Name: Hand-Held fotoacústico clínico sistema de imagem para imagens de animais em tempo real não-invasiva pequenas (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-10-16T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 43 s
Description: Aprenda a usar um sistema clínico portátil de imagem fotoacústica para visualização em tempo real de linfonodos sentinelas em pequenos animais. Este método integra iluminação laser com ultrassom clínico para guiar agulhas de forma não invasiva.

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Os autores gostaria de agradecer o apoio financeiro do Tier 1 bolsa de pesquisa financiado pelo Ministério da educação em Singapura (RG48/16: M4011617) e Tier 2 bolsa de pesquisa financiado pelo Ministério da educação em Singapura (ARC2/15: M4020238). Os autores gostaria de reconhecer o Dr. Rhonnie Áustria Dienzo por sua ajuda com animal manipulação.

todas as experiências em animais foram realizadas de acordo com as orientações aprovadas e regulamentos pelo Comitê institucional de cuidado Animal e uso de Nanyang Technological University, Singapore (número de protocolo de Animal ARF-SBS / Nie-A0263).
 1. handheld real-time clínica PA e nos Imaging System <ol><li>o esquemático do portátil clínica Pasquali sistema 33 é mostrado na Figura 1a. Consiste de um oscilador paramétrico óptico (OPO) laser bombeado por uma frequência nanossegundos duplicou pulsada bomba Nd: YAG, um feixe de fibras de ótica bifurcado ( Figura 1b), um 3D feito por impresso (titular de sonda portátil Figura 1 c) 33, clínica modal EUA e PA sistema dual e uma matriz linear clinicamente compatível UST (ver tabela de materiais).</li>
	<li>Executar o software fornecido pelo fabricante no sistema dos EUA clínico clicando no ícone do software a partir do desktop.</li>
	<li>De tela sensível ao toque, selecione o &#39; pesquisa &#39; botão para operar o sistema dos E.U. no modo de pesquisa. Clique sobre o combinado dos EUA e PA imagem script a partir da lista de scripts e clique no botão Executar para imagens no modo combinado.</li>
	<li>Sincronizar o sistema dos E.U. clínico com o laser usando o gatilho do laser para fora ou usando um fotodíodo. 
	Nota: Conecte o sync fixo fora do laser para a sincronização do sistema dos EUA em. Certifique-se de fornecer positivo Transistor-transistor logic (TTL) sinal como o sinal de sincronização. Um sinal do fotodiodo também pode ser usado para fins de sincronização. A sincronização do sistema dos Estados Unidos no está conectada para o detetor de fotodiodo usando um módulo de viés de fotodiodo. Sempre que o laser está ligado, o fotodiodo dá um sinal para acionar e sincronizar tanto o laser e o sistema dos EUA. Execute esta etapa de cada vez.</li>
	<li>Para ligar o laser, ligue a alimentação CA e gire a chave para a esquerda no controlador do laser. Iniciar o laser depois de garantir a repetição a taxa é de 10 Hz (F10 será exibido no visor) e o atraso de Q-switch é tão baixo quanto 170 µs assegurar do laser de baixa energia. Para definir o atraso, pressione a tecla select até ver o atraso valor e aumentá-lo até 170. 
	Nota: O laser leva cerca de 20 min para cima quente</li>
	<li>Abrir a interface do software em um computador e em goto menu entrar o comprimento de onda como 675 nm e pressione o &#39; iniciar &#39; botão para definir o comprimento de onda de 675 nm. 
	Nota: O laser pode ser ajustado de 670 para 2.500 nm, no entanto, é instável em 670 nm.</li>
	<li>Pressione o botão do obturador e ligue o laser utilizando o interruptor para alinhar o feixe de laser para a fibra entrada.</li>
	<li>Usando uma lente plano-convexa de diâmetro de 1 polegada (2,5 cm) de distância focal 15 mm, foco de raio laser para o feixe de fibras de tal forma que toda a luz cai na extremidade da fibra de entrada. 
