Клинические портативных Фотоакустическая система будет продемонстрирована для реального времени неинвазивные мелких животных изображений.
Перевод Фотоакустическая визуализация в клинике является серьезной проблемой. Портативный реального времени клинических Фотоакустическая тепловизионных систем очень редки. Здесь мы приводим комбинированных Фотоакустическая и клинических ультразвуковой визуализации системы путем интеграции ультразвуковой зонд с легкой поставки для малых животных изображений. Мы демонстрируем это, показаны дозорных Лимфоузел изображений в мелких животных наряду с минимально инвазивной реального времени иглы руководство. Клиническая ультразвуковая платформы доступ к каналу данных позволяет интеграцию Фотоакустическая изображений приводит к ручной реального времени клинических Фотоакустическая система. Метиленовый синий был использован для дозорного Лимфоузел изображений на 675 Нм длины волны. Кроме того руководство иглы с двойной модальных УЗИ и Фотоакустическая томографии показали, с использованием изображений системы. Глубины изображения до 1,5 см была продемонстрирована с помощью лазера 10 Гц в Фотоакустическая изображений частоту кадров 5 кадров в секунду.
Для обнаружения и определения стадии рака доступны различные методы обработки изображений. Некоторые из широко используемых изображений условия являются магнитно-резонансная томография (МРТ), рентгеновская компьютерная томография (КТ), рентген, УЗИ, (США), позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), флуоресценции изображений, и т.д.1,2, 3 , 4. но, некоторые из существующих методов обработки изображений либо инвазивных, имеют вредные излучения, или медленно, дорогие, громоздких или недружественные пациентам. Таким образом существует постоянная необходимость разработки новых, быстро и экономически эффективные методы визуализации для диагностики и терапии5.
Фотоакустическая изображений (PAI) является формирующейся изображений техника, которая сочетает в себе богатую оптических контраст с высоким разрешением ультразвуковой глубже изображения глубина5,6,7,8, 9. В городке ПАЙ короткого лазерного импульса используется для облучения ткани. Свет получает поглощается ткани, что приводит к небольшой нагрев. Вследствие расширения термоупругих волны давления (в виде акустических волн) генерируются в ткани. Сгенерированный акустических волн (также известный как Фотоакустическая (PA) волны) приобретаются с датчика УЗИ wideband (ЕСН) за пределами границ ткани. Эти полученные сигналы ПА может использоваться для восстановления изображений ПА, структурной и функциональной информации внутри ткани. ПАЙ имеет широкий спектр приложений, в том числе: кровеносный сосуд изображений, сторожевого лимфатического узла изображений, сосудистую томографии головного мозга, опухоль изображения, Молекулярное воображение, и т.д.10,11,12, 13,,1415 ПАЙ имеет многочисленные приложения из-за ее преимущества, а именно: глубже глубина проникновения, хорошее пространственное разрешение и контраст высоких мягких тканей. Контраст в ИКМС может быть эндогенного от крови, меланина, и т.д. Когда эндогенного контраст не достаточно сильны, экзогенных контрастного вещества, как органические красители, наночастицы, квантовые точки,, и т.д.16,,1718,19 20 , 21 могут быть использованы для улучшения контрастности.
Хотя ПАЙ имеет множество преимуществ по сравнению с другими методы обработки изображений, клинический перевод по-прежнему очень большой проблемой. Основные ограничения являются громоздкий характер используются лазеры, большинство из UST, используемые для сбора данных не совместимы с клинических систем США и наличие коммерчески доступных клинических систем тепловидения США, которые дают доступ к каналу данных. Только недавно коммерческих клинических машин США доступ к необработанным данным стали доступны22. В этой работе мы стремимся продемонстрировать возможности ПАЙ с ручной настройки с помощью клинических США платформы. Мы стремимся продемонстрировать это, показывая неинвазивной визуализации дозорного лимфатические узлы (SLNs) в небольшой модели на животных.
Инвазивные груди опухоли являются одной из ведущих причин смерти от рака среди женщин. Диагностики и раннего Постановка рака молочной железы имеет жизненно важное значение для определения стратегии лечения, которые играют важную роль в прогноз пациента. Для груди Рак промежуточной дозорный биопсии лимфоузлов (БСЛУ), обычно используются23,24. SLN является основным Лимфоузел где возможность нахождения раковые клетки является самым высоким из-за метастазирование. SLNBs связаны с парентерального введения красителя или трассирующими радиоактивных, следуют резки открытой области с небольшой разрез и затем размещения SLN визуально в случае красителей или с помощью счетчика Гейгера, в случае радиоактивного трассирующими. После идентификации несколько СЛН удаляются для гистопатологические исследования24,25. Позитивные БСЛУ указывает, что опухоль имеет метастазы на близлежащие лимфатические узлы и, возможно, в другие органы. Отрицательный БСЛУ указывает, что вероятность метастазирования является незначительным26. БСЛУ имеет многочисленные осложнения, связанные с ним как онемение руки, лимфедема,27 и т.д.для устранения осложнений БСЛУ связанные, неинвазивная изображений техника необходима.
