Name: Nowatorska mikroskopia fotoakustyczna i optyczna tomografia koherentna Obrazowanie naczyniówkowe siatkówki dwumodalnej w żywych oczach królika (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-02-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 20 s
Description: Poznaj dwumodalną mikroskopię fotoakustyczną i optyczną tomografię koherentną do nieinwazyjnego obrazowania naczyniówki siatkówki w oczach królika. Ta metoda umożliwia wizualizację naczyń krwionośnych i dystrybucji tlenu bez użycia barwników.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była wspierana przez hojne wsparcie National Eye Institute 4K12EY022299 (YMP), Fight for Sight-International Retinal Research Foundation FFS GIA16002 (YMP), nieograniczonego wsparcia departamentu z Research to Prevent Blindness oraz Wydziału Okulistyki i Nauk Wizualnych Uniwersytetu Michigan. W pracy wykorzystano Core Center for Vision Research finansowane przez P30 EY007003 z National Eye Institute.

Króliki są gatunkiem objętym przez Departament Rolnictwa Stanów Zjednoczonych (USDA). Jego stosowanie w badaniach biomedycznych musi być zgodne z surowymi przepisami. Wszystkie eksperymenty na królikach zostały przeprowadzone zgodnie z oświadczeniem ARVO (The Association for Research in Vision and Ophthalmology) dotyczącym wykorzystania zwierząt w badaniach okulistycznych i wzrokowych, po zatwierdzeniu protokołu na zwierzętach laboratoryjnych przez Uniwersytecki Komitet ds. Użytkowania i Opieki nad Zwierzętami (UCUCA) Uniwersytetu Michigan (Protokół PRO00006486, kierownik projektu Yannis Paulus).
1. Konfiguracja systemu
<ol>
	<li>Mikroskopia fotoakustyczna (PAM)
	<ol>
		<li>Użyj lasera optycznego oscylatora parametrycznego (OPO) pompowanego przez pompowany diodą laser na ciele stałym jako źródło światła PAM. Wybierz odpowiednie specyfikacje techniczne, takie jak częstotliwość powtarzania impulsów 1 kHz, czas trwania impulsu 3 - 6 ns i przestrajalny zakres długości fali 405 - 2600 nm.</li>
		<li>Odbijaj wiązkę emitowaną przez laser o długości fali 570 nm przez dwa lustra (M1 i M2), następnie przepuść ją przez półfalowy tłumik płytkowy zamontowany na zmotoryzowanym stoliku obrotowym, a na koniec zogniskuj, przefiltruj i skolimuj za pomocą kolimatora wiązki (<silna klasa="xfig">Rysunek 1). Zoptymalizuj konstrukcję kolimatora wiązki. Przykładowa konfiguracja kolimatora wiązki obejmuje soczewkę skupiającą L1 (ogniskowa 250 mm), otworek (średnica 50 μm) oraz soczewkę kolimacyjną L2 (ogniskowa 30 mm).</li>
		<li>Podziel skolimowaną wiązkę za pomocą rozdzielacza wiązki (BS1) o stosunku podziału 90/10 (odbicie/transmisja). Rejestruj przesyłaną część za pomocą fotodiody w celu monitorowania energii lasera impuls-impuls. Odbitą część należy kolejno odchylić za pomocą zwierciadła (M3) i zwierciadła dichroicznego (DM) i zeskanować raster za pomocą dwuwymiarowego galwanometru. Galwanometr jest wspólnym elementem z systemem SPiDR (SD)-OCT (opisanym poniżej).</li>
		<li>Przepuść zeskanowaną wiązkę przez teleskop składający się z soczewki skanującej (ogniskowa 36 mm) i soczewki okulistycznej (OL, ogniskowa 10 mm), a na koniec skieruj ją na dno oka za pomocą optyki oka królika.</li>
		<li>Wybierz igłowy przetwornik ultradźwiękowy o odpowiedniej specyfikacji technicznej, na przykład częstotliwość środkowa 27 MHz, dwukierunkowość −6 dB szerokość pasma 60%. Umieść go w kontakcie ze spojówką poza centralną osią wzrokową, aby uchwycić wzbudzony sygnał fotoakustyczny.</li>
		<li>Wzmocnij sygnał za pomocą wzmacniacza ultradźwiękowego (na przykład zyskaj 57 dB), przefiltruj go za pomocą filtra dolnoprzepustowego (na przykład częstotliwość odcięcia 32 MHz) i zdigitalizuj go za pomocą szybkiego digitizera z częstotliwością próbkowania 200 MS/s.</li>
		<li>Umieść miernik mocy nad okiem królika i zmierz energię impulsu laserowego na rogówce królika, aby utrzymać ją poniżej limitu bezpieczeństwa ANSI 160 nJ przy 570 nm38. Zablokuj wiązkę, aby uniknąć prześwietlenia lasera za pomocą migawki laserowej sterowanej z Matlaba za pomocą elektroniki synchronizacyjnej.</li>
		<li>Zsynchronizuj laser, galwanometr i digitizer za pomocą płytki do akwizycji danych (DAQ). Zaprogramuj oprogramowanie do sterowania systemem i akwizycji danych w Matlabie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Optyczna koherentna tomografia w domenie spektralnej (SD-OCT)
	<ol>
		<li>Dostosuj system SD-OCT w oparciu o dostępny na rynku system, dodając soczewkę okulistyczną (OL) za soczewką skanującą (SL) i kawałek szkła kompensującego dyspersję (DCG) w ramieniu referencyjnym (<silna klasa="xfig">Rysunek 1). Modyfikacja umożliwia systemowi OCT obrazowanie tylnego segmentu oka królika.</li>
		<li>Użyj rurki w obudowie do zmiany ogniskowej, aby wyregulować długość ramienia referencyjnego, aby zapewnić jego dopasowanie do długości ścieżki optycznej ramienia próbki. Użyj przysłony, aby kontrolować intensywność odbitego światła referencyjnego, aby zapewnić jego dopasowanie do natężenia światła rozproszonego wstecznie z dna królika, aby uzyskać maksymalny kontrast obrazu.</li>
		<li>Zastosuj kamerę ze sprzężeniem ładunkowym (CCD) umieszczoną w głowicy skanującej do wizualizacji dna oka królika w czasie rzeczywistym z diodą elektroluminescencyjną (LED) jako zewnętrznym źródłem oświetlenia.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Wyrównanie systemu
<ol>
	<li>Zainicjuj położenie galwanometru i wyrównaj system OCT, regulując mocowania kolimatora światłowodowego i kostki rozdzielacza wiązki. 
	UWAGA: Procedury krok po kroku są dostępne w instrukcji obsługi komercyjnie nabytego systemu OCT i nie zostaną tutaj omówione. Ten krok ma głównie na celu zapewnienie prawidłowego wyrównania kolimatora światłowodowego, ramienia referencyjnego i soczewki skanującej, aby zmaksymalizować wydajność systemu OCT.</li>
	<li>Dostosuj położenie x, y i z otworu wokół ogniska soczewki skupiającej, aby przestrzennie odfiltrować wiązkę laserową i maksymalnie transmitować energię lasera. Sprawdź wysokości wiązki laserowej przed i za otworkiem za pomocą narzędzia do pomiaru wysokości, aby upewnić się, że są takie same.</li>
	<li>Dostosuj nachylenie, decentrację i pozycję z soczewki kolimacyjnej L2, aby skolimować przefiltrowaną wiązkę. Upewnij się, że wiązka ma w przybliżeniu ten sam rozmiar i wysokość, gdy jest obserwowana w bliskim i dalekim polu.</li>
	<li>Współosiowo połącz wiązkę laserową PAM i wiązkę światła OCT, dostrajając nachylenie lustra i DM. Po tym kroku laser PAM i światło OCT powinny być w pełni zbieżne, a obszary skanowania na dnie królika są takie same.</li>
	<li>Dostosuj nachylenie i środek soczewki OL, aby prawidłowo ustawić ją w ścieżce optycznej. Po zakończeniu dwumodalny system jest gotowy do obrazowania. 
	UWAGA: Aby to osiągnąć, można użyć metody automatycznej kolimacji, tj. sprawdzenia światła odbitego wstecznie przez powierzchnię soczewki OL, aby upewnić się, że wraca ono w ten sam sposób, co padające światło.</li>
</ol>
3. Przygotowanie królika
<ol>
	<li>Weź królika rasy nowozelandzkiej białej z zakładu dla zwierząt i zapisz indywidualne informacje, takie jak masa ciała i numer zwierzęcia.</li>
	<li>Zamontuj platformy dla królików, w tym podparcie ciała i podparcie głowy, na stole optycznym poniżej systemu obrazowania. Połóż koc grzewczy z cyrkulacją wody na podparciu ciała i ustaw temperaturę krążącej wody na 38 °C, aby utrzymać temperaturę ciała królika w cieple na czas trwania eksperymentu i rekonwalescencji.</li>