	Nota: A fibra óptica tem 1.600 pequenas fibras agrupadas. Isso é bifurcado no meio com duas extremidades de saída retangular que tem 800 fibras ópticas. As 800 fibras são embaladas em uma área de 0,1 x 4 cm, para combinar com as dimensões da UST. O diâmetro do núcleo de cada fibra óptica é 185 µm, com uma abertura numérica de 0.22.</li>
	<li>Desligue o laser após o alinhamento.</li>
	<li>Porta-sonda de the 4 com diferentes ângulos de iluminação (0°, 5°, 10° e 15°) escolhe o titular de sonda apropriado baseado no aplicativo (profundidade da imagem, tamanho do objeto, a forma do objeto e a localização do objeto). 
	Nota: Os titulares de sonda foram projetados e 3D impresso no laboratório. Ele tem três slots, dois para as fibras ópticas bifurcadas e o central para o UST. A dimensão do porta-sonda baseou-se nas dimensões de fibra óptica e o UST. Simulações de Monte Carlo foram feitas para estudar a iluminação necessária para a imagem latente pecados em maior profundidade. SNR foi maior em profundidades inferiores para uma iluminação de 15 ° 33.</li>
	<li>Coloque a fibra ótica bifurcada no suporte do 3D sonda impresso em um ângulo de iluminação de 15 ˚.</li>
	<li>Inserir o UST na ranhura do suporte centro. 
	Nota: Figura 1 d mostra a fotografia do titular da sonda com a fibra óptica e UST. A linear UST de matriz tem 128 elementos de matriz. A frequência central do UST é 8,5 MHz e a largura de banda fracionária é 95%. O comprimento da UST é cm 3,85. No entanto, o sistema tem apenas 64 dados paralela-aquisição hardware e requer que dois pulsos para coletar dados de todos os 128 elementos de laser. Portanto, a taxa de quadros eficaz do sistema é a metade da taxa de repetição de pulso do laser, que é de 5 quadros por segundo 34.</li>
	<li>Ajustar a distância entre o UST e a fibra a 1cm, desapertando os parafusos do lado e aperte-o depois de ajustar a distância exata. 
	Nota: Os parâmetros são otimizados para SLN de imagem com simulação e experimentos fantasma 33. A UST pode ser fixada com os dois parafusos no suporte da sonda. Isto dá a flexibilidade para variar a distância entre a fibra óptica e o UST.</li>
	<li>Ligue o laser e certifique-se de obter um feixe de laser retangular ponto na frente do UST.</li>
	<li>Interruptor fora do laser. Aumentar a energia do laser (aumentando o atraso) para o valor desejado para o efeito de imagem. 
	Nota: Consulte o manual do atraso máximo que pode ser definida para o laser de Nd: YAG. O valor de atraso desejado para este sistema para a imagem latente SLN foi definido como 210.</li>
</ol> 2. Caracterização de resolução <ol><li>levar a laje de tecido galinha comercialmente disponíveis e corte-o em uma laje de 2 6 x 6 cm. Usando uma faca de corte em fatias grossas de 0,5 cm.</li>
	<li>Coloque um objeto de ponto, como uma agulha 23G de diâmetro 0.6 mm, em cima do tecido do peito de frango.</li>
	Ligue o laser de <li>. 
	Cuidado: Óculos de segurança devem ser usados quando se trabalha com o laser para o restante do protocolo. Uma exceção foi feita durante o processo de alinhamento, desde que a energia do laser foi fraca.</li>
	<li>Imagens PA tirar da agulha em diferentes profundidades por empilhamento múltiplo frango peito fatias de tecido de espessura de 0,5 cm um por um até a 3 cm. aplicar U.S. gel entre as camadas de tecido de peito de frango para melhorar nos acoplamento.</li>
	<li>Salvar e armazenar as imagens de feixe-formado como arquivo mat.</li>
	<li>Desligue o laser.</li>
	<li>Processar os dados com o código interno usando software 17 de processamento de imagem. 
