Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Hand-held klinische Photoacoustic Imaging systeem voor Real-time niet-invasieve kleine dierlijke Imaging

10.7K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/56649

⸱

16 oktober 2017

 ,  , 
1School of Chemical and Biomedical Engineering, Nanyang Technological University

In dit artikel

Samenvatting

Een klinische handheld photoacoustic imaging systeem zullen worden gedemonstreerd voor real-time niet-invasieve kleine dierlijke imaging.

Samenvatting

Vertaling van photoacoustic imaging in de kliniek is een grote uitdaging. Handheld real-time klinische photoacoustic imaging systemen zijn zeer zeldzaam. Wij rapporteren hier een gecombineerde photoacoustic en klinische echografie imaging systeem door de integratie van een ultrasone sonde met lichte levering voor kleine dieren imaging. We laten dit zien door tonen sentinel lymfeklier beeldvorming bij kleine dieren samen met minimaal invasieve real-time naald begeleiding. Een platform van de klinische echografie met toegang tot gegevens ruw kanaal maakt de integratie van photoacoustic imaging leidt tot een handheld real-time klinische photoacoustic imaging systeem. Methyleenblauw werd gebruikt voor sentinel lymfeklier beeldvorming bij 675 nm golflengte. Bovendien werd de naald begeleiding met dubbele modale echografie en photoacoustic imaging getoond met behulp van het imaging systeem. Diepte beeldvorming van maximaal 1,5 cm werd aangetoond met een laser 10 Hz bij een photoacoustic imaging beeldsnelheid van 5 beelden per seconde.

Inleiding

Voor de detectie en de enscenering van kanker, verschillende beeldvormende technieken beschikbaar zijn. Sommige van de meest gebruikte beeldvormende modaliteiten zijn magnetische resonantie beeldvorming (MRI), X-Ray berekend tomografie (CT), X-Ray, ultrasound (VS), positron emissie tomografie (PET), fluorescentie imaging, etc.1,2, 3 , 4. maar dat, enkele van de bestaande imaging technieken invasieve, schadelijke straling, of zijn traag, duur, omvangrijk of onvriendelijk aan patiënten. Er is dus een constante behoefte om nieuwe te ontwikkelen, snelle en kosteneffectieve beeldvormingstechnieken voor diagnostiek en therapie5.

Photoacoustic (PAI) imaging is een opkomende imaging techniek, die optische contrastrijke met hoge ultrasone hoge resolutie op een diepere imaging diepte5,6,7,8combineert, 9. In PAI, wordt een korte laser impuls gebruikt voor weefsel bestraling. Het licht wordt geabsorbeerd door het weefsel die tot een kleine temperatuurstijging leidt. Als gevolg van de uitbreiding van de thermoelastic, worden drukgolven (in de vorm van akoestische golven) gegenereerd binnen het weefsel. De gegenereerde akoestische golven (ook bekend als photoacoustic (PA) golven) worden verworven met een wideband echografie transducer (UST) buiten de grenzen van het weefsel. Deze verworven PA-signalen kunnen worden gebruikt om te reconstrueren PA beelden, onthullen de structurele en functionele informatie binnen het weefsel. PAI heeft een breed scala van toepassingen, waaronder: bloedvat imaging sentinel lymfeklier beeldvorming hersenen therapieën imaging, beeldvorming van de tumor, moleculaire beeldvorming, etc.10,11,12, 13,14,15 PAI heeft talrijke toepassingen vanwege zijn voordelen, namelijk: diepere indringingsdiepte, goede ruimtelijke resolutie en hoge weke contrast. Het contrast in PAI kunnen endogene melanine, bloed, enz. Wanneer de endogene contrast niet sterk genoeg is, zoals exogene contrastmiddelen organische kleurstoffen, nanodeeltjes, quantumdots, etc.16,17,18,19, 20 , 21 kan worden gebruikt voor het verbeteren van het contrast.

Hoewel PAI tal van voordelen ten opzichte van andere beeldvormingstechnieken heeft, is klinische vertaling nog steeds een zeer grote uitdaging. De voornaamste beperkingen zijn het omvangrijke karakter van de lasers worden gebruikt, het merendeel van de USTs gebruikt voor data-acquisitie zijn niet compatibel met klinische Amerikaanse systemen, en de niet-beschikbaarheid van commercieel beschikbare klinische VS imaging systemen die toegang tot ruwe kanaal verschaffen gegevens. Pas onlangs, zijn commerciële klinische VS machines met toegang tot ruwe gegevens beschikbaar22geworden. In dit werk willen we de haalbaarheid van PAI aantonen met een handheld set-up met behulp van een klinische Amerikaanse platform. Wij streven ernaar om aan te tonen dat door aan te tonen van niet-invasieve beeldvorming van sentinel lymfklieren (SLNs) in een kleine diermodel.