	<li>Zapisz parametry życiowe przed zabiegiem, w tym ogólny stan zwierzęcia, kolor błony śluzowej, tętno, częstość oddechów i temperaturę ciała w odbycie. Znieczulić królika mieszaniną ketaminy (40 mg/kg) i ksylazyny (5 mg/kg) poprzez wstrzyknięcie domięśniowe (IM) i zarejestrować użycie ketaminy (substancji kontrolowanej z grupy III). Potwierdź poziom znieczulenia, sprawdzając jego tętno, częstość oddechów i ogólny stan.</li>
	<li>Rozszerz źrenice królika, używając po jednej kropli Tropicamidu 1% okulistycznego i chlorowodorku fenylefryny 2,5% okulistycznego.</li>
	<li>Użyj wziernika, aby utrzymać powieki z dala od drogi i nałóż kroplę lubrykantu do oczu, aby zwilżyć rogówkę. Przed zabiegiem obrazowania należy wkroplić kroplę miejscowej tetrakainy 0,5% do oka. 
	UWAGA: W przypadku dłuższych zabiegów lub procedur powodujących możliwy dyskomfort dla zwierzęcia, przed eksperymentem należy podać królikowi podskórne wstrzyknięcie meloksykamu, aby zapewnić zwierzęciu komfort.</li>
</ol>
4. Obrazowanie SD-OCT
<ol>
	<li>Przenieś królika na platformę obrazowania klinicznej kamery do badania dna oka i wykonaj zdjęcia dna oka pod kątem 50 stopni, wolne od czerwieni i autofluorescencji przed sesją obrazowania OCT. Pomaga to sprawdzić przezroczystość optyczną oka i rozpoznać morfologię dna oka oraz punkty orientacyjne, takie jak nerw wzrokowy i unaczynienie siatkówki rdzeniowej.</li>
	<li>Przenieś królika na platformę systemu OCT i dostosuj jego postawę, aby z grubsza umieścić jedno z oczu pod OL. Oświetl oko za pomocą światła LED. 
	Uwaga: Aby ułatwić kliniczne przełożenie techniki, oczy królika nie są stabilizowane żadnymi innymi metodami, a głowa królika jest po prostu umieszczana na podpórce pod głowę bez żadnej fiksacji.</li>
	<li>Otwórz oprogramowanie OCT i najpierw sprawdź obraz dna oka z kamery CCD. W razie potrzeby dokładnie wyreguluj wysokość i kąt podparcia głowy, aby upewnić się, że obszary zainteresowania (ROI), takie jak naczynia naczyniówkowe i naczynia siatkówki, znajdują się w polu widzenia (FOV) kamery. 
	Uwaga: Jeśli królik jest pod dobrym poziomem znieczulenia, jedna sekwencyjna sesja obrazowania może trwać nawet 10 minut bez konieczności ponownej regulacji głowy królika.</li>
	<li>Narysuj linię prostą, aby przedstawić interesujący Cię skan OCT B i rozpocznij skanowanie. Dostosuj długość ramienia referencyjnego, aby wyświetlić obraz OCT i zoptymalizuj współczynnik kompensacji dyspersji w oprogramowaniu OCT, aby uzyskać najostrzejsze obrazy. 
	Uwaga: Podczas regulacji długości ramienia referencyjnego pojawią się dwa lustrzane obrazy OCT jeden po drugim. Prawidłowy obraz można było odróżnić na podstawie wcześniejszej wiedzy na temat anatomii dna oka.</li>
	<li>Ustaw parametry pozyskiwania danych, takie jak liczba pikseli i średnie, a następnie zapisz obrazy.</li>
	<li>Obserwuj częstość oddechów i tętno królika, aby oszacować poziom znieczulenia i komfort zwierzęcia. W przypadku dłuższych sesji można rozważyć jedną trzecią dawki uzupełniającej ketaminy lub wziewnego izofluranu z intubacją dotchawiczą, żelem V-gel lub maską na twarz, aby w razie potrzeby utrzymać płaszczyznę znieczulenia.</li>
	<li>Podczas eksperymentu należy płukać rogówkę królika płynem do płukania oczu co 2 minuty, aby zapobiec odwodnieniu powierzchni rogówki i powierzchownej punktowej keratopatii nabłonkowej rogówki. Monitoruj i rejestruj parametry życiowe zwierząt co 15 minut.</li>
</ol>
5. Obrazowanie PAM
<ol>
	<li>Załóż odpowiednie okulary ochronne do lasera i włącz laser OPO.</li>
	<li>Uruchom oprogramowanie sterujące PAM, dostosuj długość fali lasera do jednego z pików absorpcji docelowych chromoforów (np. 570 nm dla hemoglobiny), zainicjuj położenie galwanometru i monitoruj energię lasera przed rogówką królika, aby upewnić się, że jest poniżej limitu bezpieczeństwa ANSI.</li>
	<li>Zamontuj przetwornik ultradźwiękowy na trójwymiarowym (3D) stoliku translacyjnym i ustaw końcówkę przetwornika w kontakcie z spojówką królika, wskazując na dno oka. Użyj kropli lubrykantu do oczu, aby lepiej połączyć końcówkę przetwornika i spojówkę królika.</li>
	<li>Włącz oświetlenie LED i wizualizuj dno królika za pomocą oprogramowania Matlab.</li>
	<li>Ustaw zwrot z inwestycji skanowania (naczynia siatkówki lub naczynia naczyniówkowe), w tym środek i rozmiar fizyczny. Otwórz migawkę lasera i rozpocznij skanowanie B wiązki. Poprzez przybliżone ustawienie przetwornika, powinno być w stanie zobaczyć wykryty sygnał fotoakustyczny na oscyloskopie. Jeśli nie, nieznacznie dostosuj pozycję oka, aby zeskanować inny obszar rogówki lub przełącz się na drugie oko i powtórz powyższe procesy.</li>
	<li>Obserwuj wykryty sygnał fotoakustyczny na oscyloskopie i precyzyjnie dostosuj położenie przetwornika, aby zmaksymalizować intensywność sygnału wzdłuż całego B-scan. 
	Uwaga: Ze względu na ograniczoną szerokość wiązki, przetwornik ultradźwiękowy ma zwykle mały FOV41. Ten krok określa modulację tła końcowych obrazów PAM. Niewspółosiowość doprowadzi do powstania obrazów PAM z niejednorodnym tłem i znacznie pogorszy jakość obrazu.</li>
	<li>Ustaw parametry akwizycji danych. Obejmuje to liczbę pikseli (np. 256×256 pikseli), częstotliwość próbkowania (np. 200 MS/s) i czas opóźnienia. Rozpocznij pobieranie danych. Oprogramowanie Matlab automatycznie otworzy migawkę, aby przejść przez wiązkę laserową po uruchomieniu i zamknie migawkę, aby zablokować wiązkę po zakończeniu, aby uniknąć prześwietlenia lasera. 
	Uwaga: Ograniczona częstotliwością powtarzania impulsów (1 kHz) lasera, zakończenie akwizycji danych obrazu o rozdzielczości 256 × 256 pikseli zajmuje około 1 minuty.</li>
	<li>Przetwarzaj surowe dane i wizualizuj obraz PAM w dwóch wymiarach (2D) za pomocą projekcji o maksymalnej intensywności (MIP)13 lub w 3D za pomocą renderowania wolumetrycznego38.</li>
	<li>Odmontuj przetwornik ultradźwiękowy, opłucz końcówkę wodą dejonizowaną i włóż ją z powrotem do walizki do przechowywania.</li>
	<li>Przenieś królika do kamery dna oka i ponownie zbadaj dno. Ten krok pomaga sprawdzić, czy po sesji obrazowania nie występują żadne zmiany morfologiczne dna oka.</li>
	<li>Podczas eksperymentu przepłucz rogówkę królika płynem do płukania oczu co dwie minuty, aby zapobiec odwodnieniu powierzchni rogówki i keratopatii. Monitoruj i rejestruj parametry życiowe zwierząt co 15 minut 
	Uwaga: Sesje obrazowania PAM, OCT i badania dna oka trwają około 1 godziny.</li>
</ol>
6. Po obrazowaniu
<ol>
	<li>Po ponownym badaniu dna oka za pomocą kamery do badania dna oka odłącz V-żel, jeśli jest podłączony. Przepłukać oko płynem do płukania oczu, nałożyć flurbiprofen okulistyczny i neomycynę oraz siarczany polimyksyny B i maść okulistyczną deksametazonu i zamknąć oko.</li>
	<li>Przenieś królika z kocem cyrkulacyjnym do komory regeneracyjnej. Osłoń pudełko przed światłem i poczekaj, aż królik naturalnie się obudzi. W tym okresie należy monitorować parametry życiowe zwierząt co 15 minut i prowadzić dokumentację, a jej kopię należy zwrócić do obiektu dla zwierząt w celu prowadzenia dokumentacji.</li>
	<li>Gdy królik się obudzi i będzie aktywny, czujny i będzie normalnie chodził, przetransportuj go z powrotem do obiektu dla zwierząt. Jeśli planowane jest ostre doświadczenie, należy poddać zwierzę eutanazji za pomocą roztworu do eutanazji (np. Beuthanazja, 0,22 ml/kg, wstrzyknięcie dożylne w żyłę ucha brzeżnego) i usunąć tuszę.</li>
	<li>Wyłącz oprogramowanie i laser. Wyczyść ławkę optyczną.</li>
</ol>

