Yöntem makalesi

İmalat ve Macrostructure içeren optik doku hayaletler karakterizasyonu

DOI:

10.3791/57031

⸱

12 Şubat 2018

 ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Biomedical Engineering, Texas A&M University, 2Deparment of Molecular Pathogenesis and Immunology, Texas A&M College of Medicine

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Optik doku hayaletler kalibrasyon ve optik görüntüleme sistemleri karakterizasyonu ve teorik modeller doğrulama için gerekli araçlardır. Bu makalede bir yöntem için çoğaltma doku optik özellikleri ve üç boyutlu doku yapısı içerir hayalet imalat detayları.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yeni optik görüntüleme teknikleri, hızlı geliştirilmesi düşük maliyetli, özelleştirilebilir ve kolayca tekrarlanabilir standartları kullanılabilirliğine bağlıdır. Görüntüleme ortamı çoğaltarak, bir teknik doğrulamak için pahalı hayvan deneyleri atlatılabilirdi. Tahmin ve in vivo ve ex vivo teknikleri görüntüleme performansını en iyi duruma getirme optik ilgi dokulara benzer örnekleri test gerektirir. Optik hayaletler doku taklit eden standart bir değerlendirme, karakterizasyonu veya optik sistemin kalibrasyon için sağlar. Homojen polimer optik doku hayaletler dar bir spektral Aralık içindeki belirli doku türünün optik özelliklerini taklit etmek için yaygın olarak kullanılır. Katmanlı dokular, epidermis ve DermIS, gibi sadece bu homojen levha hayaletler istifleme tarafından taklit. Ancak, birçok vivo içinde görüntüleme teknikleri nerede kan damarları, airways veya doku defektleri, gibi üç boyutlu yapıları görüntüleme sistemi performansını etkileyebilir daha fazla dağınık şekilde karmaşık dokusu ile uygulanır.

Bu iletişim kuralı malzeme doku optik özelliklerini kullanarak üç boyutlu yapısal karmaşıklık içermektedir doku taklit eden bir hayalet imalatı açıklar. Arama tabloları çini mürekkebi ve titanyum dioksit tarifleri optik emme ve saçılma hedefler için sağlar. Karakterize ve malzeme optik özelliklerini ayarlamak için yöntemleri açıklanmıştır. Bu makalede ayrıntılı hayalet imalat iç bir dallanma sahte hava yolu boşluk vardır; Ancak, teknik genel olarak diğer doku veya organ yapıları için uygulanabilir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Doku hayaletler sistem karakterizasyonu ve optik görüntüleme ve spektroskopi aletler ultrason veya nükleer yöntemleri1,2,3 birleşmeyle mobil sistemler dahil olmak üzere, kalibrasyonu için yaygın olarak kullanılan ,4. Hayaletler sistem karakterizasyonu ve birden çok biyolojik görüntüleme teknikleri kalite kontrolü için kontrollü bir optik ortam sağlar. Doku taklit eden hayaletler sistem performansını tahmin ve sistem tasarımı fizyolojik görev için en iyi duruma getirme yararlı araçları vardır; Örneğin, tümör değerlendirmek için spektroskopik probları problama derinliği tahmin etmek için5kenar boşluklarını. Optik özellikleri ve hayaletler yapısal tasarımı hangi enstrüman, bu nedenle fizibilite çalışmaları ve sistem performans3doğrulanması için izin kullanılacak belirli fizyolojik ortamın taklit etmek için ayarlanabilir, 6,7. Sistem performansını önceden klinik veya klinik denemeler girmeden önce gerçekçi optik hayaletler ile görüntüleme ve doğrulama arıza riskini veya kullanılamaz veri edinimi in vivo çalışmalar sırasında azaltır. Optik hayaletler kararlılığını ve tekrarlanabilirlik onları içi ve arası instrument değişkenlik, özellikle kadınlarında klinik çalışmalarda farklı enstrümanlar ile izlemek optik teknikleri için özelleştirilebilir kalibrasyon standartları yapmak, işleçler ve çevre koşulları8,9.

