소형 펄스 레이저 다이오드 기반 데스크탑 광 음향 단층 촬영 (PLD-PAT) 시스템은 작은 동물 대뇌 피 질의 맥 관 구조의 고속 동적 생체 내 이미징에 대해 입증 되었습니다.
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방법 논문
소형 펄스 레이저 다이오드 기반 데스크탑 광 음향 단층 촬영 (PLD-PAT) 시스템은 작은 동물 대뇌 피 질의 맥 관 구조의 고속 동적 생체 내 이미징에 대해 입증 되었습니다.
광 청각적 (PA) 단층 촬영 (PAT) 화상 진 찰은 다양 한 전 임상 및 임상 응용에서 유용한 신흥 생물 의학 영상 형식입니다. 맞춤형 원형 링 어레이 기반 트랜스듀서 및 일반 부피가 큰 Nd: YAG/OPO 레이저는 PAT 시스템을 클리닉으로 변환 하는 것을 억제 합니다. 초소형 펄스 레이저 다이오드 (PLDs)는 현재 PA 이미징에 대 한 근 적외선 여기의 대체 소스로 사용 되 고 있습니다. 소형 PLD 기반 데스크탑 PAT 시스템 (PLD-PAT)을 사용 하 여 고속 동적 생체 내 이미징이 입증 되었습니다. 데스크탑 PLD-PAT 시스템을 사용 하는 시각화 된 실험적 프로토콜은이 작업에서 동적 생체 내 뇌 이미징을 위해 제공 됩니다. 이 프로토콜은 바탕 화면 PLD-PAT 시스템 구성, 뇌 혈관 영상에 대 한 동물의 준비, 쥐 대뇌 피 질의 혈관 구조에서 indocyanine green (ICG) 염료 흡수 및 클리어런스 과정의 동적 시각화를 위한 절차를 설명 합니다.
광 음향 계산 단층 촬영 (계약/PAT)은 높은 초음파 해상도1,2,3 과 풍부한 광학 콘트라스트를 결합 하는 유망한 비 침 습 적 생물 의학 이미징 양상입니다. 5. 나노초 펄스 레이저는 생체 조직 내부에 존재 하는 빛을 흡수 하는 발 색 광에 에너지를 침전 하는 경우, 국부 적으로 온도 증가 조직의 열 탄성 팽창 및 수축으로 이어지는, 생성의 결과 압력 파도. 이 압력 파는 샘플 주위의 초음파 트랜스듀서에 의해 검출 될 수 있는 초음파 파 또는 광 음향 (PA) 파도로 알려져 있습니다. 검출 된 pa 신호는 다양 한 재구성 알고리즘 (6,7,8,9 )을 사용 하 여 재구성 되어 단면 PA 이미지를 생성 한다. PA 이미징은 신체 내부에 존재 하는 내 인 성 발 색 단에 대 ....
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모든 동물 실험은 싱가포르 난 양 기술 대학의 기관 동물 관리 및 사용 위원회가 승인한 가이드라인 및 규정에 따라 수행 하였다 (동물 프로토콜 번호 ARF-SBS/A0331).
1. 시스템 설명
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동적 생체 내 뇌 이미징에 대 한 설명 된 데스크탑 PLD-PAT 시스템의 잠재력은 해당 결과와 함께이 프로토콜에서 전시 되었다. 데스크톱 PLD-PAT 시스템의 고속 이미징 기능은 건강 한 암컷 쥐의 생체 내 뇌 영상을 수행 함으로써 입증 되었다. PA 신호는 4 초 및 0.5 s의 스캔 속도에서 쥐 뇌 주위에 360 ° 및 45 °로 회전 하는 8 개의 SUTRs를 사용 하 여 수집 되었습니다. 도 2a, B 는 각각 4 s 및 0.5의 스캔 속도로 암컷 랫 트 (98 g)의 뇌 이미지를 보여준다. 시상 부 비 동 (SS)과 횡 부 비 동 (TS)은 두 이미지 모두에서 명확 하 게 보입니다. 도 2c , D 는 뇌 영역을 통해 각각 두 피를 제거 하기 전과 후 쥐의 뇌의 사진을 표시 합니다. PAT 화상 진 찰은 온전한 피부와 두개골로 비 침 습 적 이루.......