	Nota: Para determinar a resolução axial e lateral, encontrar a função de ponto-propagação dos sinais PA normalizadas ao longo as respectivas direcções e encaixá-los a uma função de distribuição gaussiana 17. Obter a largura total no máximo metade. Para obter a função de ponto de espalhar, é necessário um ponto de imagem. No entanto, há outra maneira de obter uma função de ponto de propagação quando um ponto de destino de imagem é difícil (como no nosso caso, para um alvo muito pequeno ponto o sinal é bastante pequeno e, portanto, usamos um alvo ligeiramente maior). Se o destino for grande, em vez de diretamente recebendo o ponto espalhar função, um pode obter uma função de borda se espalhou. Então, tirando a primeira derivada da função de borda se espalhar, pode obter a função de ponto de espalhar. Portanto, não é absolutamente necessário usar um ponto de destino para calcular a resolução 22.</li>
</ol> 3. Preparação de animais para SLN Imaging < classe p = "jove_contenda "> Nota: O sistema da imagem latente clínico portátil descrito acima foi demonstrado para pequenos animais SLN de imagem. Para experiências, 6 a 8 semanas de idade ratos saudáveis, do sexo femininos (NTac:Sprague Dawley, 220 ± 30 g) foram adquiridos. Ratos fêmeas são usados porque a ocorrência de câncer de mama em ratos machos é menos frequente. No entanto, ratos machos também podem ser usados para os estudos. Além disso, na literatura, são utilizados ratos fêmeas mais amplamente para o tratamento de imagens de SLN.
<ol><li>Anesthetization rato <ol><li>antes de imagem, anestesiar o rato com a solução de anestesia, que contém um coquetel de cetamina (100mg/mL), xilazina (20 mg/mL) e soro fisiológico injetável em uma proporção de 2:1:1. Adicionar 0,2 mL do coquetel por 100 gramas de peso do animal para uma seringa estéril cirúrgico 1 mL com agulha (27G, polegada do ½).</li>
		<li>Nuca do pescoço do rato pela mão e desinfectar o quadrante inferior direito do abdome com um algodão embebido em álcool. Injecte a solução de anestesia no corpo do animal.</li>
		<li>Certifique-se de que o animal é anestesiado, verificando o reflexo na pitada de dedo do pé.</li>
	</ol></li> <li>Para SLN imaging, remover cabelo da região de interesse delicadamente com o creme depilatório comercialmente disponível. Use tanto quanto necessário para cobrir a área completamente. Remova o creme com um cotonete molhado após 3-5 min de aplicação. Para evitar que os olhos de secura e dano acidental do laser, aplique pomada de lágrima artificial.</li>
	<li>Lugar azul underpad em cima da mesa e posicione o animal para o lado nele. Administre anestesia por inalação através de um cone de nariz (0,75% de isoflurano juntamente com oxigênio (1,2 L/min)) para manter o animal sob anestesia durante as experiências. Clip do oxímetro de pulso para a pata traseira do rato para monitorar a frequência cardíaca e saturação periférica de oxigênio durante experimentos. 
	Nota: Certifique-se de que o animal está quente usando uma almofada de aquecimento aprovada para uso animal.</li>
</ol> 4. Na Vivo SLN Imaging de ratos <ol><li>antes de imagem, aplicar 0,5 a 1 mL de gel dos EUA sobre a pele utilizando uma seringa e espalhá-lo bem com um aplicador. Coloque um pedaço de tecido grosso de peito de frango 0,5 cm de tamanho 6 x 6 cm sobre a área de imagem e aplicar mais gel dos EUA sobre o tecido de frango para melhorar o acoplamento. 
	Nota: LNs estão localizados sob a pele (dentro de 2-3 mm) em ratos. Em humanos, LNs estão a uma profundidade de 1 cm. daí, galinha de tecido é colocada na área de imagem do rato para simular o cenário de imagens humano. Alternativamente, tecido imitando fantasmas pode ser usado no lugar de tecido galinha.</li>
	<li>Interruptor do laser. Coloque a porta-sonda portátil em cima o tecido de frango e varredura é (mover o titular da direita para a esquerda), no modo combinado de EUA e PA. 
