Name: Pulsacyjna tomografia fotoakustyczna oparta na diodach laserowych do monitorowania wymywania i wymywania barwnika w uczynieniu kory mózgowej szczura (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-05-30T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 46 s
Description: Poznaj pulsacyjną tomografię fotoakustyczną opartą na diodach laserowych do monitorowania dynamicznych zmian w naczyniach kory mózgowej szczura. Ta metoda umożliwia szybkie obrazowanie in vivo z rozdzielczością skanowania do pół sekundy.

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

Badania są wspierane przez Krajową Radę Badań Medycznych Ministerstwa Zdrowia Singapuru (NMRC/OFIRG/0005/2016: M4062012). Autorzy pragną podziękować Panu Chow Wai Hoong Bobby'emu za wsparcie warsztatu mechanicznego.

Wszystkie eksperymenty na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi i przepisami zatwierdzonymi przez Instytucjonalną Komisję ds. Opieki i Korzystania ze Zwierząt Uniwersytetu Technologicznego Nanyang w Singapurze (numer protokołu zwierzęcego ARF-SBS/NIE-A0331).
1. Opis systemu
<ol>
	<li>Zamontuj laser PLD w skanerze kołowym oraz zamontuj dyfuzor optyczny (OD) przed oknem wyjściowym PLD, aby uzyskać jednorodną wiązkę wyjściową, jak pokazano na Rysunku 1A. Podłącz PLD do jednostki sterownika lasera (LDU). 
	UWAGA: PLD generuje impulsy o długości fali ~816 nm, czasie trwania ~107 ns i częstotliwości powtarzania do 2 KHz, z maksymalną energią impulsu ~3.4 mJ. LDU składa się z chłodnicy, zasilacza 12 V, regulowanego zasilacza wysokiego napięcia do kontroli mocy lasera oraz generatora funkcji do zmiany częstotliwości powtarzania impulsów.</li>
	<li>Zamontuj po kolei wszystkie osiem SUTR na każdym uchwycie SUTR w taki sposób, aby powierzchnia każdego reflektora akustycznego była skierowana w stronę centrum obszaru skanowania, jak pokazano na Rysunku 1B. Podłącz każdy kabel SUTR do niskoszumnego wzmacniacza sygnału za pomocą kabli połączeniowych. 
	UWAGA: Częstotliwość centralna przetwornika ultradźwiękowego wynosi 5 MHz, a powierzchnia czynna ma średnicę 13 mm. Dla każdego kanału połączone są szeregowo dwa wzmacniacze o wzmocnieniu 24 dB każdy.</li>
	<li>Włącz zasilanie chłodnicy, a następnie uruchom przełącznik chłodnicy, aby ustawić temperaturę w przedziale od 20 °C do 25 °C.</li>
	<li>Włącz zasilanie niskonapięciowego zasilacza i powoli przekręć regulator prądu, aby ustawić limit prądu na 0.3 A. Ustaw napięcie na 12 V. Zweryfikuj, czy prąd nie przekracza 0.1 A.</li>
	<li>Włącz zasilanie wysokonapięciowego zasilacza. Naciśnij przycisk „Preset” i ustaw prąd na 1 A oraz napięcie na 0 V. Aktywuj przycisk „Output”: 0 V/0 A.</li>
	<li>Włącz zasilanie generatora funkcji. Naciśnij przycisk „Recall” i wybierz konfigurację 2 KHz, aby generować impulsy laserowe z taką częstotliwością powtarzania.</li>
	<li>Umieść akrylowy zbiornik wewnątrz skanera, jak pokazano na Rysunku 1A, i napełnij go wodą w taki sposób, aby powierzchnie detekcyjne SUTR były całkowicie zanurzone w wodzie.</li>
	<li>Upewnij się, że wszystkie powierzchnie detekcyjne SUTR znajdują się w ośrodku wodnym. Włącz zasilanie niskoszumnego wzmacniacza sygnału.</li>
</ol>
2. Przygotowanie zwierząt do obrazowania mózgu szczura
UWAGA: Do demonstracji opisanego powyżej systemy desktop PLD-PAT do obrazowania naczyń krwionośnych kory małych zwierząt wykorzystano zdrowe szczury samice (patrz Tabela materiałów).
<ol>
	<li>Przytrzymaj zwierzę na plecach, unieruchamiając głowę i ciało. Znieczul zwierzę poprzez dostrychalne wstrzyknięcie mieszaniny 2 mL ketaminy (100 mg/mL), 2 mL ksylazyny (20 mg/mL) oraz 1 mL soli fizjologicznej (dawka 0,2 mL/100 g). 
	UWAGA: Po wstrzyknięciu uciśnij palec zwierzęcia, aby sprawdzić obecność odruchów, takich jak ruchy kończyn lub ciała, wokalizacja bądź wyraźny wzrost częstotliwości oddechów. Brak takich reakcji odruchowych potwierdza skuteczne znieczulenie zwierzęcia.</li>
	<li>Aby zapobiec wysychaniu rogówki spowodowanemu znieczuleniem i naświetlaniem laserem, bardzo ostrożnie nałóż maść z ksztucznymi łzami do oczu szczura. Umieść zwierzę w pozycji brzusznej na stole roboczym i usuń sierść ze skóry głowy zwierzęcia za pomocą trymera, a następnie delikatnie nałóż krem do depilacji na ogoloną okolicę i całkowicie usuń pozostałą sierść.
	<ol>
		<li>Po 4–5 min usuń nałożony krem za pomocą patyczka watnego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zamontuj na podnośniku laboratoryjnym specjalnie wykonany uchwyt dla zwierząt (patrz Tabela materiałów) wyposażony w maskę oddechową (patrz Tabela materiałów).</li>
	<li>Umieść zwierzę w pozycji brzusznej w uchwycie tak, aby głowa spoczywała na poziomej platformie uchwytu. Użyj taśmy chirurgicznej, aby przymocować zwierzę do uchwytu.</li>
	<li>Upewnij się, że maska oddechowa zakrywa nos i pysk szczura, aby umożliwić podawanie mieszaniny znieczulającej. Maska oddechowa jest dostosowana do okna obrazowania. Wycięto 10% dostępnego w handlu lejka nosowego, a następnie połączono go z fragmentem rękawiczki.</li>
