Name: Fotoakustyczny aparat do obrazowania małych zwierząt z podwójnym skanowaniem rastrowym do wizualizacji naczyń krwionośnych (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-07-15T15:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 14 s
Description: Poznaj fotoakustyczny aparat z podwójnym skanowaniem rastrowym do obrazowania małych zwierząt. Ta metoda umożliwia wizualizację naczyń krwionośnych w czasie rzeczywistym i znajduje zastosowanie w badaniach biomedycznych.

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

playerTrialDesktop

Autorzy dziękują za wsparcie finansowe ze strony Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (61822505; 11774101; 61627827; 81630046), Projektu Planowania Nauki i Technologii Prowincji Guangdong, Chiny (2015B020233016) oraz Programu Nauki i Technologii Guangzhou (nr 2019020001).

Wszystkie eksperymenty na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z wytycznymi dostarczonymi przez instytucjonalny komitet ds. opieki nad zwierzętami i użytkowania South China Normal University, Guangzhou, Chiny.
1. Ustawienia systemu
<ol>
	<li>Ścieżka optyczna (<silna klasa="xfig">Rysunek 1)
	<ol>
		<li>Użyj lasera impulsowego 532 nm jako systemowego źródła lasera. Ustaw częstotliwość powtarzania lasera na 10 kHz, energię wyjściową na 100%, a ustawienie wyzwalacza na wyzwalacz zewnętrzny za pomocą programu zdefiniowanego przez użytkownika.</li>
		<li>Sprzęgnij wiązkę laserową ze światłowodem jednomodowym (SMF) za pomocą łącznika światłowodowego (FC1). Kolimacja wiązki laserowej za pomocą kolimatora światłowodowego (FC2) na dwuwymiarowym stoliku z napędem silnikowym (Silnik, maksymalna prędkość: 20 mm/s).</li>
		<li>Odchyl wiązkę laserową za pomocą dwuosiowego skanera galwanometrycznego (Galva). Użyj ruchomego lustra (M1), aby odbić wiązkę. Skoncentruj wiązkę przez soczewkę obiektywową 4× (OL, Przysłona numeryczna: 0,1).</li>
		<li>Użyj mocowania translatora XY (TM), aby zamocować samodzielnie wykonany pusty przetwornik ultradźwiękowy (UT, częstotliwość centralna: 25 MHz; Przepustowość: ponad 90%; Otwór środkowy: 3 mm) na spodzie klasy OL<sup="xref">12. Przepuść skupioną wiązkę przez środkowy otwór przetwornika ultradźwiękowego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ścieżka skanowania
	<ol>
		<li>Zablokuj Galva za pomocą programowalnego przez użytkownika układu bramek (FPGA 2) podczas WIM. Ustaw odpowiedni zakres skanowania i szybkość skanowania za pomocą programu zdefiniowanego przez użytkownika.</li>
		<li>Zablokuj silnik za pomocą programowalnego przez użytkownika układu bramek (FPGA 1) podczas RIM. Ustaw częstotliwość skanowania i liczbę punktów skanowania za pomocą układu FPGA 2. Użyj programu zdefiniowanego przez użytkownika, aby sterować rozpoczęciem i zakończeniem skanowania.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Akwizycja danych
	<ol>
		<li>Użyj 50-dB amplifier (AMP) do amplifikacji sygnału PA. Digitalizacja sygnału za pomocą karty akwizycji danych (DAQ). Uzyskaj sygnał wyzwalający przez FPGA 1 lub FPGA 2.</li>
		<li>Użyj procesora graficznego (GPU) do przetwarzania danych i wyświetlania obrazów równolegle13.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>System obrazowania CCD
	<ol>