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이 작품은 생체 내 뇌 이미징 쥐 같은 작은 동물에 대 한 실험을 수행 하기 위한 데스크톱 PLD-PAT 시스템을 사용 하 여 프로토콜을 제시 하 고 ICG 같은 조 영제의 동적 빠른 통풍 관 및 통관 과정. 부피가 큰, 고가의 OPO-PAT 시스템은 생체 내 단일 단면 이미지를 획득 하기 위해 몇 분 (2-5 분)을 소요 한다. 콤팩트 한 저비용 1 세대 휴대용 PLD-PAT 시스템은 5 초 내에 단일 단면 생체 이미지를 제공 합니다. 이와 대조적으로, 고속, 콤팩트, 저비용 데스크탑 PLD-PAT 시스템은 단지 0.5 s26에서 고품질의 2d 단면 생체 이미지를 렌더링 합니다. 여기서, 동일한 데스크탑 PLD-PAT 시스템은 빠른 생체 내 동적 뇌 이미징에 대해 입증 되었다. 이 시스템을 사용 하 여, 급속 하 게 변화 하는 생리 현상의 지속적인 감시는 ICG 통풍 관 및 정리 프로세스 때문에 PA 신호의 빠른 상승 그리고 하락을 위해 작은 동물 안에 수행 됩니다. 그러나 PLDs는.......
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저자는 공개에 대 한 관련 금융 이익 또는 잠재적 인 이해 상충이 없습니다.
이 연구는 싱가포르 보건부의 국립 의료 연구 위원회 (NMRC/OFIRG/0005/2016)에 의해 지원 됩니다. 저자는 기계가 게 지원을 위한 미스터 차 우와이 호 옹 바비에 게 감사 드립니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 12V 전원 공급 장치 | Voltcraft | PPS-11810 | PLD |
| 음향 반사판 | Olympus | F102 | 45도 반사경 |
| 아크릴 물 탱크 | NTU 작업장 | 맞춤 제작 | 동물의 뇌와 검출기 사이의 음향 결합 매체 역할을하는 물을 보유하는 데 사용됩니다 |
| 마취 기계 | 산소 집중 장치를 가진 의학 플러스 pte 주식 회사 | Non-Rebreathing 마취 기계. | 동물에게 산소와 이소플루란을 공급합니다. |
| 동물 유통 | In Vivos Pte Ltd, 싱가포르 | 연구 목적으로 작은 동물을 공급하는 동물 유통 업체 | |
| 동물 홀더 | NTU 작업장 | 맞춤 제작 | 동물을 복부에 안는 데 사용 |
| 호흡 마스크 | NTU 작업장 | 맞춤 제작 | 동물 홀더와 함께 동물 |
| 원형 스캐너 | NTU 작업장 | 에 마취 혼합물을 공급하는 데 사용됩니다.맞춤형 | 스캐너는 알루미늄으로 만들어집니다 |
| DAQ (데이터 수집) 카드 | 스펙트럼 | M2i.4932-exp | 16 비트, 30 Ms/s, 8 채널, 1 Gs, PCIe |
| 데이터 수집 소프트웨어 | National Instruments Corporation, Austin, TX, USA)NI | LabVIEW 2015 SP1 (32 비트) | 스테퍼 모터를 제어하고 검출기에서 PA 신호를 수집하기 위해 실험실에서 개발 한 LabVIEW 기반 프로그램 |
| 데이터 처리 소프트웨어 | Matlab (Mathworks, Natick, MA, USA) | Matlab R2015b | 단면 PA 이미지를 재구성하기 위해 실험실에서 개발 한 Matlab 코드 |
| 함수 생성기 | RIGOL | DG1022 | PLD의 반복률을 변경합니다. DAQ를 레이저 여기와 동기화하기 위해 TTL 신호를 제공합니다. |
| 저잡음 신호 증폭기 | Genetron 미니 회로를 사용하여 맞춤 제작, ZFL-500LN-BNC | SUTR에서 PA 신호를 수신 및 증폭합니다. 이득은 24dB입니다. | |
| 광학 확산기 | Thorlabs | DG-120 | 레이저 빔을 균일하게 만드는 데 사용되는 |
| 펄스 레이저 다이오드 | Quantel, France | QD-Q1924-ILO-WATER | 816nm 파장, 펄스 에너지당 3.4mJ, 107ns 펄스 폭, 2KHz 최대 펄스 반복 속도, 치수: 13.0 x 7.6 x 5.0cm |
| Rats | In Vivos Pte Ltd, 싱가포르 | NTac : SD, Sprague Dawley / SD | 여성, 체중 100 ± 10g, 쥐의 균주 : Sprague Dawley, 연령 : 4-5 주 |
| 기어 박스가있는 스테퍼 모터 | LIN Engineering (서보 동역학) | 모터 : CO-5718L-01P-RO, 기어 박스 : DPL64 / 1; 전원 공급 장치 PW-100-24 | 감지기 홀더를 원형 형상으로 이동합니다. 토크: 2.08Nm, 로터 관성: 2.6kg-cm2 |
| 초음파 젤 | Progress/parker 아쿠아소닉 젤 | PA-GEL-CLEA-5000 | 투명 초음파 |
| 젤 초음파 변환기 | Olympus | V309-SU/ U8423013 | 광음향 감지에 사용되는 초음파 센서. 중앙 주파수 5MHz, 0.5인치 |
| 가변 고전압 전원 공급 장치 | Elektro-Automatik | EA-PS 8160-04 T | 레이저 출력 전력을 변경하려면 |
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