입체 광학 해상도 Photoacoustic 현미경

이 절차의 전반적인 목표는 비침습적이고 라벨이 없는 생체 내 광학 해상도 광음향 현미경 또는 미세 순환의 Pam을 입증하는 것입니다. 이것은 먼저 실험 동물을 마취함으로써 달성됩니다. 절차의 두 번째 단계는 광학 해상도 광음향 현미경의 이미징 헤드를 변환하여 관심 영역을 배치한 다음 스캐닝 매개변수를 설정하고 이미지 획득을 시작하는 것입니다.

궁극적으로 헤모글로빈의 총 산소 농도와 산소 포화도의 분포는 다중 파장 실험 데이터의 계산을 통해 구합니다. 광학 해상도 광음향 현미경은 레이저 여기 및 초음파 감지를 기반으로 합니다. 숏 포스트 레이저 빔은 생물학적 조직에 집중됩니다.

광 흡수는 일시적인 가열과 그에 따른 초음파 방출을 생성하여 이미지를 형성하기 위해 수신됩니다. Pam의 독특한 장점은 지상 감지 및 광학 흡수에 대한 절묘한 감도입니다. 이와는 대조적으로, 광학 현미경 검사가 아닌 기존 반사 기술은 주로 광학 산란 또는 형광에 민감합니다.광학 흡수 또는 RPM의 진공 라벨 무료 고해상도 이미징을 제공할 수 있는 능력은 신경학, 안과학, 혈관 생물학 및 피부과 분야에서 광범위한 생물 의학적 응용 분야를 발견했습니다.

광학 해상도 광음향 현미경 또는 PAMM은 광학 및 초음파 구성 요소로 구성됩니다. 광학 조사 소스는 고체 펄스 레이저에 의해 펌핑되는 염료 레이저입니다. 출력 레이저 빔은 중성 밀도 필터에 의해 감쇠되고 광 전달을 위해 단일 모드 광섬유에 결합되어 살아있는 물체가 아닌 현미경 이미징 헤드를 기계적으로 스캔하여 다중 모드 레이저 빔을 단일 모드 광섬유에 효과적으로 결합할 수 있습니다.

먼저 50마이크로미터 직경의 핀홀로 필터링됩니다. 핀홀은 콘덴서 렌즈의 초점에서 약간 떨어져 있어 직경을 기본 모드 빔 직경과 일치시킵니다. 거의 회절이 제한된 광학 초점을 생성하기 위해 단일 모드 광섬유의 출력이 정렬되어 현미경의 후면 조리개를 채웁니다. 목표.

초음파 감지에는 초음파 변환기에 연결된 수제 음향 광학 빔 결합기가 포함됩니다. 결합기는 광학 조사와 음향 감지를 동축으로 정렬합니다. 구형 캐비티는 결합기의 바닥으로 연마되어 물에서 0.5의 개구수를 가진 음향 렌즈를 생성하며, 이는 50MHz 중심 주파수에서 43마이크로미터의 음향 초점 직경을 제공합니다.

첫 번째 정렬의 경우 펄스 에코 초음파를 사용하여 음향 초점면의 위치를 결정하는 데 도움이 됩니다. 이미징 헤드는 최대 펄스 에코 초음파 신호가 관찰될 때까지 수직으로 조정됩니다. 검출 감도를 최대화하기 위해 광학 초점과 음향 초점이 정렬됩니다. 컨포칼.

검은색 전기 테이프 조각과 같은 광학적으로 흡수되는 표적이 음향 초점면에 배치됩니다. 그런 다음 광 음향 신호를 최대화하기 위해 광학 초점 위치를 조정합니다. OR PAM 시스템에는 전자 증폭기 및 아날로그 디지털 변환기, 기계식 스캐너 및 스캐너 컨트롤러도 포함됩니다.

디지털화된 신호는 이미지 형성을 위해 컴퓨터로 전송됩니다. 이 소프트웨어는 원시 데이터를 일련의 단면 bcan 이미지로 변환합니다. 현미경 헤드 래스터가 물체를 스캔할 때 기록된 이미지는 개별 단면 이미지, 2D 최대 진폭 투영 이미지 또는 3D 렌더링으로 표시될 수 있습니다.

물 탱크는 현미경 이미징 헤드를 수용하는 데 사용됩니다. 이미징 창은 페트리 접시로 절단되고 초음파 및 광학적으로 투명한 폴리에틸렌 멤브레인으로 밀봉됩니다. 물체에서 생성된 광음파는 먼저 물체와 폴리에틸렌 멤브레인 사이의 초음파 젤에 의해, 그리고 나서 페트리 접시에 있는 탈이온수에 의해 초음파 검출기에 음향적으로 결합됩니다.