		<li>Użyj białej diody LED w kształcie pierścienia (Temperatura barwowa: 6500 K; Natężenie oświetlenia: 40000 luksów; Średnica: 7,5 cm) jako źródło światła. Usuń M1, użyj stałego lustra (M2), aby odbić światło.</li>
		<li>Rejestruj obrazy za pomocą kamery CCD (6,3 miliona pikseli) w systemie obrazowania PA. Wyświetlaj obrazy za pomocą oprogramowania wyświetlającego.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Wyrównanie systemu
<ol>
	<li>Wybierz zbiornik na wodę (10 cm × 10 cm × 4.4 cm; dolne okienko: 3 cm × 3 cm). Przykryj cały zbiornik na wodę membraną polietylenową (grubość membrany: 10 μm). Dodaj wystarczającą ilość ultraczystej wody.</li>
	<li>Umieść zbiornik na wodę na stage roboczym.</li>
	<li>Włącz przełącznik lasera. Wybierz program sterowania laserem. Podgrzewaj przez 5 min. Naciśnij przycisk "ON" na przełączniku pompowania. Ustaw parametry lasera zgodnie z krokiem 1.1.1. Otwórz przegrodę lasera.</li>
	<li>Wybierz program zbierania wiersza A. Naciśnij przycisk "Start", aby przechwycić sygnał jednopunktowy i wyświetlić amplitudę i widmo aktualnego sygnału linii A.</li>
	<li>Umieść ostrze na dnie zbiornika na wodę. Zanurz dolną część UT w zbiorniku na wodę w celu sprzężenia akustycznego. Unikaj bąbelków w dolnej części UT.</li>
	<li>Dostosuj pozycję Galva, dostosuj translator XY między UT i OL, aby uniknąć sygnału oscylacyjnego i upewnij się, że jest to konfokalne.</li>
	<li>Dostosuj wysokość stage roboczego, aby zmaksymalizować amplitudę sygnału i określić pozycję ostrości.</li>
</ol>
3. Eksperyment na zwierzętach
<ol>
	<li>Użyj 5\u20126 tygodniowej myszy BALB/c o masie ciała 20\u201230 g.</li>
	<li>Znieczulić zwierzę za pomocą uretanu (1 g/kg) wstrzykiwanego dootrzewnowo przed eksperymentem. </li>
	<li>Przeprowadź przejście między WIM i RIM.
	<ol>
		<li>Użyj płaskiego przetwornika ultradźwiękowego. Ogol sierść na grzbiecie myszy za pomocą trymera i kremu do depilacji. Umieść mysz na uchwycie (8 cm × 2.8 cm × 2 cm) w pozycji leżącej.</li>
		<li>Pozwól, aby obszar obrazowania stykał się z membraną polietylenową za pomocą żelu ultradźwiękowego. Unikaj pęcherzyków powietrza w części kontaktowej.</li>
		<li>Umieść uchwyt na stoliku roboczym w celu sprzężenia akustycznego. Wykonaj kroki 2.3\u20122.4, aby uruchomić laser i odebrać sygnał linii A. Wykonaj kroki 2.6\u20122.7, aby wyrównać. Naciśnij "Stop", aby zakończyć zbieranie po wyrównaniu.</li>
		<li>Wybierz program WIM. Nazwij nowo utworzony folder. Ustaw parametr skanowania na 20 mm/s w zakładce "Szybkość skanowania", "20 mm*20 mm" w zakładce "Obszar skanowania" i "20" w zakładce "Krok". Kliknij przycisk Zbierz, aby rozpocząć skanowanie.</li>
		<li>Kliknij przycisk Zatrzymaj, aby zakończyć skanowanie po pobraniu. Kliknij Wróć do zera, aby wyzerować silnik. Zamknij przegrodę lasera. Ustaw wyzwalacz na wyzwalacz wewnętrzny. Naciśnij przycisk OFF, aby włączyć pompowanie.</li>
		<li>Zamień spust WIM na spust RIM i podłącz go do zewnętrznego spustu laserowego. Naciśnij przycisk ON, aby włączyć przełącznik pompowania. Ustaw wyzwalacz na wyzwalacz zewnętrzny. Kliknij przycisk Zakończ, aby zamknąć program WIM.</li>
		<li>Wykonaj krok 2.4, aby odebrać sygnał linii A. Otwórz przegrodę lasera. Wykonaj kroki 2.6\u20122.7, aby wyrównać. Naciśnij przycisk Stop, aby zakończyć zbieranie po wyrównaniu.</li>
