ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Исследование поддерживается грантом уровня 2, финансируемым Министерством образования Сингапура (ARC2 / 15: M4020238) и Национальным советом медицинских исследований Министерства здравоохранения Сингапура (NMRC / OFIRG / 0005/2016: M4062012). Авторы хотели бы поблагодарить г-на Чоу Вай Хоонга Бобби за помощь в механическом магазине.

Все эксперименты на животных проводились в соответствии с руководящими принципами и положениями, одобренными Комитетом по уходу за больными и их использованием в Технологическом университете Наньяна в Сингапуре (номер протокола животных ARF-SBS / NIE-A0263). 1. Описание системы <ol><li> Установите PLD внутри кругового сканера, как показано на рисунке 1a . Подключите PLD к блоку драйвера лазера (LDU). ПРИМЕЧАНИЕ. PLD обеспечивает импульсы ~ 136 нс на длине волны ~ 803 нм с максимальной энергией импульса ~ 1,42 мДж и частотой повторения до 7 кГц. Блок лазерного привода (LDU) включает в себя: контроллер температуры, переменный источник питания, источник питания (12 В) и генератор функций; См. Таблицу материалов. Переменный источник питания используется для управления мощностью лазера, а функциональный генератор используется для изменения частоты повторения PLD. </li><li> Включите PLD-лазер. Установите частоту повторения PLD на &quot;7000&quot; HZ, используя генератор функций в LDU. Увеличьте энергию импульса до 1,42 мДж, установив напряжение переменного источника питания на «3,1» В. </li><li> Установите оптический диффузор (OD) перед окном выхода PLD, чтобы сделать выходной луч однородным, как показано на рисунке 1a . ПРИМЕЧАНИЕ. Используйте диффузор с мелким зерном ( т. Е. 1,500-шлифовальный лак). </li><li> Установите сфокусированный UST на держатель UST, чтобы он оказался в центре области сканирования, как показано на рисунке 1a . ПРИМЕЧАНИЕ. Центральная частота UST составляет 2,25 МГц, а фокусное расстояние составляет 1,9 дюйма. </li><li> Поместите ультразвуковой детектор внутри акрилового резервуара, как показано на рисунке 1a . Заполните резервуар водой так, чтобы UST полностью погрузился в воду. ПРИМЕЧАНИЕ. Водная среда используется для соединения фотоакустического сигнала от головного мозга (образца) до UST. Акриловый резервуар для воды (WT, см. Таблицу материалов) был обычным- предназначен для визуализации мелких животных. Схема конструкции резервуара для воды показана на рисунке 1b . </li><li> Проверьте сигнал PA от образца с помощью блока пульсатора / приемника (PRU, см. Таблицу материалов ). ПРИМЕЧАНИЕ. Эти сигналы были оцифрованы 12-битной DAQ-картой (см. Таблицу ) со скоростью дискретизации 100 Мбит / с и были сохранены на компьютере. </li></ol> 2. Подготовка животных к визуализации головного мозга крыс ПРИМЕЧАНИЕ. Система PLD-PAT, описанная выше, была продемонстрирована для визуализации небольших животных животных. Для этих экспериментов использовали здоровых самок крыс (см. Таблицу материалов ). <ol><li> Анестезируйте животное путем внутрибрюшинного введения коктейля из 2 мл кетамина, 1 мл ксилазина и 1 мл физиологического раствора (доза 0,2 мл / 100 г). </li><li> Удалите шерсть на скальпе животного с помощью машинки для стрижки волос. Аккуратно нанесите крем для удаления волос на выбритыйПлощадь для дальнейшего истощения меха. <ol><li> Удалите наносимый крем через 4-5 минут, используя ватный тампон. </li><li> Нанести искусственную слезоточивую мазь на глаза животного, чтобы предотвратить сухость, вызванную анестезией и лазерным освещением. </li></ol></li><li> Установите