<ol><li>Wang, L. V., Hu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+tomography%3A+in+vivo+imaging+from+organelles+to+organs%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic tomography: in vivo imaging from organelles to organs.</a> Science. 335 (6075), 1458-1462 (2012).</li>
<li>Beard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Interface+Focus%22%5BJournal%5D)">Biomedical photoacoustic imaging.</a> Interface Focus. , rsfs20110028 (2011).</li>
<li>Taruttis, A., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="https://www.nature.com/nphoton/journal/v9/n4/full/nphoton.2015.29.html">Advances in real-time multispectral optoacoustic imaging and its applications.</a> Nat Photonics. 9 (4), 219-227 (2015).</li>
<li>Tian, C., Xie, Z., Fabiilli, M. L., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+and+sensing+based+on+dual-pulse+nonlinear+photoacoustic+contrast%3A+a+preliminary+study+on+fatty+liver%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Imaging and sensing based on dual-pulse nonlinear photoacoustic contrast: a preliminary study on fatty liver.</a> Opt Lett. 40 (10), 2253-2256 (2015).</li>
<li>Tian, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual-pulse+nonlinear+photoacoustic+technique%3A+a+practical+investigation%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Dual-pulse nonlinear photoacoustic technique: a practical investigation.</a> Biomed Opt Express. 6 (8), 2923-2933 (2015).</li>
<li>Tian, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-Contact+Photoacoustic+Imaging+Using+a+Commercial+Heterodyne+Interferometer%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Sens+J%22%5BJournal%5D)">Non-Contact Photoacoustic Imaging Using a Commercial Heterodyne Interferometer.</a> IEEE Sens J. 16 (23), 8381-8388 (2016).</li>
<li>Kim, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Air-coupled+ultrasound+detection+using+capillary-based+optical+ring+resonators%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Air-coupled ultrasound detection using capillary-based optical ring resonators.</a> Sci Rep. 7, 1(2017).</li>
<li>Feng, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+assessment+via+thermal+photo-acoustic+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Bone assessment via thermal photo-acoustic measurements.</a> Opt Lett. 40 (8), 1721-1724 (2015).</li>
<li>Chen, S. -L., Xie, Z., Carson, P. L., Wang, X., Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+flow+speed+measurement+of+capillaries+by+photoacoustic+correlation+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">In vivo flow speed measurement of capillaries by photoacoustic correlation spectroscopy.</a> Opt Lett. 36 (20), 4017-4019 (2011).</li>
<li>Dean-Ben, X., Fehm, T. F., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Universal+Hand-held+Three-dimensional+Optoacoustic+Imaging+Probe+for+Deep+Tissue+Human+Angiography+and+Functional+Preclinical+Studies+in+Real+Time%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Universal Hand-held Three-dimensional Optoacoustic Imaging Probe for Deep Tissue Human Angiography and Functional Preclinical Studies in Real Time.</a> J Vis Exp. (93), e51864(2014).</li>
<li>Galanzha, E. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+magnetic+enrichment+and+multiplex+photoacoustic+detection+of+circulating+tumour+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Nanotechnol%22%5BJournal%5D)">In vivo magnetic enrichment and multiplex photoacoustic detection of circulating tumour cells.</a> Nat Nanotechnol. 4 (12), 855-860 (2009).</li>
<li>Xiang, L., Wang, B., Ji, L., Jiang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((4-D+photoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">4-D photoacoustic tomography.</a> Sci Rep. 3, (2013).</li>
<li>Tian, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plasmonic+nanoparticles+with+quantitatively+controlled+bioconjugation+for+photoacoustic+imaging+of+live+cancer+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Adv+Sci%22%5BJournal%5D)">Plasmonic nanoparticles with quantitatively controlled bioconjugation for photoacoustic imaging of live cancer cells.</a> Adv Sci. 3 (12), (2016).</li>
<li>Zhou, F., Wu, S., Yuan, Y., Chen, W. R., Xing, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondria-Targeting+Photoacoustic+Therapy+Using+Single-Walled+Carbon+Nanotubes%5BTitle%5D)+AND+%22Small%22%5BJournal%5D)">Mitochondria-Targeting Photoacoustic Therapy Using Single-Walled Carbon Nanotubes.</a> Small. 8 (10), 1543-1550 (2012).</li>
<li>Maslov, K., Zhang, H. F., Hu, S., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical-resolution+photoacoustic+microscopy+for+in+vivo+imaging+of+single+capillaries%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical-resolution photoacoustic microscopy for in vivo imaging of single capillaries.</a> Opt Lett. 33 (9), 929-931 (2008).</li>
<li>Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/21587156">Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy.</a> J Vis Exp. (51), e2729(2011).</li>
<li>Yao, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed+label-free+functional+photoacoustic+microscopy+of+mouse+brain+in+action%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">High-speed label-free functional photoacoustic microscopy of mouse brain in action.</a> Nat Methods. 12 (5), 407-410 (2015).</li>
<li>Yang, X., Skrabalak, S. E., Li, Z. -Y., Xia, Y., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+tomography+of+a+rat+cerebral+cortex+in+vivo+with+au+nanocages+as+an+optical+contrast+agent%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Lett%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic tomography of a rat cerebral cortex in vivo with au nanocages as an optical contrast agent.</a> Nano Lett. 7 (12), 3798-3802 (2007).</li>
<li>Agarwal, A., et al. <a target="_blank" href="http://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.2777127?journalCode=jap">Targeted gold nanorod contrast agent for prostate cancer detection by photoacoustic imaging.</a> J Appl Phys. 102 (6), 064701(2007).</li>
<li>Zackrisson, S., van de Ven, S., Gambhir, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Light+in+and+sound+out%3A+emerging+translational+strategies+for+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Light in and sound out: emerging translational strategies for photoacoustic imaging.</a> Cancer Res. 74 (4), 979-1004 (2014).</li>
<li>Ermilov, S. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Laser+optoacoustic+imaging+system+for+detection+of+breast+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Laser optoacoustic imaging system for detection of breast cancer.</a> J Biomed Opt. 14 (2), 024007(2009).</li>
<li>Mallidi, S., Luke, G. P., Emelianov, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+imaging+in+cancer+detection%2C+diagnosis%2C+and+treatment+guidance%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic imaging in cancer detection, diagnosis, and treatment guidance.</a> Trends Biotechnol. 29 (5), 213-221 (2011).</li>