		<li>Wybierz program RIM. Nazwij nowo utworzony folder. Kliknij przycisk Zbierz, aby rozpocząć skanowanie.</li>
		<li>Kliknij przycisk Zatrzymaj, aby zakończyć skanowanie po zakończeniu pobierania. Kliknij przycisk Zakończ, aby wyjść z programu RIM.</li>
		<li>Poddaj zwierzę eutanazji za pomocą zwichnięcia szyjki macicy po zakończeniu obrazowania.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przeprowadź WIM wizualizacji naczyniowej.
	<ol>
		<li>Użyj zogniskowanego przetwornika ultradźwiękowego (częstotliwość środkowa: 25 MHz; Przepustowość: ponad 90%; Ogniskowa: 8 mm). Usuń włosy z ucha myszy lub skóry głowy.
		<ol>
			<li>Użyj skalpela, aby wykonać małe nacięcie po bocznej stronie skroniowej górnej części czaszki myszy (głębokość do czaszki). Użyj nożyczek okulistycznych, aby zacząć od tego nacięcia. Przetnij skórę głowy wokół zewnętrznej strony czaszki. Uciskaj punkt krwawienia, aby zatrzymać krwawienie. Umyj ranę zwykłą solą fizjologiczną. Umieść mysz na uchwycie.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Pozwól, aby obszar obrazowania stykał się z membraną polietylenową za pomocą żelu ultradźwiękowego. Unikaj pęcherzyków w obszarze kontaktu (rysunek uzupełniający 1).</li>
		<li>Umieść uchwyt na stoliku roboczym w celu sprzężenia akustycznego. Wykonaj kroki 2.3\u20122.4, aby otworzyć laser i odebrać sygnał linii A. Użyj kroku 2.6\u20122.7, aby wyrównać. Naciśnij przycisk Stop, aby zakończyć zbieranie po wyrównaniu.</li>
		<li>Wybierz program WIM. Nazwij nowo utworzony folder. Ustaw parametr skanowania na "10 mm/s" w zakładce "Szybkość skanowania", "10 mm*10 mm" w zakładce "Obszar skanowania" i "10" w zakładce "Krok". Kliknij przycisk Zbierz, aby rozpocząć skanowanie.</li>
		<li>Kliknij przycisk Zatrzymaj, aby zakończyć skanowanie po zakończeniu pobierania. Kliknij przycisk Powrót do zera, aby silnik powrócił do zera. Kliknij przycisk Zakończ, aby zamknąć program WIM.</li>
		<li>Poddaj zwierzę eutanazji po zakończeniu zabiegu, gdy zwierzę jest jeszcze pod narkozą.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Prowadzenie RIM do dynamicznego monitorowania małych zwierząt.
	<ol>
		<li>Ogol włosy na brzuchu myszy. Umieść mysz na uchwycie w pozycji leżącej.</li>
		<li>Pozwól, aby obszar obrazowania stykał się z membraną polietylenową za pomocą żelu ultradźwiękowego. Unikaj pęcherzyków w obszarze kontaktu.</li>
		<li>Umieść uchwyt na stoliku roboczym w celu sprzężenia akustycznego. Wykonaj kroki 2.3\u20122.4, aby uruchomić laser i odebrać sygnał linii A. Wykonaj kroki 2.6\u20122.7, aby wyrównać. Naciśnij przycisk Stop, aby zakończyć zbieranie po wyrównaniu.</li>
		<li>Wybierz program RIM. Nazwij nowo utworzony folder. Kliknij przycisk Zbierz, aby rozpocząć skanowanie.</li>
		<li>Kliknij przycisk Zatrzymaj, aby zakończyć skanowanie po zakończeniu pobierania. Kliknij przycisk Zakończ, aby wyjść z programu RIM.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Dane RIM można wykorzystać do rekonstrukcji rzutu maksymalnej amplitudy (MAP) wzdłuż kierunku głębokości za pomocą programu zdefiniowanego przez użytkownika. Obserwuj dynamiczne zmiany zachodzące w zwierzęciu.</li>
</ol>

