Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Bioengineering
Click here for the English version

Bioengineering

تصوير المثانة الضوئي

Published: June 11, 2013 doi: 10.3791/50340
Automatic Translation
1,2, 3, 1,2
1Department of Biomedical Engineering, University at Buffalo, The State University of New York, 2Department of Creative IT Engineering, Pohang University of Science and Technology (POSTECH), 3School of Electrical Engineering and Computer Science, Kyungpook National University

Summary

تصوير المثانة الضوئي (PAC) لديها امكانات كبيرة لرسم خريطة قربة البولية، الأشعة جهازا الداخلية الحساسة في طب الأطفال المرضى، من دون استخدام أي الإشعاع المؤين أو عامل تباين السامة. نحن هنا لشرح استخدام PAC لرسم خرائط قربة البول مع حقنة من استشفاف البصرية مبهمة في الفئران

Abstract

تصوير المثانة الأطفال التقليدية، التي تقوم على التشخيص الأشعة السينية باستخدام صبغة معتمة، يعاني من استخدام الإشعاعات المؤينة ضارة. من خطر الاصابة بسرطان المثانة عند الأطفال بسبب التعرض للإشعاع هو أكثر أهمية من العديد من أنواع السرطان الأخرى. نحن هنا لشرح جدوى الضوئي (PA) التصوير nonionizing وموسع من قربة البولية، ويشار إلى تصوير المثانة الضوئي (PAC)، وذلك باستخدام (الجرد) الماصة الضوئية بالقرب من الأشعة تحت الحمراء (أي الميثيلين الأزرق، الذهب النانو plasmonic، أو أنابيب الكربون النانوية احد الجدران ) باعتباره التتبع الضوئية عكر. لقد التقط بنجاح المثانة مليئة الفئران وكلاء امتصاص البصرية باستخدام نظام PAC متحد البؤر المظلمة. بعد الحقن عبر الاحليل من وكلاء النقيض من ذلك، كانت قربة في الجرذ تصور photoacoustically من خلال تحقيق مهمة تعزيز إشارة السلطة الفلسطينية. تم التحقق من صحة تراكم بواسطة التصوير PA الطيفية. علاوة على ذلك، فقط باستخدام نبضة طاقة الليزرأقل من 1 ميغا جول / سم 2 (1/20 من حد الأمان)، يمكن نظام التصوير الحالية لدينا تعيين الميثيلين الأزرق مليئة الفئران-المثانة على عمق يتجاوز 1 سم في الأنسجة البيولوجية في الجسم الحي. سواء في الجسم الحي وفيفو PA نتائج التصوير السابقين التحقق من أن عوامل التباين وتفرز بشكل طبيعي عن طريق التبول. وبالتالي، ليس هناك قلق بشأن تراكم وكيل السامة على المدى الطويل، مما يسهل الترجمة السريرية.

Introduction

الأشعة السينية تصوير المثانة 1 هو عملية التصوير لتحديد الأمراض ذات الصلة المثانة مثل سرطان المثانة، ارتداد مثاني، انسداد الحالب والمثانة العصبية، وغيرها. 2-5 عادة، يتم باطلة البول ويتم حقن عامل الراديوية مبهمة من خلال القسطرة. ثم، يتم الحصول على جهاز أشعة صور الأشعة السينية لتحديد قربة البولية. ومع ذلك، فإن مسألة السلامة المفتاح هو أن يتم استخدام الإشعاعات المؤينة الضارة في هذا الإجراء. نسبة خطر الاصابة بسرطان التراكمي إلى سن 75 عاما بسبب التشخيص الأشعة السينية يتراوح 0،6-1،8٪. 6 وبالإضافة إلى ذلك، فإن التهديد مسرطنة مهم في طب الأطفال المرضى. وأظهرت دراسة أجريت في المملكة المتحدة أن من بين 9 الأعضاء الداخلية الرئيسية، وكان متوسط ​​الجرعة الإشعاعية السنوية من التشخيص الأشعة السينية أعلى المعدلات في قربة في الأطفال الإناث أقل من 4 وثاني أعلى معدل في الأطفال الذكور أقل من 4. 7 هذا يشير إلى أن خطر الإصابة بسرطان المثانة هو الأكثر أهمية في طب الأطفال المرضى. ALTهوغ الأشعة طب الأطفال أن تسعى إلى خفض معدل التعرض للإشعاع منخفضة تصل إلى تحقيقها بدرجة معقولة، والإشعاع المؤين لا يمكن استبعاد تماما. ولذلك، فإن الحد يخلق الحاجة إلى وجود تماما خالية من الإشعاع، حساسة، فعالة من حيث التكلفة، وعالية الدقة التصوير طريقة مع عوامل التباين امشع في تصوير المثانة.