사용 가능한 광학 레이저 및 초음파 변환기의 이러한 발명 및 응용은 OR PAM 시스템을 구성합니다. 다음 부분에서는 이 시스템을 사용하여 살아있는 쥐의 미세 혈관 구조를 이미지화할 것입니다. 이미지화되는 동물이 나체의 쥐가 아닌 경우 실험 24시간 전에 dete하는 것이 이상적입니다.

따라서 피부 혈관 조직에 대한 자극이 회복됩니다. 의료용 산소에서 기화된 3% ISO 불소로 마우스를 마취했습니다. 일반적인 유속은 분당 1리터에서 1.5리터 사이입니다.

동물의 체중에 따라 다릅니다. 1%ISO 불소로 마취 유지 실험 전반에 걸쳐 마우스가 완전히 마취되었는지 확인하기 위해 발가락 꼬집기를 수행합니다. 마우스를 정위 s로 옮기십시오.tage 체온을 섭씨 37도로 유지하기 위해 가열 패드가 있습니다.

이제 플라스틱 플레이트의 귀를 평평하게 만듭니다. 그런 다음 귀 위에 초음파 젤 층을 바릅니다. 젤 내부에 기포가 갇히지 않도록 합니다.

또한 안과 연고를 눈에 바르면 건조함이나 우발적인 레이저 손상을 방지할 수 있습니다. 어플리케이터로 눈을 직접 만지지 마십시오. 그런 다음 귀를 이미징 창 아래에 놓고 초음파 젤이 멤브레인 바닥에 닿을 때까지 동물 단계를 천천히 올립니다.

귀를 막에 대고 누르면 귀의 혈류에 영향을 줄 수 있으므로 부드러운 접촉이 필요합니다. 다음으로, 동물의 생리학적 상태를 모니터링하기 위해 몇 가지 예방 조치를 취하십시오. Clamp 맥박 산소 측정기를 마우스, 다리 또는 꼬리에 연결합니다.

이제 음향 렌즈가 탈이온수에 잠길 때까지 이미징 헤드를 내리고 음향 렌즈 아래에 갇힌 기포를 제거합니다. 레이저를 외부 트리거 모드로 설정하고 시험 스캔을 시작합니다. 광학 및 음향 이중 초점이 귀 중앙에 안착될 때까지 이미징 헤드의 Z 위치를 조정합니다.

이제 스캐닝 매개변수를 설정하고 공식 이미지 획득을 시작합니다. 총 헤모글로빈 농도를 측정합니다. 파장을 산소 헤모글로빈과 디옥시 헤모글로빈이 동일한 몰 흡광 계수를 갖는 ISO 경련 지점으로 설정합니다.

헤모글로빈 산소 포화도를 측정하려면 두 번째 파장을 옥시헤모글로빈과 디옥시헤모글로빈의 몰 흡광 계수가 뚜렷한 차이를 보이는 위치로 설정합니다. 완료되면 마우스 귀를 청소하고 마우스를 인큐베이터에 넣습니다. 환경 온도를 섭씨 37도로 설정하고 깨어나면 자연스럽게 쥐를 동물 시설로 되돌려 보냅니다.

이 최대 진폭 투영 이미지는 570나노미터에서 Pam을 사용하여 이미지화된 살아있는 누드 마우스 귀의 혈관 해부학적 구조를 보여줍니다. 이 투영 이미지는 같은 귀의 헤모글로빈 산소 포화도를 보여줍니다. 570나노미터의 ISO 경련 파장과 561나노미터의 디옥시헤모글로빈 흡수 우세 파장에서 획득한 이미지에서 계산됩니다.

박스형 영역을 자세히 살펴보면 oramm의 해상도를 알 수 있습니다. 조밀하게 채워진 모세관 층이 명확하게 분해됩니다. 이 비디오에서는 시스템 구성, 시스템 정렬 생체 내 실험 절차 및 기능 이미징 체계를 포함하여 ORPM의 일반적인 실험 프로토콜을 시연했습니다.

계기 디자인 및 가동에 있는 가장 중요한 양상의 한개는 화상 진찰 감도, 깊은 관통 청각적인 해결책 photoacoustic 현미경 검사법 및 photoacoustic 컴퓨터 단층 촬영과 조화하여 광학적인 해결책 photoacoustic 현미경 검사법에 결정적인 생체 내, 기능적이고 분자 화상 진찰 및 다수 끝 가늠자, 기관 못, 세포, 조직, 그리고 장기까지 동일한 대비로 이미지화할 수 있습니다. 이미징 확장성과 같은 Origin은 멀티 스케일 시스템, 생물학 및 번역 분야의 연구에 혁명을 일으킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 미시적 실험실 발견에서 거시적 임상 실습에 이르기까지.