Invasieve borstkanker tumoren zijn een van de belangrijkste doodsoorzaken kanker onder vrouwen. Diagnose en enscenering van kanker van de borst vroeg is essentieel voor het bepalen van de behandelingsstrategieën, die een belangrijke rol in de prognose voor de patiënt spelen. Voor borst kanker tijdelijke sentinel lymfeklier biopten (SLNB) meestal zijn gebruikt23,24. SLN is de primaire lymfeklier waar de mogelijkheid van het vinden van kankercellen de hoogste als gevolg van metastase. SLNBs betrekken via injectie een kleurstof of een radioactieve tracer, gevolgd door het gebied met een kleine incisie open snijden, en dan vinden de SLN visueel in het geval van kleurstoffen of met de hulp van een geigerteller, in het geval van een radioactieve tracer. Na identificatie, een paar SLN verwijderd voor histopathologisch onderzoek24,25. Positieve SLNB geeft aan dat de tumor is uitgezaaid naar nabijgelegen lymfeklieren en misschien naar andere organen. Negatieve SLNB geeft aan dat de kans op uitzaaiingen te verwaarlozen26. SLNB heeft talrijke complicaties gekoppeld zoals gevoelloosheid van de arm, lymfoedeem, etc.27 te elimineren van de SLNB bijbehorende complicaties, een niet-invasieve beeldvormende techniek nodig is.

Voor de toewijzing van de SLN aan kleine dieren en mensen, is PA imaging onderzocht uitgebreid met de hulp van verschillende contrast agenten15,28,29,30,31 , 32. echter, de systemen die momenteel worden gebruikt in een klinische scenario kunnen niet worden gebruikt zoals eerder opgemerkt. Een andere zorg worden aangepakt is de chirurgische procedure die betrokken zijn bij SLNB28. Aanpassing van minimaal invasieve procedures voor fijne naald aspiratie biopsie was (FNAB) nodig om de hersteltijd en de bijwerkingen van de patiënten te verminderen. In dit werk, een klinische Amerikaanse systeem werd gebruikt voor de gecombineerde VS en PA imaging werd gebruikt. Voor het gemak van gebruik in de klinische setup, een op maat gemaakte handheld houder voor huisvesting optische vezel en UST werd ontworpen. Methyleenblauw (MB) werd gebruikt voor de identificatie en toewijzing SLNs. Daarnaast te elimineren van de complicaties die zijn gekoppeld aan de chirurgie van de SLNB, niet-invasieve real-time naald bijhouden wordt ook aangetoond.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

alle dierproeven werden uitgevoerd volgens de goedgekeurde richtsnoeren en voorschriften door de Commissie institutionele Animal Care en gebruik van Nanyang Technological University, Singapore (dier protocolnummer ARF-SBS / NIE-A0263).

