 mm와 F2 = 14mm, 에드먼드 광학) 6.
- 산만 바늘 변환기 (40 MHz의 중심 주파수, 16 MHz의 대역폭, 0.4 × 0.4 mm 2 개 활성 요소의 크기, NIH 자원 Cente초음파 변환기 기술, 남부 캘리포니아 대학)에 대한 연구는 망막에서 생성....
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결과
그림 2는 SD 10 월과 PAOM는 흰둥이 쥐 (A와 B) 각각 색소 쥐 (C와 D)에 동시에 획득의 2-D fundus 이미지를 보여줍니다. SD 10 월 fundus 이미지 (그림 2A와 2C)에서, 망막 혈관은 빛을 프로빙의 헤모글로빈 흡수로 인해 어두운 모습을 갖추고 있습니다. 망막 혈관 (그림 2B의 RV)뿐만 아니라, PAOM 때문에 부족한 RPE의 멜라닌의 흰둥이 눈 choroidal vasculatures (그림 2B의 CV) 시각화. 색소 눈이 높은 멜라닌 농도, 망막 혈관뿐만 아니라 고 대비와 PAOM 이미지 RPE (그림 2D)이 때문입니다. 모든 망막 영상에서 최대 스캔 각도는 26도이며, 이미징 인수 ~ 2.7 초 정도 소요됩니다. PAOM의 3 차원 이미징 능력을 입증하기 위해
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토론
여기, 우리는 SD 10 월과 함께 PAOM를 사용하여 쥐의 눈의 망막 생체 이미징에 동시에 대한 자세한 지침을 제시한다. 광 산란 기반의 SD 10 월은 아마도 망막 영상 3에 대한 임상 "금 표준"입니다, 그러나,이 망막에서 광 흡수를 감지 할 문자를 구분하지 않습니다. 새로 개발 PAOM이 망막 6 광 흡수 특성을 제공하는 유일한 광 - 흡수 기반 안과 이미징 양상이다. 헤모글로빈과 멜라닌이 endogenously 강한 광 흡수 색소 때문에 PAOM 추가 대비 에이전트에 의존하지 않고 망막 / choroidal 선박 및 RPE의 해부학 적 구조와 기능을 조사 할 수 있습니다.
PAOM에서 산만 초음파 변환기는 (~ 2.8 × 2.8 mm 2) t 방향으로 PA 신호의 부패한 검출 감도를 발생의 유한 요소 활성으로 인해 10 제한된 감도 영역이보기 (FOV)의 .......
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공개 사항
모든 실험 동물의 절차는 노스 웨스턴 대학의 기관 동물 케어 및 사용위원회에 의해 승인되었습니다.
감사의 글
우리는 국립 과학 재단 (National Science Foundation) (경력 CBET-1055379)과 국립 보건원 (1RC4EY021357, 1R01EY019951)에서 관대 한 지원을 감사합니다. 우리는 또한 중국 장학위원회에서 웨이의 노래를 지원을 인정합니다.
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참고문헌
- Kinyoun, J. L., Martin, D. C., Fujimoto, W. Y., Leonetti, D. L. Ophthalmoscopy versus fundus photographs for detecting and grading diabetic retinopathy. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33 (6), 1888-1893 (1992).
- Schuman, J. S., Wollstein, G., Farra, T., Hertzmark, E., Aydin, A., Fujimoto, J. G., Paunescu, L. A.
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재인쇄 및 허가