	<li>Podłącz maskę oddechową do aparatury do znieczulania przed jej uruchomieniem.</li>
	<li>Włącz aparat znieczulający i ustaw go tak, aby podawał do maski oddechowej zwierzęcia mieszaninę znieczulającą zawierającą 1,0 L/min tlenu z 0,75% izofluranu.
	<ol>
		<li>Zamocuj pulsoksymetr do jednej z tylnych kończyn zwierzęcia, aby monitorować jego stan fizjologiczny.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Nałóż warstwę bezbarwnego żelu do USG na skórę głowy szczura za pomocą aplikatora z watnym końcem. Dostosuj położenie podnośnika laboratoryjnego do centrum skanera i ręcznie wyreguluj wysokość podnośnika tak, aby płaszczyzna obrazowania znajdowała się w centrum reflektora akustycznego.</li>
</ol>
3. Dynamiczne obrazowanie in vivo procesu pobierania i usuwania ICG z mózgu szczura
<ol>
	<li>Ustaw parametry w oprogramowaniu do akwizycji danych (patrz Tabela materiałów) dla skanu akwizycyjnego o zakresie 360°.</li>
	<li>Włącz emisję lasera PLD, aktywując wyjście generatora funkcji (rozpocznie się emisja lasera). Następnie powoli zwiększaj napięcie regulowanego zasilacza wysokiego napięcia do 120 V, aby uzyskać maksymalną energię pojedynczego impulsu.</li>
	<li>Uruchom program do akwizycji danych (patrz Tabela materiałów), aby obrócić wszystkie osiem SUTR o 360° w czasie skanowania wynoszącym 4 s. 
	UWAGA: Na przykład, jeśli SUTR są obracane przez 4 s, PLD dostarcza 8,000 (= 4 x 2,000) impulsów i każdy SUTR zbiera 8000 linii A. Te 8,000 linii A zostaje zredukowane do 400 poprzez uśrednienie 20 sygnałów (po uśrednieniu linie A = 8,000/20 = 400). Program rekonstrukcyjny oparty na algorytmie wstecznej projekcji typu delay-and-sum jest wykorzystywany do wyznaczenia promienia skanowania każdego SUTR.</li>
	<li>Wyłącz wyjście generatora funkcji, aby zatrzymać emisję lasera.</li>
	<li>Używając algorytmu rekonstrukcyjnego w oprogramowaniu do przetwarzania danych (patrz Tabela materiałów), wyznacz promień skanowania wszystkich ośmiu SUTR metodą prób i błędów, stosując algorytm wstecznej projekcji.</li>
	<li>Ustaw parametry w oprogramowaniu do akwizycji danych (patrz Tabela materiałów) dla akwizycji o zakresie 45° w czasie skanowania 0.5 s. 
	UWAGA: Na przykład, jeśli SUTR są obracane przez 0.5 s, PLD dostarcza 1,000 (= 0.5 x 2,000) impulsów i każdy SUTR zbiera 1000 linii A. Te 1,000 linii A zostaje zredukowane do 400 poprzez uśrednienie 20 sygnałów (po uśrednieniu linie A = 1,000/20 = 50).</li>
	<li>Włącz wyjście generatora funkcji, aby uruchomić emisję lasera.</li>
	<li>Uruchom program do akwizycji danych (patrz Tabela materiałów), aby obrócić wszystkie osiem SUTR o 45° w celu uzyskania wstępnych danych kontrolnych przed podaniem ICG.</li>
	<li>Wyłącz wyjście generatora funkcji, aby zatrzymać emisję lasera.</li>
	<li>Zidentyfikuj żyłę ogonową zwierzęcia i wstrzyknij 0.3 mL ICG (patrz Tabela materiałów) (323 μM) do żyły ogonowej szczura.</li>
</ol>
4.
UWAGA: 1,25 mg proszku ICG odważono przy użyciu mikrowagi i wymieszano z 5 mL wody destylowanej, aby uzyskać roztwór ICG o stężeniu 323 μM.
<ol>
	<li>Włącz wyjście generatora funkcji, aby uruchomić emisję lasera.</li>
	<li>Uruchom oprogramowanie do akwizycji danych (patrz Tabela materiałówprogram do pozyskiwania linii A w czasie skanowania wynoszącym 0,5 s w 45° rotacja</li>
</ol>
5.
UWAGA: Linie A pozyskane podczas czasu skanowania 0,5 s są wykorzystywane do wygenerowania jednego obrazu przekroju poprzecznego. Między poszczególnymi skanowaniami występuje przerwa czasowa wynosząca ~0,4–0,6 s.
<ol>
	<li>Po zakończeniu akwizycji danych, przy użyciu algorytmu retrospekcji w oprogramowaniu do przetwarzania danych (patrz Tabela materiałów), zrekonstruuj przekrój obrazu mózgu z zapisanych linii A.</li>
	<li>Wyłącz laser, a następnie wyłącz aparat do znieczulania, opuść podnośnik laboratoryjny i zdejmij zwierzę ze stołu operacyjnego. Umieść zwierzę z powrotem w klatce i monitoruj je aż do odzyskania przytomności.</li>
</ol>
<img alt="Układ laserowej wibrometrii dopplerowskiej z akwizycją danych; schemat przedstawia metodologię eksperymentalną." class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/59764/59764fig1.jpg" data-altupdatedat="1788282455000" data-alt="Rysunek 1"> 
Rysunek 1: Schemat biurkowego systemu PLD-PAT. (A) Schemat układu biurkowego PLD-PAT. PLD: impulsowa dioda laserowa, OD: dyfuzor optyczny, SUTR: jednoelementowy przetwornik ultradźwiękowy z reflektorem akustycznym, AM: aparat do znieczulania, CSP: okrągła płyta skanująca, SM: silnik krokowy, LDU: jednostka sterująca laserem, AMP: wzmacniacz, DAQ: karta akwizycji danych. (B) Okrągowy układ ośmiu SUTR wokół centrum skanowania. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/59764/59764fig1large.jpg" target="_blank">Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.</a>

