Трехмерная оптическая разрешением Фотоакустическая микроскопии

Общая цель этой процедуры состоит в том, чтобы продемонстрировать in vivo оптическое разрешение фотоакустической микроскопии или микроциркуляции Пэм, которая является неинвазивной и не требует меток. Это достигается путем предварительного обезболивания подопытного животного. Вторым этапом процедуры является позиционирование интересующей области путем трансляции изображающей головки оптического разрешения, затем устанавливаются параметры сканирования фотоакустического микроскопа и инициируется получение изображения.

В конечном счете, распределения общей концентрации кислорода и насыщения гемоглобина кислородом получены путем вычисления многоволновых экспериментальных данных. Фотоакустическая микроскопия оптического разрешения основана на лазерном возбуждении и ультразвуковом детектировании. Короткий последующий лазерный луч фокусируется в биологической ткани.

Поглощение света генерирует переходный нагрев и последующее ультразвуковое излучение, которое принимается для формирования изображения. Уникальным преимуществом Pam является его обнаружение без земли и исключительная чувствительность к оптическому поглощению. В противоположность этому, существующие технологии отражательной, а не оптической микроскопии в первую очередь чувствительны к оптическому рассеянию или флуоресценции.

Фотоакустическая микроскопия оптического разрешения или памм состоит как из оптической, так и из ультразвуковой составляющих. Источником оптического облучения является лазер на красителях, накачиваемый твердотельным импульсным лазером. Выходной лазерный луч ослабляется фильтром нейтральной плотности и соединяется в одномодовое оптическое волокно для доставки света, что позволяет механически сканировать головку микроскопа, а не живой объект, чтобы эффективно связать многомодовый лазерный луч в одномодовое оптическое волокно.

Сначала он фильтруется с помощью точечного отверстия диаметром 50 микрометров. Отверстие расположено немного в стороне от фокуса линзы конденсора в соответствии с диаметром луча основной моды. Для создания оптического фокуса, ограниченного почти дифракцией, выход одномодового волокна сортируется и заполняет заднюю апертуру микроскопа. Объективный.

Для ультразвукового детектирования используется самодельный акустический оптический сумматор лучей, подключенный к ультразвуковому преобразователю. Сумматор коаксиально выравнивает оптическое излучение и акустическое детектирование. Сферическая полость измельчается в дно сумматора для получения акустической линзы с числовой апертурой 0,5 в воде, которая обеспечивает акустический фокусный диаметр 43 микрометра на центральной частоте 50 мегагерц.

Для первого выравнивания помогает использование эхо-импульса ультразвука для определения положения акустической фокальной плоскости. Визуализирующая головка регулируется по вертикали до тех пор, пока не будет наблюдаться максимальный импульсный эхо-ультразвуковой сигнал. Для максимизации чувствительности детектирования оптический и акустический фокусы совмещены. Конфокальный.

Оптически поглощающая мишень, такая как кусок черной изоленты, помещается в акустическую фокальную плоскость. Затем оптическое положение фокуса регулируется для максимизации фотоакустического сигнала. Система OR PAM также включает в себя электронные усилители и аналоговый цифровой преобразователь, механический сканер и контроллер сканера.

Оцифрованный сигнал передается на компьютер для формирования изображения. Программное обеспечение преобразует необработанные данные в последовательность поперечных изображений bcan. По мере того как растр головки микроскопа сканирует объект, записанные изображения могут быть отображены в виде отдельных изображений поперечного сечения, изображений проекции максимальной амплитуды в 2D или 3D-визуализации.

Резервуар для воды используется для размещения головки микроскопа. В чашке Петри вырезается окно для визуализации и герметизируется ультразвуковой и оптически прозрачной полиэтиленовой мембраной. Фотоакустическая волна, генерируемая объектом, акустически связана с ультразвуковым детектором сначала ультразвуковым гелем между объектом и полиэтиленовой мембраной, а затем деионизированной водой в чашке Петри.

