Foto akustik Sistografi

Bu prosedürün genel amacı, toksik olmayan optik bulanık izleyiciler olarak yakın kızılötesi optik absorbans kullanarak in vivo iyonlaştırıcı olmayan fotoakustik sistografiyi göstermektir. Bu, önce deney hayvanının uyuşturulmasıyla gerçekleştirilir. İkinci adım, karın bölgesindeki kılları çıkararak, fareyi özel yapım bir hayvan tutucunun üzerine yerleştirerek, bir kateter yerleştirerek ve görüntüleme bölgesine ultrason jeli uygulayarak hayvanı görüntülemeye hazırlamaktır.

Mesaneye optik absorbans enjeksiyonundan önce ve sonra fotoakustik sistografi sistemi kullanılarak karın bölgesinin sonraki görüntüleri elde edilir. Sonuç olarak, bu işlem, radyasyona maruz kalmayan ve uzun süreli ağır ajan birikimi sağlamayan iyonlaştırıcı olmayan ve invaziv olmayan bir fotoakustik sistografi sistemi kullanılarak bir sıçan mesanesinin görüntülenmesine izin verir Akustik tomografi, biyolojik dokularda güçlü bir optik absorpsiyon kontrastı, yüksek ultrason uzamsal çözünürlüğü nedeniyle önde gelen bir biyomedikal görüntüleme yöntemi haline gelmiştir. Fototomografinin en önemli avantajı, iyonlaştırıcı radyasyondan tamamen arındırılmış olması, enjekte edilen ajanın mesanede birikmemesi, hızlı ve maliyetli olmasıdır.

Bu prosedür için, 532 nanometrede ışık üretmek için frekansı iki katına çıkarılmış bir Q anahtarlı neodimyum uyuşturucu atriyum alüminyum granat lazer kullanın. Lazer çıkışı, 680 ila 2.500 nanometre dalga boyu ayarlanabilir aralığına sahip bir optik parametrik osilatör veya OPO'dan geçirilir. Her lazer atışı için OPO darbe süresini beş nanosaniyeye ayarlayarak başlayın ve tekrarlama oranını 10 hertz'e ayarlayın.

Ardından, metilen mavisi kontrast maddesi ile kullanmak için optik dalga boyunu 667 nanometreye ayarlayın. Başka bir kontrast madde kullanılıyorsa bu dalga boyunun değiştirilmesi gerekebilir. OPO'dan çıkan ışığı dik açılı bir prizmadan ev yapımı küresel konik bir lense iletin.

Konik lens, 152 derecelik bir koni açısına sahip 2,5 santimetre çapında BK yedi lensten yapılmıştır. Ardından, birbirinden ayrılan halka şeklindeki ışık huzmesini şeffaf akrilikten yapılmış 2,5 santimetre kalınlığındaki optimal bir kondansatörden geçirin. Üst ve alt yüzeylerin çapları sırasıyla 6,1 ve 4,8 santimetredir.

Işın deseninin mükemmel bir halka şekli olduğundan emin olun. Çörek şeklindeki ışın deseni düzgün bir şekilde oluşturulmazsa, cilt yüzeyinden kaynaklanan fotoakustik sinyaller baskın olacaktır. Bu nedenle derin doku görüntülemesi elde etmek zor olacaktır.

Ardından, hayvan ile lazer arasındaki akustik bağlantıyı artırmak için küçük bir su kabı hazırlayın. Alt açıklık, optik ve akustik olarak şeffaf olan şeffaf ince bir polietilen film ile sarılır. Bir parça siyah elektrik bandı kullanarak, çizgi şeklindeki ışığı ultrason odak bölgesi ile koaksiyel olarak hizalayın.

Bunlar iyi hizalanmazsa, sistem düşük sinyal-gürültü oranından muzdarip olacaktır. Ardından, fotoakustik dalgaları tespit etmek için Küresel odaklı ultrason dönüştürücüsünü monte edin. Bunun için bir V 3 0 8 Olympus NDT daldırma dönüştürücü kullanılır.

Beş megahertz'de veri toplar ve sırasıyla 590 ve 144 mikrometre enine ve eksenel çözünürlüklere sahiptir. Ardından dönüştürücüyü, fotoakustik dalgaları yükseltecek ve bunu bir osiloskopa bağlayacak geniş bantlı bir ultrasonik darbeye veya alıcıya bağlayın. Sistem kurulduktan sonra, osiloskop aracılığıyla fotoakustik dalgaların varış zamanlarını ölçerek ALINE görüntüleri adı verilen tek boyutlu zaman çözümlü görüntüler elde edin.

Ardından, iki boyutlu B taramaları ve üç boyutlu fotoakustik görüntüler elde etmek için laboratuvar görünümünü kullanarak doğrusal bir raster aşamasını mekanik olarak kontrol edin. Üç boyutlu görüntüleme, 3D görüntüler elde etmek için 2,5 santimetre x 2,4 santimetre x 1,5 santimetre boyutunda bir alan için numune başına yaklaşık 25 dakika sürer. Sahneyi kontrol etmek için laboratuvar görünümü programını ayarlayın.