<ol><li>Lin, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-breath-hold+photoacoustic+computed+tomography+of+the+breast%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Single-breath-hold photoacoustic computed tomography of the breast.</a> Nature Communications. 9 (1), 2352(2018).</li>
<li>Upputuri, P. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+photoacoustic+imaging+systems+using+pulsed+laser+diodes%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Engineering+Letters%22%5BJournal%5D)">Fast photoacoustic imaging systems using pulsed laser diodes: a review.</a> Biomedical Engineering Letters. 8 (2), 167-181 (2018).</li>
<li>Yao, J., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+progress+in+photoacoustic+molecular+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Opinion+in+Chemical+Biology%22%5BJournal%5D)">Recent progress in photoacoustic molecular imaging.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 45, 104-112 (2018).</li>
<li>Upputuri, P. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+toward+preclinical+and+clinical+translation+of+photoacoustic+tomography%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Recent advances toward preclinical and clinical translation of photoacoustic tomography: a review.</a> Journal of Biomedical Optics. 22 (4), 041006(2017).</li>
<li>Yao, J., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Laser+%26+Photonics+Reviews%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic microscopy.</a> Laser & Photonics Reviews. 7 (5), 758-778 (2013).</li>
<li>Awasthi, N., Kalva, S. K., Pramanik, M., Yalavarthy, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Image+Guided+Filtering+for+Improving+Photoacoustic+Tomographic+Image+Reconstruction%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Image Guided Filtering for Improving Photoacoustic Tomographic Image Reconstruction.</a> Journal of Biomedical Optics. 23 (9), 091413(2018).</li>
<li>Kalva, S. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+validation+of+tangential+resolution+improvement+in+photoacoustic+tomography+using+a+modified+delay-and-sum+reconstruction+algorithm%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Experimental validation of tangential resolution improvement in photoacoustic tomography using a modified delay-and-sum reconstruction algorithm.</a> Journal of Biomedical Optics. 21 (8), 086011(2016).</li>
<li>Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improving+tangential+resolution+with+a+modified+delay-and-sum+reconstruction+algorithm+in+photoacoustic+and+thermoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22The+Journal+of+the+Optical+Society+of+America%22%5BJournal%5D)">Improving tangential resolution with a modified delay-and-sum reconstruction algorithm in photoacoustic and thermoacoustic tomography.</a> The Journal of the Optical Society of America. 31 (3), 621-627 (2014).</li>
<li>Xu, M., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Universal+back-projection+algorithm+for+photoacoustic+computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+E%22%5BJournal%5D)">Universal back-projection algorithm for photoacoustic computed tomography.</a> Physical Review E. 71 (1), 016706(2005).</li>
<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>Sivasubramanian, K., Periyasamy, V., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Non-invasive+sentinel+lymph+node+mapping+and+needle+guidance+using+clinical+handheld+photoacoustic+imaging+system+in+small+animal%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biophotonics%22%5BJournal%5D)">Non-invasive sentinel lymph node mapping and needle guidance using clinical handheld photoacoustic imaging system in small animal.</a> Journal of Biophotonics. 11 (1), e201700061(2018).</li>
<li>Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Second-generation+optical-resolution+photoacoustic+microscopy+with+improved+sensitivity+and+speed%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Second-generation optical-resolution photoacoustic microscopy with improved sensitivity and speed.</a> Optics Letters. 36 (7), 1134-1136 (2011).</li>
<li>Stein, E. W., Maslov, K., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive%2C+in+vivo+imaging+of+blood-oxygenation+dynamics+within+the+mouse+brain+using+photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Noninvasive, in vivo imaging of blood-oxygenation dynamics within the mouse brain using photoacoustic microscopy.</a> Journal of Biomedical Optics. 14 (2), 020502(2009).</li>
<li>Ku, G., Wang, X. D., Xie, X. Y., Stoica, G., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+of+tumor+angiogenesis+in+rat+brains+in+vivo+by+photoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Optics%22%5BJournal%5D)">Imaging of tumor angiogenesis in rat brains in vivo by photoacoustic tomography.</a> Applied Optics. 44 (5), 770-775 (2005).</li>
<li>Ma, R., Taruttis, A., Ntziachristos, V., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multispectral+optoacoustic+tomography+%28MSOT%29+scanner+for+whole-body+small+animal+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Multispectral optoacoustic tomography (MSOT) scanner for whole-body small animal imaging.</a> Optics Express. 17 (24), 21414-21426 (2009).</li>
