Tomografía fotoacústica para imagen de sangre y lípidos en la Aorta Infrarrenal

Biomedical Engineering

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Overview

Fuente: Gurneet S. Sangha y Craig J. Goergen, Weldon School of Biomedical Engineering, Purdue University, West Lafayette, Indiana

La tomografía fotoacústica (PAT) es una modalidad emergente de imágenes biomédicas que utiliza ondas acústicas generadas por luz para obtener información compositiva del tejido. PAT se puede utilizar para tomar imágenes de componentes de sangre y lípidos, lo que es útil para una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo imágenes cardiovasculares y tumorales. Las técnicas de imagen utilizadas actualmente tienen limitaciones inherentes que restringen su uso con investigadores y médicos. Por ejemplo, los largos tiempos de adquisición, los altos costos, el uso de contrastes nocivos y la mínima y alta invasividad son factores que limitan el uso de diversas modalidades en el laboratorio y la clínica. Actualmente, las únicas técnicas de imagen comparables a PAT son las técnicas ópticas emergentes. Pero estos también tienen desventajas, como la limitada profundidad de penetración y la necesidad de agentes de contraste exógenos. PAT proporciona información significativa de manera rápida, no invasiva y sin etiquetas. Cuando se combina con ultrasonido, PAT se puede utilizar para obtener información estructural, hemodinámica y compositiva de tejido, complementando así las técnicas de imagen utilizadas actualmente. Las ventajas de PAT ilustran sus capacidades para tener un impacto tanto en el entorno preclínico como clínico.

Cite this Video

JoVE Science Education Database. Ingeniería Biomédica. Tomografía fotoacústica para imagen de sangre y lípidos en la Aorta Infrarrenal. JoVE, Cambridge, MA, (2020).

Principles

PAT es una modalidad híbrida que utiliza ondas acústicas inducidas por la luz para obtener información compositiva del tejido. La propagación acústica se atribuye a la expansión termoelástica. Esto ocurre cuando los enlaces químicos específicos en un tejido absorben la luz, y el aumento de la temperatura ambiente hace que el tejido se expanda. Para elaborar, los enlaces químicos específicos absorben la luz, haciendo que la molécula vibre y convierta parte de esta energía vibratoria en calor. Esta producción de calor provoca la expansión del tejido local, lo que induce las propagaciones acústicas que pueden ser detectadas por un transductor de ultrasonido. Para inducir el efecto fotoacústico, deben cumplirse las condiciones de confinamiento térmico y de tensión para minimizar la disipación de calor y permitir que la presión inducida por la termoelástica se acumule dentro del tejido. La onda de presión fotoacústica resultante se puede caracterizar por la ecuación (1), que establece que la onda acústica inducida por la luz (Po) se rige por el parámetro Grueneisen dependiente de la temperatura (o), el coeficiente de absorción(a)y la fluidez óptica local (F).

Po áaF Ecuación 1

Como resultado, cada aumento de la temperatura mK produce característicamente una onda de presión Pascal 800 que se puede detectar mediante un transductor de ultrasonido. Esta absorción selectiva de unión de la luz permite a los usuarios apuntar a varios componentes biológicos mediante el ajuste de la longitud de onda de la luz, como el uso de 1100 nm de luz para apuntar a la sangre y 1210 nm de luz para apuntar a los lípidos. Además, dado que la luz se utiliza para inducir la propagación de ondas acústicas, esta técnica se puede utilizar normalmente para crear imágenes de estructuras más profundas que otras técnicas ópticas sin necesidad de agentes de contraste o procedimientos invasivos. Este método específico que utiliza luz de longitud de onda larga en la segunda luz de ventana de infrarrojo cercano para inducir ondas acústicas proporciona numerosas ventajas al usuario, lo que permite que la PAT vibratoria (o VPAT) se utilice potencialmente para una amplia gama de aplicaciones biomédicas.

Procedure

El siguiente procedimiento describe los métodos necesarios para configurar vpAT para la toma de imágenes sanguíneas y lipídicas de la aorta infrarrenal en ratones con apolipoproteína-E deficiente (apoE-/-).