держатель животного на заказ (см. Таблицу материалов ), снабженный дыхательной маской (см. Таблицу материалов ) на лабораторном гнезде. </li><li> Поместите животное в положение лежа на держателе. Закрепите его держателем с помощью хирургической ленты, чтобы избежать движения животного во время визуализации. </li><li> Убедитесь, что дыхательная маска покрывает нос и рот крысы для доставки вдыхаемого анестетика. </li></ol> 3. В визуализации мозга крыс Vivo <ol><li> Подключите дыхательную маску к машине для анестезии. Включите аппарат для анестезии и поставьте его на 1,0 л / мин кислорода с 0,75% изофлюрана. <ol><li> Закрепите на нем пульсоксиметрЧтобы контролировать физиологическое состояние животного. </li></ol></li><li> Нанесите слой бесцветного ультразвукового геля на кожу головы крысы. Отрегулируйте положение лабораторного гнезда в центре сканера. Дыхательная маска настраивается в соответствии с окном формирования изображения. 10% коммерчески доступного носового конуса разрезают, затем соединяют с куском перчатки. <ol><li> Отрегулируйте высоту лабораторного гнезда вручную, чтобы плоскость изображения находилась в фокусе UST. </li></ol></li><li> Задайте параметры в программном обеспечении для сбора данных (см. Таблицу материалов) по мере необходимости. Запустите программу сбора данных, чтобы начать сбор ( т. Е. Изображение). ПРИМЕЧАНИЕ. Программа используется для вращения UST и сбора сигналов A-линии PA. Собранные A-строки будут сохранены на компьютере. </li><li> Наблюдайте за животным в течение всего периода визуализации и приступайте к восстановлению PAT после завершения обработки изображений. </li><li> После завершения сбора данных,Восстановить изображение поперечного сечения мозга из линий A с помощью программы восстановления. </li><li> Выключите систему анестезии, удалите животное со сцены, верните его в клетку и следите за ним, пока он не достигнет сознания. ПРИМЕЧАНИЕ. Например, если UST вращается в течение 5 с, PLD обеспечивает 35 000 (= 5 × 7000) импульсов, а UST собирает 35 000 линий A. 35 000 линий A сокращаются до 500 путем усреднения более 70 сигналов (после усреднения A-линий = 35 000/70 = 500). На рис. 1с показано освещение лазерных импульсов и сборник A-линий. Следует использовать программу реконструкции, основанную на алгоритме обратной проекции задержки и суммы. </li></ol><img alt="Рисунок 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/55811/55811fig1.jpg" /> Рисунок 1: Схема системы PLD-PAT. (A) Схема PLD-PAT. PLD: импульсный лазерный диод, CSP: circuЛазерная сканирующая пластина, AM: анестезиологическая машина, M: двигатель, MPU: моторный шкив, LDU: блок лазерного драйвера, PRU: блок пульсатора / приемника, UST: ультразвуковой преобразователь, WT: резервуар для воды, PF: полимерная пленка и DAQ: Карта сбора данных. ( Б ) Схема резервуара для воды, вид сверху (1) и вид в поперечном разрезе (2) для визуализации головного мозга мелких животных животных in vivo . A: метрический винт, B: акриловая кольцевая пластина, C: силиконовое кольцо «O», D: прозрачная полиэтиленовая крышка толщиной 100 мкм. У резервуара имелось отверстие диаметром 9 см на его дне и было запечатано с помощью ультразвуковой и оптически прозрачной полиэтиленовой мембраны толщиной 100 мкм. ( C ) Схема освещения лазерных импульсов от PLD и A-линий, сбор в течение 5 с непрерывного сканирования. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55811/55811fig1large.jpg" target="_blank">Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>

