Summary
ويصف هذه المخطوطة رواية الإعداد والتشغيل الداخلي نظام مزدوج-طريقة التصوير المقطعي التماسك البصري لتصوير تشوريوريتينال موسع، خاليا من الحيوانات الكبيرة، مثل الأرانب والتنظير المجهري.
Abstract
تصوير العين التنظير هو الناشئة العيون التصوير التكنولوجيا التي يمكن تصور نونينفاسيفيلي أنسجة العين بتحويل الطاقة الضوئية إلى الموجات الصوتية، ويجري حاليا تحقيقات مكثفة. ومع ذلك، أفادت معظم العمل حتى الآن يتركز على تصوير الجزء الخلفي من عيون الحيوانات الصغيرة، مثل الفئران والجرذان، مما يشكل تحديات للترجمة البشرية السريرية بسبب أحجام صغيرة مقلة العين. ويصف هذه المخطوطة رواية التنظير المجهري (بام) والتماسك البصري النظام المزدوج-طريقة التصوير المقطعي (OCT) لتصوير الجزء الخلفي من العيون للحيوانات الكبيرة، مثل الأرانب. يتم تكوين النظام، ومحاذاة النظام وإعداد الحيوانات، وبروتوكولات في فيفو، تشوريوريتينال موسع، خالية من تسمية التصوير في الأرانب التجريبية المزدوج-طريقة مفصلة. فعالية الأسلوب الذي يتجلى من خلال النتائج التجريبية التمثيلية، بما في ذلك المفرج الشبكية وتشورويدال التي حصل عليها بام وأكتوبر. هذه المخطوطة يوفر دليل عملي لاستنساخ نتائج التصوير في الأرانب والنهوض بالتنظير تصوير بصري في الحيوانات الكبيرة.
Introduction
وقد شهدت العقود الأخيرة وضع المتفجرة في ميدان الطب الأحيائي التنظير التصوير1،2،3،4،،من56،7 ،8. تعتمد على تحويل الطاقة من الضوء إلى صوت، تصوير التنظير الناشئة يمكن تصور العينات البيولوجية في الموازين من العضيات والخلايا والأنسجة وأجهزة الجسم كله الحيوانات الصغيرة، ويمكن أن تكشف عن التشريحية والوظيفية والجزيئية والوراثية، والمعلومات الأيضية1،2،9،10،،من1112. التصوير بالتنظير قد وجدت تطبيقات فريدة من نوعها في مجموعة من المجالات الطبية الحيوية، مثل خلية علم الأحياء13،14،15،بيولوجيا الأوعية الدموية16، الأعصاب17،18 ، الأورام19،20،،من2122،23من الأمراض الجلدية والصيدلة24وأمراض الدم25،26. تطبيقه في العيون، فالتنظير العين التصوير واجتذبت مصالح كبيرة من العلماء والأطباء، وهو حاليا قيد التحقيق.
خلافا لتستخدم بشكل روتيني العين التصوير التكنولوجيات27، مثل fluorescein الأوعية (اتحاد كرة القدم) والأوعية إيندوسيانيني الخضراء (إيكجا) (استناداً إلى التباين الأسفار)، والتصوير المقطعي التماسك الضوئية (OCT) (استناداً إلى التباين التشتت البصري) ، والمشتقة من الأوعية أكتوبر (استناداً إلى تباين الحركة من خلايا الدم الحمراء)، والعين التنظير التصوير الاستيعاب البصري يستخدم كآلية للتباين. وهذا يختلف عن تقنيات التصوير العين التقليدية ويوفر أداة فريدة لدراسة خصائص الاستيعاب البصري للعين، والتي ترتبط عادة بالحالة الفيزيولوجية المرضية لانسجة العين28. قد أنجز حتى الآن، كبيرة من عمل ممتاز في التنظير العين التصوير29،30،،من3132،،من3334،35، ،من 3637، ولكن هذه الدراسات تركز على الجزء الخلفي من عيون الحيوانات الصغيرة، مثل الفئران والجرذان. دراسات رائدة إثبات إمكانية تصوير التنظير في طب العيون ولكن لا يزال هناك طريق طويل للذهاب نحو الترجمة السريرية للتكنولوجيا منذ أحجام مقلة العين للفئران والجرذان هي أصغر بكثير (أقل من الثلث) من ذلك من البشر. نظراً لانتشار الموجات بالموجات فوق الصوتية مسافات أطول بشكل ملحوظ، قد تعاني كثافة إشارة وجوده الصورة إلى حد كبير عند استخدام هذه التقنية للتصوير في الجزء الخلفي من عيون أكبر.
نحو تحقيق هذا الهدف، أبلغنا مؤخرا موسع، تصوير تشوريوريتينال خالية من التسمية في الأرانب الحية باستخدام المتكاملة التنظير المجهري (بام) والمجال الطيفي أكتوبر (SD--أكتوبر)38. النظام الأداء الممتاز ويمكن تصور الشبكية والمشيميه من عيون أكبر الحيوانات على أساس الاستيعاب الذاتية ونثر على النقيض من نسيج العين. وتظهر النتائج الأولية في الأرانب أن بام يمكن أن تميز نونينفاسيفيلي الفردية الأوعية الدموية الشبكية وتشورويدال باستخدام جرعة تعرض لليزر (~ 80 نيوجيرسي) إلى حد كبير أقل من حد الأمان معهد المعايير الوطنية الأمريكية (ANSI) (160 نيوجيرسي) في 570 39من شمال البحر الأبيض المتوسط؛ ويمكن حل OCT وضوح مختلف طبقات الشبكية والمشيميه في الصلبة العينية. المظاهرة الأولى لتصوير الجزء الخلفي من أكبر الحيوانات باستخدام بام وقد يكون خطوة رئيسية نحو ترجمة السريرية للتكنولوجيا النظر إلى أن حجم مقلة العين من الأرانب (18.1 ملم)40 تقريبا 80% طول محوري البشر (23.9 mm).