1. Acoplamiento de ultrasonido láser

  1. Obtenga un láser de oscilador paramétrico óptico pulsado Nd:YAG y un sistema de ultrasonido. Adquiera un generador de pulsos, 1 cable BNC y un conector D conectado a dos cables BNC.
  2. Con la configuración del conector D, conecte el cable BNC 'Fire' al puerto A del generador de impulsos y 'Q-switch' al puerto B del generador de pulsos. Por último, conecte un cable BNC desde el puerto C para "activar" en la parte posterior del sistema de ultrasonido.
  3. Alinee el cable de fibra óptica con el láser y conecte los extremos de fibra a los lados del transductor de ultrasonido de 40 MHz.
  4. Ajuste el retardo de los puertos A, B y C a los valores enumerados aquí (puerto A: 0.00000000, puerto B: 0.00021440, puerto C: 0.00000910). Ajuste los puertos A y B a la señal invertida y al puerto C en la señal normal.

2. Preparación de animales y adquisición de imágenes

  1. Anestetizar un ratón apoE-/- usando 3% de isoflurano en una cámara de inducción de anestesia. Una vez que el animal es anestesiado mover el ratón a un cono nasal para entregar 1-2% de isoflurano.
  2. Aplique lubricante para los ojos en los ojos de los animales para evitar la desecación corneal. Pegue las patas del ratón a los electrodos integrados en la etapa calentada para monitorear la respiración y la frecuencia cardíaca del animal. Por último, inserte la sonda rectal para controlar la temperatura corporal.
  3. Aplicar crema depilatoria para eliminar el vello del abdomen del animal. Limpie después de 30 s con una almohadilla de gasa.
  4. Coloque el transductor de ultrasonido en el abdomen del animal y localice la aorta infrarrenal. La vena renal izquierda y la trifurcación aórtica en la arteria de la cola son dos puntos de referencia que ayudarán al usuario a localizar esta zona.
  5. Ejecute el láser para emitir 1100 nm de luz para apuntar a la sangre seguida de 1210 nm de luz para el lípido objetivo. Utilice gafas de seguridad láser adecuadas cuando el láser esté en uso.

La tomografía fotoacústica, PAT, a veces conocida como tomografía optoacústica, es una modalidad emergente de imágenes biomédicas que utiliza ondas acústicas generadas por la luz para obtener información compositiva de un tejido.

La tomografía fotoacústica, o PAT, utiliza longitudes de onda particulares de la luz para crear imágenes de componentes específicos del tejido. Esto es útil para una amplia variedad de aplicaciones preclínicas y clínicas, como el monitoreo de la progresión de la enfermedad basada en lípidos.

Las técnicas de imagen utilizadas actualmente están intrínsecamente limitadas en términos de tiempos de adquisición, profundidad de penetración, uso de agentes de contraste dañinos y costos. LA PALMADITA, por otro lado, es una técnica rápida, no invasiva y sin agentes de contraste, que cuando se combina con las modalidades de imagen existentes como el ultrasonido, puede proporcionar información estructural y compositiva simultáneamente.

Este video ilustrará los principios básicos de la PAT vibratoria y la metodología para configurar imágenes de sangre y lípidos en ratones. A continuación, demostraremos cómo interpretar imágenes VPAT junto con ultrasonido, seguido de algunas aplicaciones de la técnica.

Comencemos discutiendo los fundamentos de esta técnica de imagen.

Durante las imágenes VPAT, la luz de longitud de onda única de una fuente láser se muestra en la región de interés. Esta luz es entonces absorbida por un enlace químico específico de longitud de onda en el tejido biológico. En VPAT, la luz absorbida hace vibrar la molécula.

Parte de esta energía vibratoria se convierte en calentamiento transitorio. Esta producción de calor entonces causa una expansión termoelástica del tejido local y, como resultado, produce propagación de ondas ultrasónicas. Esto se llama el efecto fotoacústico. La detección de la onda ultrasónica por un transductor de ultrasonido produce una imagen tomográfica específica de la composición.