<ol><li>Upputuri, P. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+toward+preclinical+and+clinical+translation+of+photoacoustic+tomography%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Recent advances toward preclinical and clinical translation of photoacoustic tomography: a review.</a> J Biomed Opt. 22 (4), 041006(2017).</li>
<li>Strohm, E. M., Moore, M. J., Kolios, M. C. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/7317491/">Single Cell Photoacoustic Microscopy: A Review.</a> IEEE Sel Top Quantum Electron. 22 (3), 6801215(2016).</li>
<li>Valluru, K. S., Willmann, J. K. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5040138/">Clinical photoacoustic imaging of cancer.</a> Ultrasonography. 35 (4), 267(2016).</li>
<li>Zhou, Y., Yao, J., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://biomedicaloptics.spiedigitallibrary.org/article.aspx?articleid=2516208">Tutorial on photoacoustic tomography.</a> J Biomed Opt. 21 (6), 061007(2016).</li>
<li>Yao, J., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+Brain+Imaging%3A+from+Microscopic+to+Macroscopic+Scales%5BTitle%5D)+AND+%22Neurophotonics%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic Brain Imaging: from Microscopic to Macroscopic Scales.</a> Neurophotonics. 1 (1), 011003(2014).</li>
<li>Kalva, S. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+validation+of+tangential+resolution+improvement+in+photoacoustic+tomography+using+a+modified+delay-and-sum+reconstruction+algorithm%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Experimental validation of tangential resolution improvement in photoacoustic tomography using a modified delay-and-sum reconstruction algorithm.</a> J Biomed Opt. 21 (8), 086011(2016).</li>
<li>Strohm, E. M., Moore, M. J., Kolios, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+resolution+ultrasound+and+photoacoustic+imaging+of+single+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">High resolution ultrasound and photoacoustic imaging of single cells.</a> Photoacoustics. 4 (1), 36-42 (2016).</li>
<li>Upputuri, P. K., Wen, Z. -B., Wu, Z., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-resolution+photoacoustic+microscopy+using+photonic+nanojets%3A+a+simulation+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Super-resolution photoacoustic microscopy using photonic nanojets: a simulation study.</a> J Biomed Opt. 19 (11), 116003(2014).</li>
<li>Zhou, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Phosphorus+Phthalocyanine+Formulation+with+Intense+Absorbance+at+1000+nm+for+Deep+Optical+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Theranostics%22%5BJournal%5D)">A Phosphorus Phthalocyanine Formulation with Intense Absorbance at 1000 nm for Deep Optical Imaging.</a> Theranostics. 6 (5), 688-697 (2016).</li>
<li>Upputuri, P. K., Wu, Z., Gong, L., Ong, C. K., Wang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-resolution+coherent+anti-Stokes+Raman+scattering+microscopy+with+photonic+nanojets%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Super-resolution coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy with photonic nanojets.</a> Opt Express. 22 (11), 12890-12899 (2014).</li>
<li>Raghunathan, R., Singh, M., Dickinson, M. E., Larin, K. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+coherence+tomography+for+embryonic+imaging%3A+a+review%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Optical coherence tomography for embryonic imaging: a review.</a> J Biomed Opt. 21 (5), 050902(2016).</li>
<li>Burton, N. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multispectral+opto-acoustic+tomography+%28MSOT%29+of+the+brain+and+glioblastoma+characterization%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Multispectral opto-acoustic tomography (MSOT) of the brain and glioblastoma characterization.</a> Neuroimage. 65 (2), 522-528 (2013).</li>
<li>Su, R., Ermilov, S. A., Liopo, A. V., Oraevsky, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+optoacoustic+imaging+as+a+new+noninvasive+technique+to+study+long-term+biodistribution+of+optical+contrast+agents+in+small+animal+models%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional optoacoustic imaging as a new noninvasive technique to study long-term biodistribution of optical contrast agents in small animal models.</a> J Biomed Opt. 17 (10), 101506(2012).</li>
<li>Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+functional+chronic+imaging+of+a+small+animal+model+using+optical-resolution+photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Phys%22%5BJournal%5D)">In vivo functional chronic imaging of a small animal model using optical-resolution photoacoustic microscopy.</a> Med Phys. 36 (6), 2320-2323 (2009).</li>
<li>Zhang, E. Z., Laufer, J., Pedley, R. B., Beard, P. 3D photoacoustic imaging system for in vivo studies of small animal models. Proc SPIE. 6856, 68560(2008).</li>
<li>Deng, Z., Li, W., Li, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Slip-ring-based+multi-transducer+photoacoustic+tomography+system%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Slip-ring-based multi-transducer photoacoustic tomography system.</a> Opt Lett. 41 (12), 2859-2862 (2016).</li>