في هذا العمل، ونحن تقديم وصف تفصيلي لنظام التصوير بطريقة مزدوجة والبروتوكولات التجريبية المستخدمة لتصوير تشوريوريتينال موسع، خالية من التسمية في الأرانب الحية وإثبات أداء النظام من خلال الممثل الشبكية و نتائج التصوير تشورويدال.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
الأرانب "وزارة الزراعة في الولايات المتحدة" (وزارة الزراعة) تغطية الأنواع. استخدامها في البحوث الطبية الحيوية يحتاج إلى اتباع قواعد صارمة. كل أرنب تجارب أجريت وفقا لبيان آرفو (رابطة البحوث في الرؤية وطب العيون) "استخدام الحيوانات" في أوفثالميك والبحوث الرؤية، بعد الموافقة على بروتوكول الحيوانات المختبرية بالجامعة اللجنة المعنية بالاستخدام ورعاية الحيوانات (أوكوكا) من جامعة ميتشيغان (بروتوكول PRO00006486، بولوس يانيس PI).
1-نظام التكوين
- التنظير المجهري (بام)
- استخدام الليزر مذبذب حدودي ضوئية (OPO) ضخها بضخ صمام ثنائي ليزر الحالة الصلبة كمصدر الضوء PAM. تحديد المواصفات التقنية المناسبة، مثل معدل تكرار النبضة 1 كيلو هرتز، ns نبض مدة 3-6، والانضباطي الطول الموجي نانومتر 405-2600.
- وتعكس شعاع المنبثقة من الليزر في 570 نانومتر من اثنين من المرايا (M1 و M2)، ثم يمر عليه موهن صفيحة نصف الموجه التي شنت على عامل تصفية مرحلة التناوب، وأخيراً التركيز، المزودة بمحركات، وكوليماتي من قبل صيد تلسكوب شعاع (الشكل 1). تحسين تصميم صيد تلسكوب شعاع. تكوين مثال لصيد تلسكوب شعاع يشمل عدسة تركيز L1 (البعد البؤري 250 ملم)، ثقب (قطرها 50 ميكرومتر)، وعدسة كوليماتينج L2 (البعد البؤري 30 ملم).
- تقسيم شعاع وتحديدالمنطقه شعاع الخائن (BS1) مع تقسيم نسبة 90/10 (انعكاس/انتقال). سجل الجزء المنقولة بواسطة الضوئي لرصد الطاقة ليزر النبض للنبض. تباعا صرف جزء ينعكس في مرآة (م 3) ومرآة مزدوج اللون (مارك ألماني) ومسح النقطية استخدام جلفانومتر ثنائي الأبعاد. جلفانومتر مكون مشترك مع المجال الطيفي (SD)-نظام أكتوبر (الموصوفة أدناه).
- تسليم الحزم الملتقطة بالماسح الضوئي من خلال تلسكوب يتألف من عدسة المسح الضوئي (البعد البؤري 36 ملم) وعدسة العيون (را، البعد البؤري 10 ملم)، وأخيراً التركيز على النظارة من بصريات العين أرنب.
- حدد محول بالموجات فوق الصوتية على شكل إبرة مع المواصفات التقنية المناسبة، على سبيل المثال، مركز التردد 27 ميغاهرتز، −6 اتجاهين dB عرض النطاق الترددي 60%. ووضعه على اتصال الملتحمة قبالة محور مركزي البصرية التقاط الإشارات التنظير متحمس.
- تضخيم الإشارات استخدام الموجات فوق الصوتية مكبر للصوت (على سبيل المثال، الحصول على 57 dB)، حسبه أنه مرشح تمرير المنخفضة (على سبيل المثال، قطع التردد ميغاهرتز 32)، ورقمنة حسب جهاز الالتقاط رقمي عالي السرعة بمعدل أخذ عينات من 200 MS/s.
- تحديد مكان عداد طاقة أعلاه الأرنب العين وقياس الطاقة نبض الليزر على القرنية أرنب لإبقائه أدناه سلامة ANSI 160 نيوجيرسي في 570 نانومتر38. كتلة شعاع لتجنب التعرض المفرط الليزر باستخدام ليزر مصراع تخضع في إلكترونيات مزامنة من Matlab.
- مزامنة الليزر، جلفانومتر وجهاز الالتقاط الرقمي من خلال لوحة اقتناء (دق) بيانات. برنامج برنامج لاقتناء نظام البيانات والتحكم في Matlab.
- التماسك الضوئية الطيفية-مجال التصوير المقطعي (SD--أكتوبر)
- تكييف منظومة التنمية المستدامة، تشرين الأول/أكتوبر تقوم على نظام متاحة تجارياً عن طريق إضافة العيون عدسة (را) بعد مسح العدسة (SL) وقطعة من تشتت تعويض الزجاج (المباحثات) في الذراع مرجع (الشكل 1). التعديل يمكن أن النظام OCT يمكن الصورة في الجزء الخلفي من العين الأرانب.