1. handheld Real-time klinische PA en ons Imaging System

  1. de schematische voorstelling van de handheld klinische PAI systeem 33 wordt getoond in Figuur 1a. Het bestaat uit een optische parametrische oscillator (OPO) laser gepompt door een frequentie verdubbelde nanosecond gepulseerde ND: YAG pomp laser, een gespleten optische vezelbundel ( Figuur 1b), een op maat gemaakte 3D afgedrukt (houder) handheld sonde Figuur 1 c) 33, klinische dual modale VS en PA systeem en een klinisch lineaire matrix Oest (zie tabel of Materials).
  2. Uitvoeren van de software die wordt geleverd door de fabrikant in de klinische Amerikaanse systeem door te klikken op het pictogram voor de software van de desktop.
  3. Van het touchscreen, selecteer het ' onderzoek ' knop te bedienen van het systeem van de V.S. in de onderzoek-modus. Klik op de gecombineerde VS en PA imaging script uit de lijst van scripts en klik op run voor beeldvorming in de gecombineerde modus.
  4. Synchroniseren de klinische Amerikaanse systeem met de laser met behulp van de laser-trigger uit of met behulp van een fotodiode.
    Opmerking: Sluit de vaste synchronisatie uit van de laser aan Amerikaanse systeem sync in. Zorg ervoor om te zorgen voor positieve Transistor-transistor-logic (TTL) signaal als het synchronisatiesignaal. Een fotodiode signaal kan ook worden gebruikt voor sync doel. Het Amerikaanse systeem sync in is verbonden met de fotodiode detector met behulp van een fotodiode bias module. Wanneer de laser ingeschakeld is, geeft de fotodiode een signaal te activeren en synchroniseren van zowel de laser als het Amerikaanse systeem. Voer deze stap uit telkens.
  5. Inschakelen van de laser, ga op netstroom en draai de sleutel aan de linkerkant op de laser-controller. Start de laser als u zeker bent van de herhaling snelheid is 10 Hz (F10 wordt getoond op het display) en de vertraging van de Q-switch is zo laag als 170 µs om lage laser energie. Als u wilt instellen van de vertraging, druk op de selecteertoets tot u ziet de vertraging waarde en verhogen tot 170.
    Opmerking: De laser gaat ongeveer 20 min naar warme omhoog
  6. Open de software-interface op een computer en in de goto menu Voer de golflengte als 675 nm en druk op de ' start '-knop om de golflengte op 675 nm.
    Opmerking: De laser kan worden afgestemd van 670 op 2500 nm, echter het is onstabiel op 670 nm.
  7. Druk op de sluiterknop en zet de laser met de schakeloptie uitlijnen van de laserstraal naar de fiber ingang.
  8. Met een 1 inch (2,5 cm) diameter plano-bolle lens van brandpuntsafstand 15 mm, focus de laserstraal naar de vezelbundel zodanig dat al het licht op de vezel invoer einde valt.
    Opmerking: De optische vezel heeft 1600 kleine vezels gebundeld. Het wordt gespleten in het midden met twee uiteinden van de rechthoekige uitvoer hebben 800 optische vezels elke. De 800 vezels zijn verpakt in een gebied van 0.1 x 4 cm, zodat deze overeenkomen met de afmetingen van het UST zijn met. De kerndiameter van elke optische vezel is 185 µm, met een numerieke diafragma van 0.22.
  9. De laser uitschakelen na uitlijning.
  10. Van de 4 sonde houders met verschillende hoeken van de verlichtingssterkte (0°, 5°, 10° en 15°) Kies de juiste sonde houder op basis van de toepassing (diepte van imaging, grootte van het object, vorm van het object, en de locatie van het object).
    Opmerking: De sonde houders werden ontworpen en 3D afgedrukt in het lab. Het heeft drie sleuven, twee voor de gespleten optische vezels en de centrale een voor het UST. De dimensie van de houder van de sonde was gebaseerd op de afmetingen van de optische vezel en het UST. Monte Carlo simulaties werden gedaan om te bestuderen van de lichte verlichting nodig voor SLNs op hogere diepte denkbaar. SNR was hoger op een lagere diepte voor een verlichting van 15 ° 33.
  11. De gespleten optische vezel past de 3D gedrukte sonde houder op een lichte lichtinvalshoek 15˚.
  12. u de UST in de gleuf van de centrum van de houder.
    Opmerking: Figuur 1 d toont de foto van de houder van de sonde met de optische vezel en UST. De lineaire array UST 128 Arrayelementen heeft. De center frequentie van het UST is 8,5 MHz en de fractionele bandbreedte is 95%. De lengte van het UST is 3,85 cm. Echter het systeem heeft alleen 64 parallel data-acquisitie hardware en vereist dat twee laser pulsen om gegevens te verzamelen van alle 128 elementen. De effectieve frame rate van het systeem is daarom de helft de herhaling polsslag van de laser, oftewel 5 raamwindow via tweede 34.
  13. Pas de afstand tussen het UST en het einde van de vezel tot 1 cm door het losdraaien van de schroeven aan de kant en draai het na het aanpassen van de exacte afstand.
    Opmerking: De parameters zijn geoptimaliseerd voor SLN imaging met simulatie en phantom experimenten 33. Het UST kan worden beveiligd met de twee schroeven aan de houder van de sonde. Dit biedt de flexibiliteit om te variëren van de afstand tussen het optische en het UST.
  14. Schakelaar op de laser- en vergeet niet om het verkrijgen van een rechthoekig laserstraal ter plaatse vóór het UST.
  15. Switch uit de laser. Verhogen van de energie van de laser (doordat de vertraging) naar de gewenste waarde voor de beeldvorming doel.
    Opmerking: Raadpleeg de handleiding voor de maximale vertraging die kan worden ingesteld voor de ND: YAG laser. De vertragingswaarde van de gewenste voor dit systeem voor SLN imaging was ingesteld op 210.