Matemáticamente, la onda acústica inducida por la luz P naught se rige por el parámetro gamma Gruneisen dependiente de la temperatura, el coeficiente de absorción mu a y la fluidez óptica local F. Por lo tanto, para cada aumento de la temperatura millikelvin, hay una onda de presión de 800 pascales que se puede detectar utilizando un transductor de ultrasonido. Esta absorción selectiva de unión de la luz permite a los usuarios apuntar a varios componentes biológicos ajustando la longitud de onda de la luz.

Por ejemplo, la luz de 1.100 nanómetros se utiliza para apuntar a la sangre, y la luz de 1.210 nanómetros se utiliza para apuntar a los lípidos. Además, dado que la luz se utiliza para inducir la propagación de ondas acústicas, esta técnica se puede utilizar normalmente para crear imágenes de estructuras más profundas que otras técnicas ópticas sin necesidad de agentes de contraste o procedimientos invasivos.

Después de haber revisado los conceptos básicos de VPAT, veamos ahora un ejemplo de cómo configurar y realizar VPAT para tomar imágenes de sangre y lípidos en la aorta infrarrenal de ratones apopoprotein E-deficienciat.

En primer lugar, obtenga el equipo necesario: un láser de oscilador paramétrico óptico pulsado Nd:YAG, un sistema de ultrasonido, un generador de retardo y un conector D conectado a dos cables BNC. A continuación, conecte el cable Fire BNC al puerto A del generador de retardo y el Q-switch al puerto B del generador de retardo. Conecte el extremo del cable BNC del puerto C para activarlo en la parte posterior del sistema de ultrasonido.

Ajuste el retardo de los puertos A, B y C a los valores enumerados aquí. Los puertos A y B deben emitir específicamente pulsos invertidos, y el puerto C debe emitir pulsos normales. A continuación, alinee el cable de fibra óptica con el láser y conecte los extremos de fibra a los lados del transductor de ultrasonido de 40 megahercios.

Ahora, vamos a demostrar cómo preparar a un animal para la tomografía fotoacústica.

En primer lugar, anestesiar un ratón apolipoproteína e-deficiente usando 3% de isoflurano en una cámara de derribo. Una vez anestesiado el animal, mueva el ratón a la etapa calentada y asegure un cono nasal para entregar de uno a 2% de isoflurano. Aplique lubricante para los ojos en los ojos del animal para prevenir la desecación corneal. Pegue las patas del ratón a los electrodos integrados en la etapa calentada para monitorear la respiración y la frecuencia cardíaca del animal. Por último, inserte una sonda rectal para controlar la temperatura corporal.

A continuación, retira el cabello de todo el abdomen del animal aplicando crema depilatoria. Coloque el transductor de ultrasonido en el abdomen del animal y localice la aorta infrarrenal. La vena renal izquierda y la trifurcación aórtica en la arteria de la cola son dos puntos de referencia que ayudarán al usuario a localizar esta zona.

Para empezar a adquirir imágenes, pulse el modo B para ver una imagen en vivo del modo B. Ajuste la ganancia con la perilla de ganancia 2D y el enfoque utilizando las perillas de zona focal y profundidad de enfoque. Ajuste el ancho y la profundidad de la imagen con los botones Desplazamiento de profundidad, Ancho de imagen y Profundidad de imagen.

Después de esto, encienda el láser. Pulse modo PA para ver el modo B en vivo y las imágenes PA. Ajuste la ganancia de PA con la perilla ganancia 2D y ajuste la ventana pa y el mapa de color en la pantalla. Ejecuta el láser a 1.100 nanómetros de luz para apuntar a la sangre, seguido de 1.210 nanómetros de luz para apuntar a los lípidos.

Revisemos ahora los resultados del protocolo VPAT para realizar imágenes específicas de lípidos y sanguíneos in vivo.

Las imágenes por ultrasonido permitieron obtener información estructural sobre la aorta infrarrenal. Esto se puede utilizar para interpretar mejor la información de composición VPAT. Específicamente, la luz de 1.100 nanómetros imageó la sangre dentro de la aorta, mientras que la luz de 1.210 nanómetros imageó la acumulación de grasa subcutánea y periaortica.

