6.6: Frarenal Aorttaki Kan ve Lipitleri Görüntülemek için Fotoakustik Tomografi

Aşağıdaki prosedür, apolipoprotein-E eksikliği olan (apoE^-/-) farelerde infrarenal aortun kan ve lipid görüntülemesi için VPAT kurmak için gereken yöntemleri açıklamaktadır.

1. Lazer-ultrason Bağlantısı

1. Bir Nd: YAG darbeli optik parametrik osilatör lazer ve bir ultrason sistemi edinin. Bir darbe üreteci, 1 BNC kablosu ve iki BNC kablosuna bağlı bir D konektörü edinin.
2. D konektör kurulumunu kullanarak, 'Yangın' BNC kablosunu darbe üretecinin A portuna ve 'Q-anahtarı'nı puls üretecinin B portuna takın. Son olarak, ultrason sisteminin arkasındaki 'tetikleme' için C portundan bir BNC kablosu bağlayın.
3. Fiber optik kabloyu lazerle hizalayın ve fiber uçlarını 40 MHz ultrason dönüştürücüsünün yanlarına takın.
4. A, B ve C bağlantı noktalarının gecikmesini burada listelenen değerlere ayarlayın (Bağlantı Noktası A: 0,00000000, Bağlantı Noktası B: 0,00021440, Bağlantı Noktası C: 0,00000910). A ve B bağlantı noktalarını ters sinyale ve C bağlantı noktasını normal sinyale ayarlayın.

2. Hayvan Hazırlama ve Görüntü Elde Etme

1. Bir anestezi indüksiyon odasında% 3 izofluran kullanarak bir apoE ^{- /-} fareyi uyuşturun. Hayvan uyuşturulduktan sonra,% 1-2 izofluran vermek için fareyi bir burun konisine hareket ettirin.
2. Kornea kurumasını önlemek için hayvanların gözlerine göz kayganlaştırıcı sürün. Hayvanın solunumunu ve kalp atış hızını izlemek için farenin pençelerini ısıtılmış sahneye yerleştirilmiş elektrotlara bantlayın. Son olarak, vücut ısısını izlemek için rektal probu yerleştirin.
3. Hayvanın karnındaki tüyleri almak için tüy dökücü krem sürün. 30 saniye sonra bir gazlı bezle silin.
4. Ultrason dönüştürücüsünü hayvanın karnına yerleştirin ve infrarenal aortu bulun. Sol renal ven ve kuyruk arterine aort trifurkasyonu, kullanıcının bu alanı bulmasına yardımcı olacak iki dönüm noktasıdır.
5. Lazeri, hedef kana 1100 nm ışık ve ardından hedef lipide 1210 nm ışık vermek için çalıştırın. Lazer kullanımdayken uygun lazer koruyucu gözlük kullanın.

Bazen optoakustik tomografi olarak da adlandırılan fotoakustik tomografi, PAT, bir dokudan bileşim bilgisi elde etmek için ışıkla üretilen akustik dalgaları kullanan, gelişmekte olan bir biyomedikal görüntüleme yöntemidir.

Fotoakustik tomografi veya PAT, dokunun belirli bileşenlerini görüntülemek için belirli dalga boylarında ışık kullanır. Bu, lipid bazlı hastalık ilerlemesinin izlenmesi gibi çok çeşitli klinik öncesi ve klinik uygulamalar için yararlıdır.

Günümüzde kullanılan görüntüleme teknikleri, edinim süreleri, penetrasyon derinliği, zararlı kontrast maddelerin kullanımı ve maliyetler açısından doğal olarak sınırlıdır. PAT ise hızlı, non-invaziv ve kontrast madde içermeyen bir tekniktir ve ultrason gibi mevcut görüntüleme modaliteleri ile birleştirildiğinde aynı anda yapısal ve bileşimsel bilgi sağlayabilir.

Bu video, titreşimsel PAT'ın temel ilkelerini ve farelerde kan ve lipid görüntülemeyi kurma metodolojisini gösterecektir. Daha sonra, VPAT görüntülerinin ultrason ile birlikte nasıl yorumlanacağını ve ardından tekniğin birkaç uygulamasını göstereceğiz.

Bu görüntüleme tekniğinin temellerini tartışarak başlayalım.

VPAT görüntüleme sırasında, bir lazer kaynağından gelen tek dalga boylu ışık, ilgilenilen bölgede gösterilir. Bu ışık daha sonra biyolojik dokuda dalga boyuna özgü bir kimyasal bağ tarafından emilir. VPAT'ta, emilen ışık molekülün titreşmesine neden olur.

Bu titreşim enerjisinin bir kısmı daha sonra geçici ısıtmaya dönüştürülür. Bu ısı üretimi daha sonra lokal dokunun termoelastik bir şekilde genişlemesine neden olur ve sonuç olarak ultrasonik dalga yayılımı üretir. Buna fotoakustik etki denir. Ultrasonik dalganın bir ultrason dönüştürücü tarafından algılanması, bileşime özgü bir tomografik görüntü verir.

Matematiksel olarak, ışık kaynaklı akustik dalga P naught, sıcaklığa bağlı Gruneisen parametresi gama, absorpsiyon katsayısı mu a ve yerel optik akıcılık F tarafından yönetilir. Bu nedenle, sıcaklıktaki her milikelvin artışı için, bir ultrason dönüştürücü kullanılarak tespit edilebilen 800 paskal'lık bir basınç dalgası vardır. Işığın bu bağ seçici absorpsiyonu, kullanıcıların ışığın dalga boyunu ayarlayarak çeşitli biyolojik bileşenleri hedeflemesine olanak tanır.

