다음을위한 고성능 컴팩트 광 음향 단층 촬영 시스템 In Vivo 소형 동물 뇌 영상

이 절차의 전반적인 목표는 작은 동물의 생체 내 뇌 이미징을 위한 저비용의 소형 광음향 시스템의 성능을 입증하는 것입니다. 광음향 단층 촬영(PAT은 빛과 소리를 결합한 하이브리드 이미징 방식입니다. PAT는 매우 높은 광학 대비로 장기에 대한 세포소기관의 in vivo deep tissue 이미징을 제공합니다.

이 작업은 쥐의 생체 내 단면 뇌 이미징을 위한 소형 고속 펄서 레이저 다이오드 기반 광음향 단층 촬영 시스템을 제공합니다. 연구원인 Paul Kumar Upputuri 박사, 박사 과정 학생인 Sandeep Kumar Kalva, 연구실의 프로젝트 책임자인 Vijitha Periyasamy가 절차를 시연할 예정입니다. 시스템 준비를 시작하려면 원형 스캐너 어셈블리에 장착된 펄스 레이저 다이오드를 켭니다.

레이저 드라이버 장치를 사용하여 반복률을 7, 000Hz로 설정합니다. 레이저 전원 공급 장치를 3.1볼트로 설정하여 1.42밀리줄의 펄스 에너지를 달성합니다. 그런 다음 집속 초음파 이머젼 변환기를 펄서 수신기 장치에 연결합니다.

변환기가 플레이트의 중심을 향하도록 하여 원형 스캐닝 플레이트 아래의 홀더에 변환기를 장착합니다. 스캐닝 어셈블리를 탱크 바닥에 폴리에틸렌 이미징 창이 있는 아크릴 탱크에 놓습니다. 변환기가 완전히 잠길 때까지 탱크에 물을 추가합니다.

이미징을 진행하기 전에 펄서-수신기 장치에서 광음향 신호가 감지되고 있는지 확인하십시오. 이미징 절차를 시작하려면 건강한 암컷 쥐를 구하십시오. 마취 후 이발기로 두피의 털을 다듬습니다.

트리밍된 부위에 제모 크림을 부드럽게 바릅니다. 4-5분 후 면봉으로 크림을 제거합니다. 쥐의 눈에 멸균 안연고를 바르면 건조함을 방지하고 흩어지는 레이저 빔을 차단할 수 있습니다.

호흡 마스크가 장착된 맞춤형 이미징 침대를 수술용 테이프가 있는 실험실 잭에 고정합니다. 동물을 이미징 베드에 엎드린 자세로 놓고 코와 입을 마스크 안에 넣습니다. 수술용 테이프로 이미징 침대에 동물을 고정합니다.

이미징 베드 어셈블리를 광학 테이블 위에 놓습니다. 호흡 마스크를 마취 기계에 연결하고 흡입 마취제를 전달하기 시작합니다. 동물의 꼬리나 뒷발에 맥박 산소 측정기를 부착하여 절차 전반에 걸쳐 생리적 상태를 모니터링합니다.

무색 초음파 젤을 동물의 두피에 바르십시오. 이미징 베드 어셈블리가 스캐너 아래에 단단히 배치되고 동물의 두피가 이미징 창 아래 중앙에 위치하도록 합니다. 초음파 젤이 이미징 창에 닿을 때까지 동물의 머리에 가해지는 압력을 최소화하도록 주의하면서 이미징 베드를 조심스럽게 올립니다.

테스트 이미지를 획득하고 뇌의 이미징 단면면이 초음파 변환기의 초점에 올 때까지 침대의 수직 위치를 조정합니다. 그런 다음 실험에 대한 매개 변수를 설정하고 스캔을 시작합니다. 이미징 기간 동안 동물을 모니터링합니다.

재구성 소프트웨어를 사용하여 단면 뇌 이미지를 얻습니다. 영상 촬영이 완료되면 마취를 중단하고 동물이 관찰 하에 완전히 회복할 수 있도록 합니다. 건강한 암컷 쥐 뇌의 단면 이미지는 비침습적 PLD PAT 이미징으로 획득되었습니다.

스캔 시간은 5초에서 20초 사이였습니다. 횡동(transverse sinus), 상시상동(superior sagittal sinus) 및 대뇌 정맥(cerebral veins)은 테스트된 모든 스캔 속도에서 볼 수 있었습니다. 두 번째 건강한 암컷 쥐로 절차를 반복했을 때도 동일한 성능이 관찰되었습니다.

이 소형 광음향 시스템은 뇌 혈관 구조의 광음향 이미지를 획득하는 데 사용됩니다. 그 결과, 이 시스템은 5초의 짧은 스캔 시간으로 고품질의 개별 뇌 이미지를 제공할 수 있습니다. 개발된 PAT 시스템의 향후 응용 분야에는 뇌종양 영상, 작은 동물의 장기 이미징, 신체 안팎으로 흐르는 조영제 및 기타 치료 응용 분야가 포함됩니다.