Doku taklit eden hayaletler de doğrulama, teorik optik modelleri için ayarlanabilir ve tekrarlanabilir fiziksel model olarak hizmet. Hayvan gereksinimini azaltma10,11deneyler sırasında simülasyonlar tasarımı ve in vivo optik aletler, optimizasyon yardım. Geliştirme ve in vivo ortamda doğru şekilde göstermek için optik simülasyonlar doğrulanmasını doku yapısı, biyokimyasal içeriği ve hedef veya doku vücut içindeki konumunu karmaşıklığı tarafından ipotekli. Konular arasında değişkenlik teorik modeller hayvan veya insan ölçüler kullanarak zorlu doğrulama yapar. Optik doku hayaletler polimer teorik modeller doğrulamak için hangi foton geçiş12,13,14,15eğitim bilinen ve tekrarlanabilir optik ortamı sağlayarak sağlar.

Amacıyla Sistem kalibrasyon, katı optik hayaletler bir tek homojen levha optik saçılma, emme veya faiz boyları için ayarlı floresan ile tedavi polimer oluşabilir. Hayaletler sık doku optik özellikleri epitel doku modelleri16,17derinlik varyansını taklit etmek için kullanılan polimer katmanlı. Doku yapısı her katman sayesinde oldukça homojen olduğundan bu hayalet epitel görüntüleme ve modelleme, için yeterli yapılardır. Ancak, daha büyük ölçekli ve daha karmaşık yapılar diğer organlarda ışınımsal taşıma etkiler. Daha karmaşık hayaletler oluşturmak için yöntem deri altı kan damarları18,19 ve hatta bütün organların mesane20gibi optik ortamı simüle etmek için geliştirilmiştir. Akciğerlerde hafif nakliye modelleme benzersiz bir sorun nedeniyle hava-doku arabirimi dallanma yapısını sağlar; sağlam bir hayalet büyük olasılıkla organ ışınımsal Ulaştırma doğru bir şekilde çoğaltmak değil21. Karmaşık yapısı optik bir hayalet dahil etmek için bir yöntemi açıklamak için bir dahili, tekrarlanabilir fraktal ağaç geçersiz havayolu (şekil 1) üç boyutlu (3D) makroskopik yapısını temsil eden oluşturmak için bir yöntem açıklanmaktadır.

Son birkaç on yıl, 3D baskı tıbbi cihazlar ve modelleri22hızlı prototipleme için baskın bir yöntem haline gelmiştir ve optik doku hayaletler bir istisna vardır. 3D baskı kanal23, damar ağları24ve tüm vücut küçük hayvan modelleri25ile optik hayaletler imalatı için bir katkı üretim aracı olarak kullanılmıştır. Bu yöntemler bir ya da iki baskı malzemeleri ile benzersiz optik özelliklerini kullanın. Yöntemleri, genel, bulanık biyolojik doku25,26taklit etmek için yazdırma malzeme optik özelliklerini ayarlamak için de geliştirilmiştir. Ancak, ulaşılabilir optik özellikleri çeşitli sınırlı baskı malzemesi, genellikle bir polimer Akrilonitril bütadien stiren (ABS)26gibi tarafından bu yöntem tüm biyolojik dokular için uygun değildir bu yüzden. Polydimethylsiloxane (PDMS) kolayca saçılma ve ayar27,28daha yüksek düzeyde parçacıkları emici ile karışabilir optik net bir polimerdir. PDMS hayaletler için dağıtım embolik aygıtları29,30anevrizması modelleri ile kalıp da kullanılmıştır. Bu hayaletler de eriyen bir 3D yazdırılan bölümü kullanmak, ama optik açık aygıt dağıtım görüntülenmesi için kalır. Burada, bu yöntem doku ön bir model ve fare akciğer airways imal etmek saçılma ve parçacıklar emici PDMS optik özelliklerini ayar ile birleştirin.

Burada sunulan hayalet akciğerlere belirli olmakla birlikte, işlem için a değişiklik-in diğer organlara uygulanabilir. 3D baskı Hayalet'in iç yapısının bir kan veya lenf damarı ağ, kemik iliği veya kalp31bile dört odacıklı yapısını olsun herhangi bir amaç ve yazdırılabilir ölçek için özelleştirilebilir tasarım sağlar. Çünkü biz optik görüntüleme ve akciğer32,33,-34in modelleme ilgi, hayali polimer içinde çoğaltmak için iç yapısı olarak dört nesil fraktal ağaç kullanmak için seçtiniz. Bu yapı hava yolu dallanma yapısı yaklaşık ve 3D yazdırma işlemi için kırılabilir destek malzeme sağlamak için tasarlanmıştır. Kırılabilir destek malzeme gerekli değilse bir anatomik daha hava yolu basılmış. Her ne kadar bu modelle borusunu temsil eder, hayalet iç yapısını bir malzeme boşluk kalmasını sahip değil. Bir kez çevreleyen polimer tedavi ve 3D yazdırılan bölümü tasfiye edilir, iç yapısı akış yolu veya ikincil bir kalıp olarak, kendi benzersiz emme ve saçılma özellikleri olan bir malzeme için kullanılabilir. Örneğin, bu iletişim kuralı iç yapısından borusunu yerine dijital bir kemik olarak tasarlanmışsa, kemik yapısı baskılı, PDMS ile parmak optik özellikleri ile kalıp ve Operadaki Hayalet dışında çözünmüş 3D olabilir. Boşluğu daha sonra farklı optik özellikleri ile PDMS karışımı ile dolu. Ayrıca, her kalıp bir tek eriyen kısmı için sınırlı değildir. Bir hayalet parmak kemik, damar, damar ve bir genel yumuşak doku tabakası, her biri kendi benzersiz optik özellikleri içerecek şekilde oluşturulmuş olabilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. seçimi ve matris malzeme özellikleri doğrulama