Örneğin, kanı hedeflemek için 1.100 nanometre ışık kullanılır ve lipitleri hedeflemek için 1.210 nanometre ışık kullanılır. Ek olarak, akustik dalga yayılımını indüklemek için ışık kullanıldığından, bu teknik, kontrast maddelere veya invaziv prosedürlere ihtiyaç duymadan diğer optik tekniklerden daha derin yapıları tipik olarak görüntülemek için kullanılabilir.

VPAT'ın temellerini gözden geçirdikten sonra, şimdi apolipoprotein E eksikliği olan farelerin infrarenal aortunda kan ve lipitleri görüntülemek için VPAT'ın nasıl kurulacağına ve gerçekleştirileceğine dair bir örnek görelim.

İlk olarak, gerekli ekipmanı edinin: bir Nd:YAG darbeli optik parametrik osilatör lazer, bir ultrason sistemi, bir gecikme jeneratörü ve iki BNC kablosuna bağlı bir D konektörü. Ardından, Fire BNC kablosunu gecikme üretecinin A portuna ve Q-anahtarını gecikme jeneratörünün B portuna takın. Ultrason sisteminin arkasındaki tetiklemeyi tetiklemek için BNC kablosunun ucunu C portundan bağlayın.

A, B ve C bağlantı noktalarının gecikmesini burada listelenen değerlere ayarlayın. A ve B portları özel olarak ters çevrilmiş darbeler vermelidir ve C portu normal darbeler vermelidir. Ardından, fiber optik kabloyu lazerle hizalayın ve fiber uçlarını 40 megahertz ultrason dönüştürücüsünün yanlarına takın.

Şimdi, bir hayvanın fotoakustik tomografi için nasıl hazırlanacağını gösterelim.

İlk olarak, bir knockdown odasında% 3 izofluran kullanarak apolipoprotein E eksikliği olan bir fareyi uyuşturun. Hayvan uyuşturulduktan sonra, fareyi ısıtılmış aşamaya getirin ve %2 ila %2 izofluran vermek için bir burun konisini sabitleyin. Kornea kurumasını önlemek için hayvanın gözlerine göz kayganlaştırıcı sürün. Hayvanın solunumunu ve kalp atış hızını izlemek için farenin pençelerini ısıtılmış sahneye yerleştirilmiş elektrotlara bantlayın. Son olarak, vücut ısısını izlemek için bir rektal prob yerleştirin.

Ardından, tüy dökücü krem uygulayarak hayvanın tüm karnındaki tüyleri alın. Ultrason dönüştürücüsünü hayvanın karnına yerleştirin ve infrarenal aortu bulun. Sol renal ven ve kuyruk arterine aort trifurkasyonu, kullanıcının bu alanı bulmasına yardımcı olacak iki dönüm noktasıdır.

Görüntüleri almaya başlamak için, canlı bir B Modu görüntüsü görmek üzere B Moduna basın. 2D Kazanç düğmesini kullanarak kazancı ve Odak Alanı ve Odak Derinliği düğmelerini kullanarak odağı ayarlayın. Derinlik Uzaklığı, Görüntü Genişliği ve Görüntü Derinliği düğmelerini kullanarak görüntü genişliğini ve derinliğini ayarlayın.

Bundan sonra lazeri açın. Canlı B Modu ve PA görüntülerini görmek için PA Moduna basın. 2D Kazanç düğmesini kullanarak PA kazancını ayarlayın ve PA penceresini ve ekrandaki renk haritasını ayarlayın. Kanı hedeflemek için lazeri 1.100 nanometre ışıkta, ardından lipitleri hedeflemek için 1.210 nanometre ışıkta çalıştırın.

Şimdi in vivo olarak lipid ve kana özgü görüntüleme yapmak için VPAT protokolünün sonuçlarını gözden geçirelim.

Ultrason görüntüleme, infrarenal aort hakkında yapısal bilgi elde etmeyi sağladı. Bu, VPAT kompozisyon bilgilerini daha iyi yorumlamak için kullanılabilir. Spesifik olarak, 1.100 nanometrelik ışık aort içindeki kanı görüntülerken, 1.210 nanometrelik ışık deri altı ve periaortik yağ birikimini görüntüledi.

Bu görüntülerden de görüldüğü gibi cilt altı yağı cildin geometrisini takip eder. Bununla birlikte, periaortik yağ aortun konturunu takip eder ve kan sinyali aortun içinden kaynaklanır.

Fotoakustik tomografi çok çeşitli preklinik ve klinik uygulamalar için kullanılabilir.

İn vivo küçük hayvan görüntüleme, klinik öncesi çalışmalarda önemli bir rol oynar ve fotoakustik tomografi, elektronik absorpsiyonu tespit etmek için yakın kızılötesi ışık kullanır ve nörobiyolojik uygulamalar için derin beyin özelliklerinin yüksek çözünürlüklü görüntülenmesini sağlar. Hemoglobin oksijenasyonu, vasküler anatomi ve kan akışı hakkında kesin veriler toplanır. Bu dahili beyin görüntüleme bilgisi, normal ve patolojik beyin dokusunu değerlendirmek için kullanılabilir.

Vasküler tıpta, damarları ve arterleri görselleştirmek ve işlevselliklerini değerlendirmek önemlidir. Fotoakustik tomografi, plakları hassas veya stabil olarak karakterize eden bileşimsel bilgiler sağlar, böylece hangilerinin yırtılmaya eğilimli olduğunu ve miyokard enfarktüsü veya iskemik inmeye neden olabileceğini tahmin etmeye yardımcı olur.

JoVE'nin fotoakustik tomografiye giriş sürecini yeni izlediniz. Artık bu görüntüleme tekniğinin temel ilkelerini anlamalı ve bir hayvanı görüntüleyebilmeli ve sonuçları yorumlayabilmelisiniz. İzlediğiniz için teşekkürler!