- استخدم التكبير الإسكان أنبوب لضبط طول الذراع مرجع لضمان المطابقة لها مع طول المسار الضوئي للذراع عينة. استخدام قزحية للتحكم في كثافة الضوء ينعكس الرجعية مرجع لضمان المطابقة لها مع شدة الضوء المنتشرة في الظهر من النظارة أرنب لتحقيق تباين الصورة كحد أقصى.
- وتستخدم كاميرا جهاز اقتران (CCD) مغلفة في الرأس المسح الضوئي للتصور في الوقت الحقيقي من النظارة أرنب مع على ضوء إضاءة التي تنبعث منها صمام ثنائي (LED) كمصدر لإضاءة خارجية.
2-نظام المحاذاة
- تهيئة موقف جلفانومتر ومواءمة النظام أكتوبر بضبط مسامير على جبل صيد تلسكوب الألياف والمكعب beamsplitter.
ملاحظة: الإجراءات خطوة بخطوة المتوفرة في دليل النظام أكتوبر المكتسبة تجارياً ولن تكون مشمولة هنا. هذه الخطوة أساسا لضمان التحالفات الصحيحة لصيد تلسكوب الألياف والذراع مرجع وعدسة المسح الضوئي الحصول على أفضل أداء للنظام في أكتوبر. - ضبط موضع الثقب حول تركيز العدسة تركز مكانياً بتصفية شعاع الليزر وإحالة أقصى طاقة الليزر xو yو z . تحقق مرتفعات شعاع الليزر من قبل وبعد الثقب باستخدام أداة قياس ارتفاع للتأكد من أنها هي نفسها.
- ضبط الإمالة، ديسينتير، وموقف z كوليماتينج العدسة L2 كلمات الحزم التي تمت تصفيتها. ضمان أن الشعاع له تقريبا نفس الحجم والارتفاع عندما لاحظ في الميدان القريب وفي مجال بعيد.
- شركة محوريا ضم شعاع الليزر بام وشعاع ضوء في أكتوبر بضبط يميل للمرأة وإدارة الشؤون الإدارية. بعد هذه الخطوة، بام الليزر والضوء أكتوبر ينبغي أن تتزامن تماما ومناطق المسح في النظارة الأرنب هي نفسها.
- ضبط الميل وديسينتير للعدسة را لمحاذاته بشكل صحيح في مسار بصري. بمجرد القيام بذلك، أن النظام المزدوج-طريقة جاهزة للتصوير.
ملاحظة: واحد استخدام collimation السيارات الأسلوب لتحقيق هذه الغاية، أي التحقق من الضوء ينعكس مرة أخرى بسطح العدسة الرتب الأخرى للتأكد من أنه يعود على طول بنفس الطريقة كالحادث الضوء.
3. إعداد الأرنب
- تأخذ أرنب "أبيض نيوزيلندا" من مرفق الحيوان وتسجيل المعلومات الفردية، مثل الهيئة عدد الوزن والحيوان.
- جبل أرنب الأنظمة الأساسية، بما في ذلك دعم الهيئة ودعم رئيس في الجدول نظام التصوير الضوئي. وضع بطانية تدفئة مياه المتداولة على دعم الجسم وضبط درجة حرارة المياه المتداولة إلى 38 درجة مئوية للمساعدة في الحفاظ على درجة حرارة جسم الأرنب الدافئة خلال مدة التجربة والانتعاش.
- سجل يفتك الإجراء السابق، بما في ذلك الدولة عموما الحيوان ولون الغشاء المخاطي ومعدل ضربات القلب، ومعدل التنفس ودرجة حرارة الجسم المستقيم. تخدير الأرنب بخليط من الكيتامين (40 مغ/كغ) وإكسيلازيني (5 ملغ/كغ) عن طريق الحقن العضلي (IM) وسجل استخدام الكيتامين (المواد الخاضعة للرقابة في الجدول الثالث). تأكيد مستوى التخدير عن طريق التحقق من أن معدل ضربات القلب ومعدل التنفس والدولة عموما.
- تمدد الأرنب التلاميذ استخدام قطره واحدة من كل من تروبيكاميدي 1% العيون وفينيليفريني هيدروكلوريد 2.5% العيون.
- استخدام منظار لعقد الجفون الخروج من الطريق وتطبيق قطره من زيوت التشحيم العين ترطيب القرنية. غرس قطره جهاز موضعي 0.5% في العين قبل إجراء التصوير.
ملاحظة: لأطول من الإجراءات أو الإجراءات مع عدم الراحة الممكنة للحيوان، إعطاء الأرنب حقن تحت الجلد من ميلوكسيكام قبل التجربة لضمان راحة الحيوان.
4-التنمية المستدامة-أكتوبر تصوير
- نقل الأرنب إلى منصة التصوير من كاميرا النظارة الطبية وتأخذ 50 درجة النظارة والأحمر مجاناً، وأوتوفلوريسسينسي الصور قبل OCT التصوير الدورة. هذا يساعد على التحقق من الشفافية الضوئية للعين وتعترف مورفولوجيا قاع السفينة والمعالم، مثل العصب البصري والنخاع رأي المفرج الشبكية.
- نقل الأرنب إلى منصة النظام أكتوبر وضبط موقفها تقريبا موقف إحدى العينين تحت الرتب الأخرى. إلقاء الضوء على العين باستخدام ضوء الصمام.
ملاحظة: لتسهيل ترجمة هذه التقنية السريرية، عيون الأرانب هي لا استقرت استخدام أي أساليب أخرى وهو مجرد وضع رأس أرنب على دعم الرأس دون أي تثبيت. - فتح برنامج أكتوبر وتحقق أولاً من صورة كاميرا CCD النظارة. دقة ضبط الارتفاع وزاوية لدعم الرأس إذا لزم الأمر لضمان منطقة المصالح (رويس)، مثل السفن تشورويدال والأوعية الشبكية، وضمن مجال الرؤية (FOV) من الكاميرا.