مؤخرا، أصبح التصوير المقطعي الضوئي (PAT) رئيس الوزراء وطريقة التصوير الطبي الحيوي بسبب PAT يمكن أن توفر قوية التناقضات امتصاص البصرية والقرار المكانية بالموجات فوق الصوتية عالية في الأنسجة البيولوجية. 8 مبدأ PAT هو أن الموجات فوق الصوتية هي التي يسببها بسبب التوسع thermoelastic من هدف تليها امتصاص الضوء. عن طريق الكشف-حل وقت السفر الموجات الصوتية عن طريق وسيط، واثنين من أو ثلاثي الأبعاد الصور الضوئي (PA) يتم تشكيلها. لأن الموجات فوق الصوتية (الولايات المتحدة) هو أقل بكثير متناثرة في الأنسجة مقارنة مع ضوء (عادة اثنين أو ثلاثة أوامر من حجم)، علىعمق التصوير من PAT يمكن أن تصل إلى ~ 8 سم في الأنسجة، بينما يتم الحفاظ على القرار المكانية إلى 1/200 من عمق التصوير 9 من المزايا الرئيسية لPAT لتطبيق cystographic ما يلي: (1) PAT هو خال تماما من المؤينة الإشعاع. (2) نظم ClinicalUSimaging يمكن تكييفها بسهولة لتوفير قدرات التصوير الولايات المتحدة السلطة الفلسطينية ثنائي مشروط و. وبالتالي، يمكن السلطة الوطنية الفلسطينية / الولايات المتحدة نظام التصوير ثنائي مشروط تكون محمولة نسبيا، وفعالة من حيث التكلفة، وسريع، والتي هي معايير رئيسية للترجمة السريرية سريع. باستخدام كل من الداخلية والتناقضات الخارجية، وقد وفرت PAT التصوير عالية الدقة المورفولوجية والوظيفية، والجزيئي للأنسجة لدراسة الفيزيوباثيا الورم، ديناميكا الدم في الدماغ، والأعضاء الداخلية، طب العيون، تصوير الأوعية الدموية، وغيرها. 10-16

في هذه المقالة، ونحن لشرح البروتوكولات التجريبية من تصوير المثانة الضوئي nonionizing (PAC) باستخدام (الجرد) الماصة الضوئية بالقرب من الأشعة تحت الحمراء (أي الميثيلين الأزرق، انتقلnanocages دينار، أو أنابيب الكربون النانوية احد الجدران) وغير سام استشفاف البصرية عكر. تم photoacoustically والتحليل الطيفي يرسم قربة الفئران مليئة عوامل التباين في الجسم الحي. لا وكلاء المتراكمة باستمرار في قربة والكلى من الفئران. وبالتالي، سمية طويلة الأجل التي قد تكون ناجمة عن تراكم عامل يمكن استبعادها. هذه النتيجة تعني أن PAC مع مزيج من امتصاص البصرية يمكن أن يكون يحتمل أن يكون طريقة cystographic غير مؤذية حقا للأطفال المرضى. تكوين النظام، والمحاذاة النظام، وإجراءات التصوير في الجسم الحي فيفو / EX تمت مناقشتها في هذه المقالة.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. انعكاس الوضع الضوئي تصوير المثانة (PAC) نظام عميق