<ol><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 (5), 0071(2017).</li>
<li>Jeon, S., Kim, J., Lee, D., Baik, J. W., Kim, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+on+practical+photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Review on practical photoacoustic microscopy.</a> Photoacoustics. 15, 100141(2019).</li>
<li>Baik, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super+wide-field+photoacoustic+microscopy+of+animal+and+humans+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Transactions+on+Medical+Imaging%22%5BJournal%5D)">Super wide-field photoacoustic microscopy of animal and humans in vivo.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 39 (4), 975-984 (2019).</li>
<li>Omar, M., Aguirre, J., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optoacoustic+mesoscopy+for+biomedicine%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Biomedical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Optoacoustic mesoscopy for biomedicine.</a> Nature Biomedical Engineering. 3 (5), 354-370 (2019).</li>
<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>Yang, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wide-field+monitoring+and+real-time+local+recoding+microvascular+networks+on+small+animals+with+a+dual-raster-scanned+photoacoustic+microscope%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biophotonics%22%5BJournal%5D)">Wide-field monitoring and real-time local recoding microvascular networks on small animals with a dual-raster-scanned photoacoustic microscope.</a> Journal of Biophotonics. 13 (6), 202000022(2020).</li>
<li>Sun, J., Zhou, Q., Yang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+photoacoustic+imaging+guided+sclerotherapy+for+vascular+malformations%3A+a+feasibility+study%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Label-free photoacoustic imaging guided sclerotherapy for vascular malformations: a feasibility study.</a> Optics Express. 26 (4), 4967-4978 (2018).</li>
<li>Xu, D., Yang, S., Wang, Y., Gu, Y., Xing, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+and+high-resolving+photoacoustic+dermoscopy+of+human+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Noninvasive and high-resolving photoacoustic dermoscopy of human skin.</a> Biomedical Optics Express. 7 (6), 2095-2102 (2016).</li>
<li>Zhang, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Miniaturized+photoacoustic+probe+for+in+vivo+imaging+of+subcutaneous+microvessels+within+human+skin%5BTitle%5D)+AND+%22Quantitative+Imaging+in+Medicine+and+Surgery%22%5BJournal%5D)">Miniaturized photoacoustic probe for in vivo imaging of subcutaneous microvessels within human skin.</a> Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 9 (5), 807-814 (2019).</li>
<li>Chen, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultracompact+high-resolution+photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Ultracompact high-resolution photoacoustic microscopy.</a> Optics Letters. 43 (7), 1615-1618 (2018).</li>
<li>Lan, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-speed+widefield+photoacoustic+microscopy+of+small-animal+hemodynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">High-speed widefield photoacoustic microscopy of small-animal hemodynamics.</a> Biomedical Optics Express. 9, 4689-4700 (2018).</li>
<li>Ma, H., Yang, S., Cheng, Z., Xing, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+confocal+dermoscope+with+a+waterless+coupling+and+impedance+matching+opto-sono+probe%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Letters%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic confocal dermoscope with a waterless coupling and impedance matching opto-sono probe.</a> Optics Letters. 42 (12), 2342-2345 (2017).</li>
<li>Kang, H., Lee, S. W., Lee, E. S., Kim, S. H., Lee, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+GPU-accelerated+processing+and+volumetric+display+for+wide-field+laser-scanning+optical-resolution+photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Biomedical+Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Real-time GPU-accelerated processing and volumetric display for wide-field laser-scanning optical-resolution photoacoustic microscopy.</a> Biomedical Optics Express. 6 (12), 4650-4660 (2015).</li>
</ol>