	Nota: A área do feixe de laser é de aproximadamente 3 cm 2 e fluência é calculada para ser aproximadamente 8 mJ/cm 2, que é menor que o limite de segurança de American National Standards Institute (ANSI) (20 mJ/cm 2) 35 . A profundidade de imagem é definida como 2 cm no sistema de clínica dos Estados Unidos. Óculos de segurança devem ser usados em todos os momentos quando o laser estiver ligado.</li>
	<li>Definir a profundidade da imagem latente de 2cm para PA imagem.</li>
	<li>Obter uma imagem de controle da região de interesse, sobre a perna da frente na área torácica, movendo a sonda portátil de um lado para o outro antes da injeção do agente de contraste. 
	Nota: Todos os dados são salvos nos dados de feixe formado digite para processamento adicional.</li>
	<li>Injetar 0,2 mL do agente de contraste, (ou seja, MB (10 mg/mL)) no focinho do animal e massageá-lo bem por 2 min facilitar o movimento de agente de contraste para os linfonodos através dos vasos linfáticos.</li>
	Sonda <li>scan após 5 min com a mão ao longo do tecido de frango para localizar o pecado com a ajuda do sinal PA. 
	Nota: Todos os quadros são salvos no tipo de dados de feixe formado.</li>
	<li>Clique no &#39; congelar &#39; botão de controles sobre o sistema dos E.U. e clique o &#39; exportar quadros selecionados &#39; botão no monitor de tela de toque para exportar os dados gravados. 
	Nota: Os dados podem ser armazenados em diferentes formatos, ou seja, feixe formado, varredura convertido, canal e QI</li>
	<li>Adicionar mais 2 camadas de fatias de tecido grosso galinha 0,5 cm em cima do animal, um por um e localize o SLN para demonstrar a viabilidade da profundidade da imagem latente até 1,5 cm.</li>
	<li>Após a imagem, remova todas as fatias de tecido de frango</li>
	<li>Desligue o laser.</li>
</ol> 5. Espectroscopia de SLN de PA <ol><li>Coloque uma fatia de tecido de peito de frango grossa de 0,5 cm no rato.</li>
	<li>Definir o comprimento de onda do laser como 670 nm, utilizando o software.</li>
	<li>Interruptor do laser. Digitalização com a sonda ao longo do tecido do peito de frango sobre a área para localizar a SLN com a ajuda do sinal PA.</li>
	<li>Segure a sonda estável depois de identificar a SLN.</li>
	<li>Do laser tuning software fornecido, digite o comprimento de onda como 800 nm no software do laser, definir a velocidade de 10 nm/s e clique o &#39; iniciar &#39; botão. 
	Nota: Isto pode variar o comprimento de onda de 670 nm para 800 nm a uma velocidade de 10 nm/s. O intervalo de comprimento de onda para ser variado depende do espectro de absorção do agente de contraste usado. MB tem um acentuado pico cerca de 670 nm.</li>
	<li>Observar a mudança no sinal de PA com mudança de comprimento de onda.</li>
	<li>Desligue o laser.</li>
	<li>Remover o pedaço de tecido de frango.</li>
</ol> 6. Em tempo real agulha rastreamento usando Pascoal <ol><li>lugar de 0,5 cm peito de frango grossa fatia de tecido do animal. Definir o comprimento de onda de 675 nm.</li>
	<li>Interruptor do laser. Mover a sonda para localizar e identificar SLN na tela com a ajuda do sinal PA.</li>
	<li>Agulha em tempo real de rastreamento <ol><li>injetar uma agulha 23G, de dimensões 0,6 x 32 mm 2, paralela a UST através do tecido de frango para o animal para chegar a SLN, enquanto guiando-o em tempo real sobre o monitor do sistema clínico dos Estados Unidos.</li>
	</ol></li> <li>Depois de experimentos, desligar o laser. Remova o tecido de frango e pulso oxímetro do animal e mover o animal para a bancada de trabalho. Limpar o gel de ultra-som no rato com toalhitas de algodão.</li>
	<li>Colocar o animal na sua roupa de cama e monitorá-lo até que ele recupere a consciência.</li>
	<li>Retorno do animal para sua gaiola depois que seu comportamento é normal.</li>
</ol>