  1. نظام التكوين 17، 18
    1. A Q-تبديل الثانية: YAG الليزر (SLII-10؛ متوالية؛ 532 نانومتر) مضخات ليزر الطول الموجي الانضباطي (Surelite OPO PLUS؛ متوالية؛ الطول الموجي ضبط مجموعة: 680 إلى 2،500 نانومتر).
    2. مدة النبضة من كل طلقة ليزر هو ~ 5 NSEC، ومعدل تكرار الليزر هو 10 هرتز.
    3. الطول الموجي يعتمد على ذروة الامتصاص الضوئي لعامل تباين المستخدمة. إذا أزرق الميثيلين بمثابة وكيل النقيض من ذلك، يتم استخدام طول الموجة الضوئية من 667 نانومتر، حيث امتصاص الذروة. النانو يمكن أن يكون الذهب Plasmonic الانضباطي المترجمة سطح مأكل صدى في المنطقة الطيفية الجرد الوطني، استنادا إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية. علاوة على ذلك، يمكن امتصاص الطيف الواسع من أنابيب الكربون النانوية احد الجدران توفير خيار واسع للاختيار الطول الموجي.
    4. يتم تسليم ضوء يخرج من الليزر الانضباطي إلى كروية المخروطية عدسة رhrough المناشير الزاوية اليمنى (PS908، Thorlabs).
    5. يتم إنشاء نمط شعاع ضوء دونات على شكل بعد مرور الضوء من خلال العدسة المخروطية كروية. ويتكون المنزل من صنع عدسة المخروطية من عدسة BK7 وزاوية مخروط هو 152 درجة. ويبلغ قطر العدسة هو 2.5 سم.
    6. يتم توجيه متباينة شعاع ضوء دونات على شكل عبر المكثف البصرية، مصنوعة من الاكريليك ورقة شفافة. وبأقطار من الأسطح العلوية والسفلية هي 6.1 و 4.8 سم، على التوالي. سمك المكثف هو 2.5 سم. يشكل شعاع ضوء على شكل حلقة إعادة توجيه دونات على شكل حرف مع مركز داكنة على سطح الأنسجة.
    7. الاستفادة من وعاء الماء الصغيرة لتعزيز اقتران الصوتية. الحاوية المياه لديها افتتاح أسفل ملفوفة مع واضحة أفلام البولي إثيلين رقيقة الذي هو بصريا وسمعيا شفافة. يتم وضع الحيوانات الصغيرة ضمن حاوية المياه.
    8. تم الكشف عن موجات PA الناتجة عن تركز كرويا على محول بالموجات فوق الصوتية (V308؛أوليمبوس NDT؛ 5 ميغاهيرتز المركزية تردد)، والتي هي التي شنت في منتصف المكثف البصرية. قطر العنصر والبعد البؤري للمحول هي 1.9 و 2.5 سم، على التوالي. وهكذا، فإن العدد و للمحول هو ~ 1.3.
    9. قرارات عرضية ومحوري هي 590 و 144 ميكرون، على التوالي.
    10. وتتضخم موجات PA الكشف عن أول مرة من قبل بولسير / المتلقي (5072PR؛ أوليمبوس NDT؛ 35 عرض النطاق الترددي ميغاهرتز و 59 ديسيبل كسب RF) النطاق العريض بالموجات فوق الصوتية، ثم حصل عليها الذبذبات (TDS5054؛ تكترونكس).
    11. الحصول على واحد الابعاد صور عالية حلها الوقت (كما دعا A-خط) عن طريق قياس زمن وصول الموجات السلطة الفلسطينية. حاليا، يفترض أن سرعة PA موجات لتكون على 1،480 متر / ثانية إزاء حيازة الصورة بأكملها. اثنين (كما دعا B-بالاشعة) والصور PA ثلاثي الأبعاد يمكن الحصول عليها عن طريق تحريك ميكانيكيا خطي النقطية مرحلة المسح (XY6060؛ DANAHER دوفر).
    12. في وقت التصوير هو ~ 25 دقيقة لأحد الحجمي الطول الموجي صورة واحدة مع السلطة الفلسطينيةمجال الرؤية (فوف) من 2.5 × 1.5 سم 2.4x أزيز 3 في الطائرات XYZ. حصلنا على 125 عينات على طول اتجاه X مع حجم الخطوة من 0.2 مم، 60 عينات على طول اتجاه Y مع حجم الخطوة من 0.4 ملم. وقد تم الحصول على 500 نقطة البيانات مع معدل أخذ العينات 50 ميغاهيرتز على طول اتجاه z. يتم التحكم في المسح الميكانيكي من قبل NI نظام البرمجيات ابفيف محلية الصنع.
    13. يتم تمثيل البيانات الحجمي بواسطة الإسقاط السعة القصوى (MAP) باستخدام نظام برنامج MATLAB ماثووركس.
  2. محاذاة نظام
    1. بعد العدسة المخروطية كروية، تأكد من أن نمط شعاع هو شكل خاتم الكمال. إذا لم يتم إنشاء نمط شعاع دونات على شكل صحيح، وإشارات PA نشأت من سطح الجلد هي المهيمنة. وبالتالي، فمن الصعب تحقيق التصوير الأنسجة العميقة.
    2. التركيز ضوء على شكل خط في الماء يجب أن تكون محاذاة محوري مع منطقة الوصل الموجات فوق الصوتية. إذا كان هؤلاء لا تتماشى محوري، نظام يعاني من انخفاض إشارة إلىنسبة الضوضاء.
    3. وتتنوع المشع ليزر الطاقة نبض على سطح الجلد من ~ 1 - 2 ميغا جول / سم 2 عندما يتم ضبط الطول الموجي من 680 نانومتر إلى 1،000، على التوالي. هذه الطاقات نبضة ليزر هي أقل بكثير من معهد المعايير الحد السلامة الوطني الأمريكي، تتفاوت 20-80 ميغا جول / سم 2 على المنطقة الطيفية، على التوالي.

