Nowatorska mikroskopia fotoakustyczna i optyczna tomografia koherentna Obrazowanie naczyniówkowe siatkówki dwumodalnej w żywych oczach królika

Ogólnym celem tej nowatorskiej konfiguracji obrazowania i procedury operacyjnej jest przeprowadzenie mikroskopii fotoakustycznej i podwójnej modalności optycznej tomografii koherentnej w celu nieinwazyjnego, bezznacznikowego obrazowania kosmówkowo-siatkówkowego oczu większych ssaków, takich jak króliki. Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w obrazowaniu okulistycznym dotyczące głębokości obrazowania, rozdzielczości i tłumaczenia klinicznego wymaganego do rozpoznania nasycenia tlenem, dystrybucji krwi i melaniny u większych zwierząt. Główną zaletą tej techniki jest to, że umożliwia nieinwazyjną wizualizację tkanki oka w celu uzyskania obrazów podwójnej modalności za pomocą mikroskopii fotoakustycznej i optycznej tomografii koherentnej.

Na początek wybierz optyczny laser oscylatora parametrycznego pompowany przez laser półprzewodnikowy z pompą diodową jako źródło światła dla mikroskopu fotoakustycznego i użyj rozdzielacza wiązki, aby podzielić wiązkę wspomaganą kolumną ze stosunkiem podziału 19 odbić do 10 transmisji. Kolejno odchylaj odbitą część przez lustro M3 i zwierciadło dichroiczne i użyj dwuwymiarowego galwanometru do skanowania rastrowego odbicia. Dostarczyć zeskanowaną wiązkę przez teleskop składający się ze skanowanej soczewki o ogniskowej 36 milimetrów i soczewki okulistycznej o ogniskowej 10 milimetrów i skupić wiązkę na dnie oka za pomocą optyki oka królika.

Przed rozpoczęciem procedury obrazowania należy położyć koc grzewczy z cyrkulacją wody na podparciu ciała i ustawić temperaturę krążącej wody na 38 stopni Celsjusza. Zapisz parametry życiowe przed zabiegiem i potwierdź odpowiedni poziom sedacji przez tętno i częstość oddechów królika. Rozszerz źrenice królika po jednej kropli tropikamidu 1% oftalmicznego i chlorowodorku fenylefryny 2,5% oftalmicznego.

Użyj wzmacniacza ultradźwiękowego, aby wzmocnić sygnał i przefiltrować sygnał przez filtr dolnoprzepustowy. Umieść miernik mocy nad okiem królika i zmierz energię impulsu laserowego na rogówce królika, aby utrzymać ją poniżej limitu bezpieczeństwa American National Standards Institute. Aby umożliwić optycznej tomografii koherentnej lub systemowi OCT obrazowanie tylnego segmentu oka królika, dodaj soczewkę okulistyczną po soczewce skanującej.

Użyj rurki obudowy z zoomem, aby wyregulować długość ramienia referencyjnego, aby potwierdzić jego zgodność z długością ścieżki optycznej ramienia próbki. W przypadku obrazowania OCT w domenie spektralnej umieść królika na platformie obrazowania klinicznej kamery dna oka i uzyskaj 50-stopniowe obrazy dna oka wolne od czerwieni i autofluoroscencji. Następnie przenieś zwierzę na platformę systemu OCT z jednym okiem pod soczewką okulistyczną.

Oświetl oko za pomocą światła LED i otwórz oprogramowanie OCT. Sprawdź obraz dna oka z kamery CCD i narysuj linię prostą w oprogramowaniu, aby przedstawić interesujący Cię skan OCT B. Rozpocznij skanowanie, dostosowując długość ramienia referencyjnego, aby zobrazować obraz OCT i zoptymalizować współczynnik kompensacji dyspersji w oprogramowaniu OCT, aby uzyskać najostrzejsze obrazy.

Następnie ustaw dane, odpowiednie parametry akwizycji danych i zapisz obrazy. W przypadku obrazowania mikroskopem fotoakustycznym włącz optyczny laser oscylatora parametrycznego. Uruchom oprogramowanie sterujące mikroskopem fotoakustycznym i dostosuj długość fali lasera do jednego z pików absorpcji docelowej siły chromaforce.