2. Resolutie karakterisering

  1. Neem de verkrijgbare kip weefsel plaat en snijd het in een 6 x 6 cm 2 plaat. Gebruikend een mes snijd het in dikke sneden van 0,5 cm.
  2. Plaatst u een punt-object, zoals een 23 G naald met diameter 0,6 mm, op de top van kip borstweefsel.
    3. Switch ON de laser
  3. .
    Let op: Veiligheidsbril moeten gedragen worden bij het werken met de laser voor de rest van het protocol. Een uitzondering werd gemaakt tijdens het uitlijning proces, aangezien de laser energie zwak was.
  4. PA nemen beelden van de naald op verschillende diepten door het stapelen van meerdere kip borstkanker weefsel segmenten van dikte 0.5 cm één-door-één omhoog aan toepassen U.S. gel 3 cm. tussen de lagen van het weefsel van de kipfilet om ons koppeling.
  5. Opslaan en de bundel-ingedeelde afbeeldingen opslaan als .mat bestand.
  6. Uitschakelen van de laser.
  7. Verwerken de gegevens met de in-house code met behulp van beeld processing software 17.
    Opmerking: Om te bepalen van de axiale en laterale resolutie, de punt-spread-functie van de genormaliseerde PA signalen langs de respectieve aanwijzingen vinden en ze passen bij een Gaussiaanse distributie functie 17. De volle breedte op halve maximaal te verkrijgen. Voor het verkrijgen van de functie van het punt verspreiden, is het nodig om het imago van een punt. Er is echter een andere manier van het verkrijgen van een punt verspreiden functie wanneer imaging een punt doelwit moeilijk is (zoals in ons geval, voor een heel klein punt doel het signaal vrij klein is en daarom we een iets groter doel gebruiken). Als het doel is groot, in plaats van direct krijgen van het punt verspreiden functie, kunt krijgen een rand verspreiden-functie. Door het nemen van de eerste afgeleide van de functie van de rand verspreiden, kan men dan de punt verspreiden functie krijgen. Daarom, is het niet absoluut noodzakelijk om een punt doel gebruiken voor het berekenen van de resolutie 22.

3. Dierlijke voorbereiding SLN Imaging

< p class = "jove_content "> Opmerking: handheld klinische beeldvorming hierboven beschreven systeem mag voor imaging-klein dier SLN werd aangetoond. Voor experimenten, werden 6 tot 8-weken oude gezond, vrouwelijke ratten (NTac:Sprague Dawley, 220 ± 30 g) aangeschaft. Vrouwelijke ratten worden gebruikt omdat het voorkomen van borstkanker bij mannelijke ratten minder frequent is. Mannelijke ratten kunnen echter ook worden gebruikt voor de studies. Daarnaast in de literatuur worden vrouwelijke ratten gebruikt meer algemeen voor de beeldvorming SLN.

  1. Rat afstomping
    1. voor imaging, anesthetize de rat met de verdoving oplossing, waarin een cocktail van ketamine (100 mg/mL), xylazine (20 mg/mL) en injecteerbare zoutoplossing op een verhouding van 2:1:1. 0,2 mL van de cocktail per 100 g van dierlijke gewicht toevoegen aan een steriele chirurgische 1 mL injectiespuit met naald (27G, ½ inch).
    2. Scruff de nek van de rat met de hand en desinfecteren van de recht-lower kwadrant van de buik met een alcohol doekje. Injecteren van verdoving oplossing in het dierlijk lichaam.
    3. Zorgen ervoor dat het dier wordt verdoofd door te controleren voor reflex op Teen snuifje.
  2. Voor SLN imaging, verwijderen haren uit de regio van belang voorzichtig met verkrijgbare haar verwijdering room. Gebruik zo veel als nodig is ter dekking van het gebied volledig. Verwijder de crème met een NAT wattenstaafje na 3-5 min van toepassing. Voorkom ogen tegen droogte en toevallige laser schade en het toepassen van kunstmatige scheur zalf.
  3. Plaats blauw underpad op tafel en plaats het dier zijwaarts op het. Inademing verdoving via een neus kegel (0,75% van Isofluraan samen met zuurstof (1.2 L/min)) om het dier onder narcose tijdens experimenten beheren. Clip van de Pulsoximeter naar de achterste poot van de rat te bewaken de hartslag en de verzadiging van de perifere zuurstof tijdens experimenten.
    Opmerking: Zorg ervoor dat het dier is warm met behulp van een verwarming pad goedgekeurd voor dierlijk gebruik.

