Tomografia fotoacústica de desktop com base em diodo laser pulsada para monitoramento de lavagem e lavagem de corante em vasculatura cortical de ratos

A tomografia fotoacoustic, ou PAT, é uma modalidade de imagem biomédica híbrida de imagem, combinando imagens ópticas e ultrassom para monitoramento de mudanças dinâmicas em cérebros de animais de pequeno porte. Este é um sistema de imagem portátil de alta velocidade que usa velocidade de imagem tão curta quanto meio segundo. Demonstrando o procedimento com Sandeep estarão Praveen, um estudante de doutorado, Dr. Paul, um pesquisador, e Rhonnie, um assistente de pesquisa.

Comece montando todos os transdutores de ultrassom de elemento único em cada suporte de transdutor um de cada vez, de tal forma que a superfície de cada refletor acústico se descanse em direção ao centro da área de varredura. Use cabos de conexão para conectar cada cabo transdutor ao amplificador de sinal de baixo ruído. Ligue a fonte de alimentação do refrigerador e ligue o interruptor de refrigerador para definir a temperatura entre 20 e 25 graus Celsius.

Ligue a fonte de alimentação de baixa tensão e gire lentamente o controle da corrente para 0,3 amperes. Defina a tensão para 12 volts e verifique se a corrente não excede 0,1 amp. Ligue a fonte de alimentação de alta tensão e pressione o botão predefinido para definir a corrente em um amplificador e a tensão a zero volts.

Habilite o botão de saída e ligue a fonte de alimentação do gerador de funções. Pressione o botão de recall e selecione uma configuração de dois quilohertz para gerar os pulsos de laser nesta taxa de repetição. Coloque o tanque de acrílico dentro do scanner e encha o tanque com água até que as superfícies de detecção dos transdutores estejam completamente imersas.

Em seguida, ligue a fonte de alimentação do amplificador de sinal de baixo ruído. Coloque o rato anestesiado na posição propensa na bancada. Depois de confirmar a falta de resposta ao aperto do dedo do pé, use um aparador de cabelo para remover a pele no couro cabeludo.

Aplique suavemente creme depilatório para remover a pele completamente da pele exposta usando um cotonete para remover o creme após quatro a cinco minutos. Aplique pomada aos olhos do animal e monte um suporte animal feito sob medida equipado com uma máscara de respiração em um macaco de laboratório. Coloque o rato na posição propensa no suporte com a cabeça descansando na plataforma horizontal do suporte.

Use fita cirúrgica para fixar o animal no suporte. Fixar o oxímetro de pulso em um membro traseiro para monitorar sua condição fisiológica. Use um aplicador de ponta de algodão para aplicar uma camada de gel de ultrassom incolor no couro cabeludo.

Em seguida, ajuste a posição do macaco de laboratório para o centro do scanner. Ajuste a altura da tomada manualmente para que o plano de imagem esteja no centro do refletor acústico. Depois de definir os parâmetros no software de aquisição de dados para uma varredura de aquisição de 360 graus, permita que a saída do gerador de função ligue a emissão de laser de diodo a laser pulsado.

Aumente lentamente a tensão da fonte de alimentação variável de alta tensão para 120 volts para energia máxima por pulso. Execute o programa de software de aquisição de dados para girar todos os oito transdutores 360 graus durante um tempo de varredura de quatro segundos. Desabilitar a saída do gerador de função para desligar a emissão de laser.

Usando o algoritmo de reconstrução no software de processamento de dados, determine o raio de digitalização de todos os oito transdutores por tentativa e erro, usando o algoritmo de projeção traseira. Defina os parâmetros no software de aquisição de dados para uma aquisição de 45 graus durante um tempo de varredura de 0,5 segundo. Habilite a saída do gerador de função para ligar a emissão de laser.

Execute o programa de software de aquisição de dados para girar todos os oito transdutores 45 graus para obter os dados de controle inicial. Desabilitar a saída do gerador de função para desligar a emissão de laser. Em seguida, injete 0,3 mililitros de verde indocyanina na veia traseira do rato.

Habilite a saída do gerador de função para ligar a emissão de laser. Em seguida, execute o software de aquisição de dados para adquirir linhas A ao longo de um tempo de varredura de 0,5 segundo em uma rotação de 45 graus. No final da aquisição, use o algoritmo de projeção traseira para reconstruir a imagem do cérebro transversal das linhas A salvas.

Aqui, imagens cerebrais de um rato fêmea de 98 gramas, coletadas a velocidades de varredura de 4 e 0,5 segundos são mostradas. O seio sagital e o seio de transferência são claramente visíveis em ambas as imagens. As fotografias mostram a mesma região do cérebro de rato antes e depois de remover o couro cabeludo.

A tomografia fotoacâmica pode alcançar a mesma visualização não invasivamente com a pele e o crânio intactos. Nesta trama, aumenta o sinal fotoacústico médio no seio sagital devido a aumentos e posteriormente diminui na absorção óptica pelo verde indocyanina a 860 comprimentos de onda de nanômetros ao longo do tempo podem ser observados. Tome sempre cuidado extra ao injetar o corante ICG na veia traseira do animal.

Este sistema de tomografia fotoacosa de desktop de baixo custo pode ser usado para a imagem dinâmica de vasculaturas cerebrais de pequenos animais com alta resolução especial a 0,5 segundos de velocidade de varredura. Outras aplicações deste sistema de imagem incluem imagem de tumor cerebral, a imagem de diferentes órgãos em animais pequenos e outras aplicações terapêuticas.