Для сопоставления СЛН в мелких животных и людей, ПА изображений широко изучены с помощью различных контраст агентов15,28,,2930,31 , 32. Однако, систем, используемых в настоящее время не может использоваться в клинической ситуации, как отмечалось ранее. Еще одна озабоченность решаться является хирургическая процедура, участвующих в БСЛУ28. Адаптация минимально инвазивных процедур для аспирационной биопсией тонкой иглой (FNAB) необходимо сократить время восстановления и побочные эффекты пациентов. В этой работе, клинических США система была использована для комбинированных США и ПА изображений было использовано. Для удобства использования в клинической установки, пользовательские сделал ручной держатель для жилищного строительства оптического волокна и Усть был разработан. Метиленовый синий (МБ) был использован для определения и сопоставления SLNs. Кроме того, для ликвидации осложнения, связанные с БСЛУ хирургии, неинвазивная реального времени иглы отслеживания также продемонстрировал.
В настоящее время стоимость скрининга, диагностики и лечения рака является очень высокой. Существуют различные визуализации формы, которые используются для скрининга рака и диагностики. Однако много эти методы визуализации имеют ограничения включая размер громоздкие машины, инвазив?…
The authors have nothing to disclose.
Авторы хотели бы отметить финансовую поддержку от Tier 1 исследовательский грант, финансируемого министерством образования в Сингапуре (RG48/16: M4011617) и Tier 2 исследовательских грантов, финансируемая министерством образования в Сингапуре (см2/15: M4020238). Авторы хотели бы признать доктор Rhonnie Австрия Dienzo за его помощь с обработки животных.
Q-switched Nd:YAG laser | Continuum | Surelite | Pump laser |
Optical parametric oscillator | Continuum | OPO laser | |
Clinical ultrasound imaging system | Alpinion | E-CUBE 12R | Dual modal ultrasound and photoacoustic imaging system |
Linear array ultrasound transducer | Alpinion | L3-12 | 128 element linear array transducer with centre frequency of 8.5 MHz, fractional bandwidth of 95%, |
Bifurcated optical fiber | CeramOptec | Custom made | To couple the light from the laser to the handheld fiber holder |
Lens | Thorlabs | LB1869 | Focus light from the laser to the optical fiber |
Ultrasound gel | Progress/parker acquasonic gel | PA-GEL-CLEA-5000 | Acoustic coupling |
Image Processing software | Mathworks | Matlab | Home made program using Matlab |
Anesthetic Machine | medical plus pte ltd | Non-Rebreathing Anaesthesia machine with oxygen concentrator. | Supplies oxygen and isoflurane to animal |
Pulse Oxymeter portable | Medtronic | PM10N with veterinary sensor | Monitors the pulse oxymetry of the animal |
Animal distributor | In Vivos Pte Ltd, Singapore | Animal distributor that supplies small animals for research purpose. | |
Breathing mask | Custom made | Used along with animal holder to supply anesthesia mixture to the animal | |
chicken breast tissue | Pasar | Used to add depth to mimic human imaging scenario | |
23G needle | BD Precisionglide | 23G,1 and half inch | Used for realtime needle guidance |
Holder for the fiber optic cable | Custom made | To hold the input end of the bifurcated cable | |
Handheld probe | Custom made 3D printed | With two slots for the two output ends of the optical fiber and one slot for the ultrasound transducer | |
Methylene blue (10 mg/mL) | Sterop | Contrast agent for PA imaging | |
Laser tuning software | Surelite OPO PLUS | SLOPO | Software to tune the wavelength of OPO laser |
Photodiode | Thorlabs | SP05/M | To detect the laser pulse to trigger the ultrasound system |
Photodiode bias module | Thorlabs | PBM42 | To amplify the photodiode signal to tigger ultrasound signal |
Depilatory cream | Reckitt Benckiser | Veet | Used to remove hair from the imaging area |
Laser power meter | Ophir | Starlite, p/n: 7Z01565 | Used to measure the laser power |