4. In Vivo SLN Imaging van ratten

  1. voor imaging, 0,5 tot 1 mL van Amerikaanse gel van toepassing op de huid met behulp van een spuit en verspreid het goed met een applicator. Plaats een 0.5 cm dikke kipfilet weefsel plakje formaat 6 x 6 cm op het imaginggebied en meer Amerikaanse gel van toepassing op het weefsel van de kip om koppeling.
    Opmerking: LNs bevinden zich onder de huid (binnen 2-3 mm) bij ratten. Bij de mens, LNs zijn op een diepte van 1 cm. dus, kip weefsel wordt geplaatst in het imaginggebied van rat om na te bootsen de menselijke beeldvorming scenario. Als alternatief, weefsel nabootsen phantoms kan worden gebruikt in plaats van kip weefsel.
  2. Schakelaar op de laser. Plaats de handheld sonde-houder bovenop de kip weefsel en scan it (Beweeg de houder rechts naar links) in de gecombineerde VS en PA modus.
    Opmerking: Het gebied van de laserstraal is ongeveer 3 cm 2 en fluentie wordt berekend als ongeveer 8 mJ/cm 2, dat minder dan de opgegeven limiet van American National Standards Institute (ANSI), veiligheid (20 mJ/cm 2 is) 35 . De imaging diepte is ingesteld op 2 cm in de klinische Amerikaanse systeem. Veiligheidsbril moeten gedragen worden in alle tijden wanneer de laser wordt ingeschakeld.
  3. De imaging diepte voor PA imaging ingesteld op 2 cm.
  4. Krijgen een beeld van de controle van de regio van belang, boven het voorste been in de thoracale gebied, door het bewegen van de handheld sonde van links naar rechts vóór injectie van de agent contrast.
    Opmerking: Al de gegevens zijn opgeslagen in de data bundel-gevormd typt voor verdere verwerking.
  5. Injecteren van 0,2 mL van het agens met contrast, (dat wil zeggen, MB (10 mg/mL)) in het forepaw van het dier en masseer het goed voor 2 min om contrast agent verkeer naar de lymfeklieren via de lymfevaten.
  6. Scan na 5 min met de handheld sonde langs het weefsel van de kip te vinden de SLN met behulp van de PA signaal.
    Opmerking: Alle frames worden opgeslagen in het gegevenstype lichtbundel gevormde.
  7. Klik op de ' freeze ' knop van de besturingselementen op het Amerikaanse systeem en klik op de ' exporteren geselecteerde frames ' de knoop van de Aanraking scherm om de opgenomen gegevens te exporteren.
    Opmerking: Gegevens kunnen worden opgeslagen in verschillende formaten namelijk straal gevormd, scan geconverteerd, kanaal en IQ
  8. 2 meer lagen van 0,5 cm dik kip weefsel segmenten op de top van het dier één voor één toevoegen en zoek de SLN om aan te tonen van de haalbaarheid van diepte imaging tot 1,5 cm.
  9. Na imaging, het verwijderen van alle weefsel-segmenten van de kip
  10. Uitschakelen van de laser.

5. PA spectroscopie van SLN

  1. een 0.5 cm dikke kipfilet weefsel segment plaats op de rat.
  2. Set van de golflengte van de laser als 670 nm de softwarematig.
  3. Schakelaar op de laser. Scannen met de sonde langs het weefsel van de borst van de kip op het gebied te vinden de SLN met behulp van de PA signaal.
  4. De sonde stabiel te houden na het identificeren van de SLN.
  5. Op de laser afstemmen van software die is geleverd, voert u de golflengte als de 800 nm in de laser software, stel de snelheid als 10 nm/s, en klik op de ' start ' knop.
    Opmerking: Dit zal variëren de golflengte van 670 nm tot 800 nm bij een snelheid van 10 nm/s. Het golflengtegebied gevarieerd hangt af van het absorptiespectrum van de agent van de contrast gebruikt. MB heeft een scherpe piek van ongeveer 670 nm.
  6. Observeren van de verandering in PA signaal met golflengte verandering.
  7. Uitschakelen van de laser.
  8. Verwijderen van de kip weefsel slice.