Como se ve en estas imágenes, la grasa subcutánea sigue la geometría de la piel. Sin embargo, la grasa periaortica sigue el contorno de la aorta, y la señal de sangre se origina dentro de la aorta.

La tomografía fotoacústica se puede utilizar para una amplia variedad de aplicaciones preclínicas y clínicas.

La imagen in vivo de animales pequeños desempeña un papel importante en los estudios preclínicos, y la tomografía fotoacústica utiliza luz infrarroja cercana para detectar la absorción electrónica, lo que permite la toma de imágenes de alta resolución de características cerebrales profundas para aplicaciones neurobiológicas. Se recopilan datos precisos sobre la oxigenación de la hemoglobina, la anatomía vascular y el flujo sanguíneo. Esta información de imágenes cerebrales internas se puede utilizar para evaluar el tejido cerebral normal y patológico.

En la medicina vascular, es importante visualizar las venas y las arterias y evaluar su funcionalidad. La tomografía fotoacústica proporciona información compositiva que caracteriza las placas como vulnerables o estables, lo que ayuda a predecir cuáles son propensas a la ruptura y podrían inducir infarto de miocardio o accidente cerebrovascular isquémico.

Acabas de ver la introducción de JoVE a la tomografía fotoacústica. Ahora debe entender los principios básicos de esta técnica de imagen y ser capaz de imaginar a un animal e interpretar los resultados. ¡Gracias por mirar!

Results

Aquí, se utilizaron métodos VPAT para realizar imágenes específicas de lípidos y sangre in vivo. Al acoplar un sistema láser y de ultrasonido, se entregó luz al tejido y se detectaron las ondas acústicas resultantes. Las imágenes por ultrasonido nos permitieron obtener información estructural de la aorta infrarrenal (Figura 1a) que se puede utilizar para interpretar mejor la información de composición VPAT. Específicamente, se utilizó una luz de 1100 nm para tomar imágenes de sangre dentro de la aorta(Figura 1b),y se utilizó una luz de 1210 nm para crear imágenes de acumulación de grasa subcutánea y periaortica(Figura 1c). A partir de las imágenes de ultrasonido y VPAT, se puede ver que la grasa subcutánea sigue la geometría de la piel, la grasa periaortica sigue el contorno de la aorta, y la señal de sangre se origina dentro de la aorta. Estos resultados confirman que, de hecho, VPAT se puede utilizar para crear imágenes de la acumulación de sangre y lípidos in vivo.

Figure 1
Figura 1:Imágenes de ApoE -/- ultrasonido (izquierda), VPAT de sangre (medio) y VPAT lipídico (derecha) de ApoE-/-. La grasa subcutánea (flechas blancas), la grasa periaortica (flechas naranjas) y la sangre (flechas rojas) es claramente visible.

Applications and Summary

VPAT es un método rápido, no invasivo y libre de etiquetas para la imagen de la acumulación de sangre y lípidos in vivo. Al suministrar luz láser pulsada al tejido, se indujeron las propagaciones acústicas para obtener densidad relativa y localizar componentes biológicos. Cuando se combina con imágenes por ultrasonido, se puede resolver la información compositiva, así como estructural y hemodinámica del tejido. Una limitación actual de esta técnica es su profundidad de penetración, que es aproximadamente 3 mm para imágenes basadas en lípidos. Si bien esto es mejor que las técnicas ópticas actuales, las mejoras en las técnicas de entrega de luz mejorarían la profundidad de penetración. Una manera de mejorar esto es mediante el desarrollo de un transductor fotoacústico que maximiza la entrega de luz a la región de interés mientras redirige la luz reflejada de nuevo al tejido. Si bien VPAT es una técnica de imagen que todavía está en su infancia, ha recibido un gran interés en los últimos años, por lo que es probable que esta técnica se utilice en más laboratorios y clínicas en el futuro.

