Oftalmologia fotoakustyczna (PAOM), będąca modalnością obrazowania opartą na absorpcji optycznej, umożliwia uzupełniającą ocenę siatkówki w stosunku do obecnie dostępnych technologii obrazowania okulistycznego. Przedstawiamy zastosowanie PAOM zintegrowanego z optyczną koherencyjną tomografią w domenie widmowej (SD-OCT) do jednoczesnego multimodalnego obrazowania siatkówki u szczurów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Zintegrowana fotoakustyczna oftalmoskopia i optyczna koherentna tomografia w dziedzinie widmowej
* These authors contributed equally
W tym artykule
Podsumowanie
Streszczenie
Zarówno diagnostyka kliniczna, jak i badania podstawowe w zakresie głównych chorób oczu w znacznym stopniu korzystają z różnych nieinwazyjnych technologii obrazowania okulistycznego. Istniejące metody obrazowania siatkówki, takie jak fotografia dna oka1, konfokalna skaningowa oftalmoskopia laserowa (cSLO)2 oraz optyczna koherentna tomografia (OCT)3, wnoszą istotny wkład w monitorowanie początków i progresji chorób, a także w opracowywanie nowych strategii terapeutycznych. Opierają się one jednak głównie na fotonach odbitych od siatkówki. W konsekwencji właściwości absorpcyjne siatkówki, które zazwyczaj są ściśle powiązane z jej stanem patofizjologicznym, pozostają nieosiągalne dla tradycyjnych technologii obrazowania.
Oftalmoskopia fotoakustyczna (PAOM) to rozwijająca się metoda obrazowania siatkówki, która umożliwia wykrywanie kontrastów absorpcji optycznej w oku z wysoką czułością4-7. W PAOM nanosekundowe impulsy laserowe są dostarczane przez źrenicę i skanowane w obrębie tylnego odcinka oka w celu wywołania sygnałów fotoakustycznych (PA), które są wykrywane przez niefokusowany przetwornik ultradźwiękowy przymocowany do powieki. Ze względu na silną absorpcję optyczną hemoglobiny i melaniny, PAOM umożliwia nieinwazyjne obrazowanie naczyń krwionośnych siatkówki i naczyniówki oraz melaniny nabłonka barwnikowego siatkówki (RPE) z wysokim kontrastem 6,7. Co ważniejsze, w oparciu o dobrze rozwinięte spektroskopowe obrazowanie fotoakustyczne5,8, PAOM ma potencjał do mapowania wysycenia hemoglobiny tlenem w naczyniach siatkówki, co może mieć kluczowe znaczenie w badaniu fizjologii i patologii kilku chorób prowadzących do ślepoty 9, takich jak retinopatia cukrzycowa i związane z wiekiem zwyrodnienie plamki żółtej typu naczyniowego.
Ponadto, jako jedyna istniejąca modalność obrazowania okulistycznego oparta na absorpcji optycznej, PAOM może być zintegrowana z dobrze ugruntowanymi klinicznymi technikami obrazowania okulistycznego, aby umożliwić bardziej kompleksowe oceny anatomiczne i funkcjonalne oka w oparciu o wiele kontrastów optycznych6,10. W niniejszej pracy integrujemy PAOM i OCT w domenie spektralnej (SD-OCT) w celu jednoczesnego obrazowania siatkówki szczura in vivo, co pozwala na ujawnienie zarówno właściwości absorpcji, jak i rozpraszania optycznego siatkówki. Przedstawiono konfigurację systemu, jego wyrównanie oraz proces akwizycji obrazów.
Protokół
1. Konfiguracja systemu
- Podsystem PAOM
- Źródło oświetlenia: laser Nd:YAG (SPOT-10-100, Elforlight Ltd, UK: 20 μJ/impuls; czas trwania impulsu 2 nsec; maksymalna częstotliwość repetycji impulsów 30 kHz).
- Promień lasera o długości 1064 nm jest poddawany podwajaniu częstotliwości do 532 nm za pomocą kryształu boranu beta-baru (BBO) (CasTech, San Jose, CA). Po dalszym rozdzieleniu przez lustro liniowe lasera, światło o długości 532 nm jest dostarczane przez jednomodowe światłowodowe włókno optyczne (P1-460A-FC-5, Thorlabs), a laser o długości 1064 nm jest rejestrowany przez fotodiodę (DET10A, Thorlabs), która wyzwala akwizycję sy....
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wyniki
Rysunek 2 przedstawia dwuwymiarowe obrazy dna oka uzyskane jednocześnie za pomocą SD-OCT i PAOM odpowiednio u szczura albinosa (A i B) oraz szczura pigmentowanego (C i D). Na obrazach dna oka SD-OCT (Rysunki 2A i 2C) naczynia siatkówki mają ciemny wygląd ze względu na absorpcję światła badawczego przez hemoglobinę. Oprócz naczyń siatkówki (RV na Rysunku 2B), PAOM wizualizuje naczynia naczyniówki (CV na Rysunku 2B) w oku .......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dyskusja
W niniejszej pracy przedstawiamy szczegółową instrukcję jednoczesnego obrazowania siatkówki oczu szczura in vivo z wykorzystaniem PAOM w połączeniu z SD-OCT. Oparty na rozpraszaniu optycznym SD-OCT jest prawdopodobnie klinicznym „złotym standardem” obrazowania siatkówki3; jednak nie jest on czuły na wykrywanie absorpcji optycznej w siatkówce. Nowo opracowana metoda PAOM jest jedyną opartą na absorpcji optycznej modalnością obrazowania okulistycznego, która dostarcza informacji o właściwościach absorpc.......
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Oświadczenia
Wszystkie procedury eksperymentalne z udziałem zwierząt zostały zatwierdzone przez Institutional Animal Care and Use Committee Uniwersytetu Northwestern.
Podziękowania
Dziękujemy za hojne wsparcie National Science Foundation (CAREER CBET-1055379) oraz National Institutes of Health (1RC4EY021357, 1R01EY019951). Wyrażamy również wdzięczność za wsparcie udzielone Wei Song przez China Scholarship Council.
....Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Bibliografia
- 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.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Przedruki i uprawnienia
