Oftalmoscopia Fotoacústica integrada e Spectral-domínio Tomografia de Coerência Óptica

Oftalmologia fotoacústica (PAOM), uma modalidade de imagem óptico-absorção de base, fornece a avaliação complementar da retina para as tecnologias de imagem disponíveis atualmente oftálmicas. Relata-se o uso de PAOM integrado com espectral-domínio tomografia de coerência óptica (SD-OCT) para imagens multimodal simultânea da retina em ratos.

O objetivo geral deste procedimento é demonstrar a integração da Oftalmoscopia Fotoacústica com a tomografia de coerência óptica de domínio espectral para imagens simultâneas in vivo da retina em pequenos animais. Isso é feito primeiro preparando um animal anestesiado, dilatando a pupila e paralisando o músculo do esfíncter da íris. Em seguida, a imagem de seção transversal SDOCT em tempo real é usada para localizar a região retiniana de interesse e otimizar os parâmetros ópticos.

Um transdutor ultrassônico de agulha colocado em contato com a pálpebra do animal detecta os sinais fotoacústicos induzidos por laser e otimiza a posição do transdutor ultrassônico para amplitude máxima do sinal. As etapas finais são definir os parâmetros de varredura e adquirir imagens SDOT e PAOM simultaneamente. Em última análise, o contraste de absorção óptica e o contraste de espalhamento óptico das imagens coletadas podem revelar variações funcionais mínimas na circulação retiniana e no epitélio pigmentar, juntamente com a anatomia retiniana detalhada.

O forte do oftalmoscópio é uma modernidade de imagem oftálmica recém-desenvolvida. Essa tecnologia pode revelar o contraste de absorção óptica da retina e, portanto, tem uma vantagem potencial sobre o mod existente em imagens. A rede muscular coroidal da retina e o epitélio pigmentar da retina Tomografia de coerência óptica de domínio espectral, S-D-O-C-T relaciona-se com fótons refletidos para formar uma imagem volumétrica da retina e é amplamente utilizada em clínicas.

A integração do PAOM com o S-D-O-A-T nos permite adquirir informações anatômicas e funcionais mais abrangentes da retina. O subsistema de oscopia fotoacústica inclui um laser N-D-Y-A-G para servir como fonte de iluminação. O laser de saída ajustado em 1064 nanômetros é a frequência dobrada para 532 nanômetros por um furo de bário beta.

Oito cristais. Um espelho de linha de laser divide esse feixe. Em seguida, a luz de 532 nanômetros é fornecida através de uma fibra óptica monomodo e o laser de 1064 nanômetros é registrado por um fotodiodo, que aciona a aquisição do sinal fotoacústico.

A luz do laser que sai do modo único, a fibra óptica é entregue na retina por um galvanômetro e uma configuração de telescópio. Um transdutor de agulha desfocado é colocado em contato com a pálpebra para detectar os sinais fotoacústicos gerados pela retina. O gel ultrassônico é aplicado entre a ponta do transdutor e a pálpebra do animal para um bom acoplamento acústico.

O sinal fotoacústico é amplificado por dois amplificadores e depois digitalizado por uma placa de aquisição de dados. O subsistema de tomografia de coerência óptica de domínio espectral ou SD OCT usa uma fonte de luz de baixa coerência, um diodo superluminescente de banda larga, que determina a resolução axial em seis micrômetros. A luz infravermelha próxima é dividida por um acoplador de fibra monomodo comercial de 50 por 50, que fornece luz ao braço de amostra e ao braço de referência.

O feixe entregue ao braço de amostra OCT é combinado com a luz iluminante PAOM por um espelho quente. O braço de amostra compartilha a mesma óptica de varredura e entrega que o PAOM. Por fim, um espectrômetro construído em casa é usado para registrar os sinais de interferência SDCT, onde uma câmera CCD de varredura de linha permite uma taxa de linha A de 24 kilohertz.

Existem algumas etapas necessárias para alinhar os dois subsistemas. Primeiro, maximize a eficiência de duplicação de frequência do cristal BBO. Em segundo lugar, agrupe o laser de saída de fibra do PAOM com 2,0 milímetros de diâmetro.

Terceiro, alinhe as luzes de iluminação combinadas do PAOM e do SDCT, para que sejam coaxiais. Por fim, defina a luz de excitação PAOM em cerca de 40 nano joules por pulso e defina a luz de sondagem SDOT em cerca de 0.8 miliwatts. Ambas as configurações são relatadas como seguras para os olhos após anestesiar um rato.

