Intégré ophtalmoscopie photoacoustique et Spectral-domaine tomographie par cohérence optique
Summary
Photoacoustique ophtalmologie (PAOM), une modalité d'imagerie optique basée sur l'absorption, fournit l'évaluation complémentaire de la rétine aux technologies actuellement disponibles imagerie ophtalmique. Nous rapportons l'aide de PAOM intégré domaine spectral tomographie par cohérence optique (SD-OCT) pour une utilisation simultanée imagerie rétinienne chez le rat multimodal.
Abstract
Tant le diagnostic clinique et fondamentale enquête des maladies oculaires majeurs grandement bénéficier de diverses technologies non invasives d'imagerie ophtalmique. Existants modalités d'imagerie de la rétine, comme la photographie de fundus 1, ophtalmoscopie confocale à balayage laser (ALSC) 2, et la tomographie par cohérence optique (OCT) 3, ont des contributions importantes à la surveillance des maladies et des progressions onsets, et le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. Cependant, elles principalement s'appuyer sur les sauvegardes reflètent photons de la rétine. En conséquence, les propriétés d'absorption optique de la rétine, qui sont généralement fortement liés au statut de la physiopathologie de la rétine, sont inaccessibles par les techniques d'imagerie traditionnelles.
Ophtalmoscopie photoacoustique (PAOM) est une modalité d'imagerie rétinienne émergente qui permet la détection des contrastes d'absorption optique de l'œil avec une grande sensibilité 4-7. En PAOM nanosecond impulsions laser sont livrés à travers la pupille et balayé à travers l'oeil postérieur à induire photoacoustique (PA), des signaux qui sont détectés par un capteur ultrasonore non focalisé attaché à la paupière. En raison de la forte absorption optique de l'hémoglobine et la mélanine, PAOM est capable de façon non invasive d'imagerie les vascularisations la rétine et de la choroïde et l'épithélium pigmentaire rétinien (EPR) mélanine à forts contrastes 6,7. Plus important encore, sur la base du bien développé spectroscopique photoacoustique imagerie 5,8, PAOM a le potentiel pour cartographier la saturation en oxygène dans l'hémoglobine des vaisseaux rétiniens, qui peut être critique dans l'étude de la physiologie et la pathologie de plusieurs maladies cécitantes 9 telles que la rétinopathie diabétique et la dégénérescence maculaire néovasculaire liée à l'âge.
En outre, étant le seul existant absorption optique à base de modalité d'imagerie ophtalmique, PAOM peut être intégré avec bien établie clinique ophtalmique imagerie techniques pour obtenir plus d'évaluations complètes anatomiques et fonctionnelles de l'oeil basée sur de multiples contrastes optiques 6,10. Dans ce travail, nous intégrons PAOM et domaine spectral OCT (SD-OCT) pour simultanément dans l'imagerie rétinienne in vivo de rat, où à la fois l'absorption optique et des propriétés de diffusion de la rétine sont révélés. La configuration du système du système d'alignement, et l'acquisition d'imagerie sont présentés.
Protocol
Representative Results
Discussion
Ici, nous présentons une instruction détaillée sur la simultanée en imagerie rétinienne in vivo des yeux de rat en utilisant PAOM combiné avec SD-OCT. Optique de diffusion basée sur SD-OCT est, peut-être, le «gold standard» clinique de l'imagerie rétinienne 3, mais il n'est pas sensible pour détecter l'absorption optique dans la rétine. Le PAOM nouvellement développé est le seul absorption optique à base de modalité d'imagerie ophtalmique qui fournit des prop…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous tenons à remercier le généreux soutien de la National Science Foundation (CARRIÈRE CBET-1055379) et le National Institutes of Health (1RC4EY021357, 1R01EY019951). Nous reconnaissons aussi le soutien du Conseil des bourses de Chine à Song Wei.
References
- Kinyoun, J. L., Martin, D. C., Fujimoto, W. Y., Leonetti, D. L. Ophthalmoscopy versus fundus photographs for detecting and grading diabetic retinopathy. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33 (6), 1888-1893 (1992).
- Schuman, J. S., Wollstein, G., Farra, T., Hertzmark, E., Aydin, A., Fujimoto, J. G., Paunescu, L. A. Comparison of optic nerve head measurements obtained by optical coherence tomography and confocal scanning laser ophthalmoscopy. Am. J. Ophthalmol. 135 (4), 504-512 (2003).
- Strøm, C., Sander, B., Larsen, N., Larsen, M., Lund-Andersen, H. Diabetic macular edema assessed with optical coherence tomography and stereo fundus photography. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 43 (1), 241-245 (2002).
- Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy. J. Vis. Exp. (51), e2729 (2011).
- Wang, L. V. Multiscale photoacoustic microscopy and computed tomography. Nat. Photonics. 3 (9), 503-509 (2009).
- Jiao, S., Jiang, M., Hu, J., Fawzi, A., Zhou, Q., Shung, K. K., Puliafito, C. A., Zhang, H. F. Photoacoustic ophthalmoscopy for in vivo retinal imaging. Opt. Express. 18 (4), 3967-3972 (2010).
- Wei, Q., Liu, T., Jiao, S., Zhang, H. F. Image chorioretinal vasculature in albino rats using photoacoustic ophthalmoscopy. J. Mod. Optic. 58 (21), 1997-2001 (2011).
- Liu, T., Wei, Q., Wang, J., Jiao, S., Zhang, H.F Combined photoacoustic microscopy and optical coherence tomography can measure metabolic rate of oxygen. Biomed. Opt. Express. 2 (5), 1359-1365 (2011).
- Yu, D., Cringle, S. J. Oxygen distribution and consumption within the retina in vascularised and avascular retinas and in animal models of retinal disease. Prog. Retin. Eye Res. 20 (2), 175-208 (2001).
- Song, W., Wei, Q., Liu, T., Kuai, D., Burke, J. M., Jiao, S., Zhang, H. F. Integrating photoacoustic ophthalmoscopy with scanning laser ophthalmoscopy, optical coherence tomography, and fluorescein angiography for a multimodal retinal imaging platform. J. Biomed. Opt. 17 (6), 061206 (2012).
- Mark, E. . Brezinski Optical Coherence Tomography: Principles and Applications. , (2006).
- Hu, S., Rao, B., Maslov, K., Wang, L. V. Label-free photoacoustic ophthalmic angiography. Opt. Lett. 35 (1), 1-3 (2010).
- Zhang, H. F., Maslov, K., Wang, L. V. In vivo imaging of subcutaneous structures using functional photoacoustic microscopy. Nature protocols. 2, 797-804 (2007).
- Ling, T., Chen, S. L., Guo, L. J. High-sensitivity and wide-directivity ultrasound detection using high Q polymer microring resonators. Appl. Phys. Lett. 98 (20), 204103 (2011).
- Xie, Z., Jiao, S., Zhang, H. F., Puliafito, C. A. Laser-scanning optical-resolution photoacoustic microscopy. Opt. Lett. 34, 1771-1773 (2009).