ملاحظة: إذا كان الأرنب تحت مستوى تخدير جيدة، يمكن أن تستمر دورة التصوير المتسلسل واحدة ما دامت 10 دقيقة دون الحاجة إلى إعادة ضبط رأس أرنب. - رسم خط مستقيم لتمثيل أكتوبر ب-المسح الضوئي للفائدة وبدء المسح الضوئي. ضبط طول الذراع إشارة تصور الصورة OCT وتحسين عامل تعويض تشتت في البرنامج أكتوبر للحصول على صور حادة.
ملاحظة: عند ضبط طول الذراع مرجع، صورتين متطابقة في أكتوبر سوف تظهر واحدة تلو الأخرى. يمكن تمييز الصورة الصحيحة استناداً إلى المعرفة المسبقة للتشريح النظارة. - تعيين المعلمات الحصول على البيانات، مثل عدد من بكسل والمتوسطات، وحفظ الصور.
- مراقبة معدل التنفس ومعدل ضربات القلب الأرنب لتقدير مستوى التخدير والحيوان الراحة. دورات أطول، يمكن النظر جرعة الثلث من الكيتامين تكميلية أو إيسوفلوراني المستنشق مع التنبيب داخل الرغامى، والخامس-هلام، أو قناع لوجه للحفاظ على طائرة التخدير عند الضرورة.
- شطف القرنية أرنب مع ايوش كل 2 دقيقة خلال التجربة لمنع التجفاف سطح القرنية والقرنية كيراتوباثي طلائي الشروريه سطحية. رصد وتسجيل الحيوان يفتك كل 15 دقيقة.
5-أم التصوير
- ارتداء نظارات واقية مناسبة الليزر وقم بتشغيل الليزر OPO.
- ابدأ تشغيل برنامج التحكم بام، ضبط الطول الموجي الليزر لواحدة من قمم امتصاص صباغات المستهدفة (مثل 570 نانومتر الهيموغلوبين)، وتهيئة موقف جلفانومتر، ورصد طاقة الليزر قبل القرنية أرنب لضمان أن هذا أقل من حد الأمان ANSI.
- جبل محول بالموجات فوق الصوتية في مرحلة ترجمة (3D) ثلاثي الأبعاد وموقف نصيحة محول اتصال الملتحمة أرنب مشيراً إلى النظارة. استخدام قطره العين زيوت التشحيم للزوجين أفضل الملتحمة نصيحة وارنب محول طاقة.
- قم بتشغيل الصمام الإضاءة الخفيفة ووضع تصور للنظارة أرنب من خلال برنامج Matlab.
- مجموعة المسح العائد على الاستثمار (الشبكية السفن أو السفن تشورويدال)، بما في ذلك المركز، والحجم الفعلي. فتح مصراع الليزر وتبدأ ب-المسح للشعاع. بمحاذاة تقريبا محول، واحد ينبغي أن تكون قادرة على رؤية التنظير الكشف عن الإشارات على الذبذبات. إذا لم يكن الأمر كذلك، قليلاً ضبط موضع العين لمسح منطقة مختلفة من القرنية أو قم بالتبديل إلى العين الأخرى وكرر العمليات المذكورة أعلاه.
- مراقبة التنظير الكشف عن إشارة على الذبذبات واللحن ناعما موقف محول طاقة لزيادة كثافة إشارة على طول كامل ب-المسح الضوئي.
ملاحظة: بسبب عرض شعاع محدودة، محول بالموجات فوق الصوتية وعادة ما فوف صغيرة41. هذه الخطوة تحدد تحوير خلفية الصور بام النهائية. اختلالها يؤدي إلى الصور بام مع الخلفية غير متجانسة وتدهور جودة الصورة إلى حد كبير. - تعيين معلمات اقتناء البيانات. وهذا يشمل عدد البكسل (مثلاً.، 256 × 256 بكسل)، معدل أخذ العينات (مثلاً-، 200 MS/s)، وتأخير الوقت. البدء في الحصول على البيانات. سيتم فتح البرنامج Matlab تلقائياً مصراع لتمرير شعاع الليزر عند بدء تشغيل وإغلاق مصراع لمنع الحزم عند الانتهاء لتجنب التعرض المفرط الليزر.
ملاحظة: محدودة بمعدل تكرار النبضة (1 كيلو هرتز) الليزر، يستغرق حوالي 1 دقيقة للانتهاء من الحصول على البيانات من الصورة مع 256 × 256 بكسل. - معالجة البيانات الخام وتصور الصورة بام في بعدين (2D) من خلال الإسقاط (MIP) أقصى شدتها13 أو في 3D من خلال التقديم الحجمي38.
- إلغاء تحميل محول بالموجات فوق الصوتية وشطف تلميح استخدام المياه وإعادته إلى حالة التخزين.
- نقل الأرنب للكاميرا النظارة وإعادة النظر النظارة. تساعد هذه الخطوة للتحقق من ما إذا كانت هناك أية تغييرات الخصائص المورفولوجية للنظارة بعد الدورة التصوير.
- شطف القرنية أرنب مع ايوش كل دقيقة اثنين خلال التجربة لمنع التجفاف سطح القرنية وكيراتوباثي. رصد وتسجيل الحيوان يفتك كل 15 دقيقة.