<li>Zhang, H. F., Maslov, K., Stoica, G., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+photoacoustic+microscopy+for+high-resolution+and+noninvasive+in+vivo+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Functional photoacoustic microscopy for high-resolution and noninvasive in vivo imaging.</a> Nat Biotechnol. 24 (7), 848(2006).</li>
<li>Keswani, R. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Repositioning+Clofazimine+as+a+Macrophage-Targeting+Photoacoustic+Contrast+Agent%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Repositioning Clofazimine as a Macrophage-Targeting Photoacoustic Contrast Agent.</a> Sci Rep. 6, 23528(2016).</li>
<li>Strohm, E. M., Berndl, E. S., Kolios, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+red+blood+cell+morphology+using+high-frequency+photoacoustics%5BTitle%5D)+AND+%22Biophys+J%22%5BJournal%5D)">Probing red blood cell morphology using high-frequency photoacoustics.</a> Biophys J. 105 (1), 59-67 (2013).</li>
<li>Nguyen, V. P., Kim, J., Ha, K. -l, Oh, J., Kang, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Feasibility+study+on+photoacoustic+guidance+for+high-intensity+focused+ultrasound-induced+hemostasis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Feasibility study on photoacoustic guidance for high-intensity focused ultrasound-induced hemostasis.</a> J Biomed Opt. 19 (10), 105010(2014).</li>
<li>Keane, P. A., Sadda, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Retinal+imaging+in+the+twenty-first+century%3A+state+of+the+art+and+future+directions%5BTitle%5D)+AND+%22Ophthalmology%22%5BJournal%5D)">Retinal imaging in the twenty-first century: state of the art and future directions.</a> Ophthalmology. 121 (12), 2489-2500 (2014).</li>
<li>Keane, P., Sadda, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+chorioretinal+vascular+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Eye%22%5BJournal%5D)">Imaging chorioretinal vascular disease.</a> Eye. 24 (3), 422-427 (2010).</li>
<li>Jiao, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+ophthalmoscopy+for+in+vivo+retinal+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic ophthalmoscopy for in vivo retinal imaging.</a> Opt Express. 18 (4), 3967-3972 (2010).</li>
<li>Liu, T., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3345807/">Near-infrared light photoacoustic ophthalmoscopy.</a> Biomed Opt Express. 3 (4), 792-799 (2012).</li>
<li>Song, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+combined+method+to+quantify+the+retinal+metabolic+rate+of+oxygen+using+photoacoustic+ophthalmoscopy+and+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">A combined method to quantify the retinal metabolic rate of oxygen using photoacoustic ophthalmoscopy and optical coherence tomography.</a> Sci Rep. 4, 6525(2014).</li>
<li>Liu, W., Zhang, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+imaging+of+the+eye%3A+a+mini+review%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic imaging of the eye: a mini review.</a> Photoacoustics. 4 (3), 112-123 (2016).</li>
<li>de La Zerda, A., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2886805/">Photoacoustic ocular imaging.</a> Opt Lett. 35 (3), 270-272 (2010).</li>
<li>Hu, S., Rao, B., Maslov, K., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+photoacoustic+ophthalmic+angiography%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Label-free photoacoustic ophthalmic angiography.</a> Opt Lett. 35 (1), 1-3 (2010).</li>
<li>Silverman, R. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+photoacoustic+imaging+of+ocular+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrasound+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">High-resolution photoacoustic imaging of ocular tissues.</a> Ultrasound Med Biol. 36 (5), 733-742 (2010).</li>
<li>Wu, N., Ye, S., Ren, Q., Li, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+dual-modality+photoacoustic+ocular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">High-resolution dual-modality photoacoustic ocular imaging.</a> Opt Lett. 39 (8), 2451-2454 (2014).</li>
<li>Hennen, S. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+tomography+imaging+and+estimation+of+oxygen+saturation+of+hemoglobin+in+ocular+tissue+of+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Eye+Res%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic tomography imaging and estimation of oxygen saturation of hemoglobin in ocular tissue of rabbits.</a> Exp Eye Res. 138, 153-158 (2015).</li>
<li>Tian, C., Zhang, W., Mordovanakis, A., Wang, X., Paulus, Y. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+chorioretinal+imaging+in+living+rabbits+using+integrated+photoacoustic+microscopy+and+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Noninvasive chorioretinal imaging in living rabbits using integrated photoacoustic microscopy and optical coherence tomography.</a> Opt Express. 25 (14), 15947-15955 (2017).</li>
<li>Laser Institute of America. American National Standard for Safe Use of Lasers ANSI Z136.1 - 2007. <a target="_blank" href="https://my.nps.edu/documents/103425239/106393250/Ref_b_ANSI_Z136_1-2007.pdf/9bd6d7bf-c97d-4dc2-bb9c-fbd2367b793b">American National Standards Institute, Inc</a>. , (2007).</li>
<li>Hughes, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+schematic+eye+for+the+rabbit%5BTitle%5D)+AND+%22Vision+Res%22%5BJournal%5D)">A schematic eye for the rabbit.</a> Vision Res. 12 (1), 123(1972).</li>
<li>Ma, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+study+of+high-frequency+ultrasonic+transducer+design+for+laser-scanning+photoacoustic+ophthalmoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Systematic study of high-frequency ultrasonic transducer design for laser-scanning photoacoustic ophthalmoscopy.</a> J Biomed Opt. 19 (1), 016015(2014).</li>
<li>Song, W., Wei, Q., Jiao, S., Zhang, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+photoacoustic+ophthalmoscopy+and+spectral-domain+optical+coherence+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Integrated photoacoustic ophthalmoscopy and spectral-domain optical coherence tomography.</a> J Vis Exp. (71), (2013).</li>
<li>Mattison, S., Kim, W., Park, J., Applegate, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+Imaging+in+Optical+Coherence+Tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Mol+Imaging%22%5BJournal%5D)">Molecular Imaging in Optical Coherence Tomography.</a> Curr Mol Imaging. 3 (2), 88-105 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Nienaruszony i regularny film łzowy jest niezbędny do uzyskania wysokiej jakości obrazów dna oka. Nieregularne i zniszczone filmy łzowe mogą znacznie pogorszyć jakość obrazu42. Aby zachować integralność filmu łzowego i zapobiec powierzchownej punktowej keratopatii rogówki, bardzo ważne jest bardzo częste smarowanie rogówki za pomocą płynu do płukania oczu, mniej więcej co dwie minuty. Jeśli istnieją jakiekolwiek obawy dotyczące zmętnienia oka, użyj lampy szczelinowej i pasków fluoresceinowych, aby...