<li>Tang, J., Coleman, J. E., Dai, X., Jiang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Wearable+3-D+Photoacoustic+Tomography+for+Functional+Brain+Imaging+in+Behaving+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Wearable 3-D Photoacoustic Tomography for Functional Brain Imaging in Behaving Rats.</a> Sci Rep. 6, 25470(2016).</li>
<li>Pramanik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+carbon+nanotube-enhanced+non-invasive+photoacoustic+mapping+of+the+sentinel+lymph+node%5BTitle%5D)+AND+%22Phys+Med+Biol%22%5BJournal%5D)">In vivo carbon nanotube-enhanced non-invasive photoacoustic mapping of the sentinel lymph node.</a> Phys Med Biol. 54 (11), 3291-3301 (2009).</li>
<li>Yao, J., Xia, J., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiscale+Functional+and+Molecular+Photoacoustic+Tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Ultrason+Imaging%22%5BJournal%5D)">Multiscale Functional and Molecular Photoacoustic Tomography.</a> Ultrason Imaging. 38 (1), 44-62 (2016).</li>
<li>Huang, S., Upputuri, P. K., Liu, H., Pramanik, M., Wang, M. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/TB/C5TB02367J#!divAbstract">A dual-functional benzobisthiadiazole derivative as an effective theranostic agent for near-infrared photoacoustic imaging and photothermal therapy.</a> J Mat Chem B. 4 (9), 1696-1703 (2016).</li>
<li>Olefir, I., Mercep, E., Burton, N. C., Ovsepian, S. V., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hybrid+multispectral+optoacoustic+and+ultrasound+tomography+for+morphological+and+physiological+brain+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Hybrid multispectral optoacoustic and ultrasound tomography for morphological and physiological brain imaging.</a> J Biomed Opt. 21 (8), 086005(2016).</li>
<li>Hu, S., Maslov, K., Tsytsarev, V., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+transcranial+brain+imaging+by+optical-resolution+photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Functional transcranial brain imaging by optical-resolution photoacoustic microscopy.</a> J Biomed Opt. 14 (4), 040503(2009).</li>
<li>Yao, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+photoacoustic+computed+tomography+of+mouse+brain+metabolism+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Noninvasive photoacoustic computed tomography of mouse brain metabolism in vivo.</a> Neuroimage. 64 (1), 257-266 (2013).</li>
<li>Hu, S., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Neurovascular+photoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Neuroenergetics%22%5BJournal%5D)">Neurovascular photoacoustic tomography.</a> Front Neuroenergetics. 2, 10(2010).</li>
<li>Upputuri, P. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+characterization+of+low-cost%2C+high-speed%2C+portable+pulsed+laser+diode+photoacoustic+tomography+%28PLD-PAT%29+system%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Performance characterization of low-cost, high-speed, portable pulsed laser diode photoacoustic tomography (PLD-PAT) system.</a> Biomed Opt Express. 6 (10), 4118-4129 (2015).</li>
<li>Yang, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+tomography+of+small+animal+brain+with+a+curved+array+transducer%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic tomography of small animal brain with a curved array transducer.</a> J Biomed Opt. 14 (5), 054007(2009).</li>
<li>Sivasubramanian, K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+frame+rate+photoacoustic+imaging+at+7000+frames+per+second+using+clinical+ultrasound+system%5BTitle%5D)+AND+%22Biomed+Opt+Express%22%5BJournal%5D)">High frame rate photoacoustic imaging at 7000 frames per second using clinical ultrasound system.</a> Biomed Opt Express. 7 (2), 312-323 (2016).</li>
<li>Allen, J. S., Beard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pulsed+near-infrared+laser+diode+excitation+system+for+biomedical+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Pulsed near-infrared laser diode excitation system for biomedical photoacoustic imaging.</a> Opt Lett. 31 (23), 3462-3464 (2006).</li>
<li>Kolkman, R. G. M., Steenbergen, W., van Leeuwen, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+photoacoustic+imaging+of+blood+vessels+with+a+pulsed+laser+diode%5BTitle%5D)+AND+%22Lasers+Med+Sci%22%5BJournal%5D)">In vivo photoacoustic imaging of blood vessels with a pulsed laser diode.</a> Lasers Med Sci. 21 (3), 134-139 (2006).</li>
<li>Daoudi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Handheld+probe+integrating+laser+diode+and+ultrasound+transducer+array+for+ultrasound%2Fphotoacoustic+dual+modality+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Express%22%5BJournal%5D)">Handheld probe integrating laser diode and ultrasound transducer array for ultrasound/photoacoustic dual modality imaging.</a> Opt Express. 22 (21), 26365-26374 (2014).</li>
<li>Upputuri, P. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/2057-1976/1/4/045010/pdf">Pulsed laser diode based optoacoustic imaging of biological tissues.</a> Biomed Phys Eng Express. 1 (4), 045010-045017 (2015).</li>
<li><a target="_blank" href="https://www.amazon.com/American-National-Standard-Safe-Lasers/dp/091203565X">American National Standard for Safe Use of Lasers ANSI Z136.1-2000</a>. , American National Standards Institute, Inc. New York, NY. (2000).</li>
</ol>

