Proporcionamos aquí una descripción detallada del protocolo experimental para la obtención de imágenes con un sistema optoacústico (fotoacústico) portátil recientemente desarrollado para la obtención de imágenes tridimensionales funcionales y moleculares en tiempo real. El potente rendimiento y la versatilidad demostrados pueden definir nuevas áreas de aplicación de la tecnología optoacústica en la investigación preclínica y la práctica clínica.
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Artículo de método
Universal de mano-tridimensional optoacústica Imaging Sonda de Tejido Profundo Angiografía Humano y Estudios preclínicos funcionales en Tiempo Real
En este artículo
Resumen
Resumen
La combinación exclusiva de alto contraste óptico y excelente resolución espacial hace que la optoacústica (fotoacústica) sea ideal para lograr simultáneamente contraste anatómico, funcional y molecular en tejidos ópticamente opacos profundos. Si bien recientemente se ha demostrado un enorme potencial en la aplicación de la optoacústica para la investigación con animales pequeños, también se han realizado grandes esfuerzos para trasladar esta tecnología de imagen a la práctica clínica. Presentamos aquí un enfoque de tomografía optoacústica recientemente desarrollado capaz de proporcionar imágenes volumétricas de alta resolución y enriquecidas espectralmente de la morfología y función de los tejidos en tiempo real. Se proporciona una descripción detallada del protocolo experimental para operar con el sistema de imágenes en modo portátil y estacionario y se muestra para diferentes escenarios potenciales que involucran estudios funcionales y moleculares en modelos murinos y humanos. La posibilidad de visualización en tiempo real en tres dimensiones, junto con el versátil diseño portátil de la sonda de imagen, hacen que el enfoque recientemente desarrollado sea único entre el panteón de modalidades de imagen utilizadas en la investigación preclínica y la práctica clínica actuales.
Introducción
Imágenes (fotoacústica) optoacústica atrae cada vez mayor interés por parte de las comunidades de investigación biológica y médica, tal como se manifiesta por el cada vez mayor número de publicaciones que abarcan gran variedad de nuevas aplicaciones que aprovechan las ventajas únicas que ofrece la tecnología de 1-5. En particular, la capacidad de imagen espectral distintivos agentes de absorción de fotos con resolución espacio-temporal de alto a profundidades que van más allá del límite de difusión de la luz se abre capacidades sin precedentes para la proyección de imagen funcional y molecular 6-10.
De hecho, la trad....
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Protocolo
El procedimiento detallado para operar con la sonda optoacústica volumétrica manual se describe a continuación. Este procedimiento se realiza de acuerdo a las regulaciones institucionales aprobados en relación con los experimentos en animales y humanos.
1. Sistema de Preparación
- Encender el láser durante un período de calentamiento de ~ 15 min antes de la operación para la estabilización del haz de luz de salida.
- Coloque la parte de agua que encierra con la membrana de aislamiento que está en contacto con la piel (Figura 1).
NOTA: La distancia entre la membrana de aislamiento (en contacto con l....
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Resultados
Los resultados representativos, lo que demuestra la capacidad de la sonda optoacústica de mano volumétrico descrito, se exhiben en esta sección. En todos los casos, la fluencia de la luz en la superficie de la piel se mantuvo por debajo del límite de exposición seguridad de 20 mJ / cm 2 19.
El rendimiento de la sonda en tiempo real el seguimiento de la vasculatura periférica humana se mostró en la Figura 2. Durante el curso de este experimento, la sonda se escaneó.......
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Discusión
Las ventajas únicas que ofrece técnicas de imagen optoacústica en la investigación con animales pequeños han creado una fuerte motivación para la traducción de la tecnología en la práctica clínica, con una serie de diagnósticos y aplicaciones de monitoreo de tratamiento previstas por ejemplo., En el cáncer de piel de la mama y, inflamación o enfermedades vasculatura periférica. Sin embargo, a diferencia de los ratones o animales más pequeños, que pueden estar rodeado de un número suficiente de fuentes de ilumin.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
La investigación que conduce a estos resultados ha recibido financiación del Consejo Europeo de Investigación en virtud del acuerdo de subvención ERC-2010-StG-260991.
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Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Láser basado en oscilador óptico paramétrico (OPO) | Innolas Laser GmbH, Krailling (Alemania) | a medida | El láser proporciona pulsos láser con una duración de alrededor de 10 nseg y una energía de hasta 80 mJ. La longitud de onda es ajustable entre 680-950 nm. |
| Matriz esférica de detectores piezocompuestos | Imasonic SaS, Voray (Francia) | a medida | La matriz consta de 256 sensores piezoeléctricos distribuidos en una superficie esférica. Cada elemento tiene unas dimensiones de 3 x 3 mm2, una frecuencia central de 4 MHz y un ancho de banda del 100%. |
| Sistema de adquisición de datos (DAQ) | Falkenstein Mikrosysteme GmbH, Taufkirchen (Alemania) | a medida | El DAQ adquiere simultáneamente 256 señales a 40 megamuestras por segundo y 2.030 muestras. La impedancia de entrada es de 1 MW. |
| Haz de fibras | CeramOptec GmbH, Bonn (Alemania) | hecho a medida | El haz consta de 480 fibras individuales distribuidas aleatoriamente en la entrada y salida. La apertura numérica de cada fibra individual es de 0,22. |
| Ratón desnudo atimímico | Harlan Laboratories (Países Bajos) | Desnudo atímico - Foxn1nu | El ratón tenía 8 semanas de edad (adulto) en el momento del experimento. El protocolo ético fue aprobado por el gobierno bávaro (número 55.2.1.54-2632-102-11) |
| Crema Bepanthen | Bayer AG (Alemania) | Pomada veterinaria para proteger los ojos durante la anestesia | |
| Software | de procesamiento de datosMatlab (Mathworks, Natick, MA, EE. UU | .) hecho | a medida El software de procesamiento de datos fue desarrollado en nuestro instituto. Permite la reconstrucción en cada longitud de onda y la desmezcla de múltiples longitudes de onda, así como el procesamiento posterior de datos. |
| pieza contiene el agua que actúa como medio de acoplamiento acústico entre la piel y los elementos del transductor | de | ||
| indocianina (ICG) | PULSION Medical Systems SE | ICG-PULSION (ingrediente activo: colorante verde de indocianina) es un fármaco utilizado en el diagnóstico cardíaco, circulatorio y microcirculatorio, el diagnóstico de la función hepática y el diagnóstico de angiografía oftalmológica. |
Referencias
- Stritzker, J., et al. Vaccinia virus-mediated melanin production allows MR and optoacoustic deep tissue imaging and laser-induced thermotherapy of cancer. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (9), 3316-3320 (2013).
- Herzog, E., et al.
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Reimpresiones y permisos