6. Real-time naald bijhouden met behulp van PAI

  1. plaats een 0.5 cm dikke kipfilet weefsel slice op het dier. Stel de golflengte op 675 nm.
  2. Schakelaar op de laser. Verplaatsen van de sonde te vinden en identificeren van SLN op scherm met behulp van de PA signaal.
  3. Real-time naald bijhouden
    1. injecteren een 23 G naald, voor afmetingen 0,6 x 32 mm 2, parallel aan het UST via het kip-weefsel in het dier tot de SLN, tijdens het begeleiden van het in real-time op de klinische VS Systeemmonitor.
  4. Na experimenten, de laser uit te schakelen. Verwijderen van het weefsel van de kip en pulse oximeter van het dier en het dier naar de werk-Bank. De ultrageluid-gel op de rat met katoen veegt schoon.
  5. Plaats van het dier op zijn beddengoed en volgen het totdat het bewustzijn herwint.
  6. Na het gedrag normaal is het dier terugkeren naar zijn kooi.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

figure-results-1
Figuur 1: de beschrijving van het systeem. (a) schematische weergave van de PAI-systeem met dubbele modale klinische Amerikaanse systeem. OPO - optische parametrische oscillator, van - optische vezelbundel, FH - vezel houder, USM - klinische VS machine. De houder van de vezel integreert het UST en twee output optische vezelbundel. De machine van de verdoving leveren Isofl...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Momenteel is de kosten van de screening, diagnose en behandeling van kanker zeer hoog. Er zijn verschillende modaliteiten die worden gebruikt voor de screening op kanker en de diagnose imaging. Veel van deze beeldvormende technieken hebben echter beperkingen waaronder omvangrijk machine grootte invasieve diagnose, unfriendliness aan patiënten, te duur, vereiste van ioniserende straling, of het gebruik van radioactieve contrastmiddelen. Een efficiënte, kosteneffectieve en real-time beeldvorming en richtsysteem is daarom h...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben geen relevante financiële belangen in het manuscript en geen andere potentiële belangenconflicten openbaar te maken.

Dankbetuigingen

De auteurs wil erkennen de financiële steun van de onderzoeksbeurs van de Tier 1 gefinancierd door het ministerie van onderwijs in Singapore (RG48/16: M4011617) en fase 2 onderzoeksbeurs gefinancierd door het ministerie van onderwijs in Singapore (ARC2/15: M4020238). De auteurs wil erkennen van Dr. Rhonnie Oostenrijk Dienzo voor zijn hulp met dieren omgaan.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Q-switched Nd:YAG laserContinuumSurelitePomplaser
Optical parametric oscillatorContinuumOPO laser
Klinisch echografiebeeldvormingssysteemAlpinionE-CUBE 12RDuaal modaal echografie- en fotoakoestisch beeldvormingssysteem
Lineaire array echografie transducerAlpinionL3-12128 elementen lineaire array transducer met een centrale frequentie van 8,5 MHz, fractionele bandbreedte van 95%,
Bifurceerde optische vezelCeramOptecOp maat gemaaktOm het licht van de laser naar de draagbare vezelhouder te koppelen
LensThorlabsLB1869Licht van de laser naar de optische vezel richten
Echografie gelProgress/parker acquasonic gelPA-GEL-CLEA-5000Acoustic koppeling
BeeldverwerkingssoftwareMathworksMatlabHuisgemaakt programma met behulp van Matlab
Anesthesieapparaatmedical plus pte ltdNiet-herademingsanesthesieapparaat met zuurstofconcentrator.Voorziet in zuurstof en isofluraan voor het dier
Portable pulsoxymeterMedtronicPM10N met diergeneeskundig sensorHoudt de pulsoxymetrie van het dier in de gaten
DierverdelerIn Vivos Pte Ltd, SingaporeDierverdeler die kleine dieren levert voor onderzoeksdoeleinden.
AdemmaskerOp maat gemaaktWordt samen met dierhouder gebruikt om een anesthesiegemengde aan het dier te leveren
KippenborstweefselPasarWordt gebruikt om diepte toe te voegen om een menselijk beeldvormingsscenario na te bootsen
23G naaldBD Precisionglide23G, 1 en een halve inchWordt gebruikt voor realtime naaldgeleiding
Houdder voor de glasvezelkabelOp maat gemaaktOm het invoereinde van de bifurceerde kabel vast te houden
Handbediende sondeOp maat gemaakt 3D geprintMet twee sleuven voor de twee uitvoeruiteinden van de optische vezel en één sleuf voor de echografietransducer
Methyleenblauw (10 mg/mL)SteropContrastmiddel voor PA-beeldvorming
LaserafstemmingssoftwareSurelite OPO PLUSSLOPOSoftware om de golflengte van de OPO-laser af te stemmen
FotodiodeThorlabsSP05/MOm de laserpuls te detecteren om het echografiesysteem te activeren
Fotodiode bias moduleThorlabsPBM42Om het fotodiodesignaal te versterken om het echografiesignaal te activeren
OntharingscremeReckitt BenckiserVeetWordt gebruikt om het haar uit het beeldvormingsgebied te verwijderen
LaservermogensmeterOphirStarlite, p/n: 7Z01565Wordt gebruikt om het laservermogen te meten

