Universal Hand-held Driedimensionale opto-akoestische Imaging Probe voor Deep Tissue Human-angiografie en Functional preklinisch Studies in Real Time

Het algemene doel van het volgende experiment is om de beeldvormingscapaciteiten van een nieuw ontwikkeld handheld opto-akoestisch systeem voor driedimensionale, functionele en moleculaire beeldvorming in realtime te illustreren. Dit wordt bereikt met behulp van een sonde met een sferische matrixarray van pizo-elektrische transducers rond een vezelbundel die lichtpulsen geleidt wanneer deze tegen weefsel wordt gehouden. Lichtpulsen van nanoseconden duur prikkelen ultrasone reacties die door de sonde worden vastgelegd.

Vervolgens wordt de data gebruikt om real-time beeldreconstructie uit te voeren, waardoor scans in een handheld-modus mogelijk zijn. De resultaten tonen de haalbaarheid van diepe weefselbeeldvorming van vasculaire morfologie, evenals belangrijke hemodynamische en perfusieparameters met een draagbaar systeem. De specifieke focus van alle laboratoria is de ontwikkeling van nieuwe biomedische beeldvormingstools op basis van optische akoestiek, diffuse optica, echografie en multimodale benaderingen.

Het nieuw ontwikkelde handheld opto-akoestische tomografiesysteem kan in wezen echt vijfdimensionale beeldvormingscapaciteit bieden. Dit betekent dat het hoge resolutie, spectroscopisch verrijkte volumetrische beeldvorming van weefselmorfologie en functie in realtime kan leveren. De volumetrische handbeeldvormingsbenadering in combinatie met real-timefunctie, elimineert capaciteit en biedt belangrijke voordelen voor klinische diagnostiek.

Bijvoorbeeld, bij perifere vaatziekten, lymfatische systeemstoornissen, borstkanker, huidlaesies, ontsteking, artritis. In combinatie met snelle golflengteafstemlasertechnologie, maakt het systeem real-time beeldvorming mogelijk van de biodistributie van lichtabsorberende agentia. Dit is de reden waarom nieuwe mogelijkheden gelijkelijk kunnen ontstaan in moleculaire beeldvormingstoepassingen bij kleine dieren.

Bijvoorbeeld, het bestuderen van weefselhemodynamiek in vivo celtracking, visualisatie van farmacokinetiek, orgaanperfusie of neurobeeldvorming. Begin met het voorbereiden van de hardware. Schakel de afstembare nabij-infrarode laserbron in voor een opwarmperiode van ongeveer 15 minuten. Om de uitgang te stabiliseren, wordt de laseruitgang aangesloten op de handheld sonde.

De sonde bestaat uit een matrixarray van piso elektrische elementen die zijn gerangschikt om een deel van een sfeer te bedekken met een opening voor een vezelbundel. In het midden, sluit een vezelbundel aan om de laserstraal van de laseruitgang naar de handheld sonde te geleiden. Verbind vervolgens de sferische matrixdetectiearray van de handheld sonde met het parallelle data-acquisitiesysteem, dat wordt geactiveerd door de Q-switch Uitgang van de laser. Ga door met het voorbereiden van de akoestische koppeling voor de sonde.

De transducer heeft een matchende behuizing die is afgesloten met een optisch en akoestisch transparante polyethyleenmembraan, dat contact maakt met de huid en de actieve transduceroppervlakte met de behuizing sluit. De relatieve positie van het actieve detectieoppervlak ten opzichte van het weefseloppervlak bepaalt de effectieve beelddiepte. Verbind een pomp tussen de tank en de sonde.

Gebruik deze vervolgens om het volume van ongeveer 100 milliliter tussen de transducer en het membraan te vullen. Nadat het pompen is voltooid, ontkoppelt u de pomp. Inspecteer de sonde om er zeker van te zijn dat er geen luchtbellen of lekken zijn.

Voor de veiligheid, zet beschermende veiligheidsbril op, geschikt voor nabij-infrarode golflengten. Stel de beeldvormingsgolflengten en laserpulsrepetitiefrequentie in. In de besturingssoftware is het golflengtebereik 690 tot 900 nanometer met de optische keuze, afhankelijk van het specifieke weefsel, chromo, vieren en extrinsiek toegediende agentia van belang.

De pulsrepetitiefrequentie ligt in het bereik van 10 tot 50 hertz en is afhankelijk van de gewenste volumetrische beeldvormingsframesnelheid, maar wordt ook beperkt door de laserblootstellingslimieten. Stel ook het akoestische data-acquisitiesysteem in om een inputimpedantie van één mega ohm te hebben met een bemonsteringssnelheid van 40 mega-samples per seconde en 12-bits verticale resolutie. Voor veilige bediening.

Meet de blootstellingsniveaus in het nabij-infrarode spectrale gebied met een laservermogensmeter. Plaats de vermogensmeter bij de polyethyleenmembraan van de sonde voor de meting. Laat laserstraling door de sonde gaan en pas de laservermogen en herhalingssnelheid aan.

Om veilige blootstellingsniveaus bij het membraan te bereiken wanneer aanpassingen worden gemaakt, verwijdert u vervolgens de vermogensmeter. De sonde is klaar voor gebruik. De volgende stap is om de patiënt voor te bereiden op de procedure.

Zorg voor de patiënt voor beschermende veiligheidsbril, geschikt voor nabij-infrarode golflengten. Inspecteer het te beeldvormen gebied. Als er haar aanwezig is, breng een depletielotion aan om het te verwijderen en ongewenste achtergrond in de beelden te voorkomen.

Maak het gebied schoon met een nat papier. Zodra het gebied duidelijk is, brengt u ultrasone gel aan op de huid in het te beeldvormen gebied. Om een efficiënte akoestische koppeling te bieden.

Houd de sonde op zijn plaats en start de voorbeeldsoftware, die de laseruitgang inschakelt en het visualiseren van driedimensionale beelden mogelijk maakt. De framesnelheid van de opto-akoestische beelden komt overeen met de laserpulsrepetitiefrequentie en wordt in realtime weergegeven. Wanneer tomografische reconstructie wordt geïmplementeerd op een grafische verwerkingseenheid, beweegt u de sonde voorzichtig om de visualisatie te optimaliseren en de structuur van belang te lokaliseren.

Ga door met het gebruik van de voorbeeldsoftware en schakel de hardware in de data-acquisitiemodus op de patiënt. Beweeg de sonde voorzichtig enkele millimeters per seconde rond het beeldvormingsgebied om de structuren van belang te volgen. Bij voltooiing van de data-acquisitie, stopt u de software, die ook de laser stopt.

De onderarm van een gezonde vrijwilliger bevindt zich aan de linkerkant. Het witte vak vertegenwoordigt het gebied dat met de sonde wordt beeldvormd. Aan de rechterkant zijn de maximale intensiteitsprojectiebeelden van het beeldvormde gebied.

Terwijl de son