Fornecemos aqui uma descrição detalhada do protocolo experimental para imagens com um sistema optoacústico (fotoacústico) portátil recém-desenvolvido para imagens tridimensionais funcionais e moleculares em tempo real. O poderoso desempenho e versatilidade demonstrados podem definir novas áreas de aplicação da tecnologia optoacústica na pesquisa pré-clínica e na prática clínica.
É necessária uma assinatura do JoVE para visualizar este conteúdo. Faça login ou inicie seu teste gratuito.
Artigo de método
Universal de mão tridimensional Optoacoustic imagem Sonda para Deep Tissue Angiografia Humano e Estudos pré-clínicos funcionais em Tempo Real
Neste artigo
Resumo
Resumo
A combinação exclusiva de alto contraste óptico e excelente resolução espacial torna a optoacústica (fotoacústica) ideal para obter simultaneamente contraste anatômico, funcional e molecular em tecidos opticamente opacos profundos. Embora um enorme potencial tenha sido recentemente demonstrado na aplicação da optoacústica para pesquisa com pequenos animais, grandes esforços também foram realizados na tradução dessa tecnologia de imagem para a prática clínica. Apresentamos aqui uma abordagem de tomografia optoacústica recém-desenvolvida, capaz de fornecer imagens volumétricas de alta resolução e espectralmente enriquecidas da morfologia e função do tecido em tempo real. Uma descrição detalhada do protocolo experimental para operar com o sistema de imagem nos modos portátil e estacionário é fornecida e apresentada para diferentes cenários potenciais envolvendo estudos funcionais e moleculares em modelos murinos e humanos. A possibilidade de visualização em tempo real em três dimensões, juntamente com o design portátil versátil da sonda de imagem, tornam a abordagem recém-desenvolvida única entre o panteão de modalidades de imagem usadas na pesquisa pré-clínica e na prática clínica de hoje.
Introdução
Optoacoustic (fotoacústica) imagem atrai crescente interesse das comunidades de pesquisas biológicas e médicas, como manifestado pelo número cada vez maior de publicações que abrangem grande variedade de novas aplicações que exploram as vantagens únicas oferecidas pela tecnologia 1-5. Em particular, a capacidade de imagem agentes espectralmente distintos de absorção de fotos com resolução espaço-temporal alta em profundidades muito além do limite de difusão de luz abre capacidades inéditas de imagem funcional e molecular 6-10.
Na verdade, a tradução da tecnologia optoacoustic na prática clínica vem com perspectivas p....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Protocolo
O procedimento detalhado para a operação com a sonda optoacoustic de mão volumétrica é descrito abaixo. Este procedimento é realizado de acordo com os regulamentos institucionais aprovados em relação experimentos em animais e humanos.
1. Sistema de Preparação
- Ligue o laser por um período de aquecimento de ~ 15 min antes da operação para estabilizar o feixe de luz de saída.
- Coloque a parte da água com a membrana que envolve o isolamento que está em contacto com a pele (Figura 1).
NOTA: A distância entre a membrana de isolamento (em contacto com a pele) e a região com o máximo de sensibilidade do....
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Resultados
Os resultados representativos, demonstrando as capacidades da sonda de mão volumétrico descrito optoacoustic, são exibidos nesta seção. Em todos os casos, a fluência da luz na superfície da pele foi mantida abaixo do limite de exposição de segurança de 20 mJ / cm 2 19.
O desempenho da sonda em tempo real de rastreamento vascularização periférica humana é mostrada na Figura 2. Durante o curso do experimento, a sonda foi lentamente digitalizado ao longo do lado de u.......
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Discussão
As vantagens únicas oferecidas por técnicas de imagem optoacoustic em pesquisa animal pequeno criaram uma forte motivação para traduzir a tecnologia na prática clínica, com uma série de diagnósticos e aplicações de monitoramento de tratamento previstos eg., Na mama e câncer de pele, inflamação ou doenças vasculatura periférica. No entanto, ao contrário de murganhos ou de animais mais pequenos, que pode ser rodeado por um número suficiente de fontes de iluminação e de detecção de elementos para criar uma geometr.......
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Divulgações
Os autores não têm nada a divulgar.
Agradecimentos
A investigação que conduziu a estes resultados recebeu financiamento do Conselho Europeu de Investigação ao abrigo do acordo de subvenção ERC-2010-StG-260991.
....Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Laser à base de oscilador óptico paramétrico (OPO) | Innolas Laser GmbH, Krailling (Alemanha) | feito à medida | O laser fornece pulsos de laser com uma duração de cerca de 10 nsec e uma energia de até 80 mJ. O comprimento de onda é sintonizável entre 680-950 nm. |
| Matriz esférica de detectores piezocompostos | Imasonic SaS, Voray (França) | feito sob medida | A matriz consiste em 256 sensores piezoelétricos distribuídos em uma superfície esférica. Cada elemento tem dimensões de 3 x 3 mm2, uma frequência central de 4 MHz e uma largura de banda de 100%. |
| Sistema de aquisição de dados (DAQ) | Falkenstein Mikrosysteme GmbH, Taufkirchen (Alemanha) | feito sob medida | O DAQ adquire simultaneamente 256 sinais a 40 megaamostras por segundo e 2.030 amostras. A impedância de entrada é de 1 MW. |
| Feixe de fibras | CeramOptec GmbH, Bonn (Alemanha) | feito sob medida | O feixe consiste em 480 fibras individuais distribuídas aleatoriamente na entrada e saída. A abertura numérica de cada fibra individual é de 0,22. |
| Camundongo nu atímico | Harlan Laboratories (Holanda) | Nu atímico - Foxn1nu | O camundongo tinha 8 semanas de idade (adulto) no momento do experimento. O protocolo ético foi aprovado pelo governo da Baviera (número 55.2.1.54-2632-102-11) |
| Bepanthen creme | Bayer AG (Alemanha) | Pomada veterinária para proteger os olhos durante a anestesia | |
| Software | de processamento de dadosMatlab (Mathworks, Natick, MA, EUA) | feito sob medida | O software de processamento de dados foi desenvolvido em nosso instituto. Permite a reconstrução em cada comprimento de onda e a mistura de vários comprimentos de onda, bem como posterior processamento de dados. |
| Parte de fechamento | feita sob medida | Esta peça contém a água que atua como um meio de acoplamento acústico entre a pele e os elementos do transdutor | |
| Verde de indocianina (ICG) | PULSION Medical Systems SE | ICG-PULSION (ingrediente ativo: corante verde de indocianina) é um medicamento usado em diagnósticos cardíacos, circulatórios e microcirculatórios, diagnósticos de função hepática e diagnósticos de angiografia oftálmica. |
Referências
- Stritzker, J., et al. Vaccinia virus-mediated melanin production allows MR and optoacoustic deep tissue imaging and laser-induced thermotherapy of cancer. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (9), 3316-3320 (2013).
- Herzog, E., et al.
Acesso restrito. Inicie sessão ou comece um teste para visualizar este conteúdo.
Reimpressões e permissões