Referenties

  1. Yun, S. H., Kwok, S. J. Light in diagnosis, therapy and surgery. Nat. Biomed. Eng. 1, 0008(2017).
  2. Tseng, J., et al. Clinical accuracy of preoperative breast MRI for breast cancer. J. Surg. Oncol. , (2017).
  3. Baran, P., et al. Optimization of propagation-based x-ray phase-contrast tomography for breast cancer imaging. Phys. Med. Biol. 62 (6), 2315(2017).
  4. Huzarski, T., et al. Screening with magnetic resonance imaging, mammography and ultrasound in women at average and intermediate risk of breast cancer. Hered. Cancer Clin. Pract. 15 (1), 4(2017).
  5. Upputuri, P. K., Pramanik, M. Recent advances toward preclinical and clinical translation of photoacoustic tomography: a review. J. Biomed. Opt. 22 (4), 041006(2017).
  6. Wang, L. V., Yao, J. A practical guide to photoacoustic tomography in the life sciences. Nat. Methods. 13 (8), 627-638 (2016).
  7. Wang, L. V., Gao, L. Photoacoustic microscopy and computed tomography: from bench to bedside. Annu Rev Biomed Eng. 16, 155-185 (2014).
  8. Beard, P. Biomedical photoacoustic imaging. Interface Focus. 1 (4), 602-631 (2011).
  9. Yao, J., Wang, L. V. Photoacoustic tomography: fundamentals, advances and prospects. Contrast Media Mol Imaging. 6 (5), 332-345 (2011).
  10. Hai, P., et al. Label-free high-throughput detection and quantification of circulating melanoma tumor cell clusters by linear-array-based photoacoustic tomography. J. Biomed. Opt. 22 (4), 041004(2017).
  11. Upputuri, P. K., Kalva, S. K., Moothanchery, M., Pramanik, M. Pulsed laser diode photoacoustic tomography (PLD-PAT) system for fast in vivo imaging of small animal brain. Proc Spie. , 100645O (2017).
  12. Fakhrejahani, E., et al. Clinical report on the first prototype of a photoacoustic tomography system with dual illumination for breast cancer imaging. PLoS One. 10 (10), e0139113(2015).
  13. Wang, L. V., Hu, S. Photoacoustic Tomography: In Vivo Imaging from Organelles to Organs. Science. 335 (6075), 1458-1462 (2012).
  14. Pan, D., et al. Molecular photoacoustic imaging of angiogenesis with integrin-targeted gold nanobeacons. FASEB J. 25 (3), 875-882 (2011).
  15. Erpelding, T. N., et al. Sentinel Lymph Nodes in the Rat : Noninvasive Photoacoustic and US imaging with a clinical US system. Radiology. 256 (1), 102-110 (2010).
  16. Gawale, Y., et al. Carbazole-Linked Near-Infrared Aza-BODIPY Dyes as Triplet Sensitizers and Photoacoustic Contrast Agents for Deep-Tissue Imaging. Chem. Eur. J. 23 (27), 6570-6578 (2017).
  17. Sivasubramanian, K., et al. Near Infrared light-responsive liposomal contrast agent for photoacoustic imaging and drug release applications. J. Biomed. Opt. 22 (4), 041007(2017).
  18. Huang, S., Upputuri, P. K., Liu, H., Pramanik, M., Wang, M. A dual-functional benzobisthiadiazole derivative as an effective theranostic agent for near-infrared photoacoustic imaging and photothermal therapy. J. Mater. Chem. B. 4 (9), 1696-1703 (2016).
  19. Huang, S., Kannadorai, R. K., Chen, Y., Liu, Q., Wang, M. A narrow-bandgap benzobisthiadiazole derivative with high near-infrared photothermal conversion efficiency and robust photostability for cancer therapy. Chem. Comm. 51 (20), 4223-4226 (2015).
  20. Wu, D., Huang, L., Jiang, M. S., Jiang, H. Contrast Agents for Photoacoustic and Thermoacoustic Imaging: A Review. Int. J. Mol. Sci. 15 (12), 23616-23639 (2014).
  21. Pramanik, M., Swierczewska, M., Green, D., Sitharaman, B., Wang, L. V. Single-walled carbon nanotubes as a multimodal-thermoacoustic and photoacoustic-contrast agent. J. Biomed. Opt. 14 (3), 034018(2009).