У авторов нет соответствующих финансовых интересов в рукописи и других потенциальных конфликтов интересов для раскрытия.

В этой работе представлен протокол для визуализации изображений мозга in vivo на крысах с использованием системы PLD-PAT. Протокол включает подробное описание системы формирования изображения и ее выравнивание, а также иллюстрацию изображения мозга на крысах. Существующие системы PAT на основе OPO являются дорогостоящими и громоздкими и могут обеспечить одно поперечное изображение через 5-10 мин. Система PLD-PAT компактна, портативна и недорогая и может обеспечить высококачественные изображения за 3 с. Производ...

<html> Фотоакустическая томография (PAT) представляет собой гибридный метод визуализации, который имеет множество применений в клинических и доклинических исследованиях 1 , 2 , 3 , 4 , 5 . В PAT наносекундные лазерные импульсы облучают биологическую ткань. Поглощение падающего света тканевыми хромофорами приводит к локальному повышению температуры, которое затем дает волны давления, излучаемые в виде звуковых волн. Ультразвуковой детектор собирает фотоакустические сигналы в разных положениях вокруг образца. Сигналы фотоакустики (ПА) восстанавливаются с использованием различных алгоритмов (таких как алгоритм задержки и суммирования) 6 для генерации фотоакустического изображения. Этот гибридный способ визуализации предлагает изображение с высоким разрешением, глубокой тканью и высокий контраст оптического поглощения 7 ,Class = &quot;xref&quot;&gt; 8. В последнее время в ткани куриной грудки с помощью более длинной длины волны (~ 1 064 нм) и экзогенного контрастного вещества, называемого фосфаровым фталоцианином, была достигнута глубина 9 -мм изображения. Эта чувствительность по глубине намного выше чувствительности по глубине других оптических методов, таких как конфокальная флуоресцентная микроскопия, двухфотонная флуоресцентная микроскопия, 10-я оптическая когерентная томография и т. Д. Используя более одной длины волны, ПАТ может демонстрировать структурные и функциональные изменения в органах , Для многих заболеваний человека были разработаны модели с малым животным 12 , 13 , 14 , 15 . Для визуализации мелких животных было продемонстрировано несколько модальностей. Из всех этих подходов визуализация ПА получила довольно быстрое внимание благодаря преимуществам, упомянутым выше. ПенсильванияT показал свой потенциал для визуализации кровеносных сосудов в тканях и органах ( например, сердца, легких, печени, глаз, селезенки, мозга, кожи, спинного мозга, почек и т. Д. ) Мелких животных 4 , 16 , 17 , 18 . PAT - это хорошо зарекомендовавшая себя мода для визуализации головного мозга мелких животных. PA-волны возникают из-за поглощения света хромофорами, поэтому многоволновое PAT позволяет отображать общую концентрацию гемоглобина (HbT) и насыщение кислородом (SO 2 ) 19 , 20 , 21 , 22 . С помощью экзогенных контрастных агентов 12 , 23 , 24 достигалась нейрососудистая визуализация головного мозга. Модификация ПА может помочь лучше понять состояние здоровья мозгаПредоставляя информацию на молекулярном и генетическом уровнях. Для изображений с малым животным лазеры Nd: YAG / OPO широко используются в качестве источников возбуждения PAT. Эти лазеры доставляют ~ 5 нс ближнего инфракрасного импульса с энергией (~ 100 мДж в окне вывода OPO) при частоте повторения ~ 10 Гц. Система PA, оборудованная такими лазерами, является дорогостоящей и громоздкой и обеспечивает низкоскоростную визуализацию с помощью одноэлементных ультразвуковых преобразователей (UST) из-за низкой частоты повторения лазерного источника. Типичное время получения A-линии в таких системах PA составляет ~ 5 минут на поперечное сечение 25 . Система визуализации с таким длительным временем измерения не идеальна для изображений с малым животным, поскольку трудно контролировать физиологические параметры для полнообъемной визуализации, функционального изображения с временным разрешением и т. Д. Принимая множество одноэлементных UST, массив На основе UST, или лазер с высокой частотой повторения, можно увеличить скорость формирования изображения PAсистемы. Использование только одного элемента UST для сбора всех сигналов PA вокруг образца будет ограничивать скорость формирования изображения в системе. Для высокоскоростных высокочувствительных методов визуализации демонстрируются множественные одноэлементные UST, расположенные в круговой или полукруглой геометрии. На основе массивов UST 26 , таких как линейные, полукруглые, круговые и объемные массивы, были успешно использованы для визуализации в реальном времени 1 . Эти массивные USTs увеличивают скорость обработки изображений и уменьшают чувствительность измерения, но они дороги. Тем не менее, скорость формирования изображений в системах PA, использующих устройства на основе массива, по-прежнему ограничена частотой повторения работы лазера. Технология импульсных лазеров усовершенствована для создания импульсных импульсных лазерных диодов с высокой повторяемостью (PLD). 7000 кадров / с. Фотоакустическая визуализация B-scan была продемонстрирована с помощью PLD с использованием клинической ультразвуковой платформы 27 . Такие PLD могут улучшить скорость обработки изображенийE PAT, даже с одноэлементной геометрией сканирования UST. Одноэлементные USTs являются менее дорогостоящими и высокочувствительными, в отличие от UST. В течение последнего десятилетия было мало исследований по использованию PLD с высокой частотой повторения в качестве источника возбуждения для изображений PA. Для визуализации PA фантомов 28 была продемонстрирована PLD на основе волокон на основе инфракрасного излучения. Показания in vivo кровеносных сосудов на глубине ~ 1 мм ниже кожи человека были продемонстрированы с использованием PLD с низкой энергией 29 . Сообщалось о фотоакустическом микроскопе с оптическим разрешением на основе PLD (ORPAM). Используя PLD, было показано изображение глубиной ~ 1,5 см при частоте кадров 0,43 Гц. 30 . Совсем недавно сообщалось о системе PLD-PAT, которая обеспечивала изображения через ~ 3 с и глубину формирования изображения размером 2 см в биологической ткани 25 , 31 . Это исследование показало, что такая недорогая компактная система может обеспечить высокий уровеньДаже на высоких скоростях. Система PLD-PAT может использоваться для фотоакустической визуализации с высоким кадром (7000 кадров в секунду), визуализации поверхностного кровеносного сосуда, визуализации пальцевого сустава, двухслойной визуализации ткани, визуализации головного мозга мелких животных и т . Д. Одноволновые и Импульсы с малой пульсовой энергией от PLD ограничивают его применение в мультиспектральном и глубоком изображении тканей. Эксперименты проводились на мелких животных с использованием той же системы PLD-PAT, которая использовалась для доклинических применений. Цель этой работы - предоставить визуализированную экспериментальную демонстрацию системы PLD-PAT для двумерного поперечного срединного визуализации мозга мелких животных.