ملاحظة: بام، أكتوبر، والنظارة التصوير دورات تستغرق حوالي 1 ح.
6-وظيفة التصوير
- بعد النظارة إعادة النظر في استخدام الكاميرا النظارة، قطع الخامس-الجل إذا كانت متصلة. شطف العين باستخدام ايوش وتطبيق فلوربيبروفين العيون والنيوميسين وبوليميكسين ب الكبريتات ومرهم العيون الديكساميتازون وإغلاق العين.
- نقل الأرنب مع بطانية تعميم المياه إلى غرفة لاسترداد. درع المربع من الضوء وانتظر حتى استيقظ الأرنب بطبيعة الحال. خلال هذه الفترة، رصد الحيوان يفتك كل 15 دقيقة والاحتفاظ السجل وإرجاع نسخة مرفق الحيوان لحفظ السجلات.
- متى يستيقظ الأرنب وعادة ما يكون نشطاً، والتنبيه والمشي، نقل مرة أخرى إلى مرفق الحيوان. إذا كان من المقرر تجربة حادة، euthanize الحيوان باستخدام حل القتل الرحيم (مثلاً.، بيوثاناسيا، 0.22 مل/كغ، والحقن في الوريد الإذن الهامشية) والتخلص من الجثة.
- إيقاف تشغيل البرنامج والليزر. تنظيف مقاعد البدلاء البصرية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
نظام التصوير بطريقة مزدوجة والبروتوكول التجريبي قد تم اختبارها بنجاح في المختبر المؤلفين باستخدام أربعة "الأبيض نيوزيلندا" الأرانب. ويعرض ما يلي بعض النتائج التمثيلية.
ويبين الشكل 1 التخطيطي نظام التصوير بطريقة مزدوجة بام، والتنمية المستدامة، تشرين الأول/أكتوبر. وهو يتألف من الوحدات التالية: التنظير الخفيفة المصدر وموهن ليزر متغير، شعاع صيد تلسكوب، عداد الطاقة، مسح الرأس، والتنظير وحدة الكشف واقتناء، أكتوبر وحدة، والإلكترونيات المزامنة. تكوينات نظام مفصل هي المبينة في البند 1-1.
الشكل 2 يوضح نتائج التصوير نموذجية لأرنب المفرج تشورويدال المكتسبة باستخدام نظام التصوير المزدوج-طريقة. الشكل 2 (أ) صورة النظارة تبين أن سفن تشورويدال منتشرة في معظم أجزاء من النظارة الأرنب بينما تقتصر الأوعية الشبكية ضمن شعاع النخاع. الشكل 2 (ب) صورة نموذجية بام عرض المفرج تشورويدال داخل الصورة النظارة. تم تحديد الأوعية الدموية تشورويدال الأفقي بدقة عالية. الشكل 2 (ج) صورة أكتوبر ب-تفحص المكتسبة لإلقاء نظرة على تشريح النظارة ويؤكد وجود سفن تشورويدال. يمكن تصور الشبكية والمشيميه في الصلبة العينية مع ارتفاع قرار محوري مع سفن تشورويدال تحت طبقة الظهارة (RPE) صباغ الشبكية.
يوضح الشكل 3 نموذجي نتائج المفرج الشبكية أرنب المكتسبة باستخدام نظام التصوير المزدوج-طريقة التصوير. الأرقام 3 (أ) و 3 (ب) هي 2D خطة التأمين الطبي وتقديم 3D الحجمي الأوعية الشبكية التي حصل عليها بام، على التوالي. الشكل 3 (ج) يعرض الشرائح المتعامدة للصورة ثلاثية الأبعاد. وتظهر النتائج أن بام يمكن أيضا تصور فرادى السفن الشبكية، التي تقع فوق طبقة RPE، ويؤكد أن الأوعية الشبكية وسفن تشورويدال عند أعماق مختلفة. الشكل 3 (د) يوضح صورة أكتوبر ب-فحص مقابلة، وعرض المقاطع العرضية لفرادى السفن الشبكية وطبقة الألياف العصبية (انتصاره).