El protocolo descrito se puede utilizar para una amplia variedad de aplicaciones tanto en el espacio preclínico como clínico. Tres posibles aplicaciones de VPAT incluyen la utilización de la técnica para 1) estudiar la progresión de la enfermedad basada en lípidos, 2) evaluar terapias prometedoras, y 3) mejorar el diagnóstico de enfermedades basadas en lípidos. La capacidad de rastrear información estructural, hemodinámica y compositiva hace de VPAT una tecnología atractiva para estudiar cómo se acumulan los lípidos vasculares en los modelos de animales pequeños(Figura 1). Además, dado que el VPAT es un método no invasivo se puede aplicar para evaluar los efectos de las terapias en estudios longitudinales. Esto podría reducir específicamente el costo de la investigación al disminuir el número de animales necesarios para la validación de la terapia. Por último, la capacidad de VPAT para proporcionar información compositiva hace que sea una técnica atractiva para la imagen de diferentes tipos de placas en pacientes que sufren de enfermedades relacionadas con el aterosclerótero como la carótida y la enfermedad arterial periférica. Uno de los desafíos actuales en la medicina cardiovascular es predecir qué placas son propensas a la ruptura, y por lo tanto tienen potencial para inducir infarto de miocardio y accidentes cerebrovasculares isquémicos. Por lo tanto, VPAT también puede desempeñar un papel importante en la caracterización de placas vulnerables frente a estables, debido a su capacidad para diferenciar los componentes biológicos. En conjunto, VPAT tiene potencial para tener un impacto significativo tanto en la investigación como en la práctica clínica de la medicina.

Lista de materiales

Nombre Empresa Número de catálogo Comentarios
Equipo VPAT
Sistema de ultrasonido VisualSonics Vevo2100
Nd:YAG OPO Láser Continuo Surelite EX
Generador de pulsos de zafiro Compositores cuánticos 9200 Se requieren 4 puertos
BNC Cables Thor Labs 2249-C-120 Diámetro exterior 0,2'', la longitud del cable BNC depende de la preferencia del usuario.
Conector B conectado a dos cables BNC L-com CTL4CAD-1.5 Continuum también proporciona este conector
Gafas ópticas LaserShields #37 0914 UV400 Cualquier gafas con OD 7+ será suficiente.

El siguiente procedimiento describe los métodos necesarios para configurar vpAT para la toma de imágenes sanguíneas y lipídicas de la aorta infrarrenal en ratones con apolipoproteína-E deficiente (apoE-/-).

1. Acoplamiento de ultrasonido láser

  1. Obtenga un láser de oscilador paramétrico óptico pulsado Nd:YAG y un sistema de ultrasonido. Adquiera un generador de pulsos, 1 cable BNC y un conector D conectado a dos cables BNC.
  2. Con la configuración del conector D, conecte el cable BNC 'Fire' al puerto A del generador de impulsos y 'Q-switch' al puerto B del generador de pulsos. Por último, conecte un cable BNC desde el puerto C para "activar" en la parte posterior del sistema de ultrasonido.
  3. Alinee el cable de fibra óptica con el láser y conecte los extremos de fibra a los lados del transductor de ultrasonido de 40 MHz.
  4. Ajuste el retardo de los puertos A, B y C a los valores enumerados aquí (puerto A: 0.00000000, puerto B: 0.00021440, puerto C: 0.00000910). Ajuste los puertos A y B a la señal invertida y al puerto C en la señal normal.

2. Preparación de animales y adquisición de imágenes

  1. Anestetizar un ratón apoE-/- usando 3% de isoflurano en una cámara de inducción de anestesia. Una vez que el animal es anestesiado mover el ratón a un cono nasal para entregar 1-2% de isoflurano.
  2. Aplique lubricante para los ojos en los ojos de los animales para evitar la desecación corneal. Pegue las patas del ratón a los electrodos integrados en la etapa calentada para monitorear la respiración y la frecuencia cardíaca del animal. Por último, inserte la sonda rectal para controlar la temperatura corporal.
  3. Aplicar crema depilatoria para eliminar el vello del abdomen del animal. Limpie después de 30 s con una almohadilla de gasa.
  4. Coloque el transductor de ultrasonido en el abdomen del animal y localice la aorta infrarrenal. La vena renal izquierda y la trifurcación aórtica en la arteria de la cola son dos puntos de referencia que ayudarán al usuario a localizar esta zona.
  5. Ejecute el láser para emitir 1100 nm de luz para apuntar a la sangre seguida de 1210 nm de luz para el lípido objetivo. Utilice gafas de seguridad láser adecuadas cuando el láser esté en uso.