Wszystkie doświadczenia na zwierzętach zostały przeprowadzone zgodnie z zatwierdzonymi wytycznymi i przepisami Instytucjonalnego Komitetu ds. Opieki nad Zwierzętami i Ich Wykorzystania. Autorzy nie mają żadnych istotnych interesów finansowych w manuskrypcie ani żadnych innych potencjalnych konfliktów interesów, które mogliby ujawnić.

W tym miejscu zaprezentowaliśmy fotoakustyczny obrazownik małych zwierząt z podwójnym skanowaniem rastrowym do nieinwazyjnej wizualizacji naczyń krwionośnych, który został zaprojektowany i opracowany w celu uchwycenia struktury naczyń krwionośnych i związanej z tym dynamicznej zmiany krwi. Zaletą DRS-PAI jest to, że integruje WIM i RIM w jeden system, co ułatwia badanie dynamiki naczyń krwionośnych i struktury sieci naczyniowej małych zwierząt. System może zapewnić wizualizację naczyń krwionośnych w wysokiej rozdzielczoś...

W podstawowej dziedzinie biomedycyny, małe zwierzęta mogą symulować ludzkie funkcje fizjologiczne. Dlatego obrazowanie małych zwierząt odgrywa ważną rolę w kierowaniu badaniami nad chorobami homologicznymi u ludzi i poszukiwaniu skutecznego leczenia1. Obrazowanie fotoakustyczne (PAI) to nieinwazyjna technika obrazowania łącząca zalety obrazowania optycznego i obrazowania ultrasonograficznego2. Mikroskopia fotoakustyczna (PAM) jest cenną metodą obrazowania dla podstawowych badań małych zwierząt3. PAM może z łatwością uzyskać obrazy o wysokiej rozdzielczości, głębokiej penetracji, wysokiej specyficzności i wysokim kontraście w oparciu o wzbudzenie optyczne i detekcję ultradźwiękową4.
Laser impulsowy o określonej długości fali jest absorbowany przez endogenne chromofory tkanek. Następnie wzrasta temperatura tkanki, co powoduje wytwarzanie fotoindukowanych fal ultradźwiękowych. Fale ultradźwiękowe mogą być wykrywane przez przetwornik ultradźwiękowy. Po akwizycji sygnału i rekonstrukcji obrazu można uzyskać rozkład przestrzenny absorbera5. Z jednej strony wizualizacja sieci naczyniowej całego narządu wymaga szerokiego pola widzenia. Proces skanowania szerokiego pola zwykle zajmuje dużo czasu, aby zapewnić wysoką rozdzielczość6,7,8. Z drugiej strony, obserwacja aktywności hemodynamicznej małych zwierząt wymaga szybkiego obrazowania w czasie rzeczywistym. Obrazowanie w czasie rzeczywistym jest korzystne do badania parametrów życiowych małych zwierząt w czasie rzeczywistym9,10,11. Pole widzenia obrazowania w czasie rzeczywistym jest zwykle wystarczająco małe, aby zapewnić wysoką szybkość aktualizacji. W związku z tym często istnieje kompromis między uzyskaniem szerokiego pola widzenia a obrazowaniem w czasie rzeczywistym. Wcześniej dwa różne systemy były używane oddzielnie do obrazowania szerokokątnego lub obrazowania w czasie rzeczywistym.
Ta praca informuje o podwójnym obrazie fotoakustycznym ze skanowaniem rastrowym (DRS-PAI), który integrował obrazowanie szerokokątne oparte na dwuwymiarowym zmotoryzowanym etapie translacji oraz obrazowanie w czasie rzeczywistym oparte na dwuosiowym skanerze galwanometrycznym. Tryb obrazowania szerokokątnego (WIM) jest wykonywany w celu pokazania morfologii naczyń krwionośnych. W przypadku trybu obrazowania w czasie rzeczywistym (RIM) dostępne są obecnie dwie funkcje. Po pierwsze, RIM może dostarczać obrazy B-scan w czasie rzeczywistym. Mierząc przemieszczenie naczyń krwionośnych wzdłuż kierunku głębokości, można ujawnić charakterystykę oddychania lub pulsu. Po drugie, RIM może ilościowo zmierzyć określony obszar na obrazie WIM. Dostarczając porównywalne obrazy lokalnych regionów WIM, można dokładnie ujawnić szczegóły lokalnej zmiany. System umożliwia elastyczne przejście między obrazowaniem szerokokątnym wizualizacji naczyń krwionośnych a obrazowaniem lokalnej dynamiki w czasie rzeczywistym. System jest pożądany w podstawowych badaniach biomedycznych, gdzie istnieje potrzeba obrazowania małych zwierząt.