Usando um protocolo padrão de flúor ISO, prenda o rato em um suporte caseiro com cinco eixos de liberdade ajustável. Para manter a temperatura corporal do rato perto de 37 graus Celsius, use uma almofada de aquecimento para manter a anestesia. Forneça ao rato 1% ISO flúor a um fluxo de 1,5 litros por minuto durante todo o experimento.

Agora, remova os cílios da pálpebra usando uma pequena tesoura cirúrgica e, em seguida, dilate as pupilas usando uma solução oftálmica de auxílio trópico a 1%, seguida de paralisação do músculo do esfíncter da íris usando solução oftálmica de cloridrato de tetracaína a 0,5%. Durante todo o procedimento, é fundamental aplicar lágrimas artificiais no olho do rato a cada dois minutos. Em seguida, ligue a luz iluminante SDO CT e verifique se a luz de sondagem é de cerca de 0.8 miliwatts.

Agora ative a varredura do galvanômetro. Alinhe a luz de irradiação SDCT na retina do rato e identifique a região retiniana de interesse ajustando o suporte do animal de cinco eixos e o centro do campo de visão nesta região. O disco óptico é visualizado neste exemplo.

Ajuste ainda mais o suporte do animal para otimizar a imagem da seção transversal da retina em uma direção de varredura. Em seguida, mude a direção da varredura raster e continue fazendo ajustes até que o melhor ponto focal seja encontrado. Agora, prepare o transdutor de agulha conectado a uma plataforma ajustável de cinco eixos.

Aplique uma gota de gel ultrassônico na ponta do transdutor e entre em contato suavemente com a ponta do transdutor na pálpebra do animal. Defina o laser PAOM para o modo de disparo externo. Inicie a varredura do galvanômetro e ative a exibição em tempo real do PAOM.

Imagens transversais. Ajuste cuidadosamente a orientação do transdutor para uma boa sobreposição de sua região de sensibilidade com a região de varredura do laser PAOM. Pare quando a imagem PAOM tiver a melhor relação sinal-ruído e padrões de amplitude PA uniformemente distribuídos em ambas as direções de varredura.

Agora defina as tensões acionadas dos dois scanners galvanômetros de acordo com o tamanho do campo de interesse e conduza a varredura. Quando a verificação é acionada. Uma varredura raster 2D rápida pelo GALVANOMETER é controlada por uma placa de saída analógica, que também aciona o disparo do laser PAOM e a aquisição de sinal do espectrômetro OCT.

Assim, sincronizando os dois subsistemas. Uma foto DDE Gravar a sequência de laser PAOM aciona a aquisição de dados PAOM. Após o experimento, desligue a luz de sondagem S-D-O-C-T e remova imediatamente o animal do suporte.

Mantenha o animal aquecido e no escuro até que ele acorde naturalmente. Em seguida, desligue o aquecimento e mantenha-o no escuro por mais uma hora depois, reconstrua as imagens tridimensionais offline usando um programa de visualização baseado em MATLAB disponível gratuitamente chamado Vue Construct, as imagens volumétricas 3D e imagens de fundo de olho 2D de 256 imagens B Bcan. As imagens 2D de fundo de olho de S-D-O-C-T e PAOM foram adquiridas simultaneamente em um rato albino e em um rato pigmentado.

O ângulo máximo de varredura foi de 26 graus e o tempo de aquisição da imagem foi de cerca de 2,7 segundos. Nas imagens do fundo de olho S-D-O-C-T, os vasos retinianos têm uma aparência escura devido à absorção de hemoglobina da luz sondadora. Como o olho pigmentado tem alta concentração de melanina, as imagens PAOM mostram o epitélio pigmentar da retina ou RPE com alto contraste, além dos vasos retinianos, porque o olho albino não possui melanina RPE aqui, PAOM visualiza vasos retinianos e vasculatura coroidal Para demonstrar a capacidade de imagem tridimensional da renderização volumétrica P-A-O-M-A foi feita desta imagem.

Uma vez dominado, esse processo de imagem pode ser concluído em 10 minutos. Prevemos que o POM desempenhará um papel importante tanto na compreensão fundamental quanto no diagnóstico clínico de várias doenças que causam cegueira, como retinopatia diabética e degeneração retiniana.