<table><tbody><tr><td>Импульсный лазерный диод</td><td>Quantel, Франция</td><td>QD-Q1910-SA-TEC</td><td>Это возбуждающий лазерный источник со спецификациями 803 нм, 1,4 мДж в импульсе, 136 нс в импульсе, 7 кГц максимум, размеры: 11,0 x 6,0 x 3,6 см, вес: ~150 г</td></tr><tr><td>Шаговый двигатель с редуктором</td><td>LIN Engineering (Servo Dynamics)</td><td>Двигатель: CO-5718-01P, Редуктор: DPL64/1, I = 10 для NEMA 23; источник питания PW100-48</td><td>Переместить держатель детектора по круговой геометрии. Крутящий момент: 2,08 Н-м, Инерция ротора: 2,6 кг-см2</td></tr><tr><td>Ультразвуковой генератор/приемник</td><td>Olympus</td><td>5072PR</td><td>Для приема, фильтрации и усиления сигнала PA от UST. Его полоса пропускания составляет 35 МГц, а коэффициент усиления — &plusmn; 59 дБ.</td></tr><tr><td>Ультразвуковой преобразователь</td><td>Olympus</td><td>V306-SU-NK-CF1.9IN/Q4200069</td><td>Ультразвуковые датчики, используемые для фотоакустического детектирования. Центральная частота 2,25 МГц, 0,5 дюйма, цилиндрический фокус 1,9 дюйма</td></tr><tr><td>PCIe DAQ (сбор данных) Карта</td><td>GaGe</td><td>CSE4227/ A6000610/B0E00610</td><td>12 бит, 100 Мвыб/с, 2 канала, 1 Gs встроенная память, интерфейс PCIe x16</td></tr><tr><td>Rats</td><td>In Vivos Pte Ltd, Сингапур</td><td>NTac:SD, Sprague Dawley / SD</td><td>Female, вес 100 & 10 г</td></tr><tr><td>Акриловый бак для воды&nbsp;</td><td>Мастерская NTU</td><td>Custom-made</td><td>Содержит воду, которая выступает в качестве акустической связующей среды между мозгом и детектором</td></tr><tr><td>Circular Scanner&nbsp;</td><td>Мастерская NTU</td><td>Сканер на заказ</td><td>изготовлен из алюминия&nbsp;</td></tr><tr><td>Аппарат для анестезии</td><td>медицинский плюс pte ltd</td><td>аппарат для нередыхающей анестезии с кислородным концентратором.</td><td>Поставляет кислород и изофлуран животным</td></tr><tr><td>Пульсоксиметр портативный</td><td>Medtronic</td><td>PM10N с ветеринарным датчиком</td><td>Контролирует пульсоксиметрию животного</td></tr><tr><td>Ультразвуковой гель</td><td>Progress/parker acquasonic gel</td><td>PA-GEL-CLEA-5000</td><td>Прозрачный ультразвуковой гель</td></tr> Data <tr><td>acqusison программное обеспечение</td><td>National Instruments Corporation,Остин,Техас,США</td>)<td>NI LabVIEW 2015 SP1</td><td>В нашей лаборатории разработана программа на базе LabVIEW для управления шаговым двигателем и получения сигналов ПА от детектора</td></tr><tr><td>Программное обеспечение для обработки данных</td><td>Matlab (Mathworks, Natick, MA, США)</td><td>Matlab R2012b</td><td>Код Matlab для реконструкции изображений ПА был разработан в нашей лаборатории</td></tr><tr><td>Регулятор температуры&nbsp;</td><td>LaridTech, MO,США</td><td>MTTC1410</td><td>Он будет постоянно контролировать температуру PLD&nbsp;</td></tr><tr><td>Источник питания 12 В&nbsp;</td><td>Voltcraft&nbsp;</td><td>PPS-11810</td><td>Для подачи рабочего напряжения для</td></tr><tr><td>ПЛС Переменный источник питания&nbsp;</td><td>BASETech</td><td>BT-153</td><td>Для изменения выходной мощности лазера</td></tr><tr><td>Функция генератора&nbsp;</td><td>Funktionsgenerator</td><td>FG250D</td><td>Для изменения повторяемости PLD. Он будет подавать сигнал TTL для синхронизации сбора данных с лазерным возбуждением.</td></tr><tr><td>Дистрибьютор животных</td><td>In Vivos Pte Ltd, Сингапур</td><td></td><td>Дистрибьютор животных, поставляющий мелких животных для исследовательских целей.</td></tr><tr><td>Держатель для животных</td><td>NTU мастерская</td><td>Изготовлен на заказ</td><td>Используется для удержания животного на животе</td></tr><tr><td>Дыхательная маска</td><td>NTU мастерская</td><td>Изготовлен</td><td>на заказ Используется вместе с держателем животного для подачи анестезиологической смеси животному</td></tr><tr><td>Пентобарбитал натрия</td><td>Валабарб</td><td></td><td>Используется для усыпления животного после сеанса.</td></tr><tr><td>Оптический диффузор</td><td>Thorlabs</td><td>DG10-1500</td><td>Используется для придания лазерному лучу однородности</td></tr></tbody></table>

Высокопроизводительная компактная фотоакустическая томография для<em&gt; В Виво</em&gt; Малое животное

A High-performance Compact Photoacoustic Tomography System for In Vivo Small-animal Brain Imaging

В животноводстве in vivo важную роль играют доклинические исследования. Фотоакустическая томография (PAT) - это новый гибридный метод визуализации, который демонстрирует большой потенциал как для доклинических, так и для клинических применений. Обычные системы PAT (OPO-PAT) на основе оптического параметрического осциллятора являются громоздкими и дорогими и не могут обеспечить высокоскоростную визуализацию. Недавно импульсы с импульсным лазером (PLD) были успешно продемонстрированы как альтернативный источник возбуждения для PAT. Импульсно-лазерный диод PAT (PLD-PAT) был успешно продемонстрирован для высокоскоростного изображения на фотоакустических фантомах и биологических тканях. Эта работа представляет собой визуализированный экспериментальный протокол для визуализации мозга in vivo с использованием PLD-PAT. Протокол включает в себя компактную конфигурацию системы PLD-PAT и ее описание, подготовку животных к визуализации головного мозга и типичную экспериментальную процедуру для двумерного изображения мозга головного мозга с поперечным сечением. Система PLD-PAT компактна и экономичнаЭффективно и может обеспечить высокоскоростную высококачественную визуализацию. Представлены изображения мозга, собранные in vivo при различных скоростях сканирования.