  1. (Şekil 1) hayalet üretim işlemine başlamadan önce görüntüleme wavelength(s) faiz biyolojik doku için emme ve azaltılmış saçılma katsayıları bulmak. Ön tahminler başvurular35,36bulunabilir. Ancak, doğrulama optik katsayıları gerekli olabilir.
  2. Emilim, µbirve azaltılmış saçılma katsayısı, µsiçin arama tabloları kullanarak ', 488, 535, 632 ve 775 nm dalga boyu (Tablo 1-4 ve rakamlar 2–3), çini mürekkebi konsantrasyonları seçin ve Titanyum istenen optik özellikleri yaklaşık dioksit (TiO2). Bu tarifleri PDMS ile fabrikasyon hayaletler özgüdür. Bu tabloları ayrı dalga boylarında, deneysel veri sağlamak gibi en iyi duruma getirme tarifin belirli uygulama için gerekli olabilir.
  3. Bir polydimethylsiloxane (PDMS) levha onay optik özellikleri Seçili tarifin imal.
    1. 10:1 oranı PDMS reçine kür aracısına, ağırlığını kullanarak aşağıdaki sırada karıştırma bardağa malzemeler dökün: PDMS reçine, TiO2, çini mürekkebi, Ajan kür PDMS.
      Not: Burada, iki yemek tarifleri test: 1) 2 mg TiO2 + g PDMS başına 3,5 µL çini mürekkebi ve 2) 1 mg TiO2 + 10 µL çini mürekkebi g PDMS başına. Her reçete için 4,5 g PDMS reçine ve 0,45 g PDMS kür Ajan optik parçacıklar karşılık gelen tutarları ile kullanılır.
    2. Bir hızlı karıştırıcı karışımı ( Tablo malzemelerigörmek) 60 s. Eğer TiO2 parçacıklar karıştırma için sopa (TiO2yüksek konsantrasyonları ile muhtemel) Kupası, parçacıklar Kupası tabandan ayırabilir için el ile karıştırın ve karıştırıcı için başka bir 30 mix s.
    3. Kuyu veya Petri yemekler ince yapmak karışımı dökmek (0.1-1 mm) döşeme karışımı.
    4. Degas döşeme için bir hava geçirmez negatif basınç odası, o zaman önceden ısıtılmış fırında 30-60 dakika süreyle 80 ° C'de yerde yerleştirerek 10 dk fırından çıkarın ve soğumaya bırakın.
    5. Soğutmalı polimer levha, kapsayıcıdan kaldır. Bir düz, tek levha bırakmak kenarları kırpın. Çap pergeli kullanarak levha kalınlığı ölçmek.
  4. Geçirgenliği (T) ve yansıma (R) slab(s) entegre bir küre kullanarak ölçer. Ek ayrıntılar ve talimatları ters ekleme iki katına (IAD) el ile37' bulunabilir.
    1. Işık kaynağı ve entegre küre kurulumunun Spektrometre açın. Küçük bir emin olmak için sistem hizalamasını denetleyin, kiriş collimated entegre küre giriş ve çıkış noktalarında ortalanır.
    2. Entegre küre sistemi kalibre.
      1. Kaynak açın çıkış bağlantı noktası entegre kürenin kap ve üç karanlık spectra kaydetmek.
      2. Kaynak iletim başvuru şapkalı çıkış bağlantı noktası ve giriş bağlantı noktası boş ile elde etmek için yeniden açın. Üç spectra kaydedin.
      3. Yansıma standard(s) kullanarak yansıma başvuru ölçümler elde. Her standart küre çıkış limanında yerleştirin. Her yansıma standart için üç spectra kaydedin.
    3. Levha geçirgenliği ölçmek. Çıkış portu kapağı ile levha iletim ölçüm için entegre kürenin giriş noktasında yerleştirin. Üç spectra kaydedin.
    4. Yansıma levhanın ölçmek. Çıkış bağlantı noktası kapağını çıkarın ve yansıma ölçüm için çıkış noktasında levha yerleştirin. Üç spectra kaydedin.
  5. Optik özellikleri İçişleri yazılım kullanarak belirler. Yazılım tam bir eğitsel Yazılım İndir37,38ile İçişleri kılavuzda bulunabilir.
    1. Ortalama üç spectra her ölçüm için satın aldı.
    2. Denklemler içinde IAD el ile37kullanarak, bu ölçümler R ve T değerlere dönüştürme. Gerekirse, spektrum boyunca örnekleme hızını azaltarak dosyaları sıkıştırmak.
    3. Giriş .rxt dosyası (ek malzeme 1) iç İşlerinde dalga boylarında, yansıma, geçirgenliği ve içinde IAD el ile37açıklandığı örnek kalınlığı ile hazırlayın. Komut İstemi (Windows OS) veya terminal (Mac OS) kullanarak, doğru yolu gidin. "' İç işleri çalıştırmak IAD girdi dosyası adı'" için yazın. Yazılım çıktı metin dosyası ile tahmini optik özellikleri üretecek.
  6. Optik özellikleri istenen değerleri bir kabul edilebilir aralıkta (~ %15) yoksa, tarifi buna göre değiştirin ve adımları 1.3-1.5 tekrarlayın.