La tomografía fotoacústica, PAT, a veces conocida como tomografía optoacústica, es una modalidad emergente de imágenes biomédicas que utiliza ondas acústicas generadas por la luz para obtener información compositiva de un tejido.

La tomografía fotoacústica, o PAT, utiliza longitudes de onda particulares de la luz para crear imágenes de componentes específicos del tejido. Esto es útil para una amplia variedad de aplicaciones preclínicas y clínicas, como el monitoreo de la progresión de la enfermedad basada en lípidos.

Las técnicas de imagen utilizadas actualmente están intrínsecamente limitadas en términos de tiempos de adquisición, profundidad de penetración, uso de agentes de contraste dañinos y costos. LA PALMADITA, por otro lado, es una técnica rápida, no invasiva y sin agentes de contraste, que cuando se combina con las modalidades de imagen existentes como el ultrasonido, puede proporcionar información estructural y compositiva simultáneamente.

Este video ilustrará los principios básicos de la PAT vibratoria y la metodología para configurar imágenes de sangre y lípidos en ratones. A continuación, demostraremos cómo interpretar imágenes VPAT junto con ultrasonido, seguido de algunas aplicaciones de la técnica.

Comencemos discutiendo los fundamentos de esta técnica de imagen.

Durante las imágenes VPAT, la luz de longitud de onda única de una fuente láser se muestra en la región de interés. Esta luz es entonces absorbida por un enlace químico específico de longitud de onda en el tejido biológico. En VPAT, la luz absorbida hace vibrar la molécula.

Parte de esta energía vibratoria se convierte en calentamiento transitorio. Esta producción de calor entonces causa una expansión termoelástica del tejido local y, como resultado, produce propagación de ondas ultrasónicas. Esto se llama el efecto fotoacústico. La detección de la onda ultrasónica por un transductor de ultrasonido produce una imagen tomográfica específica de la composición.

Matemáticamente, la onda acústica inducida por la luz P naught se rige por el parámetro gamma Gruneisen dependiente de la temperatura, el coeficiente de absorción mu a y la fluidez óptica local F. Por lo tanto, para cada aumento de la temperatura millikelvin, hay una onda de presión de 800 pascales que se puede detectar utilizando un transductor de ultrasonido. Esta absorción selectiva de unión de la luz permite a los usuarios apuntar a varios componentes biológicos ajustando la longitud de onda de la luz.

Por ejemplo, la luz de 1.100 nanómetros se utiliza para apuntar a la sangre, y la luz de 1.210 nanómetros se utiliza para apuntar a los lípidos. Además, dado que la luz se utiliza para inducir la propagación de ondas acústicas, esta técnica se puede utilizar normalmente para crear imágenes de estructuras más profundas que otras técnicas ópticas sin necesidad de agentes de contraste o procedimientos invasivos.

Después de haber revisado los conceptos básicos de VPAT, veamos ahora un ejemplo de cómo configurar y realizar VPAT para tomar imágenes de sangre y lípidos en la aorta infrarrenal de ratones apopoprotein E-deficienciat.

En primer lugar, obtenga el equipo necesario: un láser de oscilador paramétrico óptico pulsado Nd:YAG, un sistema de ultrasonido, un generador de retardo y un conector D conectado a dos cables BNC. A continuación, conecte el cable Fire BNC al puerto A del generador de retardo y el Q-switch al puerto B del generador de retardo. Conecte el extremo del cable BNC del puerto C para activarlo en la parte posterior del sistema de ultrasonido.