Результаты визуализации мозга in vivo , демонстрирующие возможности описанной системы PLD-PAT, демонстрируются в этом разделе. Чтобы продемонстрировать высокоскоростные возможности визуализации системы PLD-PAT, была выполнена визуализация мозга in vivo двух разных здоровых крыс. На рисунке 2 показаны изображения головного мозга крысы (93 г) на разных скоростях сканирования. На рисунках 2a и b показаны фотографи...

Показана компактная система фотоакустической томографии на основе диодов на основе импульсного лазерного излучения (PLD-PAT) для высокоскоростной визуализации мозга in vivo у мелких животных.

In vivo small-animal imaging has an important role to play in preclinical studies. Photoacoustic tomography (PAT) is an emerging hybrid imaging modality ...

Общая цель данной процедуры — продемонстрировать работу недорогой компактной фотоакустической системы для визуализации мозга мелких животных in vivo. Фотоакустическая томография или PAT представляет собой гибридный метод визуализации, сочетающий свет и звук. PAT позволяет проводить глубокую визуализацию тканей in vivo — от органов до органелл — с очень высоким оптическим контрастом.В данной работе представлена компактная высокоскоростная система фотоакустической томографии на основе импульсного лазерного диода для прижизненной послойной визуализации головного мозга крыс. Процедуру продемонстрируют доктор Пол Кумар Уппутури, научный сотрудник, Сандип Кумар Калва, аспирант, и Виджита Периясами, сотрудник проекта из нашей лаборатории. Для начала подготовки системы включите импульсный лазерный диод, установленный в узле кругового сканера.С помощью блока управления лазером установите частоту повторения импульсов 7 000 Hertz. Установите напряжение питания лазера на 3,1 volts для достижения энергии импульса 1,42 millijoules. Затем подключите сфокусированный ультразвуковой иммерсионный преобразователь к блоку импульсатора-приемника.Установите преобразователь в держатель под круглой сканирующей пластиной так, чтобы преобразователь был ориентирован к центру пластины. Поместите сканирующий узел в акриловый резервуар, имеющий полиэтиленовое смотровое окно в нижней части. Долейте воду в резервуар до полного погружения преобразователя.Перед началом визуализации убедитесь, что блок передатчика-приемника регистрирует фотоакустический сигнал. Для проведения процедуры визуализации возьмите здоровую самку крысы. После введения анестезии сбрите шерсть на коже головы с помощью машинки для стрижки.Осторожно нанесите депиляционный крем на подстриженный участок. Через четыре-пять минут удалите крем ватной палочкой. Нанесите стерильную глазную мазь на глаза крысы, чтобы предотвратить пересыхание и заблокировать рассеянные лазерные лучи.С помощью хирургического скотча закрепите изготовленный на заказ ложе для визуализации, оснащенное дыхательной маской, на лабораторном подъемнике. Поместите животное на ложе в положение на животе, расположив нос и рот в маске. Зафиксируйте животное на ложе с помощью хирургического скотча.Расположите узел ложа для визуализации на оптическом столе. Подключите дыхательную маску к аппарату для наркоза и начните подачу ингаляционного анестетика. Закрепите пульсоксиметр на хвосте или задней лапе животного для мониторинга его физиологического состояния на протяжении всей процедуры.Нанесите бесцветный ультразвуковой гель на кожу головы животного. Убедитесь, что модуль стола для визуализации надежно зафиксирован под сканером, а голова животного центрирована относительно окна визуализации. Осторожно поднимите стол до тех пор, пока ультразвуковой гель не вступит в контакт с окном визуализации, стараясь свести к минимуму давление на голову животного.Снимите тестовые изображения и отрегулируйте вертикальное положение стола до тех пор, пока плоскость сечения мозга, предназначенная для визуализации, не окажется в фокусе ультразвукового преобразователя. Затем установите параметры эксперимента и запустите сканирование. Наблюдайте за животным в течение всего периода визуализации.Используйте программное обеспечение для реконструкции, чтобы получить изображение поперечного сечения мозга. После завершения визуализации прекратите подачу анестезии и дайте животному полностью восстановиться под наблюдением. Изображения поперечного сечения мозга здоровой самки крысы были получены с помощью неинвазивной PLD PAT визуализации.Время сканирования составляло от 5 до 20 секунд. Поперечный синус, верхний сагиттальный синус и церебральные вены были видны при всех протестированных скоростях сканирования. Аналогичные результаты наблюдались при повторении процедуры на второй здоровой самке крысы.Эта компактная фотоакустическая система используется для получения фотоакустических изображений сосудов головного мозга. Результаты показывают, что система позволяет получать высококачественные индивидуальные изображения мозга за время сканирования всего пять секунд. Будущие области применения разработанной системы PAT включают визуализацию опухолей мозга, визуализацию органов мелких животных, отслеживание контрастных веществ, поступающих в организм и выводящихся из него, а также другие терапевтические применения.