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</ol>

Os autores têm sem interesses financeiros relevantes no manuscrito e não outros potenciais conflitos de interesse a divulgar.

Atualmente, o custo de rastreio, diagnóstico e tratamento de câncer é muito alto. Existem diferentes modalidades que estão sendo utilizadas para o rastreio do cancro e diagnóstico de imagem. No entanto, um monte destas técnicas de imagem têm limitações, incluindo o tamanho da máquina volumosos, diagnóstico invasivo, inimizades para pacientes, muito caro, exigência de radiação ionizante, ou uso de agentes de contraste radioativo. Portanto, uma imagem eficiente, rentável, em tempo real e sistema de guiamento é muito necess...

Para a detecção e estadiamento do câncer, diferentes técnicas de imagem estão disponíveis. Algumas das modalidades de imagem amplamente utilizadas são imagens de ressonância magnética (MRI), raio x tomografia computadorizada (CT), raio-x, ultra-som (US), tomografia por emissão de pósitrons (PET), fluorescência de imagem, etc.1,2, 3 , 4. mas, algumas das técnicas de imagem existentes ou são invasivos, radiações nocivas, ou lento, caro, volumosos ou hostil aos pacientes. Assim, há uma necessidade constante de desenvolver novas técnicas de imagem rápidas e econômicas para diagnóstico e terapia5.
Fotoacústico da imagem latente (PAI) é uma técnica de imagem emergente, que combina rico contraste óptico com ultra-som de alta resolução em um fundo de imagem profundidade5,6,7,8, 9. Pascoal, um pulso de laser curto é usado para a irradiação do tecido. A luz é absorvida pelo tecido que leva a um aumento de temperatura pequena. Devido à expansão termoelástica, ondas de pressão (sob a forma de ondas acústicas) são geradas dentro do tecido. As ondas acústicas geradas (também conhecido como ondas fotoacústico (PA)) são adquiridas com um transdutor de ultrassom wideband (UST) fora do limite do tecido. Estes sinais PA adquiridas podem ser usados para reconstruir imagens PA, revelando as informações estruturais e funcionais dentro do tecido. Pascoal tem uma ampla gama de aplicações, incluindo: vaso sanguíneo de imagem, imagem de linfonodo sentinela, visualização da vasculatura cerebral, imagem latente do tumor, imagem molecular, etc.10,11,12, 13,14,15 Pascoal tem numerosas aplicações por causa de suas vantagens, nomeadamente: profundidade de penetração mais profunda, boa resolução espacial e contraste elevado de tecidos moles. O contraste em Pascoal pode ser endógeno de sangue, melanina, etc. Quando o contraste endógeno não é forte o suficiente, agentes de contraste exógeno como corantes orgânicos, nanopartículas, pontos quânticos, etc.16,17,18,19, 20 , 21 pode ser usado para melhorar o contraste.
Embora Pascoal tem inúmeros benefícios em relação a outras técnicas de imagem, tradução clínica ainda é um desafio muito grande. As principais limitações são a natureza volumosa dos lasers sendo usado, a maioria das USTs usados para aquisição de dados não é compatíveI com sistemas clínicos dos EUA e a não disponibilidade de sistemas comercialmente disponíveis E.U. clínicas de imagem que dão acesso ao canal cru dados. Apenas recentemente, máquinas de E.U. clínicas comerciais com acesso aos dados brutos tornaram-se disponíveis22. Neste trabalho, pretendemos demonstrar a viabilidade do PAI com um set-up portátil usando uma plataforma de E.U. a clínica. Pretendemos demonstrar isso, mostrando a imagem não-invasivos de sentinela linfonodos (pecados) em um modelo animal pequeno.
Tumores de mama invasivo são uma das principais causas de morte de câncer entre as mulheres. Diagnóstico e estadiamento do cancro da mama no início são vital para decidir estratégias de tratamento, que desempenham um papel importante no prognóstico do paciente. Para mama câncer preparo biópsias de linfonodo sentinela (BLS) são geralmente utilizados23,24. SLN é o linfonodo primário onde a possibilidade de encontrar células cancerosas é o mais elevado devido a metástase. SLNBs envolve a injeção de um corante ou um traçador radioativo, seguido por abrir a área com uma pequena incisão e em seguida, localizando a SLN visualmente em caso de corantes ou com a ajuda de um contador de Geiger, no caso de um traçador radioativo. Após a identificação, alguns SLN são removidos para estudos histopatológicos24,25. BLS positivo indica que o tumor se espalhou para os linfonodos vizinhos e, talvez, para outros órgãos. BLS negativo indica que a probabilidade de metástase é negligenciável26. BLS tem inúmeras complicações associadas como dormência do braço, linfedema, etc.27 para eliminar as complicações BLS associados, é necessária uma técnica de imagem não-invasivos.
Para o mapeamento de SLN em pequenos animais e seres humanos, PA de imagem tem sido explorado extensivamente com a ajuda de contraste diferentes agentes15,28,29,30,31 , 32. no entanto, os sistemas utilizados atualmente não podem ser usados em um cenário clínico, como apontado anteriormente. Outra preocupação de ser abordada é o procedimento cirúrgico envolvido em BLS28. Adaptação de procedimentos minimamente invasivos para biópsia de aspiração de agulha fina (FNAB) era necessária para reduzir o tempo de recuperação e os efeitos colaterais dos pacientes. Neste trabalho, utilizou-se um sistema clínico de E.U. para imagem combinada de EUA e PA foi usada. Para facilidade de uso na configuração do clínico, um feito à mão titular para fibra óptica de habitação e UST foi projetado. Azul de metileno (MB) foi usado para identificação e mapeamento de pecados... Além disso, para eliminar as complicações associadas a cirurgia BLS, não-invasivo agulha em tempo real de controle também é demonstrada.