<li>Zhou, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Phosphorus+Phthalocyanine+Formulation+with+Intense+Absorbance+at+1000+nm+for+Deep+Optical+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">A Phosphorus Phthalocyanine Formulation with Intense Absorbance at 1000 nm for Deep Optical Imaging.</a> Theranostics. 6 (5), 688-697 (2016).</li>
<li>Li, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Single-impulse+panoramic+photoacoustic+computed+tomography+of+small-animal+whole-body+dynamics+at+high+spatiotemporal+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Single-impulse panoramic photoacoustic computed tomography of small-animal whole-body dynamics at high spatiotemporal resolution.</a> Nature Biomedical Engineering. 1 (1), 0071(2017).</li>
<li>Sivasubramanian, K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+frame+rate+photoacoustic+imaging+at+7000+frames+per+second+using+clinical+ultrasound+system%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">High frame rate photoacoustic imaging at 7000 frames per second using clinical ultrasound system.</a> Biomedical Optics Express. 7 (2), 312-323 (2016).</li>
<li>Upputuri, P. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+in+vivo+imaging+of+small+animal+brain+using+pulsed+laser+diode-based+photoacoustic+tomography+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Dynamic in vivo imaging of small animal brain using pulsed laser diode-based photoacoustic tomography system.</a> Journal of Biomedical Optics. 22 (9), 090501(2017).</li>
<li>Upputuri, P. K., Periyasamy, V., Kalva, S. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+High-performance+compact+photoacoustic+tomography+system+for+in+vivo+small-animal+brain+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Visualized+Experiments%22%5BJournal%5D)">A High-performance compact photoacoustic tomography system for in vivo small-animal brain imaging.</a> Journal of Visualized Experiments. (124), e55811(2017).</li>
<li>Upputuri, P. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+laser+diode+based+optoacoustic+imaging+of+biological+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Physics+%26+Engineering+Express%22%5BJournal%5D)">Pulsed laser diode based optoacoustic imaging of biological tissues.</a> Biomedical Physics & Engineering Express. 1 (4), 045010-045017 (2015).</li>
<li>Arabul, M. U., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Toward+the+detection+of+intraplaque+hemorrhage+in+carotid+artery+lesions+using+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Toward the detection of intraplaque hemorrhage in carotid artery lesions using photoacoustic imaging.</a> Journal of Biomedical Optics. 22 (4), (2016).</li>
<li>Daoudi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Handheld+probe+integrating+laser+diode+and+ultrasound+transducer+array+for+ultrasound%2Fphotoacoustic+dual+modality+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Handheld probe integrating laser diode and ultrasound transducer array for ultrasound/photoacoustic dual modality imaging.</a> Optics Express. 22 (21), 26365-26374 (2014).</li>
<li>Allen, J. S., Beard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+near-infrared+laser+diode+excitation+system+for+biomedical+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Pulsed near-infrared laser diode excitation system for biomedical photoacoustic imaging.</a> Optics Letters. 31 (23), 3462-3464 (2006).</li>
<li>Upputuri, P. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+characterization+of+low-cost%2C+high-speed%2C+portable+pulsed+laser+diode+photoacoustic+tomography+%28PLD-PAT%29+system%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Performance characterization of low-cost, high-speed, portable pulsed laser diode photoacoustic tomography (PLD-PAT) system.</a> Biomed Opt Express. 6 (10), 4118-4129 (2015).</li>
<li>Kalva, S. K., Upputuri, P. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed%2C+low-cost%2C+pulsed-laser-diode-based+second-generation+desktop+photoacoustic+tomography+system%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Lett%22%5BJournal%5D)">High-speed, low-cost, pulsed-laser-diode-based second-generation desktop photoacoustic tomography system.</a> Optics Lett. 44 (1), 81-84 (2019).</li>
<li>Kalva, S. K., Hui, Z. Z., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calibrating+reconstruction+radius+in+a+multi+single-element+ultrasound-transducer-based+photoacoustic+computed+tomography+system%5BTitle%5D)+AND+%22J+Opt+Soc+Am+A%22%5BJournal%5D)">Calibrating reconstruction radius in a multi single-element ultrasound-transducer-based photoacoustic computed tomography system.</a> J Opt Soc Am A. 35 (5), 764-771 (2018).</li>
<li>Kalva, S. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+acoustic+reflector+to+make+compact+photoacoustic+tomography+system%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biomedical+Optics%22%5BJournal%5D)">Use of acoustic reflector to make compact photoacoustic tomography system.</a> Journal of Biomedical Optics. 22 (2), 026009(2017).</li>
<li>American National Standard for Safe Use of Lasers. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22ANSI+Standard+Z136.1-2007%22">ANSI Standard Z136.1-2007</a>. , NY. (2007).</li>
</ol>