2. eriyen 3D hazırlanması iç yapısı basılı

  1. Bilgisayar kullanarak tasarım iç yapı tasarım (CAD) yazılım destekli. Yapı katı model üzerinde bir 3D printerlere harcama maddeler imalat için Stereolitografi dosya dönüştürmek. Kullanılabilir, parçalı tomografi de Stereolitografi dosyasına dönüştürülebilir Eğer iç yapısının sağlam bir modeli çizim yerine.
    Not: Burada kullanılan fraktal ağaç yapısı için CAD dosyası ek malzeme 2' sağlanır. Bu yazıda kullanılan yazıcı extruding bir yazıcı yüzden kırılabilir destek malzeme için tasarlanmıştır.
  2. Yazdırma, Poli vinil alkol (PVA) veya etkileyici polistiren (HIPS) gibi eriyen bir malzeme seçin (bkz. Tablo malzeme). Eriyen bu malzeme sağlam modelinde yazdırın.
  3. Basılı parçalar yeterince soğuyunca kırmak, dağıtılması veya yazdırılan bölümü kapalı destek malzeme makine. Dosya veya büyük herhangi bir kusurları kapalı kum.
  4. Buhar Lehçe yüzey pürüzlülüğü azaltmak için yazdırılan bölümü.
    1. Mengeneye güvenli yazdırılan bölümü ile yazdırılan bölümü tabanındaki bir ince çelik veya nitinol tel için giriş izni ile bir delik.
    2. Paslanmaz çelik veya nitinol tel delikten iplik. Tel ucu eğmek ve birlikte kanca. Bu bölümü tamamen aseton buharı kabı içinde dalmış için izin verir. Tel ve bölümü bir kenara koyun.
    3. Büyük bir ölçek kabaca % 10 aseton tam doldurun. Süre Isıtma ile 100 ° c sıcak tabakta yer kabı Dikkat: bir duman hood aseton buharı teneffüs önlemek için bu adımı gerçekleştirin.
    4. Aseton yoğunlaşma ulaşır hakkında yarım kabı duvar kadar buhar, ilmekledi tel ikinci bir tel üzerinde sahte hava yolu ile asmak ve aseton buharı baskılı 15 – 30 s. sağlamak için askıya parçaları kabı dokunmayın duvar veya (parlatma Buhar her diğer Eğer birden çok bölümü bir kez).
    5. Yazdırılan bölümü kaldırmak ve boş kabı veya kapsayıcı üzerinde askıya alma. En az 4 h için Kuru parçası izin.
  5. CAD tasarım, hoşgörü içinde iç yapı boyutlarının olduğundan gerektiği gibi doğrulayın. Doğruluk gereksinimlerine bağlı olarak, Çap pergeli veya 3D lazer tarayıcı yapısı ölçmek için kullanılabilir.