X yönünde 0,2 milimetre adım boyutuyla 125 örnek, Y yönünde 0,4 milimetre adım boyutuyla 60 örnek ve Z yönü boyunca 50 megahertz örnekleme hızıyla 500 veri noktası elde edin. Son olarak, ham verileri almak, dönüştürmek ve hacimsel verileri temsil eden bir dizi kesitsel bcan görüntüsüne dönüştürmek için bir MathWorks MATLAB yazılım sistemi kurun. Kaydedilen görüntüler daha sonra 2D maksimum genlikli projeksiyon görüntüleri olarak görüntülenir.

Sıçanları görüntülemeye hazırlamak için, bir ketamin ve ksilazin karışımının intraperitoneal enjeksiyonu ile 200 ila 250 gram ağırlığında bir dişi sprague dolly sıçanı anestezi uygulayın. Daha sonra epilasyon losyonu kullanarak karın bölgesinin etrafındaki beş santimetrelik bir karedeki tüyleri alın. Ardından, fareyi özel yapım hayvan tutucusunun üzerine yerleştirin.

Daha sonra bir kayganlaştırıcı ile kaplayarak yerleştirme için 22 gauge bir kateter hazırlayın ve kateterin distal ucunu, kateterin göbeği açıklığa ulaşana ve idrar kateter yoluyla boşalmaya başlayana kadar üretraya yatay olarak yerleştirin. Son olarak, fareyi fotoakustik sistografi sisteminde hayvan tutucunun üstünde ve su kabının altında olacak şekilde konumlandırın. Görüntülemeye başlamak için, in vivo fotoakustik görüntüleme deneyleri sırasında buharlaştırılmış izo flor kullanarak sıçanı tamamen uyuşturun.

Daha sonra akustik eşleşmeyi iyileştirmek için hayvan derisi yüzeyi ile plastik zar arasına ultrason jeli uygulayın. Ardından, kontrast maddelerin enjeksiyonundan önce bir kontrol üç boyutlu fotoakustik görüntü elde etmek için hazırlanan MathWorks mat laboratuvar programını çalıştırın. Kontrol görüntüsü elde edildikten sonra, metilen mavisi enjeksiyonunu takiben kateter yoluyla mesaneye sulu bir metilen mavisi çözeltisi vermek için bir mililitrelik bir şırınga kullanın.

Enjeksiyondan 48 saat sonrasına kadar her 12 saatte bir bir dizi in vivo fotoakustik görüntü elde edin. Daha sonra, kilogram pentobarbital başına 150 miligram kullanarak aşırı doz enjekte ederek fareyi feda edin. Sonra mesaneyi ve böbreği çıkarın ve cam bir tabağa koyun.

İn enjekte edilmemiş bir hayvandan alınan mesane ve böbrek, ex vivo görüntüleme için bir kontrol olarak kullanılmalıdır. Fotoakustik sistografi sisteminde cam plakayı su kabının altına yerleştirin ve görüntüleme sırasında akustik eşleşmeyi iyileştirmek için eksize edilen organlar ile plastik membran arasına ultrason jeli uygulayın. Burada gösterilen görüntü, 667 nanometre lazer ışığı prem metilen mavisi enjeksiyonu ile görüntülenen bir sıçanın iki boyutlu XY abdominal taramasıdır.

Burada, kan fotoakustik bir sinyal oluşturmak için ışığı emdiği için kan damarları kolayca görülebilir, ancak kontrast madde eksikliği nedeniyle görünür bir mesane yoktur. Metilen mavisi kontrast maddenin enjeksiyonundan 12 saat sonra görüntülendiğinde, mesane boyunca çok güçlü bir genlik ile mesane kolayca görünür hale gelir. 24 ve 48. saatlerde tekrar ölçüldüğünde kontrast madde vücudu terk etmiştir ve optik parametrik osilatör ile optik dalga boyunu 850 nanometreye değiştirerek artık görünmez hale gelen metilen mavisi kontrast madde artık enerjiyi emmez ve görünmez hale gelir.

Bu, mesanenin etkili bir şekilde ortadan kalkmasını sağlar ve sistem için başka bir olumsuz kontrol görevi görür. Burada gösterilen noktalı çizgiler boyunca Z düzleminden elde edilen derinlik çözümlenmiş görüntüler, burada gösterildiği gibi ilgi alanları boyunca ek derinlik verileri sağlar veya alanı üç boyutlu olarak tanımlamak için tüm görüntü için gerçekleştirilebilir. Bu videoda, Fotoakustik oskopi adı verilen in vivo mesane başına iyonlaştırıcı olmayan ve iyonlaştırıcı olmayan bir işlemin fiziksel yeteneğini gösterdik.

Fotoakustik görüntüleme sistemimizi kullanarak, gelecekte kurşunda optik etki izleyici enjeksiyonu ile dolu sol mesanemizi başarıyla görüntüledik. Bu teknik, pediatrik hastalarda bisco reflü gibi ürolojik problemlerin izlenmesinde düşük radyasyon dozu olarak da uygulanabilir. Bu prosedürün taşınabilirliği ve ucuz doğası, bu tür bir uygulama için idealdir.