2. في الجسم الحي وخارج الحي التصوير الإجراءات

  1. إعداد الحيوان
    1. استخدام الفئران الإناث Spraque داولي مع وزنها 200-250 ز في جميع تجارب التصوير السلطة الفلسطينية.
    2. لتبدأ، وتخدير الفئران عن طريق الحقن داخل الصفاق من مزيج من الكيتامين (85 ملغ / كغ من وزن الجسم) وزيلازين (15 ملغ / كلغ).
    3. يزيل الشعر على الشعر في منطقة البطن.
    4. وضع فأر على قمة من صاحب الحيوان حسب الطلب.
    5. معطف القسطرة 22 عيار مع زيوت التشحيم لتحسين الإدراج القسطرة.
    6. عقد القسطرة verticaLLY على فتح مجرى البول. المقبل، أدخل الطرف القاصي من القسطرة، أفقيا، في مجرى البول حتى محور القسطرة في النهاية تصل إلى الافتتاح.
    7. سوف البول في المثانة عن طريق القسطرة باطلة.
  2. في الجسم الحي التصوير PAC
    1. ضع الفئران، وتقع على أعلى من صاحب الحيوان، تحت حاوية المياه في نظام PAC.
    2. تطبيق هلام الموجات فوق الصوتية (Sonotech) بين الحيوانات سطح الجلد والأغشية البلاستيكية لتحسين اقتران الصوتية.
    3. تخدير الفئران تماما باستخدام تبخيرها isoflurane و(1 لتر / دقيقة من الأكسجين و 0.75٪ isoflurane و) خلال في الجسم الحي PA تجارب التصوير.
    4. الحصول على السيطرة على صورة السلطة الفلسطينية قبل الحقن من عوامل التباين.
    5. إدخال محلول مائي من الميثيلين الأزرق (0.8 ميكرولتر / غرام من وزن الجسم مع تركيز 30 ملم)، nanocages الذهب (1.2 ميكرولتر / غرام من وزن الجسم مع تركيز من 2 نانومتر)، أو أنابيب الكربون النانوية احد الجدران (0.8 ميكرولتر / ز الجسم الوزن معتركيز 0.3 ميكرومتر) إلى المثانة عن طريق القسطرة. استخدام 1-ML-المحاقن مع القسطرة عيار 22.
    6. الحصول على سلسلة من الصور PA.
  3. خارج الحي PAC التصوير
    1. التضحية الفئران بعد في الجسم الحي PAC التصوير، عن طريق حقن جرعة زائدة من بنتوباربيتال.
    2. إزالة اثنين من الأجهزة الرئيسية ومثانات والكلى، للتحقيق biodistribution، وعلى طبق من زجاج.
    3. وضع لوحة من الزجاج تحت حاوية المياه في نظام PAC.
    4. تطبيق هلام الموجات فوق الصوتية (Sonotech) بين الأجهزة رفعه والأغشية البلاستيكية لتحسين اقتران الصوتية.
    5. الحصول على صور PA.
    6. Photoacoustically صورة الأجهزة إزالتها من الفئران صحية كمجموعة تحكم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