  22. Kim, J., et al. Programmable Real-time Clinical Photoacoustic and Ultrasound Imaging System. Sci. Rep. 6, 35137(2016).
  23. McMasters, K. M., et al. Sentinel lymph node biopsy for breast cancer: a suitable alternative to routine axillary dissection in multi-institutional practice when optimal technique is used. J. Clin. Oncol. 18 (13), 2560-2566 (2000).
  24. Krag, D., et al. The sentinel node in breast cancer - a multicenter validation study. N. Engl. J. Med. 339 (14), 941-946 (1998).
  25. Borgstein, P. J., Meijer, S., Pijpers, R. Intradermal blue dye to identify sentinel lymphnode in breast cancer. The Lancet. 349 (9066), 1668-1669 (1997).
  26. Ung, O. A., South, N., Breast, W., Hospital, W. Australasian Experience and Trials in Sentinel Lymph Node Biopsy: The RACS SNAC Trial. Asian J. Surg. 27 (4), 284-290 (2004).
  27. Purushotham, A. D., et al. Morbidity after sentinel lymph node biopsy in primary breast cancer: results from a randomized controlled trial. J. Clin. Oncol. 23 (19), 4312-4321 (2005).
  28. Kim, C., et al. Handheld array-based photoacoustic probe for guiding needle biopsy of sentinel lymph nodes. J. Biomed. Opt. 15 (4), 046010(2010).
  29. Garcia-Uribe, A., et al. Dual-Modality Photoacoustic and Ultrasound Imaging System for Noninvasive Sentinel Lymph Node Detection in Patients with Breast Cancer. Sci. Rep. 5, 15748(2015).
  30. Kim, C., Song, K. H., Gao, F., Wang, L. V. Sentinel Lymph Nodes and Lymphatic Vessels: Noninvasive Dual-Modality in Vivo Mapping by Using Indocyanine Green in Rats-Volumetric Spectroscopic Photoacoustic Imaging and Planar Fluorescence Imaging. Radiology. 255 (2), 442-450 (2010).
  31. Pan, D., et al. Near infrared photoacoustic detection of sentinel lymph nodes with gold nanobeacons. Biomaterials. 31 (14), 4088-4093 (2010).
  32. Song, K. H., Kim, C., Cobley, C. M., Xia, Y., Wang, L. V. Near-infrared gold nanocages as a new class of tracers for photoacoustic sentinel lymph node mapping on a rat model. Nano Lett. 9 (1), 183-188 (2009).
  33. Sivasubramanian, K., Periyasamy, V., Wen, K. K., Pramanik, M. Optimizing light delivery through fiber bundle in photoacoustic imaging with clinical ultrasound system: Monte Carlo simulation and experimental validation. J. Biomed. Opt. 22 (4), 041008(2017).
  34. Sivasubramanian, K., Pramanik, M. High frame rate photoacoustic imaging at 7000 frames per second using clinical ultrasound system. Biomed. Opt. Express. 7 (2), 312-323 (2016).
  35. Laser Institute of America. American National Standard for Safe Use of Lasers. ANSI Standard Z136.1-2007. , NY. (2007).
  36. Prahl, S. Tabulated molar extinction coefficient for methylene blue in water. , Available from: http://omlc.ogi.edu/spectra/mb/mb-water.html (2016).
  37. Chapman, G. A., Johnson, D., Bodenham, A. R. Visualisation of needle position using ultrasonography. Anaesthesia. 61 (2), 148-158 (2006).
  38. Daoudi, K., et al. Handheld probe integrating laser diode and ultrasound transducer array for ultrasound/photoacoustic dual modality imaging. Opt. Express. 22 (21), 26365-26374 (2014).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Tags

Klinische echografieschildwachtkliernaaldgeleidingmethyleenblauwhandheld systeemreal-time beeldvormingduaal modaalgolflengte van de laser
Hand-held klinische Photoacoustic Imaging systeem voor Real-time niet-invasieve kleine dierlijke Imaging
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.