<table><tbody><tr><td>Laser Q-switched Nd:YAG</td><td>Continuum</td><td>Surelite</td><td>Bomba laser</td></tr><tr><td>Oscilador paramétrico óptico</td><td>Continuum</td><td></td><td>OPO laser</td></tr><tr><td>Sistema de imagem de ultrassom clínico</td><td>Alpinion</td><td>E-CUBE 12R</td><td>Sistema de ultrassom modal duplo e imagem fotoacústica</td></tr><tr><td>Transdutor de ultrassom de matriz linear Alpinion</td><td></td><td>L3-12</td><td>Transdutor de matriz linear de 128 elementos com frequência central de 8,5 MHz, largura de banda fracionária de 95%,</td></tr> <tr><td>fibra óptica bifurcada</td><td>CeramOptec</td><td>Feito sob medida</td><td>Para acoplar a luz do laser ao suporte de fibra portátil</td></tr><tr><td>Lente</td><td>Thorlabs</td><td>LB1869</td><td>Foco de luz do laser para a fibra óptica</td></tr><tr><td>Gel de ultrassom</td><td>Progress/parker gel aquosônico</td><td>PA-GEL-CLEA-5000</td><td>Acoplamento acústico</td></tr><tr><td>Software de processamento de imagem</td><td>Mathworks</td><td>Matlab</td><td>Programa caseiro usando a</td></tr><tr><td>máquina anestésica</td> Matlab <td>Medical Plus pte ltd</td><td>Máquina de anestesia sem reinalação com concentrador de oxigênio.</td><td>Fornece oxigênio e isoflurano ao animal</td></tr><tr><td>Oxímetro de pulso portátil</td><td>Medtronic</td><td>PM10N com sensor veterinário</td><td>Monitora a oximetria de pulso do distribuidor de</td></tr><tr><td>animais</td><td>In Vivos Pte Ltd, distribuidor de animais de Cingapura</td><td></td><td>que fornece pequenos animais para fins de pesquisa.</td></tr><tr><td>Máscara respiratória</td><td>feita sob medida</td><td></td><td>Usado junto com o suporte de animais para fornecer mistura de anestesia ao</td></tr><tr><td>tecido de peito de frango</td> animal <td>Pasar</td><td></td><td>Usado para adicionar profundidade para imitar o cenário de imagem humana</td></tr><tr><td>Agulha 23G</td><td>BD Precisionglide</td><td>23G,1 e meia polegada</td><td>Usado para orientação de agulha em tempo real</td></tr><tr><td>Suporte para o cabo de fibra óptica</td><td>Feito</td><td></td> <td>sob medidaPara segurar a extremidade de entrada do cabo bifurcado</td></tr><tr><td>Sonda portátil</td> Impresso <td></td><td>em 3D feito à medida</td><td>Com duas ranhuras para as duas extremidades de saída da fibra óptica e uma ranhura para o transdutor de ultra-som</td></tr><tr><td>Azul de metileno (10 mg/mL)</td><td>Sterop</td><td></td><td>Agente de contraste para imagem PA</td></tr><tr><td>Software de ajuste a laser</td><td>Surelite OPO PLUS</td><td>SLOPO</td><td>Software para ajustar o comprimento de onda do laser OPO</td></tr><tr><td>Fotodiodo</td><td>Thorlabs</td><td>SP05/M</td><td>Para detectar o pulso de laser para acionar o sistema de ultrassom</td></tr><tr><td>Módulo de polarização de fotodiodo</td><td>Thorlabs</td><td>PBM42</td><td>Para amplificar o sinal de fotodiodo para o sinal de ultrassom tigger</td></tr><tr><td>Creme depilatório</td><td>Reckitt Benckiser</td><td>Veet</td><td>Usado para remover pêlos da área de imagem Medidor de potência do</td></tr><tr><td>laser</td><td>Ophir</td><td>Starlite, p/n: 7Z01565</td><td>Usado para medir a potência do laser</td></tr></tbody></table>

hand-held fotoacústico clínico sistema de imagem para imagens de animais em tempo real não-invasiva pequenas

Hand-held Clinical Photoacoustic Imaging System for Real-time Non-invasive Small Animal Imaging

Tradução de imagem fotoacústico para a clínica é um grande desafio. Sistemas de imagem portátil fotoacústico clínicos em tempo real são muito raros. Aqui, nós relatamos um combinado fotoacústico e ultra-som clínico sistema de imagem através da integração de uma sonda de ultra-som com luz entrega para geração de imagens de animal de pequena. Vamos demonstrar isso por mostrando imagens de linfonodo sentinela em pequenos animais juntamente com orientação minimamente invasiva agulha em tempo real. Uma plataforma de ultra-som clínico com acesso aos dados brutos de canal permite a integração de fotoacústico, levando a um portátil fotoacústico clínico em tempo real, sistema de imagem de imagem. Azul de metileno foi usado para a imagem latente de linfonodo sentinela no comprimento de onda de 675 nm. Além disso, orientação de agulha com dual modal ultrasom e imagem latente fotoacústico foi mostrada usando o sistema da imagem latente. Imagens de profundidade de até 1,5 cm foi demonstrada com um laser de 10 Hz em um fotoacústico taxa de quadros de 5 quadros por segundo de imagem.