Ostatnie dziesięciolecia były świadkami gwałtownego rozwoju dziedziny biomedycznego obrazowania fotoakustycznego1,2,3,4,5,6,7,8. Opierając się na konwersji energii światła na dźwięk, powstające obrazowanie fotoakustyczne może wizualizować próbki biologiczne w skalach od organelli, komórek, tkanek, narządów do całego ciała małych zwierząt i może ujawnić jego informacje anatomiczne, funkcjonalne, molekularne, genetyczne i metaboliczne1,2,9,10,11,12. Obrazowanie fotoakustyczne znalazło unikalne zastosowania w wielu dziedzinach biomedycznych, takich jak biologia komórki13,14, biologia naczyniowa15,16, neurologia17,18, onkologia19,20,21,22, dermatologia23, farmakologia24, oraz hematologia25,26. Jego zastosowanie w okulistyce, czyli fotoakustyczne obrazowanie oka, wzbudziło duże zainteresowanie zarówno naukowców, jak i klinicystów, a obecnie jest przedmiotem aktywnych badań.
W przeciwieństwie do rutynowo stosowanych technologii obrazowania oka27, takich jak angiografia fluoresceinowa (FA) i zielona angiografia indocyjaninowa (ICGA) (oparta na kontraście fluorescencji), optyczna tomografia koherentna (OCT) (oparta na kontraście rozpraszania optycznego) i jej pochodna angiografia OCT (oparta na kontraście ruchu czerwonych krwinek), fotoakustyczne obrazowanie oka wykorzystuje absorpcję optyczną jako mechanizm kontrastu. Różni się to od konwencjonalnych technologii obrazowania oka i zapewnia unikalne narzędzie do badania właściwości absorpcji optycznej oka, które są zwykle związane ze stanem patofizjologicznym tkanki oka28. Do tej pory wykonano znakomitą pracę w dziedzinie fotoakustycznego obrazowania oczu29,30,31,32,33,34,35,36,37, ale badania te koncentrują się na tylnym segmencie oczu małych zwierząt, takich jak szczury i myszy. Pionierskie badania dobrze pokazują wykonalność obrazowania fotoakustycznego w okulistyce, ale wciąż jest długa droga do klinicznego zastosowania tej technologii, ponieważ rozmiary gałek ocznych szczurów i myszy są znacznie mniejsze (mniej niż jedna trzecia) niż u ludzi. Ze względu na rozchodzenie się fal ultradźwiękowych na znacznie większe odległości, intensywność sygnału i jakość obrazu mogą znacznie ucierpieć, gdy technika ta jest używana do obrazowania tylnego odcinka większych oczu.
W kierunku tego celu, niedawno opisaliśmy nieinwazyjne, bezznacznikowe obrazowanie kosmówkowo-siatkówkowe u żywych królików przy użyciu zintegrowanej mikroskopii fotoakustycznej (PAM) i OCT W DOMENIE SPEKTRALNEJ (SD-OCT)38. System ma doskonałą wydajność i może wizualizować siatkówkę i naczyniówkę oczu większych zwierząt w oparciu o endogenną absorpcję i kontrast rozpraszający tkanki oka. Wstępne wyniki na królikach pokazują, że PAM może nieinwazyjnie rozróżniać poszczególne naczynia krwionośne siatkówki i naczyniówki przy użyciu dawki ekspozycji na laser (~80 nJ) znacznie poniżej limitu bezpieczeństwa American National Standards Institute (ANSI) (160 nJ) przy 570 nm39; a OCT może wyraźnie rozdzielić różne warstwy siatkówki, naczyniówkę i twardówkę. Jest to pierwsza demonstracja obrazowania tylnego odcinka większych zwierząt przy użyciu PAM i może być ważnym krokiem w kierunku klinicznego zastosowania tej technologii, biorąc pod uwagę, że rozmiar gałki ocznej królików (18,1 mm)40 wynosi prawie 80% długości osiowej człowieka (23,9 mm).
W tej pracy szczegółowo opisujemy system obrazowania dwumodalnego i protokoły eksperymentalne używane do nieinwazyjnego, bezznacznikowego obrazowania kosmówkowo-siatkówkowego u żywych królików oraz demonstrujemy działanie systemu poprzez reprezentatywne wyniki obrazowania siatkówki i naczyniówki.