a-high-performance-compact-photoacoustic-tomography-system-for-vivo

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Биоинженерия

Оптическое разрешение ФА микроскопии (ИЛИ-PAM) является новая технология способна изображений оптического поглощения...

Трехмерная оптическая разрешением Фотоакустическая микроскопии

Диффузный флуоресценции томография предлагает относительно недорогое и потенциально высокой всей подход к...

Компьютерная томография наведением во временной области диффузного флуоресцентная томография у мелких животных для локализации рака биомаркеров

Источник: Upputuri, P. K., et al. Высокопроизводительная компактная система фотоакустической томографии для In Vivo Визуализация мозга мелких животных. J. Vis. Exp. (2017)Это видео демонстрирует протокол неинвазивной визуализации мозга крыс in vivo с использованием фотоакустической томографии, демонстрируя подготовку, настройку системы визуализации и сбор данных для реконструкции 2D-изображений мозга для визуализации сосудистых структур и нейроваскулярного здоровья.

Визуализация мозга крысы in vivo с помощью фотоакустической томографии

Здесь мы приводим подробное описание экспериментального протокола визуализации с помощью недавно разработанной портативной оптоакустической (фотоакустической) системы для трехмерной функциональной и молекулярной визуализации в реальном времени. Продемонстрированные мощные характеристики и универсальность могут определить новые области применения оптоакустических технологий в доклинических исследованиях и клинической практике.

Универсальный ручной трехмерной оптико-акустической визуализации зонд для Deep Tissue человека ангиографии и функциональных доклинических исследований в режиме реального времени

В настоящей работе описывается новый протокол для выполнения неинвазивного высокочастотного ультразвука и фотоакустической визуализации мозга крысы, чтобы эффективно визуализировать глубокие подкорковые области и их сосудистые узоры путем направления сигналов на отверстия черепа, естественно присутствующие на черепе животных.

Неинвазивная паренхимы, сосудов и метаболических Высокочастотный ультразвук и Фотоакустическая Крыса Deep Brain изображений

Показана возможность переключения системы акустического разрешения (AR) и оптической разрешающей (OR) фотоакустической микроскопии (AR-OR-PAM), которая позволяет получать изображения с высоким разрешением на мелкой глубине и глубокое изображение глубокой ткани с низким разрешением на одном и том же образце in vivo .

Переключаемая акустическая и оптическая разрешающая фотоакустическая микроскопия для<em&gt; В Виво</em&gt; Масштабная картинка клеток

Клинические портативных Фотоакустическая система будет продемонстрирована для реального времени неинвазивные мелких животных изображений.

Ручные клинических Фотоакустическая изображений системы для реального времени неинвазивные мелких животных изображений

Компактная импульсная лазерная диод на основе настольной фотоакустической томографии (PLD-PAT) система показана для высокоскоростного динамического в естественных условиях визуализации малых животных корковых сосудов.

Импульсный лазерный диод на основе Фотоакустической томографии для мониторинга мытье-в и промыть-из красителя в крысы корковых сосудистую

Был разработан двойной фотоакустичный образец, который интегрировал широкое изображение и визуализацию в режиме реального времени.

Двойной Raster-Scanning Фотоакустичный малый животный Imager для сосудистой визуализации

Здесь мы представляем экспериментальный протокол визуализации для количественной оценки сердечной функции и морфологии с использованием позитронно-эмиссионной томографии / компьютерной томографии высокого разрешения для мелких животных. Рассматриваются как мыши, так и крысы, обсуждая различные требования к контрастным агентам компьютерной томографии для двух видов.

Позитронно-эмиссионная томография сердца высокого разрешения / компьютерная томография для мелких животных

Эта работа демонстрирует использование мультимодальной платформы визуализации на основе ультразвука для неинвазивной визуализации ишемического инсульта. Эта система позволяет количественно определять оксигенацию крови с помощью фотоакустической визуализации и нарушение перфузии в головном мозге с помощью акустической ангиографии.

Интегрированная фотоакустическая, ультразвуковая и ангиографическая томография (PAUSAT) для неинвазивной визуализации всего мозга при ишемическом инсульте

Изучите компактную фотоакустическую томографию на основе импульсного лазерного диода для визуализации мозга крыс in vivo. Этот метод обеспечивает высококонтрастное изображение сосудов мозга в реальном времени за 5–20 секунд.

Высокопроизводительная компактная фотоакустическая томография для

Больше видео