Эти изобретения и приложения доступной оптики, лазеров и ультразвукового преобразователя составляют систему OR. В следующем сегменте мы получим изображение микроциркуляторного русла живой мыши с помощью этой системы. Если животное, которое фотографируется, не является обнаженной мышью, то за 24 часа до эксперимента идеально провести эту

Таким образом, восстанавливается раздражение сосудистой сети кожи. Обезболили мышь 3%-ным фтором, испаренным в медицинском кислороде. Типичный расход составляет от одного до 1,5 литров в минуту.

В зависимости от массы тела животного. Поддерживайте анестезию с помощью фтора 1% ISO На протяжении всего эксперимента выполняйте щипцы ног, чтобы убедиться, что мышь полностью обезболивается. Переведите мышь в стереотаксическую стадию с помощью грелки, чтобы поддерживать температуру ее тела на уровне 37 градусов по Цельсию.

Теперь расплющите ухо на пластиковой пластине. Затем нанесите слой геля для ультразвука на верхнюю часть уха. Избегайте попадания пузырьков воздуха внутрь геля.

Также нанесите офтальмоглазную мазь на глаза, чтобы предотвратить высыхание или случайное повреждение лазером. Избегайте прямого прикосновения аппликатором к глазу. Затем поместите ухо под окно визуализации и медленно поднимайте сцену животного до тех пор, пока ультразвуковой гель не коснется нижней части мембраны.

Требуется мягкий контакт, потому что прижатие уха к мембране может повлиять на кровоток в ухе. Далее примите несколько мер предосторожности вместе с животным, чтобы следить за его физиологическим состоянием. Приложите пульсоксиметр к мыши, ноге или хвосту.

Теперь опустите головку изображения до тех пор, пока акустическая линза не погрузится в деионизированную воду, и удалите пузырьки, попавшие под акустической линзой. Переведите лазер в режим внешнего триггера и начните пробное сканирование. Отрегулируйте Z-положение головки изображения до тех пор, пока оптический и акустический двойные фокусы не окажутся в середине уха.

Теперь установите параметры сканирования и начните получение официального изображения. Для измерения концентрации общего гемоглобина. Установите длину волны на спастическую точку ISO, где оксигемоглобин и дезоксигемоглобин имеют равные коэффициенты молярного затухания.

Чтобы измерить насыщение гемоглобина кислородом, установите вторую длину волны так, чтобы коэффициенты угасания моляров оксигемоглобина и дезоксигемоглобина имели выраженную разницу. Когда закончите, очистите ухо мыши и поместите мышь в инкубатор. При температуре окружающей среды, установленной на уровне 37 градусов по Цельсию, когда она просыпается, естественно, верните мышь в помещение для животных.

Это проекционное изображение с максимальной амплитудой показывает сосудистую анатомию уха живой обнаженной мыши, полученную с помощью Pam на 570 нанометров. На этом проекционном изображении показано насыщение гемоглобина кислородом в том же ухе. Он рассчитан на основе изображений, полученных на спастической длине волны ISO 570 нанометров и доминирующей длине волны поглощения дезоксигемоглобина 561 нанометр.

Более пристальный взгляд на прямоугольную область показывает разрешение oramm. Плотно упакованное капиллярное русло четко рассасывается. В этом видео мы продемонстрировали типичный экспериментальный протокол для ORPM, включая конфигурацию системы, экспериментальную процедуру выравнивания системы in vivo и схему функциональной визуализации.

Одним из наиболее важных аспектов в конструкции и работе прибора является оптическое акустическое конфокальное выравнивание, которое имеет решающее значение для чувствительности изображения, фотоакустическая микроскопия с глубоким проникающим акустическим разрешением и фотоакустическая компьютерная томография обещает in vivo, функциональную и молекулярную визуализацию и множественные концевые чешуйки, ногти органов, клетки, ткани, И вплоть до органов могут быть изображены с таким же контрастом. Происхождение, такое как масштабируемость изображений, может революционизировать исследования в области многомасштабных систем, биологии и трансляции. От открытий в микроскопических лабораториях до макроскопической клинической практики.