<table><tbody><tr><td>12-bitowy wielofunkcyjny digitizer</td><td>Spectrum</td><td>M3i.3221</td><td>Karta akwizycji danych</td></tr><tr><td>A-line zebrany program</td><td>National</td><td>Instrument LabVIEW</td><td>Program zdefiniowany przez użytkownika</td></tr><tr><td>Wzmacniacz</td> RF <td>Bay</td><td>LNA-650</td><td></td></tr><tr><td>Wzmacniacz Krem do depilacji</td><td>Veet</td><td>33-II</td><td>Depilator dla zwierząt</td></tr><tr><td>Łącznik Fiberport</td><td>Thorlab</td><td>PAF-X-7-A</td><td>Łącznik światłowodowy</td></tr><tr><td>Programowalna w terenie tablica bramek</td><td>Altera</td><td>Cyclone IV</td><td>Sterowanie spustem</td></tr><tr><td>Stałe pakiety kolomacyjne Kolimator</td><td>światłowodowy Thorlabs</td><td>F240FC-532</td><td></td></tr> Przetwornik <tr><td>ultradźwiękowy w osłonie</td><td>Własnoręcznie wykonany</td><td></td><td></td></tr><tr><td>procesor graficzny</td><td>NVIDIA</td><td>GeForce GTX 1060</td><td>Uchwyt</td></tr> <tr><td></td><td>danych przetwarzaniaWłasnoręcznie wykonana</td><td></td><td>fiksacja zwierząt</td></tr><tr><td>Program do sterowania laserem</td><td>National</td><td>Instrument LabVIEW</td><td>Program zdefiniowany przez użytkownika</td></tr><tr><td>Myszy</td><td>Guangdong Laboratorium Medyczne Centrum Zwierząt</td><td>BALB/c</td><td>Model zwierzęcy</td></tr><tr><td>Kamera mikroskopowa</td><td>Mshot</td><td>MS60</td><td>CCD</td></tr><tr><td>Obiektyw mikroskopowy Obiektyw</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>Daheng Optics GCO-2111Lustro</td><td>Daheng Optics</td><td>GCC-1011</td><td>Ruchome / stałe lustro</td></tr><tr><td>Ruchomy magnes Detektor pojemnościowy Skaner galwanometryczny</td><td>Century Sunny</td><td>S8107</td> skaner <td>w czasie rzeczywistym</td></tr><tr><td>System analizy obrazu Mshot</td> Oprogramowanie <td>Mshot</td><td></td><td>Display</td></tr><tr><td>Normalna sól fizjologiczna</td><td>CR DOUBLE-CRANE</td><td></td> H34023609 Normalne nożyczki okulistyczne <td>z solą fizjologiczną</td></tr><tr><td></td><td>SUJIE</td><td></td><td>Skóra głowy Usuń</td></tr><tr><td>Planarny przetwornik ultradźwiękowy</td><td>Własnoręcznie wykonana</td><td></td><td></td></tr><tr><td>folia plastikowa</td><td>HJSJLSL</td><td></td><td>Membrana polietylenowa</td></tr><tr><td>Oprogramowanie sterujące programem</td><td>National Instrument</td><td>LabVIEW</td><td>Program zdefiniowany przez użytkownika Pulsacyjny</td></tr><tr><td>laser Q-swithched</td><td>Eksport laserowy</td><td>DTL-314QT</td><td>532-nm impulsowy laser</td></tr><tr><td>Krajowy program obrazowania w czasie rzeczywistym</td><td> Instrument</td><td>LabVIEW</td><td>Program zdefiniowany przez użytkownika</td></tr><tr><td>Biała dioda LED w kształcie pierścienia</td><td>Własnoręcznie wykonana</td><td></td><td></td></tr><tr><td>golarka</td><td>Codos</td><td>CP-9200</td><td>Golarka dla zwierząt</td></tr><tr><td>Włókna jednomodowe</td><td>Nufern</td><td>460-HP</td><td>Jednomodowe włókno</td></tr><tr><td>Ostrze chirurgiczne</td><td>SUJIE</td><td>11</td><td>Blade</td></tr><tr><td>Skalpel chirurgiczny</td><td>SUJIE</td><td>7</td><td>Usuń skórę głowy</td></tr><tr><td>Etap translacji</td><td>Jiancheng Optics</td><td>LS2-25T</td><td>stopień skanowania szerokokątnego</td></tr><tr><td>Przetwornik ultradźwiękowy</td><td>Samodzielnie wykonany</td><td></td><td></td></tr><tr><td>żel ultradźwiękowy</td><td>GUANGGONG PAI</td><td>ZC4252418</td><td>Sprzężenie akustyczne</td></tr><tr><td>Uretan,</td><td>Tokio Przemysł chemiczny</td><td>C0028</td> Zbiornik na wodę <td>znieczuloną dla zwierząt</td></tr><tr><td></td><td>Wykonany samodzielnie</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Program do obrazowania szerokokątnego</td><td>National Instrument</td><td>LabVIEW</td><td>Program zdefiniowany przez użytkownika</td></tr><tr><td>XY Translator Mount</td><td>Własna produkcja</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