3. ısıya dayanıklı kalıp inşaatı

Not: PDMS hayalet oluşturmak için sızıntı geçirmez, ısıya dayanıklı bir kalıp hazırlamak. Son hayalet tasarım en iyi sığacak bir kalıp geometri seçin. Burada, yeniden kullanılabilir bir dikdörtgen kalıp açıklanmıştır.

  1. Bir katı model Bankası 3D yazdırma kalıp tasarım. Bu kalıp bir hayalet bir kaide 1.17 cm x 1,79 cm ile tasarlanmıştır. Kalıp tabanı 1 mm kalınlığında ve 5 mm derin ara hayalet Bankası eşleşen iç boyutları vardır. Bu kaldırılacak karosiyeri için kalıp ve kalıp demonte ve yeniden kullanılmak üzere sağlar.
  2. Bir iç kalıp karosiyeri güvenliğini sağlamak için yeterli genişlikte metin ile kalıp için bir üs yazdırın.
  3. Karosiyeri kalıp Bankası girinti içinde yerleştirin. Burada, 1 mm kalınlığında polikarbonat levhalar kalıp karosiyeri kullanılmıştır.
  4. Isıya dayanıklı bant kullanarak, kalıp kenarlarını kapatın. Tüm köşeler ve kenarlar yeterince kalıplama işlemi sırasında herhangi bir sızıntı önlemek için teyp yok kabarcıkları ile mühürlü olduğunu zorunludur.
  5. 3.4. adımda hazırlanan kalıp içinde bir polikarbonat taban plakası yerleştirin. Bu taban plakası kalıp kaplama olarak aynı 1 mm kalınlığında polikarbonat levha ve hayalet temel kalıp Bankası 3D yazdırılan yüzey pürüzlülüğü olmadan pürüzsüz bir yüzey sağlar. Tutkal tamamen kuru buharı bölümü taban plakası için cilalı. Kuru yapıştırıcının yeterli zaman tanıyın.

4. polimer Phantom imalatı

Not: belirli bir uygulama için 1. adımda belirlenen toplu matris malzeme için doğrulanmış tarifi kullanın. Protokolü 535 hayali bir sağlıklı fare Akciğer doku için adımları sağlar nm ile µs' in 40 cm-1 ile µbir 2 cm-1in. İmalat sürecinde bir referans olarak kullanmak için hiçbir optik parçacıkları ile ikinci bir hayalet imal etmek yararlı olabilir.

  1. PDMS reçine 9.1 g karıştırma plastik bir kap dökün. Rutil TiO2çini mürekkebi 35 µl tarafından takip, 20 mg ekleyin. Son olarak Ajan karışımı üst kür 0,91 g ekleyin. 1.3.2. adımda karıştırma Protokolü izleyin.
  2. Son polimer karışım ısıya dayanıklı kalıba dökün.
  3. Bir polimer levha onay malzeme optik özellikleri oluşturmak için ayrı bir kaba bir miktar karışımı dökün. Emin yeterli polimer en az 100 µm kalınlığında bir levha için dökülür.
  4. Sahte hava yolu kalıp ve ayrı levha gaz giderme için bir Sırça fanus içine koyun. Vakum süreci başlar. Sahte hava yolu kalıp polimer başlarsa rise, geri bell yüzey kabarcıkları patlamaya kavanoza havasını, sonra tekrar hava çekmeye başlar. Polimer önemli ölçüde artış değil kadar bu işlemi yineleyin. Bu ne kadar havamız adımı sırasında 4.2 tuzak olduğunu bağlı olarak 5-10 dk arasında sürer. Artık PDMS yükselir sonra başka bir 15 dakikadır degas devam'i tıklatın.
  5. Gaz Giderme sonra yavaş yavaş geri odasına hava girsin. Hayalet sahte hava yolu ve polimer levha çıkarın ve düzey 2 h için 80 ° C fırında yerleştirin.
  6. Phantom ve levha fırından çıkarın ve tedavi polimer kesmeden 20 dk. sökmeye bir neşter ile polimer kalıp soğumaya bırakın. Taban plakası sahte-hava yolu Bankası kapalı çekin.
  7. İç kısmı tamamen eriyene kadar ısıtmalı (60 ° C) ~0.5 M sodyum hidroksit (NaOH) temel banyoda hayalet yerleştirin. Bir optik açık başvuru hayalet iç bileşeni için eriterek zamanı belirlemek için yardımcı olabilir. Bir kez iç yapısı çözülmüş, banyodan hayalet alın ve tamamen (~ 24 h) herhangi bir optik ölçümler çekmeden önce kuru izin.