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56649/56649fig1.jpg"> 
Figura 1: Descrição do sistema. (a) representação esquemática do sistema Pasquali com sistema dual modal E.U. clínico. OPO - ótico oscilador paramétrico, de - feixe de fibras ópticas, FH - titular da fibra, USM - clínica dos EUA máquina. O titular de fibra integra o UST e dois pacote de fibra óptica de saída. A máquina de anestesia fornecendo isoflurano e oxigênio é usada...

Um clínico fotoacústico portátil sistema de imagem será demonstrado para em tempo real imagens de animal pequena não-invasiva.

Hand-Held fotoacústico clínico sistema de imagem para imagens de animais em tempo real não-invasiva pequenas

Translation of photoacoustic imaging into the clinic is a major challenge. Handheld real-time clinical photoacoustic imaging systems are very rare. Here, ...

O objetivo geral deste procedimento é demonstrar imagens fotoacústicas portáteis não invasivas no linfonodo sentinela usando um sistema de ultrassom clínico e ilustrar a orientação fotoacústica da agulha em tempo real. A imagem fotoacústica, modalidade de imagem híbrida que combina luz e ultrassom, fornece alto contraste óptico, alta resolução e imagens de tecidos profundos in vivo. No entanto, traduzir a imagem do cristal para a aplicação clínica é um desafio.Este trabalho apresenta um sistema de imagem fotoacústica portátil em tempo real, integrando a iluminação da luz com a plataforma de ultrassom clínico. Demonstrando o procedimento estarão Kathyayini Sivasubramanian, estudante de doutorado, e Vijitha Periyasamy, pesquisador de nosso laboratório. Ligue o laser ligando a alimentação CA e girando a chave no controlador do laser para a esquerda.Para definir o atraso do Q-switch, pressione a tecla de seleção até ver o valor do atraso e aumente-o para 170 microssegundos. Em seguida, defina a taxa de repetição para 10 hertz para garantir baixa energia do laser e inicie o laser. Abra o software de ajuste de comprimento de onda do laser.Selecione o menu Ir para, insira o comprimento de onda em 675 nanômetros e pressione o botão Iniciar para definir o comprimento de onda para 675 nanômetros. Em seguida, pressione o botão do obturador e ligue o laser usando o interruptor. Use uma lente planoconvexa de uma polegada de diâmetro com uma distância focal de 15 milímetros para focar o feixe de laser no feixe de fibras, de modo que toda a luz incida na extremidade de entrada da fibra.Uma vez alinhado, desligue o laser. Escolha o suporte da sonda com o ângulo apropriado com base na profundidade desejada da imagem, no tamanho do objeto, na forma do objeto e na localização do objeto. Para este experimento, encaixe a fibra óptica bifurcada na ranhura lateral do suporte da sonda em um ângulo de iluminação de luz de 15 graus.Afrouxe os parafusos na lateral e ajuste a distância entre o transdutor e a extremidade da fibra para um centímetro. Depois de ajustá-lo à distância exata, aperte os parafusos. Em seguida, ligue o laser novamente e certifique-se de obter um ponto de feixe de laser retangular na frente do transdutor.Quando o feixe retangular puder ser visto na frente do transdutor, aumente o valor de atraso para 210 microssegundos. Em seguida, ligue o sistema de ultrassom clínico e abra o software de imagem fornecido pelo fabricante. Na tela sensível ao toque, selecione o botão de pesquisa para o modo Operar e Pesquisar, clique no script combinado de ultrassom e imagem fotoacústica e clique no botão Executar para imagens no modo combinado.Para começar, coloque uma agulha de calibre 23 em cima de um pedaço de tecido de peito de frango cru. Aplique gel de ultrassom e, em seguida, adicione uma fatia de tecido de frango por cima. Com o laser ligado, tire imagens fotoacústicas da agulha.Em seguida, aplique gel de ultrassom em cima do tecido mamário e adicione um segundo pedaço de tecido. Tire outra imagem fotoacústica e continue a aplicar o gel de ultrassom e empilhe o tecido mamário um por um com até três centímetros de espessura toda vez que uma camada de tecido de frango for adicionada. Certifique-se de que o animal esteja anestesiado, verificando o reflexo após uma pitada do dedo do pé.Em seguida, remova os pelos da região de interesse usando um creme depilatório e aplique uma pomada lacrimal artificial para evitar que os olhos fiquem ressecados e danos acidentais ao laser. Em seguida, coloque uma almofada azul sobre a mesa e posicione o animal de lado sobre ela. Fixe o cone do nariz para administrar anestesia inalatória e prenda um oxímetro de pulso na pata traseira