Autorzy nie mają żadnych istotnych interesów finansowych ani potencjalnych konfliktów interesów, które mogliby ujawnić.

W niniejszej pracy przedstawiono protokół wykorzystania desktopowego systemu PLD-PAT do przeprowadzania eksperymentów na małych zwierzętach, takich jak szczury, do obrazowania mózgu in vivo oraz dynamicznego procesu szybkiego wchłaniania i usuwania środków kontrastowych, takich jak ICG. Nieporęczne, drogie systemy OPO-PAT potrzebują kilku minut (2-5 minut), aby uzyskać pojedynczy obraz przekroju poprzecznego in vivo. Kompaktowy, tani, przenośny system PLD-PAT pierwszej generacji zapewnia pojedynczy przekrój poprzeczny ob...

Fotoakustyczna tomografia komputerowa (PACT/PAT) to obiecująca nieinwazyjna metoda obrazowania biomedycznego, łącząca bogaty kontrast optyczny z wysoką rozdzielczością ultrasondy1,2,3,4,5. Kiedy nanosekundowy laser impulsowy odkłada energię na pochłaniające światło chromofory obecne w dowolnej tkance biologicznej, lokalna temperatura wzrasta, co prowadzi do termoelastycznego rozszerzania i kurczenia się tkanki, co skutkuje wytwarzaniem fal ciśnienia. Te fale ciśnienia są znane jako fale ultradźwiękowe lub fale fotoakustyczne (PA), które mogą być wykryte przez przetworniki ultradźwiękowe wokół próbki. Wykryte sygnały PA są rekonstruowane przy użyciu różnych algorytmów rekonstrukcji6,7,8,9 w celu wygenerowania przekrojowych obrazów PA. Obrazowanie PA dostarcza informacji strukturalnych i funkcjonalnych od narządów makroskopowych do mikroskopijnych organelli ze względu na zależność długości fali endogennych chromoforów obecnych w ciele10. Obrazowanie PAT jest z powodzeniem stosowane do wykrywania raka piersi1, obrazowanie wartowniczych węzłów chłonnych11, mapowanie oksyhemoglobiny (HbO2), deoksyhemoglobiny (HbR), całkowitego stężenia hemoglobiny (HbT), nasycenia tlenem (SO2)12,13, angiogeneza nowotworów14, obrazowanie całego ciała małych zwierząt15 i inne zastosowania.
Nd:YAG/OPO są konwencjonalnymi źródłami wzbudzenia dla systemów PAT pierwszej generacji, które są szeroko stosowane w społeczności fotoakustycznej do obrazowania małych zwierząt i obrazowania głębokich tkanek16. Lasery te dostarczają impulsy energetyczne o energii ~100 mJ przy niskich częstotliwościach powtarzania ~10-100 Hz. Systemy obrazowania PAT wykorzystujące te kosztowne i nieporęczne lasery nie nadają się do szybkiego obrazowania za pomocą jednoelementowych przetworników ultradźwiękowych (SUT) ze względu na ograniczoną częstotliwość powtarzania impulsów. Hamuje to monitorowanie w czasie rzeczywistym zmian fizjologicznych zachodzących przy dużych prędkościach wewnątrz zwierzęcia. Korzystając z przetworników opartych na matrycach, takich jak matryce liniowe, półokrągłe, kołowe i wolumetryczne ze wzbudzeniem laserowym Nd:YAG, możliwe jest szybkie obrazowanie. Jednak te przetworniki matrycowe są drogie i zapewniają niższą czułość w porównaniu z SU; Jednak szybkość obrazowania jest ograniczona przez niską częstotliwość powtarzania lasera. Najnowocześniejsze jednoimpulsowe systemy PACT z niestandardowym przetwornikiem z pełnym pierścieniem uzyskują dane PA z częstotliwością odświeżania 50 Hz17. Te przetworniki matrycowe wymagają złożonej elektroniki odbiorczej i wzmacniaczy sygnału, co sprawia, że cały system jest droższy i trudniejszy do użytku klinicznego.
Ich kompaktowy rozmiar, niższe wymagania dotyczące kosztów i wyższa częstotliwość powtarzania impulsów (rząd KHz) sprawiają, że impulsowe diody laserowe (PLD) są bardziej obiecujące do obrazowania w czasie rzeczywistym. Ze względu na te zalety, PLD są aktywnie wykorzystywane jako alternatywne źródło wzbudzenia w systemach PAT drugiej generacji. Systemy PAT oparte na PLD zostały z powodzeniem zademonstrowane pod kątem obrazowania z dużą liczbą klatek na sekundę przy użyciu przetworników matrycowych18, obrazowanie tkanek głębokich i mózgu19,20,21, diagnostyka chorób sercowo-naczyniowych22 oraz diagnostyka reumatologiczna23. Ponieważ SUT są bardzo czułe i tańsze w porównaniu z przetwornikami macierzowymi, są nadal szeroko stosowane do obrazowania PAT. System PLD oparty na światłowodach został zademonstrowany dla obrazowania fantomowego24. Przenośny system PLD-PAT został zademonstrowany wcześniej poprzez zamontowanie PLD wewnątrz skanera PAT25. Za pomocą jednego skanera kołowego SUT obrazowanie fantomowe wykonano w ciągu 3 s czasu skanowania, a obrazowanie mózgu szczura in vivo wykonano w okresie 5 sekund przy użyciu tego systemu PLD-PAT19.
Ponadto, wprowadzono ulepszenia do tego systemu PLD-PAT, aby uczynić go bardziej kompaktowym i stworzyć model pulpitu przy użyciu ośmiu jednoelementowych przetworników ultradźwiękowych (SUTR) opartych na reflektorze akustycznym26,27. W tym przypadku SUT zostały umieszczone w kierunku pionowym, a nie poziomym, za pomocą reflektora akustycznego 90°28. System ten może być stosowany do skanowania z czasem do 0,5 s i głębokości ~3 cm w obrazowaniu tkanek i obrazowaniu mózgu małych zwierząt in vivo. W niniejszej pracy ten stacjonarny system PLD-PAT został wykorzystany do wizualnej demonstracji eksperymentów dotyczących obrazowania mózgu in vivo u małych zwierząt oraz do dynamicznej wizualizacji procesu wchłaniania i usuwania zatwierdzonego przez Agencję ds. Żywności i Leków (FDA) barwnika zieleni indocyjaninowej (ICG) w mózgach szczurów.