Ajuste el retardo de los puertos A, B y C a los valores enumerados aquí. Los puertos A y B deben emitir específicamente pulsos invertidos, y el puerto C debe emitir pulsos normales. A continuación, alinee el cable de fibra óptica con el láser y conecte los extremos de fibra a los lados del transductor de ultrasonido de 40 megahercios.

Ahora, vamos a demostrar cómo preparar a un animal para la tomografía fotoacústica.

En primer lugar, anestesiar un ratón apolipoproteína e-deficiente usando 3% de isoflurano en una cámara de derribo. Una vez anestesiado el animal, mueva el ratón a la etapa calentada y asegure un cono nasal para entregar de uno a 2% de isoflurano. Aplique lubricante para los ojos en los ojos del animal para prevenir la desecación corneal. Pegue las patas del ratón a los electrodos integrados en la etapa calentada para monitorear la respiración y la frecuencia cardíaca del animal. Por último, inserte una sonda rectal para controlar la temperatura corporal.

A continuación, retira el cabello de todo el abdomen del animal aplicando crema depilatoria. Coloque el transductor de ultrasonido en el abdomen del animal y localice la aorta infrarrenal. La vena renal izquierda y la trifurcación aórtica en la arteria de la cola son dos puntos de referencia que ayudarán al usuario a localizar esta zona.

Para empezar a adquirir imágenes, pulse el modo B para ver una imagen en vivo del modo B. Ajuste la ganancia con la perilla de ganancia 2D y el enfoque utilizando las perillas de zona focal y profundidad de enfoque. Ajuste el ancho y la profundidad de la imagen con los botones Desplazamiento de profundidad, Ancho de imagen y Profundidad de imagen.

Después de esto, encienda el láser. Pulse modo PA para ver el modo B en vivo y las imágenes PA. Ajuste la ganancia de PA con la perilla ganancia 2D y ajuste la ventana pa y el mapa de color en la pantalla. Ejecuta el láser a 1.100 nanómetros de luz para apuntar a la sangre, seguido de 1.210 nanómetros de luz para apuntar a los lípidos.

Revisemos ahora los resultados del protocolo VPAT para realizar imágenes específicas de lípidos y sanguíneos in vivo.

Las imágenes por ultrasonido permitieron obtener información estructural sobre la aorta infrarrenal. Esto se puede utilizar para interpretar mejor la información de composición VPAT. Específicamente, la luz de 1.100 nanómetros imageó la sangre dentro de la aorta, mientras que la luz de 1.210 nanómetros imageó la acumulación de grasa subcutánea y periaortica.

Como se ve en estas imágenes, la grasa subcutánea sigue la geometría de la piel. Sin embargo, la grasa periaortica sigue el contorno de la aorta, y la señal de sangre se origina dentro de la aorta.

La tomografía fotoacústica se puede utilizar para una amplia variedad de aplicaciones preclínicas y clínicas.

La imagen in vivo de animales pequeños desempeña un papel importante en los estudios preclínicos, y la tomografía fotoacústica utiliza luz infrarroja cercana para detectar la absorción electrónica, lo que permite la toma de imágenes de alta resolución de características cerebrales profundas para aplicaciones neurobiológicas. Se recopilan datos precisos sobre la oxigenación de la hemoglobina, la anatomía vascular y el flujo sanguíneo. Esta información de imágenes cerebrales internas se puede utilizar para evaluar el tejido cerebral normal y patológico.

En la medicina vascular, es importante visualizar las venas y las arterias y evaluar su funcionalidad. La tomografía fotoacústica proporciona información compositiva que caracteriza las placas como vulnerables o estables, lo que ayuda a predecir cuáles son propensas a la ruptura y podrían inducir infarto de miocardio o accidente cerebrovascular isquémico.

Acabas de ver la introducción de JoVE a la tomografía fotoacústica. Ahora debe entender los principios básicos de esta técnica de imagen y ser capaz de imaginar a un animal e interpretar los resultados. ¡Gracias por mirar!

JoVE Science Education is free through June 15th 2020.

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