<table><tbody><tr><td>Dual-modality imaging system</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>OPO</td><td>laser Ekspla (Wilno, Litwa)</td><td>NT-242</td><td></td></tr><tr><td>Tłumik wiązki</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>AHWP10M-600</td><td></td></tr><tr><td>Zmotoryzowany stopień rotacji</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>PRM1/MZ8</td><td></td></tr><tr><td>Zmotoryzowany sterownik</td> <td>stopnia obrotuThorlabs, Inc. (Newton, NJ, Stany Zjednoczone)</td><td>TDC001</td><td></td></tr><tr><td>Soczewka skupiająca</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, Stany Zjednoczone)</td><td>AC254-250-B</td><td></td></tr><tr><td>Soczewka otworkowa</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>P50S</td><td></td></tr><tr><td>Soczewka kolimacyjna</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, Stany Zjednoczone)</td><td>AC127-030-B</td><td></td></tr><tr><td>Fotodioda</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, Stany Zjednoczone)</td><td>PDA36A&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Migawka laserowa</td><td>Vincent Associates Inc. (Toronto, Kanada)</td><td>LS6S2T0</td><td></td></tr><tr><td>Sterownik migawki laserowej</td><td>Vincent Associates Inc. (Toronto, Kanada)</td><td>VCM-D1</td><td></td></tr><tr><td>Lustro dichroiczne</td><td>Semrock, Inc. (Rochester, NY, USA)</td><td>Di03-R785-t3-25i razy; 36</td><td></td></tr><tr><td>Soczewka skanująca</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>OCT-LK3-BB</td><td></td></tr><tr><td>Soczewka okulistyczna</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>AC080-010-B-ML</td><td></td></tr><tr><td>Przetwornik ultradźwiękowy</td><td>Optosonic Inc. (Arcadia, CA, USA)</td><td>Wzmacniacz niestandardowy</td><td></td></tr><tr><td></td><td>L3 Narda-MITEQ (Hauppauge, NY, USA)</td><td>AU-1647</td><td></td></tr><tr><td>Filtr pasmowo-przepustowy</td><td>Mini-obwody (Brooklyn, Nowy Jork, Stany Zjednoczone)</td><td>BLP-30+</td><td></td></tr><tr><td>Digitizer</td><td>DynamicSignals LLC (Lockport, IL, USA)</td><td>PX1500-4&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Elektronika synchronizacyjna</td><td>National Instruments Corporation (Austin, TX, USA)</td><td>Moduł USB-6353</td><td></td></tr><tr><td>OCT</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>Ganimedes-II-HR</td><td></td></tr><tr><td>Szkło kompensacyjne dyspersji</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>LSM03DC</td><td></td></tr><tr><td>Oświetlenie LED</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>MCWHF2&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Miernik mocy</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, Stany Zjednoczone)</td><td>S121C&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Interfejs miernika mocy</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, Stany Zjednoczone)</td><td>PM100USB&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Narzędzie do pomiaru wysokości&nbsp;</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, Stany Zjednoczone)</td><td>Kamera BHM1</td><td></td></tr><tr><td>Fundus</td><td>Topcon Corporation (Tokio, Japonia)&nbsp;</td><td>TRC 50EX</td> Matlab MathWorks (Natick, MA, USA)2017a <td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Oscyloskop</td><td>Teledyne LeCroy (Chestnut Ridge, NY, USA)</td><td>WaveJet 354T</td><td></td></tr><tr><td>Eksperyment na zwierzętach</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Koc cyrkulacyjny</td><td>Stryker Corporation (Kalamazoo, MI, USA)</td><td>TP-700</td><td></td></tr><tr><td>Chlorowodorek ketaminy iniekcja</td><td>Par pharmaceutical, Inc. (Woodcliff Lake, NJ, USA)</td><td>Kod NDC 42023-115-10</td><td></td></tr><tr><td>Chlorowodorek ksylazyny</td><td>VetOne (Boise, ID, USA)</td><td>Kod NDC 13985-704-10</td><td></td></tr><tr><td>Tropicamid oftalmiczny</td><td>Akorn Pharmaceuticals Inc. (Lake Forest, IL, USA)</td><td>Kod NDC 17478-102-12</td><td></td></tr><tr><td>Chlorowodorek fenylefryny okulistyczny</td><td>ParaTeck, Inc. (Portland, OR, USA)</td><td>Kod NDC 42702-102-15</td><td></td></tr><tr><td>Smar do oczu</td><td>Hub Pharmaceuticals LLC (Rancho Cucamonga, CA, USA)</td> <td>Kod NDC 17238-610-15</td><td></td></tr><tr><td>Płyn do płukania oczu</td><td>Altaire Pharmaceuticals, Inc. (Aquebogue, NY, USA)</td> <td>Kod NDC 59390-175-18</td><td></td></tr><tr><td>Chlorowodorek tetrakainy roztwór okulistyczny</td><td>Bausch & Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA)</td><td>Kod NDC 24208-920-64</td><td></td></tr><tr><td>Flurbiprofen roztwór okulistyczny sodowy</td><td>Bausch & Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA)</td><td>Kod NDC 24208-314-25</td><td></td></tr><tr><td>Siarczany neomycyny i polimyksyny B oraz deksametazon Maść okulistyczna</td><td>Bausch & Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA)Kod</td> <td>NDC 24208-795-35</td><td></td></tr><tr><td>Wstrzyknięcie meloksykamu</td><td>Henry Schein Inc. (Queens, NY, USA)</td><td>Kod NDC 11695-6925-1</td><td></td></tr></tbody></table>