الشكل 1 يبين في الجسم الحي nonionizing وموسع PAC باستخدام عكر بصريا الميثيلين الأزرق (MB). تم الحصول على تحكم صورة السلطة الفلسطينية في 667 نانومتر، في امتصاص البصرية الذروة لMB (الشكل 1A). على الرغم من أن الأوعية الدموية في مجال الرؤية وتصور بوضوح، والمثانة غير مرئية لأنها شفافة بصريا في هذا الطول الموجي. كما هو مبين في الشكل 1B، تبين المثانة بشكل واضح في الصورة PA المكتسبة في 0.2 ساعة بعد الحقن من MB. للتأكد من تراكم MB في المثانة، وكنا اثنين من موجات الضوئية (667 و 850 نانومتر) للتمييز بين المثانة مليئة MB من الهياكل المحيطة بها. كما هو مبين في الشكل 1C، وسعة PA داخل المثانة ليست واضحة لأن معامل الامتصاص الضوئي من MB في 850 نانومتر تقريبا 0. وبالتالي، تشير هذه النتيجة إلى أن يتم ملء المثانة مع MB. ونتيجة لذلك، فإنه يدل على أن الطيفيةصورة السلطة الفلسطينية يمكن أن نميز بوضوح مختلفة choromophores الداخلية والخارجية. أرقام 1D 1E وتظهر عمق PA-حل B-مسح الصور ومسحها على طول خط منقط في أرقام 1A و 1B، على التوالي. ويقع السطح العلوي من المثانة في محول النقطة المحورية الموجات فوق الصوتية على حد سواء في الجسم الحي وخارج الحي التصوير. يتم التعرف على موقف من المثانة على طول اتجاه عمق بوضوح، ~ 3.5 مم تحت سطح الجلد. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الإشارات PA داخل المثانة قياسها 24 و 48 ساعة بعد الحقن تكاد تكون متطابقة مع إشارة تم الحصول عليها في مرحلة ما قبل الحقن. هذه النتيجة تعني أن وكيل النقيض من حقن أزيل تماما من الجسم، وليس وكيل المتراكمة. لذلك، من المتوقع في نهجنا لا سمية وكيل طويلة الأجل. وعلاوة على ذلك، يتم ترميز عمق بعد الحقن صورة PA (الشكل 1B) باستخدام لون الزائفة في الشكل 2. Tانه موقف من المثانة هو ~ 3.5 ملم تحت سطح الجلد، والتي يرتبط بشكل جيد مع العمق حل PA B-مسح الصورة (الشكل 1E). أعماق نموذجية من حدود أعلى وأسفل المثانة الأطفال هي ~ 1.4 و 4.3 سم، على التوالي، من سطح البطن. فقط باستخدام ليزر الطاقة نبض أقل من 1 ميغا جول / سم 2 (1/20 من حد الأمان)، يمكن نظام التصوير الحالية لدينا تعيين الميثيلين الأزرق مليئة الفئران-المثانة على عمق يتجاوز 1 سم في البيولوجية الأنسجة في الجسم الحي. 17 كما ذكرنا أعلاه، وعمق التصوير من PAT يمكن أن تصل إلى ~ 8 سم في الأنسجة مع المعونة من الميثيلين الأزرق. 9

بعد كل شيء في تجارب التصوير في الجسم الحي، ونحن رفعه اثنين من الأجهزة الرئيسية والمثانة والكلى للتحقيق biodistribution. كعنصر تحكم، تم رفعه على المثانة والكلى من الفئران السليمة. إشارات PA تقاس داخل قربة إزالة والكلى من مجموعتين من الفئران متطابقة تقريبا، دemonstrating أنه لا يوجد وكيل المتراكمة في الأجهزة.