<table><tbody><tr><td>Zasilacz 12 V</td><td>Voltcraft</td><td>PPS-11810</td><td>Do dostarczania napięcia roboczego dla PLD</td></tr><tr><td>Odbłyśnik akustyczny</td><td>Olympus</td><td>F102</td><td>Odbłyśnik 45 stopni wzmocniony do przetwornika ultradźwiękowego</td></tr><tr><td>Akrylowy zbiornik na wodę</td><td>Warsztat NTU</td><td>Wykonane na zamówienie</td><td>Służy do utrzymywania wody, która działa jako akustyczne medium sprzęgające między mózgiem zwierzęcia a detektorem</td></tr><tr><td>Maszyna</td> <td>anestezjologicznaMedical plus pte ltd</td><td>Aparat do znieczulenia bez oddychania z koncentratorem tlenu.</td><td>Dostarcza tlen i izofluran zwierzętom</td></tr><tr><td>Dystrybutor zwierząt</td><td>In Vivos Pte Ltd, Singapur</td><td></td><td>Dystrybutor zwierząt, który dostarcza małe zwierzęta do celów badawczych</td></tr><tr><td>Uchwyt na zwierzęta</td><td>Warsztat NTU</td><td>Wykonany na zamówienie</td><td>Służy do trzymania zwierzęcia na brzuchu</td></tr><tr><td>Maska oddechowa</td><td>Warsztat NTU</td><td>Wykonany na zamówienie</td><td>Używany wraz z uchwytem na zwierzę do dostarczania zwierzęciu mieszaniny znieczulającej</td></tr><tr><td>Skaner okrągły</td><td>Warsztat</td> <td>NTUSkaner wykonany</td><td>na zamówienie wykonany jest z aluminium</td></tr><tr><td>Karta DAQ (Data Acquisition)</td><td>Spectrum</td><td>M2i.4932-exp</td><td>16 bit, 30 Ms/s, 8 kanałów, 1 Gs, PCIe</td></tr><tr><td>Oprogramowanie do pozyskiwania danych</td><td>National Instruments Corporation, Austin, TX, USA)</td><td>NI LabVIEW 2015 SP1 (32 bit)</td><td>Program oparty na LabVIEW opracowany w naszym laboratorium do sterowania silnikiem krokowym i pobierania sygnałów PA z detektora</td></tr><tr><td>Przetwarzanie danych oprogramowanie</td><td>Matlab (Mathworks, Natick, MA, USA)</td><td>Matlab R2015b</td><td>Kod Matlab opracowany w naszym laboratorium do rekonstrukcji przekrojowych obrazów PA</td></tr><tr><td>Generator funkcyjny</td><td>RIGOL</td><td>DG1022</td><td>Do zmiany częstotliwości powtarzania PLD. Zapewni sygnał TTL do synchronizacji DAQ ze wzbudzeniem lasera.</td></tr><tr><td>Wzmacniacz sygnału o niskim poziomie szumów</td><td>Genetron</td><td>Wykonany na zamówienie przy użyciu mini-obwodów, ZFL-500LN-BNC</td><td>Do odbioru i wzmocnienia sygnału PA z SUTR. Jego zysk wynosi 24 dB.</td></tr><tr><td>Dyfuzor optyczny</td><td>Thorlabs</td><td>DG-120</td><td>Służy do ujednolicenia wiązki laserowej</td></tr><tr><td>Impulsowa dioda laserowa</td><td>Quantel, Francja</td><td>QD-Q1924-ILO-WATER</td><td>Jest to źródło lasera wzbudzającego o specyfikacji długości fali 816 nm, 3,4 mJ na energię impulsu, szerokości impulsu 107 ns, maksymalnej szybkości powtarzania impulsów 2 KHz, wymiary: 13,0 x 7,6 x 5,0 cm</td></tr><tr><td>Szczury</td><td>In Vivos Pte Ltd, Singapur</td><td>NTac:SD, Sprague Dawley / SD</td><td>Kobieta, waga 100&plusmn; 10g, szczep szczurów: Sprague Dawley, wiek: 4-5 tygodni</td></tr><tr><td>Silnik krokowy ze skrzynią biegów</td><td>LIN Engineering (Servo Dynamics)</td><td>Silnik: CO-5718L-01P-RO, Skrzynia biegów: DPL64/1; Zasilacz PW-100-24</td><td>Do przesuwania uchwytu czujki w geometrii kołowej. Moment obrotowy: 2,08 N-m, Bezwładność wirnika: 2,6 kg-cm2</td></tr><tr><td>Żel ultradźwiękowy</td><td>Progress/parker acquasonic gel</td><td>PA-GEL-CLEA-5000</td><td>Przezroczysty żel ultradźwiękowy</td></tr><tr><td>Przetwornik ultradźwiękowy</td><td>Olympus</td><td>V309-SU/ U8423013</td><td>Czujniki ultradźwiękowe stosowane do detekcji fotoakustycznej. Centralna częstotliwość 5 MHz, 0,5 cala</td></tr><tr><td>Zmienny zasilacz wysokiego napięcia</td><td>Elektro-Automatik</td><td>EA-PS 8160-04 T</td><td>Do zmiany mocy wyjściowej lasera</td></tr></tbody></table>

pulsacyjna tomografia fotoakustyczna oparta na diodach laserowych do monitorowania wymywania i wymywania barwnika w uczynieniu kory mózgowej szczura

Pulsed Laser Diode-Based Desktop Photoacoustic Tomography for Monitoring Wash-In and Wash-Out of Dye in Rat Cortical Vasculature

Tomografia fotoakustyczna (PA) (PAT) to nowa metoda obrazowania biomedycznego, przydatna w różnych zastosowaniach przedklinicznych i klinicznych. Wykonane na zamówienie przetworniki oparte na okrągłym pierścieniu i konwencjonalne, masywne lasery Nd:YAG/OPO hamują translację systemu PAT do klinik. Ultrakompaktowe impulsowe diody laserowe (PLD) są obecnie wykorzystywane jako alternatywne źródło wzbudzenia w bliskiej podczerwieni do obrazowania PA. Szybkie dynamiczne obrazowanie in vivo zademonstrowano przy użyciu kompaktowego systemu PAT (PLD-PAT) opartego na PLD. W niniejszej pracy przedstawiono wizualizowany protokół eksperymentalny wykorzystujący system PLD-PAT dla komputerów stacjonarnych do dynamicznego obrazowania mózgu in vivo. Protokół opisuje konfigurację systemu PLD-PAT dla komputerów stacjonarnych, przygotowanie zwierzęcia do obrazowania naczyń krwionośnych mózgu oraz procedurę dynamicznej wizualizacji procesu wychwytu i usuwania barwnika zieleni indocyjaninowej (ICG) w unaczynieniu korowym szczura.

Potencjał opisanego stacjonarnego systemu PLD-PAT do dynamicznego obrazowania mózgu in vivo został zaprezentowany w niniejszym protokole wraz z odpowiednimi wynikami. Zdolność stacjonarnego systemu PLD-PAT do obrazowania o wysokiej prędkości wykazano, przeprowadzając obrazowanie mózgu in vivo u zdrowych samic szczurów. Sygnały PA zbierano za pomocą ośmiu SUTR obracających się o 360° i 45° wokół mózgu szczura przy prędkościach skanowania odpowiednio 4 s i 0,5 s. Rysunek 2A,B </stro...

Kompaktowy system stacjonarnej tomografii fotoakustycznej oparty na pulsacyjnych diodach laserowych (PLD-PAT) jest demonstrowany do szybkiego dynamicznego obrazowania in vivo naczyń korowych małych zwierząt.

Pulsacyjna tomografia fotoakustyczna oparta na diodach laserowych do monitorowania wymywania i wymywania barwnika w uczynieniu kory mózgowej szczura

Photoacoustic (PA) tomography (PAT) imaging is an emerging biomedical imaging modality useful in various preclinical and clinical applications. ...