nowatorska mikroskopia fotoakustyczna i optyczna tomografia koherentna obrazowanie naczyniówkowe siatkówki dwumodalnej w żywych oczach królika

Novel Photoacoustic Microscopy and Optical Coherence Tomography Dual-modality Chorioretinal Imaging in Living Rabbit Eyes

Fotoakustyczne obrazowanie oka to nowa technologia obrazowania okulistycznego, która może nieinwazyjnie wizualizować tkankę oka poprzez przekształcanie energii świetlnej na fale dźwiękowe i jest obecnie intensywnie badana. Jednak większość zgłoszonych do tej pory prac koncentruje się na obrazowaniu tylnego odcinka oczu małych zwierząt, takich jak szczury i myszy, co stanowi wyzwanie dla klinicznej translacji u ludzi ze względu na małe rozmiary gałek ocznych. Niniejszy manuskrypt opisuje nowatorski system podwójnej modalności mikroskopii fotoakustycznej (PAM) i optycznej tomografii koherentnej (OCT) do obrazowania tylnego odcinka oczu większych zwierząt, takich jak króliki. Szczegółowo omówiono konfigurację systemu, dostosowanie systemu, przygotowanie zwierząt i protokoły eksperymentalne dwumodalności dla nieinwazyjnego, bezznacznikowego obrazowania naczyniówkowo-siatkówkowego u królików. Skuteczność metody wykazano za pomocą reprezentatywnych wyników eksperymentalnych, w tym unaczynienia siatkówki i naczyniówki, uzyskanych przez PAM i OCT. Niniejszy manuskrypt stanowi praktyczny przewodnik po odtwarzaniu wyników obrazowania u królików i rozwijaniu fotoakustycznego obrazowania oka u większych zwierząt.