5. hayalet imalat doğrulanması

  1. Hayalet geometri kullanarak yüksek çözünürlüklü manyetik rezonans görüntüleme (MRG) veya mikro Bilgisayarlı Tomografi (CT) görüntüleme, istenirse doğrulayın. Bu yöntemlerin bulanık malzeme içinde iç yapıları 3D bir doğrulama Aksiyel çözünürlük ile sağlamak < 400 µm39,40. Alternatif olarak, bir optik açık başvuru hayalet optik yazdırılan bölümü tamamen tasfiye edilir ve kalan boşluğu doğru geometri olduğunu doğrulamak üzere yansıma.
    Not: Mikro-ct üzerinde bir kutup yıldızı Imaging (NSI) X50 (2 mg TiO2 + 3.5 µl çini mürekkebi) optik opak bir hayalet iç geometri ettik. Hayalet tüm boyutları (ek malzemeler 3, 4) 20 µm çözünürlükle görüntüsü.
  2. Operadaki Hayalet polimer levha ve entegre küre (1,5-1,6 adımlarda açıklanan) kullanarak optik özelliklerini doğrulayın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hayalet imalat tekniği göstermek için fare Akciğer doku hayaletler ölçülen optik özellikleri, 535 eksize sağlıklı ve iltihaplı fare akciğer dokusunun benzetimini yapmak için fabrikasyon nm (Tablo 5). Bu dalga boyu ilgi tdTomato floresan protein rekombinant muhabir soy-in önceki çalışmalar33mikobakteriler kullanılan için uyarma dalga boyu var. Fare akciğer dokusunun optik ölçümler 1.4-1.5 adımlarda açıklanan aynı yöntemleri ile elde edilmiştir. Hayv...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bir fare akciğer iç hava-doku arabirimi taklit etmek için dahili bir dallanma yapısı ile temsil etmek için optik hayaletler oluşturmak için bir yöntem göstermiştir. Fare akciğer dokusunun optik özellikleri optik saçılma ve homojen toplu matris polimer içinde dağıtılmış parçacıklar emici benzersiz konsantrasyonları içeren ile elde edilir. Bu optik özellikleri farklı spektral aralıklar (Yani hastalıklı doku karşı sağlıklı) farklı durumlardaki dokuların fizyolojik değerlerinin taklit edecek şekilde ayarlanabilir. O...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar ifşa gerek yok.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu eser Ulusal Bilim Vakfı kariyer tarafından desteklenen ödül yok. CBET-1254767 ve Ulusal Enstitüsü alerji ve enfeksiyon hastalıkları Hayır verin. R01 AI104960. Biz minnetle Patrick Griffin ve Dan Tran mikro-CT görüntüleme için karakterizasyonu ölçümleri ve Texas A & M kardiyovasküler patoloji laboratuvarı onların yardımını kabul edersiniz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Dow Corning Sylgard 184 Silikon Kapsülleyici Şeffaf 0.5 kg KitEllsworth Yapıştırıcılar184 SIL ELAST KİTİ 0.5KGPolidimetilsiloksan: optik fantomlar için polimer baz
Beyaz Rutil Titanyum Dioksit tozuAtlantik Ekipman MühendisleriTI-602Optik fantomlar için saçılma parçacıkları
Higgins Dolma Kalem Hindistan MürekkepMichaels El Sanatları Mağazaları  10015483Optik fantom için emici parçacıklar
Isıya Dayanıklı bantUlineS-7595Polimer kalıplar için ısıya dayanıklı bant
Fortus 360mc 3D yazıcıStratasysN/ABu model yazıcı ile malzeme değiştirebilme, yapı oluşturma ve destekleme
Fildişi Model MalzemeStratasysSDS-000001Kalıp parçalarını basmak ve/veya iç yapıyı yazdırmak için destek olarak kullanmak için malzeme 
SR-30 Çözünür DestekStratasys400638-0001İç yapıyı yazdırmak için baz çözünür destek malzemesi
Flacktek SpeedmixerFlacktek Inc.DAC 150.1 FVPolimer ve partiküllerin verimli bir şekilde karıştırılması için 
Entegre küreEdmund Optics58-585Optik özellikleri ölçmek için
Polikarbonat yapı plakaları (1 mm)StratasysN/AStratasys yazıcıdan kullanılmış polikarbonat yapı plakaları da kullanılabilir
ABS