Tomografia fotoakustyczna (PAT) to hybrydowa metoda obrazowania biomedycznego, łącząca obrazowanie optyczne i ultradźwiękowe w celu monitorowania dynamicznych zmian w mózgach małych zwierząt. Jest to ekonomiczny, przenośny system obrazowania o dużej szybkości, który wykorzystuje szybkość obrazowania zaledwie pół sekundy. Procedurę z Sandeep zademonstrują Praveen, doktorant, dr Paul, pracownik naukowy i Rhonnie, asystent naukowy.Zacznij od zamontowania wszystkich jednoelementowych przetworników ultradźwiękowych na każdym uchwycie przetwornika pojedynczo, tak aby powierzchnia każdego reflektora akustycznego była skierowana w stronę środka obszaru skanowania. Użyj połączeniowych, aby podłączyć każdy przetwornika do wzmacniacza sygnału o niskim poziomie szumów. Włącz zasilanie agregatu chłodniczego i włącz przełącznik agregatu chłodniczego, aby ustawić temperaturę w zakresie od 20 do 25 stopni Celsjusza.Włącz zasilanie niskonapięciowe i powoli przekręć regulator prądu na 0,3 ampera. Ustaw napięcie na 12 woltów i sprawdź, czy prąd nie przekracza 0,1 amp. Włącz zasilacz wysokiego napięcia i naciśnij przycisk ustawień wstępnych, aby ustawić prąd na jeden amper, a napięcie na zero woltów.Włącz przycisk wyjścia i włącz zasilanie generatora funkcyjnego. Naciśnij przycisk przywołania i wybierz konfigurację dwukilohercową, aby generować impulsy laserowe z tą częstotliwością powtarzania. Umieść akrylowy zbiornik wewnątrz skanera i napełnij zbiornik wodą, aż powierzchnie wykrywające przetworników zostaną całkowicie zanurzone.Następnie włącz zasilanie wzmacniacza sygnału o niskim poziomie szumów. Umieść znieczulonego szczura w pozycji leżącej na stole warsztatowym. Po potwierdzeniu braku reakcji na szczypanie palców u nóg, użyj trymera do włosów, aby usunąć sierść ze skóry głowy.Delikatnie nałóż krem do depilacji, aby całkowicie usunąć sierść z odsłoniętej skóry za pomocą bawełnianego wacika, aby usunąć krem po czterech do pięciu minutach. Nałóż maść na oczy zwierzęcia i zamontuj na podnośniku laboratoryjnym specjalnie wykonany uchwyt na zwierzę wyposażony w maskę do oddychania. Umieść szczura w pozycji leżącej na uchwycie z głową spoczywającą na poziomej platformie uchwytu.Użyj taśmy chirurgicznej, aby przymocować zwierzę do uchwytu. Zaciśnij pulsoksymetr na jednej tylnej kończynie, aby monitorować jej stan fizjologiczny. Za pomocą aplikatora z bawełnianą końcówką nałóż warstwę bezbarwnego żelu ultradźwiękowego na skórę głowy.Następnie dostosuj położenie podnośnika laboratoryjnego do środka skanera. Wyreguluj wysokość podnośnika ręcznie, tak aby płaszczyzna obrazowania znajdowała się pośrodku reflektora akustycznego. Po ustawieniu parametrów w oprogramowaniu do akwizycji danych dla skanu akwizycji 360 stopni, włącz wyjście generatora funkcyjnego, aby włączyć emisję impulsowego lasera diodowego lasera.Powoli zwiększaj napięcie zmiennego zasilacza wysokonapięciowego do 120 woltów, aby uzyskać maksymalną energię impulsu. Uruchom oprogramowanie do akwizycji danych, aby obrócić wszystkie osiem przetworników o 360 stopni w ciągu czterech sekund skanowania. Wyłącz wyjście generatora funkcyjnego, aby wyłączyć emisję lasera.Korzystając z algorytmu rekonstrukcji w oprogramowaniu do przetwarzania danych, określ promień skanowania wszystkich ośmiu przetworników metodą prób i błędów, korzystając z algorytmu projekcji wstecznej. Ustaw parametry w oprogramowaniu do akwizycji danych dla akwizycji pod kątem 45 stopni w czasie skanowania 0,5 sekundy. Włączyć wyjście generatora funkcyjnego, aby włączyć emisję lasera.Uruchom oprogramowanie do akwizycji danych, aby obrócić wszystkie osiem przetworników o 45 stopni, aby uzyskać początkowe dane sterujące. Wyłącz wyjście generatora funkcyjnego, aby wyłączyć emisję lasera. Następnie wstrzyknij 0,3 mililitra zieleni indocyjaninowej do żyły ogonowej szczura.Włączyć wyjście generatora funkcyjnego, aby włączyć emisję lasera. Następnie uruchom oprogramowanie do akwizycji danych, aby uzyskać linie A w czasie skanowania wynoszącym 0,5 sekundy w obrocie o 45 stopni. Pod koniec akwizycji użyj algorytmu projekcji wstecznej, aby zrekonstruować obraz przekroju poprzecznego mózgu na podstawie zapisanych linii A.Pokazano tu obrazy mózgu 98-gramowej samicy szczura, zebrane z prędkością skanowania 4 i 0,5 sekundy. Zatoka strzałkowa i zatoka transferowa są wyraźnie widoczne na obu obrazach. Fotografie pokazują ten sam obszar mózgu szczura przed i po usunięciu skóry głowy.Obrazowanie tomografii fotoakustycznej może osiągnąć tę samą wizualizację nieinwazyjnie z nienaruszoną skórą i czaszką. Na tym wykresie można zaobserwować wzrost średniego sygnału fotoakustycznego w zatoce strzałkowej spowodowany wzrostem, a następnie spadkiem absorpcji optycznej przez zieleń indocyjaninową przy długości fali 860 nanometrów w czasie. Zawsze należy zachować szczególną ostrożność podczas wstrzykiwania barwnika ICG do żyły ogonowej zwierzęcia.Ten tani stacjonarny system tomografii fotoakustycznej może być używany do dynamicznego obrazowania naczyń krwionośnych małych zwierząt z wysoką rozdzielczością specjalną przy prędkości skanowania 0,5 sekundy. Inne zastosowania tego systemu obrazowania obejmują obrazowanie guzów mózgu, obrazowanie różnych narządów u małych zwierząt i inne zastosowania terapeutyczne.

pulsed-laser-diode-based-desktop-photoacoustic-tomography-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

Dynamikę przepływu krwi w korze mózgu można badać in vivo, obrazując fluorescencyjne barwniki dekstranowe wstrzyknięte do żyły ogonowej gryzoni za pomocą mikroskopii dwufotonowej. Niniejszy film pokazuje, jak obrazować dynamikę przepływu krwi w neocortex myszy przy użyciu preparatu okna czaszkowego przykrytego szkłem.