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

Dual Raster-Scanning Photoacoustic Small-Animal Imager for Vascular Visualization

Obrazowanie sieci naczyniowych u małych zwierząt odegrało ważną rolę w podstawowych badaniach biomedycznych. Technologia obrazowania fotoakustycznego ma ogromny potencjał do zastosowania w obrazowaniu małych zwierząt. Obrazowanie fotoakustyczne małych zwierząt w szerokim polu widzenia może zapewnić obrazy o wysokiej rozdzielczości czasoprzestrzennej, głębokiej penetracji i wielu kontrastach. Ponadto system obrazowania fotoakustycznego w czasie rzeczywistym jest pożądany do obserwacji aktywności hemodynamicznej układu naczyniowego małych zwierząt, co można wykorzystać do badań nad dynamicznym monitorowaniem cech fizjologicznych małych zwierząt. Zaprezentowano tu fotoakustyczną kamerę fotoakustyczną z podwójnym skanowaniem rastrowym, wyposażoną w przełączaną funkcję obrazowania w dwóch trybach. Obrazowanie szerokokątne jest napędzane przez dwuwymiarowy, zmotoryzowany stopień translacyjny, podczas gdy obrazowanie w czasie rzeczywistym jest realizowane za pomocą galwanometrów. Ustawiając różne parametry i tryby obrazowania, można przeprowadzić wizualizację in vivo sieci naczyniowej małych zwierząt. Obrazowanie w czasie rzeczywistym może być wykorzystywane do obserwacji zmian pulsu i przepływu krwi wywołanych lekami itp. Obrazowanie szerokokątne może być wykorzystywane do śledzenia zmian wzrostu naczyń krwionośnych guza. Są one łatwe do zastosowania w różnych obszarach podstawowych badań biomedycznych.