الشكل 1. التخطيطي مجهرية التنظير المتكامل ونظام التصوير بالمزدوج-طريقة التصوير المقطعي التماسك الضوئية- OPO: المذبذب حدودي البصرية؛ BS: شعاع الخائن؛ PD: الضوئي؛ م: مرآة؛ مارك ألماني: مرآة مزدوج اللون؛ س: المسح الضوئي عدسة؛ OL: عدسة العيون؛ صندوق التدابير الخاصة: طريقة واحدة الألياف؛ دوجلاس: التشتت الزجاج التعويض؛ اتفاقية مكافحة التصحر: جهاز اقتران. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 2. بام وأكتوبر المزدوج-طريقة تصوير تشورويدال الأوعية الدموية في الأرانب- (أ) النظارة صورة فوتوغرافية تبين أن سفن تشورويدال (السير الذاتية) موزعة على النظارة كاملة بينما الأوعية الشبكية (رفس) محصورة ضمن شعاع النخاع حيث الأرانب الحيوانات ميرانجيوتيك. (ب) بام ج-مسح صورة من السير الذاتية التي تبين أن بام يمكن أن تحدد ذاتية الأفقي بدقة عالية. (ج) أكتوبر ب-مسح الصورة يبين هيكل التشريحية أرنب النظارة والموقف المحوري للسفن تشورويدال. جكل: العقدة خلية طبقة؛ المكتب: الطبقة النووية الداخلية؛ IPL: طبقة بليكسيفورم داخلية؛ ONL: طبقة النووي الخارجي؛ منظمة الشعب المناضل: طبقة بليكسيفورم الخارجي؛ OLM: الغشاء الحد الخارجي؛ لوبيس: منطقة الاهليلجي؛ MZ: منطقة myoid؛ نظام التشغيل: الجزء الخارجي؛ BM، غشاء بروخ؛ عز: منطقة إينتيرديجيتيشن38. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3. بام وأكتوبر المزدوج-طريقة تصوير الأوعية الدموية الشبكية في الأرانب- (أ) بام ج-مسح صورة التقديم الحجمي (ب) ثلاثي الأبعاد رفس والسير الذاتية-الصورة بام. (ج) 2D متعامد شرائح الصورة بام تبين أن رفس والسير الذاتية على أعماق مختلفة. (د) ب OCT-مسح الصورة التي توضح الرفس وانتصاره، و الصلبة العينية38. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
فيلم المسيل للدموع سليمة ومنتظمة أمر ضروري للصور عالية الجودة النظارة. يمكن أن تتحلل أفلام المسيلة للدموع غير النظامية وتدهورت إلى حد كبير نوعية الصورة42. للحفاظ على سلامة الفيلم المسيل للدموع ومنع القرنية كيراتوباثي الشروريه سطحية، من المهم لتليين القرنية استخدام ايوش كثيرا جداً، تقريبا كل دقيقة اثنين. إذا كانت هناك أية مخاوف بشأن عتامة العين، استخدام مصباح شق وشرائط fluorescein للتحقق من ظروف القرنية.
صعوبات عدة قد تكون موجودة لتصوير الجزء الخلفي من عيون الحيوانات الكبيرة، بما في ذلك توهين الإشارة التنظير مع المسافة خاصة بالنسبة للمكونات عالية التردد وجفاف القرنية والانحرافات البصرية. عادة تجارب التنظير مطال إشارة توهين هامة قبل أن يتم اكتشافها من قبل محول بالموجات فوق الصوتية على شكل إبرة. كلما زاد حجم مقلة العين، وكلما زاد تخفيف. حجم مقلة العين الأرانب (~18.1mm) أكبر ثلاث مرات تقريبا من الفئران وأكبر ست مرات من الفئران، مما يجعل تصوير العين أرنب يشكل تحديا كبيرا. لتحقيق معقول التصوير الجودة، شعاع ليزر مع القطر الصغير (2 مم بعد صيد شعاع تلسكوب في هذه الدراسة) وواجهة وتحديدالمنطقه الموجه (واجهة الموجه المستوية مثالي) المفضل نظراً لأنها ستتأثر الانحرافات البصرية الأصيلة للحد الأدنى القرنية ويمكن أن تركز أيضا على شبكية العين. هذه النقطة بأهمية حاسمة فيما يتعلق بتقليل جرعة التعرض الليزر وتحسين دقة الصورة. وباﻹضافة إلى ذلك، إشارة محول بالموجات فوق الصوتية مع تردد مركز 27 ميغاهرتز بدلاً من تردد مركز أعلى نظراً للنتائج التجريبية التي تشير إلى أن هذا هو الموجات فوق الصوتية القصوى في هذه المسافة.
بينما OCT وثماني راسخة التكنولوجيات المستخدمة في العيادة لتصوير التشريحية والوظيفية للعين، والقدرة على التصوير الجزيئي محدودة بسبب تباين آليات43. أم طريقة تصوير عين ناشئة استناداً إلى التباين الاستيعاب البصري لانسجة العين. أنها حساسة إلى صباغات الداخلية والخارجية، مثل الهيموغلوبين، الميلانين، وعوامل التباين تدار خارجياً. تصور بنية الأوعية الدموية أثبت في هذا العمل واحدة من العديد من التطبيقات في بام. وتشمل التطبيقات الهامة الأخرى التصوير الجزيئي والوظيفية، مثل الكشف عن سرعة تدفق الدم، والكمي تركيز الهيموغلوبين، تعيين تشبع الأكسجين، والتصور العلامات البيولوجية، والتي تعتبر هامة لدراسة الفسيولوجيا المرضية عدد ضخم أمراض الأوعية الدموية الشبكية، بما فيها اعتلال الشبكية السكري، البقعي وانسداد الوريد، وانسداد شريان الشبكية، وفقر الدم المنجلي اعتلال الشبكية والمستخفيات العين المفترضة، سبيل المثال لا الحصر. وعلاوة على ذلك، بام قد عمق تغلغل أكبر من أكتوبر، مما يجعلها مناسبة لدراسة بعض الأمراض تشورويدال، مثل vasculopathy تشورويدال بوليبويدال، تشوريوريتينوباثي شديد المركزية والأمراض باتشيتشورويد و neovascularization تشورويدال. بام من وجهات النظر هذه، قد تكون قادرة على تقديم معلومات تكميلية مفيدة لاكتوبر وثماني لإعطاء إجراء تقييم أكثر شمولاً لأمراض العين في المستقبل.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
كان يؤيد هذا العمل بدعم سخي من 4K12EY022299 المعهد الوطني للعين (المعرض)، الكفاح للبصر الدولية الشبكية بحوث مؤسسة جبهة القوى الاشتراكية GIA16002 (المعرض)، دعم الإدارات غير المقيد من البحوث "منع العمى"، إدارة جامعة ميشيغان لطب العيون والعلوم البصرية. يستخدم هذا العمل المركز الأساسية "الرؤية البحوث" الممولة من EY007003 P30 من المعهد الوطني للعين.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Dual-modality imaging system | |||
| OPO laser | Ekspla (Vilnius, Lithuania) | NT-242 | |
| Beam attenuator | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | AHWP10M-600 | |
| Motorized rotation stage | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | PRM1/MZ8 | |