Metoda obrazowania przepływu krwi w neokorze za pomocą obrazowania dwufotonowego przez okno czaszkowe

Mikroskopia fotoakustyczna o rozdzielczości optycznej (OR-PAM) to rozwijająca się technologia umożliwiająca obrazowanie kontrastów absorpcji optycznej in vivo z rozdzielczością i czułością na poziomie komórkowym. W niniejszym materiale przedstawiamy instrukcję wizualną dotyczącą protokołów eksperymentalnych OR-PAM, obejmującą konfigurację systemu, jego kalibrację, typowe procedury eksperymentalne in vivo oraz schematy obrazowania funkcjonalnego.

Trójwymiarowa mikroskopia fotoakustyczna o rozdzielczości optycznej

Źródło: Kalva, S. K.,  i wsp., Pulsacyjna tomografia fotoakustyczna oparta na diodach laserowych do monitorowania wymywania i wypłukiwania barwnika w unaczynieniu kory mózgowej szczura. J. Vis. Exp. (2019)Ten film przedstawia procedurę wykorzystania obrazowania fotoakustycznego do obserwacji zmian w naczyniach korowych znieczulonego szczura. Proces obejmuje obrazowanie bazowe, wstrzykiwanie barwnika oraz analizę wchłaniania i klirensu barwnika podczas wymywania i wymowywania.

Fotoakustyczne monitorowanie ruchu barwnika w korowych naczyniach krwionośnych

Źródło: Upputuri, P. K., et al. Wysokowydajny, kompaktowy system tomografii fotoakustycznej do obrazowania mózgu In Vivo. J. Vis. Exp. (2017)Ten film przedstawia protokół nieinwazyjnego obrazowania mózgu szczura in vivo za pomocą tomografii fotoakustycznej, prezentując przygotowanie, konfigurację systemu obrazowania i pozyskiwanie danych w celu rekonstrukcji obrazów mózgu 2D w celu wizualizacji struktur naczyniowych i zdrowia nerwowo-naczyniowego.

Obrazowanie in vivo mózgu szczura za pomocą tomografii fotoakustycznej

Cystografia fotoakustyczna (PAC) ma ogromny potencjał do mapowania pęcherzy moczowych, wrażliwego na promieniowanie narządu wewnętrznego u pacjentów pediatrycznych, bez użycia promieniowania jonizującego lub toksycznego środka kontrastowego. Tutaj demonstrujemy zastosowanie PAC do mapowania pęcherzy moczowych z wstrzyknięciem nieprzezroczystych optycznie znaczników u szczurów in vivo.

Cystografia fotoakustyczna

Poniżej przedstawiamy szczegółowy opis eksperymentalnego protokołu obrazowania z nowo opracowanym ręcznym systemem optoakustycznym (fotoakustycznym) do trójwymiarowego obrazowania funkcjonalnego i molekularnego w czasie rzeczywistym. Wykazana wysoka wydajność i wszechstronność mogą zdefiniować nowe obszary zastosowań technologii optoakustycznej w badaniach przedklinicznych i praktyce klinicznej.

Uniwersalna ręczna trójwymiarowa sonda do obrazowania optoakustycznego do angiografii tkanek głębokich i funkcjonalnych badań przedklinicznych w czasie rzeczywistym

Obecna praca opisuje nowy protokół do wykonywania nieinwazyjnych ultradźwięków o wysokiej częstotliwości i obrazowania fotoakustycznego na mózgu szczura, aby efektywnie wizualizować głębokie obszary podkorowe i ich wzorce naczyniowe poprzez kierowanie sygnałów na otwór czaszki naturalnie występujący na zwierzęcej czaszce.

Nieinwazyjne miąższowe, naczyniowe i metaboliczne ultrasonografie wysokiej częstotliwości i fotoakustyczne obrazowanie głębokiego mózgu szczura

Tutaj demonstrowany jest system do przełączania rozdzielczości akustycznej (AR) i rozdzielczości optycznej (OR) MIKROSKOPII FOTOAKUSTYCZNEJ (AR-OR-PAM), zdolny zarówno do obrazowania w wysokiej rozdzielczości na płytkiej głębokości, jak i obrazowania głębokich tkanek o niskiej rozdzielczości na tej samej próbce in vivo.

Przełączana mikroskopia fotoakustyczna o rozdzielczości akustycznej i optycznej do obrazowania naczyń krwionośnych in vivo małych zwierząt

Pokazano kompaktowy system tomografii fotoakustycznej oparty na diodach impulsowych (PLD-PAT) do szybkiego obrazowania mózgu in vivo u małych zwierząt.

Wysokowydajny, kompaktowy system tomografii fotoakustycznej do obrazowania in vivo mózgu małych zwierząt

Zaprojektowano dwurastrowy skaner fotoakustyczny, który integrował obrazowanie szerokokątne i obrazowanie w czasie rzeczywistym.

Fotoakustyczny aparat do obrazowania małych zwierząt z podwójnym skanowaniem rastrowym do wizualizacji naczyń krwionośnych

Poznaj pulsacyjną tomografię fotoakustyczną opartą na diodach laserowych do monitorowania dynamicznych zmian w naczyniach kory mózgowej szczura. Ta metoda umożliwia szybkie obrazowanie in vivo z rozdzielczością skanowania do pół sekundy.

Pulsacyjna tomografia fotoakustyczna oparta na diodach laserowych do monitorowania wymywania i wymywania barwnika w uczynieniu kory mózgowej szczura (Wideo) | JoVE Journal

Pulsacyjna tomografia fotoakustyczna oparta na diodach laserowych do monitorowania wymywania i wymywania barwnika w uczynieniu kory mózgowej szczura

Przeglądaj więcej filmów