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Curatolo, A., Kennedy, B. F., Sampson, D. D. Structured three-dimensional optical phantom for optical coherence tomography. Opt Express. 19 (20), 19480-19485 (2011).
  2. Miranda, D. A., Cristiano, K. L., Gutiérrez, J. C. Breast phantom for mammary tissue characterization by near infrared spectroscopy. J Phys Conf Ser. 466 (1), 012018(2013).
  3. Solomon, M., et al. Multimodal Fluorescence-Mediated Tomography and SPECT/CT for Small-Animal Imaging. J Nucl Med. 54 (4), 639-646 (2013).
  4. Wagnières, G., et al. An optical phantom with tissue-like properties in the visible for use in PDT and fluorescence spectroscopy. Phys Med Biol. 42 (7), 1415-1426 (1997).
  5. Rajaram, N., Reesor, A. F., Mulvey, C. S., Frees, A. E., Ramanujam, N. Non-Invasive, Simultaneous Quantification of Vascular Oxygenation and Glucose Uptake in Tissue. PLoS ONE. 10 (1), 0117132(2015).
  6. Niedre, M. J., Turner, G. M., Ntziachristos, V. Time-resolved imaging of optical coefficients through murine chest cavities. J Biomed Opt. 11 (6), 064017(2006).
  7. Schmidt, F. E. W., et al. Multiple-slice imaging of a tissue-equivalent phantom by use of time-resolvedoptical tomography. Appl Opt. 39 (19), 3380-3387 (2000).
  8. Cerussi, A. E., et al. Tissue phantoms in multicenter clinical trials for diffuse optical technologies. Biomed Opt Express. 3 (5), 966-971 (2012).
  9. Marín, N. M., et al. Calibration standards for multicenter clinical trials of fluorescence spectroscopy for in vivo diagnosis. J Biomed Opt. 11 (1), 014010(2006).
  10. Alexandrakis, G., Rannou, F. R., Chatziioannou, A. F. Tomographic bioluminescence imaging by use of a combined optical-PET (OPET) system: a computer simulation feasibility study. Phys Med Biol. 50 (17), 4225-4241 (2005).
  11. Wan, Q., Beier, H. T., Ibey, B. L., Good, T., Coté, G. L. Optical Diagnostics and Sensing VII. Coté, G. L., Priezzhev, A. V. , SPIE. (2007).
  12. Chen, C., et al. Preparation of a skin equivalent phantom with interior micron-scale vessel structures for optical imaging experiments. Biomed Opt Express. 5 (9), 3140-3149 (2014).
  13. Pogue, B. W., Patterson, M. S. Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry. J Biomed Opt. 11 (4), 041102(2006).
  14. Wróbel, M. S., et al. Use of optical skin phantoms for preclinical evaluation of laser efficiency for skin lesion therapy. J Biomed Opt. 20 (8), 085003(2015).
  15. Cubeddu, R., Pifferi, A., Taroni, P., Torricelli, A., Valentini, G. A solid tissue phantom for photon migration studies. Phys Med Biol. 42 (10), 1971-1979 (1997).
  16. Bae, Y., Son, T., Park, J., Jung, B. Fabrication of a thin-layer solid optical tissue phantom by a spin-coating method: pilot study. J Biomed Opt. 18 (2), 025006(2013).
  17. Park, J., et al. Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue V. Nordstrom, R. J., et al. , SPIE. (2013).
  18. Luu, L., Roman, P. A., Mathews, S. A., Ramella-Roman, J. C. Microfluidics based phantoms of superficial vascular network. Biomed Opt Express. 3 (6), 1350-1364 (2012).
  19. Chen, A. I., et al. Multilayered tissue mimicking skin and vessel phantoms with tunable mechanical, optical, and acoustic properties. Med Phys. 43 (6), Part 1 3117-3131 (2016).
  20. Lurie, K. L., Smith, G. T., Khan, S. A., Liao, J. C., Ellerbee, A. K. Three-dimensional, distendable bladder phantom for optical coherence tomography and white light cystoscopy. J Biomed Opt. 19 (3), 036009(2014).
  21. Golabchi, A., et al. Refractive errors and corrections for OCT images in an inflated lung phantom. Biomed Opt Express. 3 (5), 1101-1109 (2012).
  22. Rengier, F., et al. 3D printing based on imaging data: review of medical applications. Int J Comput Assist Radiol and Surg. 5 (4), 335-341 (2010).