| Motorized rotation stage controller | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | TDC001 | |
| Focusing lens | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | AC254-250-B | |
| Pinhole | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | P50S | |
| Collimating lens | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | AC127-030-B | |
| Photodiode | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | PDA36A | |
| Laser shutter | Vincent Associates Inc. (Toronto, Canada) | LS6S2T0 | |
| Laser shutter driver | Vincent Associates Inc. (Toronto, Canada) | VCM-D1 | |
| Dichroic mirror | Semrock, Inc. (Rochester, NY, USA) | Di03-R785-t3-25×36 | |
| Scan lens | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | OCT-LK3-BB | |
| Ophthalmic lens | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | AC080-010-B-ML | |
| Ultrasonic transducer | Optosonic Inc. (Arcadia, CA, USA) | Custom | |
| Amplifier | L3 Narda-MITEQ (Hauppauge, NY, USA) | AU-1647 | |
| Band-pass filter | Mini-Circuits (Brooklyn, NY, USA) | BLP-30+ | |
| Digitizer | DynamicSignals LLC (Lockport, IL, USA) | PX1500-4 | |
| Synchronization electronics | National Instruments Corporation (Austin, TX, USA) | USB-6353 | |
| OCT module | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | Ganymede-II-HR | |
| Dispersion compensation glass | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | LSM03DC | |
| Illumination LED light | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | MCWHF2 | |
| Power meter | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | S121C | |
| Power meter interface | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | PM100USB | |
| Height measurement tool | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | BHM1 | |
| Fundus camera | Topcon Corporation (Tokyo, Japan) | TRC 50EX | |
| Matlab | MathWorks (Natick, MA, USA) | 2017a | |
| Oscilloscope | Teledyne LeCroy (Chestnut Ridge, NY, USA) | WaveJet 354T | |
| Animal experiment | |||
| Water-circulating blanket | Stryker Corporation (Kalamazoo, MI, USA) | TP-700 | |
| Ketamine hydrochloride injection | Par pharmaceutical, Inc. (Woodcliff Lake, NJ, USA) | NDC code 42023-115-10 | |
| Xylazine hydrochloride | VetOne (Boise, ID, USA) | NDC code 13985-704-10 | |
| Tropicamide ophthalmic | Akorn Pharmaceuticals Inc. (Lake Forest, IL, USA) | NDC code 17478-102-12 | |
| Phenylephrine hydrochloride ophthalmic | Paragon BioTeck, Inc. (Portland, OR, USA) | NDC code 42702-102-15 | |
| Eye lubricant | Hub Pharmaceuticals LLC (Rancho Cucamonga, CA, USA) | NDC code 17238-610-15 | |
| Eyewash | Altaire Pharmaceuticals, Inc. (Aquebogue, NY, USA) | NDC code 59390-175-18 | |
| Tetracaine hydrochloride ophthalmic solution | Bausch & Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA) | NDC code 24208-920-64 | |
| Flurbiprofen sodium ophthalmic solution | Bausch & Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA) | NDC code 24208-314-25 | |
| Neomycin and Polymyxin B Sulfates and Dexamethasone Ophthalmic Ointment | Bausch & Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA) | NDC code 24208-795-35 | |
| Meloxicam injection | Henry Schein Inc. (Queens, NY, USA) | NDC code 11695-6925-1 |
References
- Wang, L. V., Hu, S. Photoacoustic tomography: in vivo imaging from organelles to organs. Science. 335 (6075), 1458-1462 (2012).
- Beard, P. Biomedical photoacoustic imaging. Interface Focus. , rsfs20110028 (2011).
- Taruttis, A., Ntziachristos, V. Advances in real-time multispectral optoacoustic imaging and its applications. Nat Photonics. 9 (4), 219-227 (2015).
- Tian, C., Xie, Z., Fabiilli, M. L., Wang, X. Imaging and sensing based on dual-pulse nonlinear photoacoustic contrast: a preliminary study on fatty liver. Opt Lett. 40 (10), 2253-2256 (2015).
- Tian, C., et al. Dual-pulse nonlinear photoacoustic technique: a practical investigation. Biomed Opt Express. 6 (8), 2923-2933 (2015).
- Tian, C., et al. Non-Contact Photoacoustic Imaging Using a Commercial Heterodyne Interferometer. IEEE Sens J. 16 (23), 8381-8388 (2016).
- Kim, K. H., et al. Air-coupled ultrasound detection using capillary-based optical ring resonators. Sci Rep. 7, 1 (2017).
- Feng, T., et al. Bone assessment via thermal photo-acoustic measurements. Opt Lett. 40 (8), 1721-1724 (2015).
- Chen, S. -L., Xie, Z., Carson, P. L., Wang, X., Guo, L. J. In vivo flow speed measurement of capillaries by photoacoustic correlation spectroscopy. Opt Lett. 36 (20), 4017-4019 (2011).
- Dean-Ben, X., Fehm, T. F., Razansky, D. Universal Hand-held Three-dimensional Optoacoustic Imaging Probe for Deep Tissue Human Angiography and Functional Preclinical Studies in Real Time. J Vis Exp. (93), e51864 (2014).
- Galanzha, E. I., et al. In vivo magnetic enrichment and multiplex photoacoustic detection of circulating tumour cells. Nat Nanotechnol. 4 (12), 855-860 (2009).