para manter e monitorar o animal durante os experimentos.Antes da imagem, aplique de um a dois mililitros de gel de ultrassom na pele, usando uma seringa, e espalhe bem com um aplicador. Em seguida, coloque uma fatia de 0,5 centímetro de espessura de tecido de peito de frango na área de imagem e aplique mais gel de US no tecido de frango para melhorar o acoplamento.Neste ponto, ligue o laser e coloque o suporte da sonda portátil em cima do tecido da galinha. Mova o suporte da direita para a esquerda nos modos combinados de ultrassom e fotoacústico. Pressione o botão de congelamento no sistema de ultrassom e, em seguida, pressione o botão exportar quadros selecionados para exportar as imagens de controle antes de injetar o agente de contraste.Em seguida, injete 0,2 mililitros do agente de contraste azul de metileno na pata dianteira do animal e massageie bem por dois minutos para facilitar a movimentação do agente de contraste para os gânglios linfáticos através dos vasos linfáticos. Após cinco minutos, examine a área novamente com a sonda portátil ao longo do tecido da galinha para localizar os linfonodos sentinelas com a ajuda do sinal fotoacústico. Depois de identificado, salve os quadros.Adicione mais duas camadas de fatias de tecido de galinha de 0,5 centímetro de espessura em cima do animal, uma a uma, e localize e salve as imagens do linfonodo sentinela de até 1,5 centímetros no tecido. Após a imagem, desligue o laser, remova todas as fatias de tecido de galinha e prepare o rato para espectroscopia fotoacústica. Coloque uma placa de tecido de peito de frango de 0,5 centímetro de espessura no rato.Em seguida, altere o comprimento de onda do laser para 670 nanômetros e ligue o laser. Escaneie com a sonda ao longo do tecido peitoral de frango para localizar o linfonodo sentinela com a ajuda do sinal fotoacústico. Mantenha a sonda estável após identificar o linfonodo sentinela.No software de ajuste a laser, insira o comprimento de onda como 800 nanômetros, defina a velocidade para 10 nanômetros por segundo e clique no botão Iniciar. Isso variará o comprimento de onda de 670 nanômetros a 800 nanômetros a uma velocidade de 10 nanômetros por segundo. Observe a mudança no sinal fotoacústico do linfonodo sentinela no monitor do sistema de ultrassom.Para rastrear agulhas em tempo real, defina o comprimento de onda para 675 nanômetros e mova a sonda para localizar e identificar um linfonodo sentinela na tela. Injete uma agulha de calibre 23 no rato paralelamente ao transdutor de ultrassom. Guie-o em tempo real enquanto ele passa pelo tecido da galinha e entra no animal para alcançar o linfonodo sentinela.Quando terminar, desligue o laser. Remova o lenço de papel da galinha e o oxímetro de pulso do animal e mova-o para a bancada de trabalho. Em seguida, limpe o gel de ultrassom do rato com lenços umedecidos.Depois de limpo, coloque o animal em sua cama. Monitore-o até que ele recupere a consciência e devolva-o à sua gaiola depois que seu comportamento estiver normal. Usando o método mostrado neste vídeo, a largura total na metade do máximo foi calculada a partir das imagens da agulha em várias profundidades.A resolução axial foi calculada em 207 micrômetros e a resolução lateral, limitada pelo transdutor de ultrassom, foi de 351 micrômetros. Antes de adicionar o agente de contraste, azul de metileno, o linfonodo sentinela se mistura com o outro tecido. Após a injeção, o linfonodo sentinela pode ser facilmente identificado devido ao forte sinal fotoacústico do azul de metileno acumulado.A imagem fotoacústica também é útil para orientação com agulha, pois o ultrassom sozinho fornece contraste ruim. Com imagens fotoacústicas, o contraste obtido da agulha é muito alto e pode ser facilmente monitorado e rastreado in vivo. Uma vez que a agulha atinge o linfonodo sentinela, uma pequena porção do tecido linfático pode ser retirada para exame histológico adicional.A visibilidade da orientação fotoacústica da agulha é demonstrada com o sistema de ultrassom clínico. Uma vez dominada, a técnica de linfonodo sentinela fotoacústico e imagem com agulha pode ser feita em uma hora se for executada corretamente. A entrega de luz laser integrada ao sistema de ultrassom clínico permite imagens fotoacústicas portáteis.Isso ajudará na tradução de imagens fotoacústicas para a clínica. As aplicações potenciais do sistema de imagem fotoacústica portátil incluem imagens de vasos sanguíneos, tumores, linfonodos sentinelas, bexiga urinária e células tumorais circulantes.

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