  23. Wang, J., et al. Three-dimensional printing of tissue phantoms for biophotonic imaging. Opt Lett. 39 (10), 3010-3013 (2014).
  24. Ghassemi, P., et al. Evaluation of Mobile Phone Performance for Near-Infrared Fluorescence Imaging. IEEE Trans Biomed Eng. 64 (7), 1650-1653 (2017).
  25. Bentz, B. Z., Chavan, A. V., Lin, D., Tsai, E. H. R., Webb, K. J. Fabrication and application of heterogeneous printed mouse phantoms for whole animal optical imaging. Appl Opt. 55 (2), 280-287 (2016).
  26. Diep, P., et al. Three-dimensional printed optical phantoms with customized absorption and scattering properties. Biomed Opt Express. 6 (11), 4212-4220 (2015).
  27. Pogue, B. W., Patterson, M. S. Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry. Journal of Biomedical Optics. 11 (4), 041102-041116 (2006).
  28. de Bruin, D. M., et al. Optical phantoms of varying geometry based on thin building blocks with controlled optical properties. J Biomed Opt. 15 (2), 025001-025010 (2010).
  29. Boyle, A. J., et al. In vitro performance of a shape memory polymer foam-coated coil embolization device. Med Eng Phys. 49, 56-62 (2017).
  30. Hwang, W., Singhal, P., Miller, M. W., Maitland, D. J. In Vitro Study of Transcatheter Delivery of a Shape Memory Polymer Foam Embolic Device for Treating Cerebral Aneurysms. J Med Dev. 7 (2), 020932(2013).
  31. Sgaragli, G., Frosini, M. Human Tuberculosis I. Epidemiology, Diagnosis and Pathogenetic Mechanisms. Curr Med Chem. 23 (25), 2836-2873 (2016).
  32. Mufti, N., Kong, Y., Cirillo, J. D., Maitland, K. C. Fiber optic microendoscopy for preclinical study of bacterial infection dynamics. Biomed Opt Express. 2 (5), 1121-1134 (2011).
  33. Nooshabadi, F., et al. Intravital fluorescence excitation in whole-animal optical imaging. PLoS One. 11 (2), 0149932(2016).
  34. Nooshabadi, F., et al. Intravital excitation increases detection sensitivity for pulmonary tuberculosis by whole-body imaging with beta-lactamase reporter enzyme fluorescence. J Biophotonics. , (2016).
  35. Duck, F. A. Physical Properties of Tissue: A Comprehensive Reference Book. , Academic Press, Inc. (1990).
  36. Tuchin, V. V., Tuchin, V. Tissue optics: light scattering methods and instruments for medical diagnosis. 13, SPIE press. Bellingham. (2007).
  37. Prahl, S. Everything I think you should know about Inverse Adding-Doubling. , Oregon Tech. (2011).
  38. Inverse Adding-Doubling v.3-9-12. , (2014).
  39. Link, T. M., et al. A Comparative Study of Trabecular Bone Properties in the Spine and Femur Using High Resolution MRI and CT. J Bone Miner Res. 13 (1), 122-132 (1998).
  40. Batiste, D. L., et al. High-resolution MRI and micro-CT in an ex vivo rabbit anterior cruciate ligament transection model of osteoarthritis. Osteoarthr cartil. 12 (8), 614-626 (2004).
  41. Greening, G. J., et al. Characterization of thin poly(dimethylsiloxane)-based tissue-simulating phantoms with tunable reduced scattering and absorption coefficients at visible and near-infrared wavelengths. J Biomed Opt. 19 (11), 115002(2014).
  42. Meissner, S., Knels, L., Krueger, A., Koch, T., Koch, E. Simultaneous three-dimensional optical coherence tomography and intravital microscopy for imaging subpleural pulmonary alveoli in isolated rabbit lungs. J Biomed Opt. 14 (5), 054020(2009).
  43. Morris, A. H., et al. A new nuclear magnetic resonance property of lung. J Appl Phys. 58 (3), 759-762 (1985).
  44. Hearon, K., et al. Porous Shape Memory Polymers. Polym Rev (Phila Pa). 53 (1), 41-75 (2013).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

PDMS Fabrikasyonu3D Yazd r lm Yapntegre K reOptik zelliklerDoku Taklit EdiciBuhar Parlatmaz lebilir MalzemeI k letimiHava Yolu Modeli

İlgili makaleler