الشكل 1
الشكل 1. في الجسم الحي nonionizing وموسع PAC باستخدام مبهمة بصريا الميثيلين الأزرق (MB). (A) تحكم صورة السلطة الفلسطينية من منطقة للجرذ البطن المكتسبة في مرحلة ما قبل حقن MB مع طول الموجة الضوئية من 667 نانومتر، والتي تبين الأوعية الدموية فقط (BV ). هذا الطول الموجي مباريات مع ذروة الامتصاص الضوئي من MB. (B) صورة السلطة الفلسطينية الحصول على 0.2 ساعة بعد الحقن عبر الاحليل من MB مع طول الموجة الضوئية من 667 نانومتر، وكشف كل من BV والمثانة (BD) المتراكمة مع MB (C. ) صورة السلطة الفلسطينية حصلت على 850 نانومتر بعد حقن MB. وBD مليئة MB يختفي في الصورة PA لأن امتصاص البصرية من MB هو الحد الأدنى في هذا الطول الموجي.(D) و (E)-حلها العمق خفض PA B-المسح الضوئي الصور على طول الخطوط المنقطة في (A) و (B)، على التوالي. أعيد طبعها بإذن من المرجع 17. حقوق الطبع والنشر 2011 الجمعية البصرية الأمريكية.

الشكل 2
الشكل 2. عمق ترميز صورة السلطة الفلسطينية من الشكل 1B. لون يمثل عمق المعلومات. BV، والأوعية الدموية؛ دينار بحريني، المثانة، وMB، أزرق الميثيلين.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

في الختام، لقد أظهرنا إمكانية nonionizing PAC باستخدام امتصاص البصرية غير سام في نموذج الفئران في الجسم الحي. لقد التقط بنجاح المثانة الفئران مليئة الماصة البصرية باستخدام لدينا nonionizing وموسع نظام PAC. وقد تم حل قضيتين السلامة الحرجة في نهجنا: (1) استخدام الإشعاع nonionizing لتطبيقات cystographic و (2) لا تراكم عوامل التباين في الجسم.

مصلحتنا السريرية تشمل الرصد ارتداد مثاني (VUR) في طب الأطفال المرضى. تتأثر حوالي 3٪ من الأطفال في الولايات المتحدة عن طريق التهابات المسالك البولية 19، وحوالي 1.5٪ من هؤلاء المرضى يعانون من VUR. في الممارسة السريرية الحالية، وجميع هؤلاء المرضى الخضوع مباشرة المؤينة الأشعة السينية التصوير جهاز أشعة. ومسالك البولية جمعية طب الأطفال VUR لوحة المبادئ التوجيهية السريرية الأمريكية توصي بشدة التقليل من استخدام الإشعاع المؤين لبات الأطفالients 20 هدفنا على المدى الطويل هو رصد VUR مع مزيج من عوامل التباين غير سام البصري باستخدام PAC. وبالتالي، إذا كان هناك VUR في المرضى، ونحن نتوقع أن وكيل حقن سوف تتدفق إلى الوراء من المثانة إلى الكلى. مقارنة مع الأشعة السينية تصوير المثانة، PAC لديه عمق الاختراق محدودة. وبالتالي، هدفنا الرئيسي لالسريرية PAC هو للأطفال المرضى. على الرغم من أن سرعة التصوير لدينا نظام PAC الحالي بطيء نسبيا بسبب المسح الضوئي الميكانيكية، ونظام الموجات فوق الصوتية السريرية في الوقت الحقيقي يمكن تكييفها بسهولة للPAC. 21-27 وبناء على ذلك، فإن هذا النهج يحتمل أن يوفر وسيلة محمولة وغير مكلفة لمراقبة الوصول VUR، وهي فائدة إضافية. وهكذا، ونحن نعتقد بقوة أن جدوى الترجمة السريرية لتطبيق لدينا عالية جدا. للدراسات المستقبلية، قبل أن يتم اختباره في الإعداد السريرية، وسيتم التحقيق في VUR الرصد PA باستخدام امتصاص البصرية في نموذج الخنازير.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

وكانت جميع التجارب على الحيوانات في الامتثال مع جامعة ولاية نيويورك في بوفالو المؤسسي رعاية الحيوان واللجنة الاستخدام.
الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Acknowledgments