System obrazowania dwumodalnego oraz protokół eksperymentalny zostały z sukcesem przetestowane w laboratorium autorów z wykorzystaniem czterech królików rasy New Zealand White. Poniżej przedstawiono reprezentatywne wyniki.
Rysunek 1 przedstawia schemat dwumodalnego systemu obrazowania PAM i SD-OCT. Składa się on z następujących modułów: fotoakustycznego źródła światła, regulowanego tłumika laseroweg...

Ten manuskrypt opisuje nowatorską procedurę konfiguracji i obsługi mikroskopii fotoakustycznej i optycznej koherentnej tomografii dual-modality do nieinwazyjnego, bezznacznikowego obrazowania kosmówkowo-siatkówkowego większych zwierząt, takich jak króliki.

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

Photoacoustic ocular imaging is an emerging ophthalmic imaging technology that can noninvasively visualize ocular tissue by converting light energy into ...

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.

novel-photoacoustic-microscopy-optical-coherence-tomography-dual

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

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.

Zintegrowana fotoakustyczna oftalmoskopia i optyczna koherentna tomografia w dziedzinie widmowej

Source: Jagodzińska, J., et. al., optyczna tomografia koherentna: obrazowanie komórek zwojowych siatkówki myszy . J. Vis. Exp. (2017)  W tym filmie pokazujemy zastosowanie optycznej koherentnej tomografii w domenie spektralnej (SD-OCT) do obrazowania warstw siatkówki i oceny zmian strukturalnych w genetycznie zmodyfikowanym modelu myszy z neuropatią nerwu wzrokowego.

Obrazowanie in vivo siatkówki myszy za pomocą optycznej koherentnej tomografii

Ten protokół opisuje, jak techniki obrazowania o wysokiej rozdzielczości, takie jak optyczna koherentna tomografia w domenie spektralnej i skaningowa oftalmoskopia laserowa, mogą być wykorzystane u małych gryzoni, przy użyciu systemu platformy obrazowania okulistycznego, aby uzyskać informacje odpowiednio o grubości siatkówki i rozmieszczeniu komórek mikrogleju.

In vivo (in vivo) Obrazowanie myszy reporterowych Cx3cr1gfp/gfp z optyczną koherentną tomografią w domenie spektralnej i skaningową oftalmoskopią laserową

Komórki nabłonka barwnikowego siatkówki mogłyby służyć jako terapia zastępcza dla zaawansowanej formy suchego, związanego z wiekiem zwyrodnienia plamki żółtej. Protokół ten opisuje generowanie wielkookiego modelu atrofii geograficznej i podsiatkówkowy przeszczep ludzkich embrionalnych komórek nabłonka barwnikowego siatkówki pochodzących z embrionalnych komórek macierzystych do tego modelu choroby.

Przeszczep podsiatkówkowy ludzkich embrionalnych komórek nabłonka barwnikowego pochodzących z komórek macierzystych siatkówki do wielkookiego modelu atrofii geograficznej

Tutaj prezentujemy protokół pozwalający uzyskać trójwymiarową (3D) fluorescencję (3D) i obraz siatkówki OCT o dużym polu widzenia (FOV) za pomocą nowatorskiej platformy multimodalnej do obrazowania. Przedstawimy konfigurację systemu, metodę wyrównania i protokoły operacyjne. Przeprowadzone zostaną badania obrazowe in vivo, a ich wyniki zostaną przedstawione.

Multimodalne obrazowanie wolumetryczne siatkówki za pomocą skośnej skaningowej oftalmoskopii laserowej (oSLO) i optycznej koherentnej tomografii (OCT)

Przedstawiono szczegółowy protokół oceny odczytów strukturalnych i wizualnych u gryzoni za pomocą optycznej koherentnej tomografii i odpowiedzi optokinetycznej. Wyniki dostarczają cennych informacji dla badań okulistycznych i neurologicznych.

Wykorzystanie optycznej tomografii koherentnej i odpowiedzi optokinetycznej jako strukturalnych i funkcjonalnych odczytów układu wzrokowego u myszy i szczurów

Tutaj opisujemy użycie optycznej koherentnej tomografii spektralnej (SD-OCT) do wizualizacji struktur siatkówki i oka in vivo w modelach zwyrodnienia siatkówki, jaskry, retinopatii cukrzycowej i krótkowzroczności.

Strukturalne oceny in vivo chorób oczu w modelach gryzoni przy użyciu optycznej koherentnej tomografii

Obrazowanie in vivo jest potężnym narzędziem do badania biologii w zdrowiu i chorobie. Protokół ten opisuje obrazowanie przezźrenicowe siatkówki myszy za pomocą standardowego mikroskopu dwufotonowego. Zademonstrowano również różne metody obrazowania in vivo, które umożliwiają fluorescencyjne znakowanie wielu kohort komórkowych siatkówki.

Przezźrenicowe dwufotonowe obrazowanie in vivo siatkówki myszy

Tutaj opisujemy technikę obrazowania in vivo wykorzystującą optyczną koherentną tomografię ułatwiającą diagnozę i ilościowy pomiar retinopatii u myszy.

Zastosowanie optycznej koherentnej tomografii do mysiego modelu retinopatii

Ten protokół opisuje niezawodną metodę uzyskiwania wysokiej jakości kriosekcji całych oczu królika. Szczegółowo opisuje procedury sekcji, fiksacji, osadzania i cięcia oczu królika, które można łatwo dostosować do użycia w dowolnym badaniu wykorzystującym immunohistochemię w większych oczach.

Uzyskanie wysokiej jakości kriosekcji całego oka królika

Poznaj dwumodalną mikroskopię fotoakustyczną i optyczną tomografię koherentną do nieinwazyjnego obrazowania naczyniówki siatkówki w oczach królika. Ta metoda umożliwia wizualizację naczyń krwionośnych i dystrybucji tlenu bez użycia barwników.

Nowatorska mikroskopia fotoakustyczna i optyczna tomografia koherentna Obrazowanie naczyniówkowe siatkówki dwumodalnej w żywych oczach królika (Wideo) | JoVE Journal

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

Przeglądaj więcej filmów