- Xiang, L., Wang, B., Ji, L., Jiang, H. 4-D photoacoustic tomography. Sci Rep. 3, (2013).
- Tian, C., et al. Plasmonic nanoparticles with quantitatively controlled bioconjugation for photoacoustic imaging of live cancer cells. Adv Sci. 3 (12), (2016).
- Zhou, F., Wu, S., Yuan, Y., Chen, W. R., Xing, D. Mitochondria-Targeting Photoacoustic Therapy Using Single-Walled Carbon Nanotubes. Small. 8 (10), 1543-1550 (2012).
- Maslov, K., Zhang, H. F., Hu, S., Wang, L. V. Optical-resolution photoacoustic microscopy for in vivo imaging of single capillaries. Opt Lett. 33 (9), 929-931 (2008).
- Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy. J Vis Exp. (51), e2729 (2011).
- Yao, J., et al. High-speed label-free functional photoacoustic microscopy of mouse brain in action. Nat Methods. 12 (5), 407-410 (2015).
- Yang, X., Skrabalak, S. E., Li, Z. -Y., Xia, Y., Wang, L. V. Photoacoustic tomography of a rat cerebral cortex in vivo with au nanocages as an optical contrast agent. Nano Lett. 7 (12), 3798-3802 (2007).
- Agarwal, A., et al. Targeted gold nanorod contrast agent for prostate cancer detection by photoacoustic imaging. J Appl Phys. 102 (6), 064701 (2007).
- Zackrisson, S., van de Ven, S., Gambhir, S. Light in and sound out: emerging translational strategies for photoacoustic imaging. Cancer Res. 74 (4), 979-1004 (2014).
- Ermilov, S. A., et al. Laser optoacoustic imaging system for detection of breast cancer. J Biomed Opt. 14 (2), 024007 (2009).
- Mallidi, S., Luke, G. P., Emelianov, S. Photoacoustic imaging in cancer detection, diagnosis, and treatment guidance. Trends Biotechnol. 29 (5), 213-221 (2011).
- 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 (2006).
- Keswani, R. K., et al. Repositioning Clofazimine as a Macrophage-Targeting Photoacoustic Contrast Agent. Sci Rep. 6, 23528 (2016).
- Strohm, E. M., Berndl, E. S., Kolios, M. C. Probing red blood cell morphology using high-frequency photoacoustics. Biophys J. 105 (1), 59-67 (2013).
- Nguyen, V. P., Kim, J., Ha, K. -l, Oh, J., Kang, H. W. Feasibility study on photoacoustic guidance for high-intensity focused ultrasound-induced hemostasis. J Biomed Opt. 19 (10), 105010 (2014).
- Keane, P. A., Sadda, S. R. Retinal imaging in the twenty-first century: state of the art and future directions. Ophthalmology. 121 (12), 2489-2500 (2014).
- Keane, P., Sadda, S. Imaging chorioretinal vascular disease. Eye. 24 (3), 422-427 (2010).
- Jiao, S., et al. Photoacoustic ophthalmoscopy for in vivo retinal imaging. Opt Express. 18 (4), 3967-3972 (2010).
- Liu, T., et al. Near-infrared light photoacoustic ophthalmoscopy. Biomed Opt Express. 3 (4), 792-799 (2012).
- Song, W., et al. A combined method to quantify the retinal metabolic rate of oxygen using photoacoustic ophthalmoscopy and optical coherence tomography. Sci Rep. 4, 6525 (2014).
- Liu, W., Zhang, H. F. Photoacoustic imaging of the eye: a mini review. Photoacoustics. 4 (3), 112-123 (2016).
- de La Zerda, A., et al. Photoacoustic ocular imaging. Opt Lett. 35 (3), 270-272 (2010).
- Hu, S., Rao, B., Maslov, K., Wang, L. V. Label-free photoacoustic ophthalmic angiography. Opt Lett. 35 (1), 1-3 (2010).
- Silverman, R. H., et al. High-resolution photoacoustic imaging of ocular tissues. Ultrasound Med Biol. 36 (5), 733-742 (2010).
- Wu, N., Ye, S., Ren, Q., Li, C. High-resolution dual-modality photoacoustic ocular imaging. Opt Lett. 39 (8), 2451-2454 (2014).
- Hennen, S. N., et al. Photoacoustic tomography imaging and estimation of oxygen saturation of hemoglobin in ocular tissue of rabbits. Exp Eye Res. 138, 153-158 (2015).
- Tian, C., Zhang, W., Mordovanakis, A., Wang, X., Paulus, Y. M. Noninvasive chorioretinal imaging in living rabbits using integrated photoacoustic microscopy and optical coherence tomography. Opt Express. 25 (14), 15947-15955 (2017).
- Laser Institute of America. American National Standard for Safe Use of Lasers ANSI Z136.1 - 2007. American National Standards Institute, Inc. , (2007).
- Hughes, A. A schematic eye for the rabbit. Vision Res. 12 (1), 123 (1972).
- Ma, T., et al. Systematic study of high-frequency ultrasonic transducer design for laser-scanning photoacoustic ophthalmoscopy. J Biomed Opt. 19 (1), 016015 (2014).
- Song, W., Wei, Q., Jiao, S., Zhang, H. F. Integrated photoacoustic ophthalmoscopy and spectral-domain optical coherence tomography. J Vis Exp. (71), (2013).
- Mattison, S., Kim, W., Park, J., Applegate, B. Molecular Imaging in Optical Coherence Tomography. Curr Mol Imaging. 3 (2), 88-105 (2014).