وأيد هذا العمل في جزء من منحة من برنامج الدراسات التجريبية من جامعة بافالو مركز البحوث السريرية وبالحركة واتحاد بالحركة جاموس، على منحة من مؤسسة روزويل بارك للتحالف، أموال بدء التشغيل من جامعة بافالو، برنامج تكنولوجيا المعلومات الإبداعية كونسيليانس Consilience من MKE، وحول و(C1515-1121-0003) وجبهة الخلاص الوطني منحة من MEST (2012-0009249).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Q-switched Nd:YAG laser Continuum SLII-10 pump laser
OPO laser Continuum Surelite OPO PLUS tunable laser
Prisms Thorlabs PS908 light deliver
Ultrasound transducer Olympus NDT V308 5 MHz
Ultraoundpulser/receiver Olympus NDT 5072PR amplifier
Oscilloscope Tektronix TDS5054 data acquisition
Scanning stage Danaher Dover XY6060 raster scanning
Methylene blue Sigma-Aldrich M9140-25G contrast agent
Rats Harlan Spague-Dawley animal subject
Isoflourane vaporizer Euthanex EZ-155 anesthesia
Ultrasound gel Sonotech Clear Image singles acoustic coupling

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Riccabona, M. Cystography in infants and children: a critical appraisal of the many forms with special regard to voiding cystourethrography. Eur. Radiol. 12 (12), 2910-2918 (2002).
  2. Khattar, N., Dorairajan, L. N., Kumar, S., Pal, B. C., Elangovan, S., Nayak, P. Giant obstructive megaureter causing contralateral ureteral obstruction and hydronephrosis: a first-time report. Urology. 74 (6), 1306-1308 (2009).
  3. Lim, R. Vesicoureteral reflux and urinary tract infection: evolving practices and current controversies in pediatric imaging. AJR Am. J. Roentgenol. 192 (5), 1197-1208 (2009).
  4. Scardapane, A., Pagliarulo, V., Ianora, A. A., Pagliarulo, A., Angelelli, G. Contrast-enhanced multislice pneumo-CT-cystography in the evaluation of urinary bladder neoplasms. Eur. J. Radiol. 66 (2), 246-252 (2008).
  5. Verpoorten, C., Buyse, G. M. The neurogenic bladder: medical treatment. Pediatr. Nephrol. 23 (5), 717-725 (2008).
  6. Ron, E. Let's not relive the past: a review of cancer risk after diagnostic or therapeutic irradiation. Pediatr. Radiol. 32 (10), 739-744 (2002).
  7. Berrington De Gonzalez, A., Darby, S. Risk of cancer from diagnostic X-rays: estimates for the UK and 14 other countries. Lancet. 363 (9406), 345-351 (2004).
  8. Kim, C., Favazza, C., Wang, L. V. In vivo photoacoustic tomography of chemicals: high-resolution functional and molecular optical imaging at new depths. Chem. Rev. 110 (5), 2756-2782 (2010).
  9. Ke, H., Erpelding, T. N., Jankovic, L., Liu, C., Wang, L. V. Performance characterization of an integrated ultrasound, photoacoustic, and thermoacoustic imaging system. J. Biomed. Opt. 17 (5), 056010 (2012).
  10. Akers, W. J., Kim, C., Berezin,, et al. Noninvasive Photoacoustic and Fluorescence Sentinel Lymph Node Identification using Dye-Loaded Perfluorocarbon Nanoparticles. Acs Nano. 5 (1), 173-182 (2011).
  11. Jiao, S. L., Jiang, M. S., Hu, J., et al. Photoacoustic ophthalmoscopy for in vivo retinal imaging. Opt. Express. 18 (4), 3967-3972 (2010).
  12. Kim, C., Cho, E. C., Chen, J., et al. In vivo molecular photoacoustic tomography of melanomas targeted by bioconjugated gold nanocages. Acs Nano. 4 (8), 4559-4564 (2010).
  13. Kim, C., Song, H. M., Cai, X., Yao, J., Wei, A., Wang, L. V. In vivo photoacoustic mapping of lymphatic systems with plasmon-resonant nanostars. J. Mater. Chem. 21 (9), 2841-2844 (2011).