Schemat DRS-PAI przedstawiono na Rysunku 1. System umożliwia elastyczne i powtarzalne przełączanie między WIM a RIM. Pozyskany sygnał PA jest szybko przetwarzany w celu wygenerowania obrazów PA B-Scan oraz MAP. Kamera CCD może służyć do wykonywania zdjęć próbek.
Wszystkie komponenty systemu DRS-PAI są zintegrowane i zamontowane w układzie obrazującym (Rycina 2), co ułatwia jego montaż i obsługę. W trybie WIM zastosowano ciągłe skanowa...

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

Imaging of vascular networks on small animals has played an important role in basic biomedical research. Photoacoustic imaging technology has great ...

Fotoakustyczny imager małych zwierząt z podwójnym skanowaniem rastrowym może być używany do wizualizacji różnych tkanek in vivo i można go łatwo dostosować do wielu badań biomedycznych z zapotrzebowaniem na obrazowanie małych zwierząt. Aby wyrównać system, przykryj cały zbiornik na wodę o wymiarach 10 x 10 x 4.4 centymetra membraną polietylenową o grubości 10 mikronów i napełnij zbiornik ultra czystą wodą. Umieść zbiornik na stage roboczym i włącz przełącznik laserowy.Wybierz program sterowania laserem i podgrzewaj laser przez pięć minut. Naciśnij przycisk włączania na przełączniku pompowania i ustaw parametry lasera. Otwórz skos laserowy i wybierz program zbierania linii A.Naciśnij start, aby przechwycić sygnał jednopunktowy oraz wyświetlić amplitudę i widmo bieżącego sygnału linii A. Umieść ostrze na dnie zbiornika na wodę i zanurz dolną część przetwornika ultradźwiękowego w zbiorniku na wodę w celu sprzężenia akustycznego. Dostosuj położenie przetwornika Galva i XY między przetwornikiem ultradźwiękowym a soczewką obiektywu konfokalnego, aby uniknąć sygnału oscylacji.Następnie dostosuj wysokość stolika roboczego, aby zmaksymalizować amplitudę sygnału i określić pozycję ostrości.

dual-raster-scanning-photoacoustic-small-animal-imager-for-vascular

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bioinżynieria

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: 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

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

Kliniczny ręczny system obrazowania fotoakustycznego zostanie zademonstrowany do nieinwazyjnego obrazowania małych zwierząt w czasie rzeczywistym.

Ręczny kliniczny system obrazowania fotoakustycznego do nieinwazyjnego obrazowania małych zwierząt w czasie rzeczywistym

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

Obecny protokół opisuje pozyskiwanie wielospektralnych obrazów optoakustycznych in vivo ludzkiego układu krwionośnego. Obejmują one kwantyfikację hemoglobiny i melaniny, uważanych za chromofory będące przedmiotem zainteresowania dla analizy funkcjonalnej.

Wielospektralna tomografia optoakustyczna do obrazowania funkcjonalnego w badaniach naczyniowych

Ten protokół wprowadza szybką metodę ilościowego trójwymiarowego obrazowania naczyń krwionośnych za pomocą mikroskopii fluorescencyjnej z użyciem arkusza świetlnego. Skuteczność metody wykazano przy użyciu systemu tętnic łukowatych gardła w modelu zarodka pisklęcia, z siłami hemodynamicznymi określonymi ilościowo za pomocą obliczeniowej dynamiki płynów.

Szybkie obrazowanie naczyń krwionośnych małych zwierząt w całej rozdzielczości do badań ilościowych

Poznaj fotoakustyczny aparat z podwójnym skanowaniem rastrowym do obrazowania małych zwierząt. Ta metoda umożliwia wizualizację naczyń krwionośnych w czasie rzeczywistym i znajduje zastosowanie w badaniach biomedycznych.

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

Przeglądaj więcej filmów