Zainicjuj położenie galwanometru i monitoruj energię lasera przed rogówką królika, aby potwierdzić, że jest poniżej limitu bezpieczeństwa American National Standard Institute. Zmapuj przetwornik ultradźwiękowy na trójwymiarowym etapie translacji i umieść końcówkę przetwornika w kontakcie ze spojówką królika, tak aby końcówka była skierowana w stronę dna oka. Użyj kropli smaru do oczu, aby lepiej połączyć końcówkę przetwornika w spojówce królika i włączyć oświetlenie LED.

Wizualizuj dno królika za pomocą oprogramowania MatLab i ustaw obszar skanowania będący przedmiotem zainteresowania, w tym środek i fizyczny rozmiar obszaru. Otwórz migawkę lasera i rozpocznij skanowanie B wiązki, obserwując wykryty sygnał fotoakustyczny na oscyloskopie i na koniec dostrajając pozycję przetwornika, aby zmaksymalizować intensywność sygnału wzdłuż całego skanu B, jeśli to konieczne. Następnie ustaw parametry akwizycji danych, przetwórz surowe dane i zwizualizuj obraz z mikroskopu fotoakustycznego w dwóch wymiarach.

Pod koniec sesji obrazowania przenieś królika z powrotem do kamery do badania dna oka w celu zbadania dna oka pod kątem wszelkich zmian morfologicznych po obrazowaniu i przepłucz rogówkę królika płynem do płukania oczu. Nałóż flurbiprofen na okulistyczne siarczany neomycyny i polimyksyny b oraz maść okulistyczną deksametazonu na rogówkę i zamknij oko. Następnie przenieś królika i koc cyrkulacyjny do komory rekonwalescencji z monitorowaniem aż do pełnego wyzdrowienia.

Na tym reprezentatywnym zdjęciu dna oka naczynia naczyniówkowe są rozmieszczone na większości części funduszy królika, podczas gdy naczynia siatkówki są zamknięte w promieniu rdzeniowym. Tutaj pokazany jest typowy obraz mikroskopii fotoakustycznej naczyniówki w obrębie dna oka z naczyniami naczyniówkowymi, naczyniami krwionośnymi wytyczonymi w wysokiej rozdzielczości bocznej. Na tym obrazie skanu OCT B siatkówka, naczyniówka i twardówka są uwidocznione z wysoką rozdzielczością osiową z naczyniami naczyniówkowymi obserwowanymi poniżej warstwy nabłonka barwnikowego siatkówki.

Korzystając z systemu obrazowania dwumodalnego, projekcję maksymalnej intensywności 2D i wolumetryczne renderowanie naczyń siatkówki 3D można uzyskać za pomocą obrazowania fotoakustycznego. Ortogonalne wycinki obrazu 3D pokazują, w jaki sposób mikroskopia fotoakustyczna może być również wykorzystana do wizualizacji pojedynczych naczyń siatkówki, które leżą powyżej warstwy nabłonka barwnikowego siatkówki oraz do potwierdzenia różnych głębokości, na których znajdują się naczynia siatkówki i naczyniówki. Tutaj obraz skanu OCT B pokazuje poszczególne naczynia siatkówki.

I warstwa włókien nerwowych potwierdzająca wyniki obrazowania z mikroskopii fotoakustycznej. Po opanowaniu tej techniki można wykonać w ciągu około godziny, jeśli zostanie wykonana prawidłowo, pamiętając o ustawieniu natężenia promieniowania lasera na niskich granicach ANLI, aby ożywić lubrykanty po przepłukaniu oczu, aby uniknąć odwodnienia i monitorować stan królika co 15 minut. Po zabiegu można wykonać zautomatyzowaną immunohistochemię szkiełka, aby odpowiedzieć na dodatkowe pytanie dotyczące potwierdzenia rozwoju neowaskularyzacji naczyniówki i zwiększyć objętość neowaskularyzacji u królika.

Po opracowaniu technika ta utorowała drogę naukowcom w dziedzinie okulistyki do badania chorób naczyniówek w modelach chorób łożysk królików, w tym w modelach neowaskularyzacji naczyniówki. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak wykrywać pojedyncze naczynia krwionośne naczyniówkowo-siatkówkowe w oczach królika za pomocą nowatorskiego multimodalnego systemu obrazowania molekularnego do wczesnej diagnostyki mokrego zwyrodnienia plamki żółtej związanego z wiekiem. Nie zapominaj o tym.

Praca z laserem do spadania szkła i zwierzętami może być bardzo niebezpieczna, dlatego podczas wykonywania tej procedury należy zawsze zachować środki ostrożności, takie jak noszenie gogli i fartuchów laboratoryjnych.