  14. Wang, X., Pang, Y., Ku, G., Xie, X., Stoica, G., Wang, L. V. Noninvasive laser-induced photoacoustic tomography for structural and functional in vivo imaging of the brain. Nat. Biotechnol. 21 (7), 803-806 (2003).
  15. Xie, Z., Roberts, W., Carson, P., Liu, X., Tao, C., Wang, X. Evaluation of bladder microvasculature with high-resolution photoacoustic imaging. Opt. Lett. 36 (24), 4815-4817 (2011).
  16. Zhang, H. F., Maslov, K., Stoica, G., Wang, L. V. Functional photoacoustic microscopy for high-resolution and noninvasive in vivo imaging. Nat. Biotechnol. 24 (7), 848-851 (2006).
  17. Kim, C., Jeon, M., Wang, L. V. Nonionizing photoacoustic cystography in vivo. Opt. Lett. 36 (18), 3599-3601 (2011).
  18. Homan, K., Kim, S., Chen, Y. S., Wang, B., Mallidi, S., Emelianov, S. Prospects of molecular photoacoustic imaging at 1064 nm wavelength. Opt. Lett. 35 (15), 2663-2665 (2010).
  19. Chang, S. L., Shortliffe, L. D. Pediatric urinary tract infections. Pediatr. Clin. N. Am. 53 (3), 379 (2006).
  20. Stratton, K. L., Pope, J. C., Adams, M. C., Brock, J. W., Thomas, J. C. Implications of Ionizing Radiation in the Pediatric Urology. 183 (6), 2137-2142 (2010).
  21. Ermilov, S. A., Khamapirad, T., Conjusteau, A., et al. Laser optoacoustic imaging system for detection of breast cancer. J. Biomed. Opt. 14 (2), 024007 (2009).
  22. Erpelding, T. N., Kim, C., Pramanik, M., et al. Sentinel lymph nodes in the rat: noninvasive photoacoustic and US imaging with a clinical US system. Radiology. 256 (1), 102-110 (2010).
  23. Kim, C., Erpelding, T. N., Jankovic, L., Wang, L. V. Performance benchmarks of an array-based hand-held photoacoustic probe adapted from a clinical ultrasound system for non-invasive sentinel lymph node imaging. Philos. Transact. A. Math Phys. Eng. Sci. 369 (1955), 4644-4650 (1955).
  24. Kim, C., Song, K. H., Gao, F., Wang, L. V. Sentinel lymph nodes and lymphatic vessels: noninvasive dual-modality in vivo mapping by using indocyanine green in rats--volumetric spectroscopic photoacoustic imaging and planar fluorescence imaging. Radiology. 255 (2), 442-450 (2010).
  25. Kruger, R. A., Kiser, W. L., Reinecke, D. R., Kruger, G. A. Thermoacoustic computed tomography using a conventional linear transducer array. Medical Physics. 30 (5), 856-860 (2003).
  26. Kruger, R. A., Lam, R. B., Reinecke, D. R., Del Rio, S. P., Doyle, R. P. Photoacoustic angiography of the breast. Med. Phys. 37 (11), 6096-6100 (2010).
  27. Manohar, S., Kharine, A., Van Hespen, J. C., Steenbergen, W., Van Leeuwen, T. G. The Twente Photoacoustic Mammoscope: system overview and performance. Phys. Med. Biol. 50 (11), 2543-2557 (2005).

Tags

الهندسة الطبية الحيوية، العدد 76، الفيزياء الحيوية، الطب، الهندسة الحيوية، علم الأحياء السرطان، والهندسة (عام)، والالكترونيات والهندسة الكهربائية، وأشعة الليزر وأجهزة مازر، والصوتيات، والبصريات، تصوير المثانة الضوئي، nonionizing التصوير، وكيل النقيض من ذلك، ارتجاع البول المسالك والمثانة وتصوير المثانة، التصوير المقطعي الضوئي، PAT، التصوير المقطعي، والتصوير، والتقنيات السريرية، نموذج حيواني
تصوير المثانة الضوئي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Jeon, M., Kim, J., Kim, C.… More

Jeon, M., Kim, J., Kim, C. Photoacoustic Cystography. J. Vis. Exp. (76), e50340, doi:10.3791/50340 (2013).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter