Name: Evrensel Real Time Derin Doku İnsan Anjiografi ve Fonksiyonel Preklinik Çalışmalar üç boyutlu Optoacoustic Görüntüleme Probe El (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2014-11-04T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 56 s
Description: Öğrenin, taşınabilir optoakustik görüntüleme sistemiyle derin doku damar morfolojisini ve hemodinamik parametreleri gerçek zamanlı olarak nasıl görüntüleyeceğinizi. Bu yöntem, fonksiyonel ve moleküler biyomedikal araştırmalar için yeni olanaklar sunar.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu sonuçlara yol açan araştırma, ERC-2010-StG-260991 hibe sözleşmesi kapsamında Avrupa Araştırma Konseyi'nden fon almıştır.

Hacimsel elle tutulan optoacoustic probu ile çalıştırmak için ayrıntılı bir prosedür aşağıda tarif edilmiştir. Bu prosedür hayvan ve insan deneyleri ile ilgili onaylanan kurumsal düzenlemelere göre yapılır. 1. Sistem Hazırlama <ol><li> Çıkış ışık demeti stabilize Ameliyat öncesinde 15 dk&#39;lık bir ısınma dönemi için lazer açın. </li><li> Derinin (Şekil 1) ile temas halinde olan izole membran ile su kapama parçası yerleştirin. Not: (deri ile temas halinde olan) ayırma membranı ile dönüştürücüye (küresel prob merkezi) maksimum hassasiyeti bölgesi arasındaki mesafe etkin görüntüleme derinliğini oluşturur. </li><li> Bir pompa vasıtası ile izole membran ve deiyonize su ile transdüktörün yüzeyi arasında yaklaşık olarak 100 ml tam hacmma doldurun. </li><li> Herhangi bir su kaçağı veya hava kabarcıkları prese olduğundan emin olunnt. Seçenek olarak ise, su sirkülasyon sağlayarak hava kabarcıklarını önlemek. </li><li> Oda sıcaklığında deneyleri gerçekleştirmek ve bu sıcaklıkta muhafaza edilir, bağlantı ortamı (su) sunuyor. </li></ol> 2. Görüntüleme Hazırlık <ol><li> İnsan görüntüleme hazırlanması. </li><li> Görüntülerde istenmeyen bir arka plan önlemek için bir epilasyon losyon ile to-görüntülü parçası saç kaldırmak (bu adım isteğe bağlıdır). </li><li> Bölgesi çevresinde cilt açıdan verimli akustik bağlantı mekanizmasının temin etmek amacıyla, görüntülenecek üzerine ultrason jeli uygulanır. Ilgi bölgesinde optoacoustic probu yerleştirin. Hiçbir hava kabarcığı ultrason bağlantı jel mevcut olduğundan emin olun. </li><li> Hayvan görüntüleme hazırlanması. </li><li> Hayvanlar ile bakım ve deneysel işlemler, kurumsal ve devlet kuralları ve düzenlemeleri ile uyum içinde olduğundan emin olun. </li><li> Bölgesinde hayvanın kürk çıkarın bir traş losyon ile, görüntülenecek. Ile hayvanın gözleri koruyunyoğun darbeli lazer radyasyonuna maruz kuruluk ve hasar görmesini önler veteriner merhem. </li><li> 0.9 l, ketamin / ksilazin hacim olarak (100 mg / kg ketamin + 5 mg / kg iksilazin) Deneyden önce ya da kullanım izofluran anestezisi (% 2-3 () intraperitoneal (İP) kullanarak, hayvan anestezisi / Deney sırasında dakika gaz akışı). Hayvanın arka bacak refleksini kontrol ederek anestezisi teyit edin. </li><li> Bölgenin etrafında cilde ultrason jeli uygulayın verimli akustik bağlamayı sağlayan ve ilgi bölgesinde optoacoustic probu yerleştirmek için yansıması için. Hiçbir hava kabarcığı ultrason bağlantı jel mevcut olduğundan emin olun. </li></ol> 3. Ön görünümü Çalışma Modu <ol><li> 690 nm ve 900 nm ve 10 ile 50 Hz arasında darbe tekrarlama oranı arasındaki görüntüleme dalga boyu (ler) kurma. Akustik veri toplama sistemi için parametreleri seçin - 1 MΩgiriş empedansı. İkinci ve 12 bit dikey çözünürlük başına 40 megasamples bir örnekleme hızında her lazer darbesi için 2030 örnekleri Edinme. Lazer Q-switch çıkışı ile satın tetikler. </li><li> Operatör ve hasta hem de optik dalgaboyu (ler) için uyarlanmış koruyucu gözlük kullanın emin olun. Insan deneyleri 19 emniyet maruz kalma limitlerini karşılamak ve hayvanlarda termal baskıyı ve cilt hasarı önlemek için doku yüzeyindeki ışık fluens yakın kızılötesi dalga boyları için deney sırasında 20 mJ / cm 2 altında tutulur, böylece lazer gücünü ayarlama . </li><li> Lazer darbe tekrarlama oranı karşılık gelen bir kare hızında üç boyutlu görüntülemeye izin işleme algoritmalarının bir GPU uygulaması ile ön görünümü yazılımını başlatın. </li><li> Prob Taşı ve / veya nesne görselleştirme performansını optimize etmek ve ilgi yapılarını lokalize etmek için görüntülü edilecek. </li></ol> 4. Veri Toplama <ol><li> Tarama (el) modu için veri toplama. </li><li> Gerekirse, ilgi bölgesinde kontrast zenginleştirmek alımı öncesinde bir kontrast madde enjekte. NOT: Bizim deneylerde kontrastlı insan görüntüleme gerçekleştirilen değil. Bununla birlikte, çeşitli kontrast maddeler, potansiyel olarak, bu amaç için kullanılabilir. Indosiyanin yeşili (ICG) yetişkin vücut ağırlığı 2 mg / kg&#39;lık maksimum tavsiye edilen dozda kontrast için kullanılabilir klinik olarak onaylı bir optik kontrast maddesinin bir örnektir. </li><li> Önizleme yazılımın yürütülmesini sağlamak 3.1 anlatılan parametreler ile, veri toplama için uygun donanım başlatın. Yavaşça ilgi yapılarını izlemek için görüntülü bölgenin etrafında probu hareket. NOT: Birden fazla lazer dalga boylarında görüntüler eşzamanlı olarak yakalandığı zaman, el modunda prob hareket hızı önemli ölçüde azalma olduğu (tercihen aşağıda 2 mm / snIşıksal karışmamış görüntülerde hareket ilgili eserler önlemek için 50 Hz lazer darbe tekrarlama oranı) için. </li><li> Sabit modu için veri toplama. </li><li> Tutucuya görüntülü nesne (örn., Hayvan) ve el probu Dağı ve ön görünümü yazılımın yürütülmesini sağlamak 3.1 açıklanan parametreleri ile alımı başlatabilirsiniz. </li><li> Optoacoustic prob ve ilgi bölgesi dinamik biyolojik olayların görselleştirmek için deney boyunca aynı pozisyonda görüntüleme parçası koruyun. </li><li> Ilgi bölgedeki dinamik dağılımını izlemek için kontrast madde enjekte edilir. NOT: Bizim fare deneylerinde, Indosiyanin Yeşil (ICG) kontrast için kullanılmıştır. Genel bir kılavuz, 10 nmol ve 0.4 mg bir miktarda itibariyle / ICG&#39;nin kg, in vivo olarak, multi-spektral optoacoustics ile tespit kontrast oluşturmak için farenin dolaşımı içine alınmak üzere yer alır. NOT: kontrast madde olmalıdırilgili makam tarafından, insan ve / veya hayvan kullanımı için onaylanmıştır. </li></ol> 5. Deney sonlandırılması <ol><li> Lazer durdurun. </li><li> Görüntülü bölgeden optoacoustic probu çıkarın. Hayvan çalışmada, anestezi kaynağını durdurun. </li><li> Sıcak tutmak ve tam anestezi kurtarıldı kadar diğer hayvanlarla temasını önlemek için bir kızılötesi ısıtıcı altında hayvan yerleştirin. Anestezi kurtarma sırasında gözetimsiz hayvan bırakmayın. </li></ol> 6. Off-line Veri İşleme <ol><li> Veri işleme için kullanılan yazılım uygulamasında edinilen optoacoustic sinyalleri içeren dosya (lar) yükleyin. </li><li> Her bir çerçeve ve her dalga boyu için optik absorpsiyon volümetrik bir görüntüye karşılık gelen üç boyutlu bir matris dizi elde etmek üzere bir rekonstrüksiyon algoritması kullanarak. NOT: bu tercih edilir rekonstrüksiyonu için böyle Heterojen gibi bozan faktörler, muhasebe bir algoritma kullanmakgörüntüsü nesne de çaba ve zayıflama sırayla nihai bant genişliği ve bulgulama elemanları ve hafif akıcılık varyasyonlar geometrik şekil, etkisi, soğurulan enerjinin dağılımının daha nicel bir gösterimini elde etmek için. </li><li> Her bir çoklu dalga boyu çerçeve, numunede mevcut olan her bir emici madde için optik absorpsiyon temsil eden üç boyutlu bir matris dizileri yeni bir dizi elde etmek için bir karışmama algoritması kullanılır. </li><li> Gerekirse, daha fazla biyolojik ilgili parametrelerin görüntülenmesine ve okumayı kolaylaştırmak için optik soğurma dağılımını temsil eden matris dizileri işlemek. </li></ol>

<ol><li>Stritzker, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vaccinia+virus-mediated+melanin+production+allows+MR+and+optoacoustic+deep+tissue+imaging+and+laser-induced+thermotherapy+of+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Vaccinia virus-mediated melanin production allows MR and optoacoustic deep tissue imaging and laser-induced thermotherapy of cancer.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (9), 3316-3320 (2013).</li>
<li>Herzog, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical+Imaging+of+Cancer+Heterogeneity+with+Multispectral+Optoacoustic+Tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Optical Imaging of Cancer Heterogeneity with Multispectral Optoacoustic Tomography.</a> Radiology. 263 (2), 461-468 (2012).</li>
<li>Johnson, S. P., Laufer, J. G., Zhang, E. Z., Beard, P. C., Pedley, R. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Determination+of+Differential+Tumour+Vascular+Pathophysiology+in+Vivo+by+Photoacoustic+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Cancer%22%5BJournal%5D)">Determination of Differential Tumour Vascular Pathophysiology in Vivo by Photoacoustic Imaging.</a> Eur J Cancer. 48, 186-187 (2012).</li>
<li>Yao, J. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Noninvasive+photoacoustic+computed+tomography+of+mouse+brain+metabolism+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Neuroimage%22%5BJournal%5D)">Noninvasive photoacoustic computed tomography of mouse brain metabolism in vivo.</a> Neuroimage. 64, 257-266 (2013).</li>
<li>Strohm, E. M., Berndl, E. S. L., Kolios, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+frequency+label-free+photoacoustic+microscopy+of+single+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">High frequency label-free photoacoustic microscopy of single cells.</a> Photoacoustics. 1 (3-4), 49-53 (2013).</li>
<li>Beard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+photoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Interface+Focus%22%5BJournal%5D)">Biomedical photoacoustic imaging.</a> Interface Focus. 1, 602-631 (2011).</li>
<li>Wang, L. H. V., Hu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+Tomography%3A+In+Vivo+Imaging+from+Organelles+to+Organs%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic Tomography: In Vivo Imaging from Organelles to Organs.</a> Science. 335 (6075), 1458-1462 (2012).</li>
<li>Xiang, L. Z., Wang, B., Ji, L. J., Jiang, H. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((4-D+Photoacoustic+Tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep-Uk%22%5BJournal%5D)">4-D Photoacoustic Tomography.</a> Sci Rep-Uk. 3, 10-1038 (2013).</li>
<li>Buehler, A., Dean-Ben, X. L., Claussen, J., Ntziachristos, V., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Three-dimensional+optoacoustic+tomography+at+video+rate%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+express%22%5BJournal%5D)">Three-dimensional optoacoustic tomography at video rate.</a> Optics express. 20 (20), 22712-22719 (2012).</li>
<li>Dean-Ben, X. L., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adding+fifth+dimension+to+optoacoustic+imaging%3A+volumetric+time-resolved+spectrally-enriched+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Light%3A+Science+and+Applications%22%5BJournal%5D)">Adding fifth dimension to optoacoustic imaging: volumetric time-resolved spectrally-enriched tomography.</a> Light: Science and Applications. 3, (2014).</li>
<li>Fronheiser, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+optoacoustic+monitoring+and+three-dimensional+mapping+of+a+human+arm+vasculature%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Real-time optoacoustic monitoring and three-dimensional mapping of a human arm vasculature.</a> J Biomed Opt. 15 (2), (2010).</li>
<li>Buehler, A., Kacprowicz, M., Taruttis, A., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+handheld+multispectral+optoacoustic+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Real-time handheld multispectral optoacoustic imaging.</a> Opt Lett. 38 (9), 1404-1406 (2013).</li>
<li>Yang, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+functional+photoacoustic+and+ultrasonic+endoscopy+of+internal+organs+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Simultaneous functional photoacoustic and ultrasonic endoscopy of internal organs in vivo.</a> Nat Med. 18 (8), 1297-1302 (2012).</li>
<li>Kruger, R. A., Lam, R. B., Reinecke, D. R., Del Rio, S. P., Doyle, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+angiography+of+the+breast%5BTitle%5D)+AND+%22Med+Phys%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic angiography of the breast.</a> Med Phys. 37 (11), 6096-6100 (2010).</li>
<li>Heijblom, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualizing+breast+cancer+using+the+Twente+photoacoustic+mammoscope%3A+What+do+we+learn+from+twelve+new+patient+measurements%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+express%22%5BJournal%5D)">Visualizing breast cancer using the Twente photoacoustic mammoscope: What do we learn from twelve new patient measurements.</a> Optics express. 20 (11), 11582-11597 (2012).</li>
<li>Dean-Ben, X. L., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Portable+spherical+array+probe+for+volumetric+real-time+optoacoustic+imaging+at+centimeter-scale+depths%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+express%22%5BJournal%5D)">Portable spherical array probe for volumetric real-time optoacoustic imaging at centimeter-scale depths.</a> Optics express. 21 (23), 28062-28071 (2013).</li>
<li>Dean-Ben, X. L., Ozbek, A., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Volumetric+real-time+tracking+of+peripheral+human+vasculature+with+GPU-accelerated+three-dimensional+optoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+transactions+on+medical+imaging%22%5BJournal%5D)">Volumetric real-time tracking of peripheral human vasculature with GPU-accelerated three-dimensional optoacoustic tomography.</a> IEEE transactions on medical imaging. 32 (11), 2050-2055 (2013).</li>
<li>Dean-Ben, X. L., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+optoacoustic+human+angiography+with+handheld+video+rate+three+dimensional+scanner%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Functional optoacoustic human angiography with handheld video rate three dimensional scanner.</a> Photoacoustics. 1 (3-4), 68-73 (2013).</li>
<li>American National Standards for the Safe Use of Lasers ANSI Z136.1.. , Americal Laser Institute. 
 
 <a target="_blank" href="http://www.lia.org/PDF/Z136_1_s.pdf">http://www.lia.org/PDF/Z136_1_s.pdf</a> (2000).</li>
<li>Ntziachristos, V., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+imaging+by+means+of+multispectral+optoacoustic+tomography+%28MSOT%29%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+reviews%22%5BJournal%5D)">Molecular imaging by means of multispectral optoacoustic tomography (MSOT).</a> Chemical reviews. 110 (5), 2783-2794 (2010).</li>
<li>Luke, G. P., Yeager, D., Emelianov, S. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biomedical+Applications+of+Photoacoustic+Imaging+with+Exogenous+Contrast+Agents%5BTitle%5D)+AND+%22Ann+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Biomedical Applications of Photoacoustic Imaging with Exogenous Contrast Agents.</a> Ann Biomed Eng. 40 (2), 422-437 (2012).</li>
</ol>

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Küçük hayvan araştırmalarında optoacoustic görüntüleme teknikleri ile sunulan benzersiz avantajlar örneğin öngörülen teşhis ve tedavi izleme uygulamaları bir dizi ile, klinik uygulamaya teknolojiyi tercüme için güçlü motivasyon yarattı., Meme ve cilt kanseri, iltihap veya periferik damar hastalıkları. Bununla birlikte, etkili bir tomografik görüntü elde etme geometrisini oluşturmak için ışık kaynakları ve tespit elemanlarının yeterli sayıda çevrili olabilir fareler veya daha küçük hayvanlar için, aksine, insan ...

Teknolojinin 1-5 sunduğu eşsiz avantajlar sömürmek yeni uygulamaların çeşitliliği kapsayan yayınların giderek artan sayısına göre tecelli olarak Optoacoustic (foto akustik) görüntüleme, biyolojik ve tıbbi araştırma topluluklarından büyüyen ilgi çekiyor. Özellikle, uzak ışık uzadıya sınırının ötesinde derinliklerde yüksek uzay-zamansal çözünürlüğe sahip görüntü spektral ayırt edici foto-emici ajanlara kapasite fonksiyonel ve moleküler görüntüleme 6-10 görülmemiş yetenekleri açılır. Nitekim, klinik uygulamaya optoacoustic teknolojinin çeviri teşhis ve birçok hastalığın tedavi takibinde umut verici umutları ile birlikte geliyor. Bununla birlikte, optik olarak saçılma fotonlar ve emici doku ve optoacoustic olgusu ile ilişkili olarak çok zayıf tepkiler sınırlı yayılma yöntemi uygulanabilir derinliğini sınırlar. Bunun bir sonucu olarak, elle tutulan optoaendoskopi sistemleri doğal menfeze 13 yoluyla onlara takarak vücutta görüntüleri sağlamak için kullanılır ise kostik sondalar vücut 11,12 dışından erişilebilir görüntü parçaları için denenmiştir. Böyle kadın meme gibi insan vücudunun bazı düşük emici parçalar, ayrıca tomografik optoacoustic tarayıcılar 14,15 ile erişilebilir. Ayni şekilde, ultrasonografi, büyük esnekliği sağladığından Özel ilgi konusu olan, elde tutulan bir yaklaşımdır. Burada, optoacoustic görüntüleme için ortak ultrason doğrusal dizi prob adaptasyon başlıca nedeni, ultrason ve optoacoustics arasında tomografik görüntüleme gereksinimleri temel farklılıklar nedeniyle, zorlu kalır. Standart ultrasonografide yüksek kare hızları sıralı olarak etkin iken kHz aralığında yüksek darbe tekrarlama frekansları kullanan şemaları gönderme-alma, gerçek zamanlı üç boyutlu optoacoustic görüntüleme tek bir int hacimsel tomografik eşzamanlı veri toplama ile elde edilirlazer nabzını errogating. Bu durumda, yüksek kaliteli optoacoustic görüntüleme görüntüsü nesnenin etrafında en olası katı açısı üç boyutlu verilerin elde edilmesi anlamına gelir. Son zamanlarda, biz gerçek zamanlı 16 üç boyutlu (hacimsel) görüntüleme için ilk el optoacoustic probu tanıttı. Sistem 90 ° &#39;lik bir açı içeren küresel bir yüzey (Şekil 1A&#39; da mavi noktalar) üzerine yerleştirilmiş 256 piezoelektrik elemanlarının bir iki boyutlu dizi dayanmaktadır. Yaklaşık 3 x 3 mm 2&#39;nin tek tek elemanlarının boyutu, aynı zamanda bunların oryantasyon ve frekans bant genişliği (yaklaşık olarak 2-6 MHz) Şekil kürenin merkezini (siyah küp saran bir santimetre çaplı bir birimden etkili sinyal toplama garanti 1A). Görüntüleme bölgesinde optik uyarım, dizinin merkezi bir silindirik boşluğu içine sokulan bir elyaf demeti ile donatılır, böylece herhangi bir dalga boyu suscElyaf demeti aracılığıyla iletilen edilme eptible görüntüleme için kullanılabilir. Optik fiber demeti ile transdüktörün dizinin bir gerçek resmi Şekil 1B &#39;de gösterilmiştir. Lazer darbe tekrarlama frekansı tarafından belirlenen bir kare hızında gerçek zamanlı görüntüleme ayrıca bir Grafikler- ile etkin şekilde verimli uyarma ve sinyallerin eş zamanlı algılama, tek atış uyarma (bir lazer darbesi) ile derin doku görüntüleme sağlar işlem birimi (GPU) rekonstrüksiyon prosedürü 17. uygulanması. Saydam polietilen membran (Şekil 1C) ile silindirik bir mahfaza, bir akustik verici sıvı ortam (su) çevrelemek için dönüştürücü dizisine bağlanmıştır. Zar, başka akustik jel aracılığıyla dokuya bağlanır. Elle tutulan bir işletim modunda kullanılır bir şekilde optoacoustic probunun bir resmi Şekil 1D &#39;de gösterilmiştir. Gösterdi thrklinik teşhis ve potansiyel uygulamalar bir dizi için önemli avantajlar ile gelen gerçek zamanlı fonksiyonel görüntüleme kapasitesi ile birlikte ee boyutlu el optoacoustic görüntüleme, periferik vasküler hastalık gibi çeşitli endikasyonlar, lenfatik sistem bozuklukları, meme kanseri, deri lezyonları için öngörülmektedir enflamasyon veya artrit 18. Ayrıca, hızlı görüntüleme kapasitesi sabit bir konumda düzenlenmiş probu ile dinamik bir biyolojik olayların görselleştirme sağlar. Hızlı dalga boyu ayarlama optik parametrik osilatör (AFE) lazer teknolojisi ile birleştiğinde, bu yaklaşım foto-emici maddeler biodistribution gerçek zamanlı görüntüleme için izin verir. Böylece, yeni olanaklar aynı derecede örneğin, küçük hayvan görüntüleme uygulamalarında ortaya çıkabilir., Doku hemodinamiğini okuyan, in vivo hücre izleme, farmakokinetik, organ perfüzyon görselleştirme, tümörler ve kalp-damar sistemi, veya nörogörüntülemenin moleküler görüntüleme hedefli. <p class = biz birkaç tipik klinik ve küçük hayvan görüntüleme senaryolarda küresel dizi optoacoustic el prob ve vitrin performans ile çalışması için deneysel görüntüleme protokolü ayrıntılı bir açıklamasını bu çalışmada &quot;jove_content&quot;&gt;.

<table><tbody><tr><td>Optik parametrik osilatör (OPO) tabanlı lazer</td><td>Innolas Laser GmbH, Krailling (Almanya)</td><td>ısmarlama</td><td>Lazer, yaklaşık 10 nsn süreli ve 80 mJ. 'ye kadar enerjili lazer darbeleri sağlar Dalga boyu 680-950 nm arasında ayarlanabilir.</td></tr><tr><td>Küresel piezokompozit dedektör dizisi</td><td>Imasonic SaS, Voray (Fransa)</td><td>ısmarlama</td><td>Dizi, küresel bir yüzeye dağıtılmış 256 piezoelektrik sensörden oluşur. Her elemanın boyutları 3 x 3 mm2, 4 MHz'lik merkezi frekans ve %100 bant genişliğidir.&nbsp;</td></tr><tr><td>Veri toplama sistemi (DAQ)</td><td>Falkenstein Mikrosysteme GmbH, Taufkirchen (Almanya)</td><td>ısmarlama</td><td>DAQ aynı anda saniyede 40 mega örnekte 256 sinyal ve 2.030 örnek alır. Giriş empedansı 1 MW'tır.</td></tr><tr><td>Elyaf demeti</td><td>CeramOptec GmbH, Bonn (Almanya)</td><td>ısmarlama</td><td>Demet, giriş ve çıkışta rastgele dağıtılan 480 ayrı fiberden oluşur. Her bir fiberin sayısal açıklığı 0,22'dir.</td></tr><tr><td>Atimik çıplak fare</td><td>Harlan Laboratories (Hollanda)</td><td>Atimik çıplak - Foxn1nu</td><td>Deney sırasında fare 8 haftalık (yetişkin) idi. Etik protokol Bavyera hükümeti tarafından onaylandı (numara 55.2.1.54-2632-102-11)</td></tr><tr><td>Bepanthen krem</td><td>Bayer AG (Almanya)</td><td></td><td>Anestezi sırasında gözleri korumak için veteriner merhemi</td></tr><tr><td>Veri işleme yazılımı</td><td>Matlab (Mathworks, Natick, MA, ABD)</td> <td>ısmarlama</td><td>Veri işleme yazılımı enstitümüzde geliştirilmiştir. Her dalga boyunda yeniden yapılandırmaya ve çok dalga boylu karıştırmanın yanı sıra daha fazla veri işlemeye izin verir.</td></tr><tr><td>Su çevreleyen kısım</td><td></td><td>ısmarlama</td><td>Bu kısım, cilt ve dönüştürücü elemanlar arasında akustik bir bağlantı ortamı görevi gören suyu içerir</td></tr><tr><td>İndosiyanin yeşili (ICG)</td><td>PULSION Medical Systems SE</td><td></td><td>ICG-PULSION (aktif bileşen: indosiyanin yeşil boyası) kardiyak, dolaşım ve mikro dolaşım teşhislerinde, karaciğer fonksiyon teşhislerinde ve oftalmik anjiyografi teşhislerinde kullanılan bir ilaçtır.</td></tr></tbody></table>

evrensel real time derin doku İnsan anjiografi ve fonksiyonel preklinik Çalışmalar üç boyutlu optoacoustic görüntüleme probe el

Universal Hand-held Three-dimensional Optoacoustic Imaging Probe for Deep Tissue Human Angiography and Functional Preclinical Studies in Real Time

Yüksek optik kontrast ve mükemmel uzamsal çözünürlüğün özel kombinasyonu, optoakustiği (fotoakustik) derin optik opak dokularda aynı anda anatomik, fonksiyonel ve moleküler kontrast elde etmek için ideal hale getirir. Küçük hayvan araştırmaları için optoakustik uygulamasında son zamanlarda muazzam bir potansiyel gösterilmiş olsa da, bu görüntüleme teknolojisinin klinik uygulamaya dönüştürülmesi için de büyük çabalar sarf edilmiştir. Burada, doku morfolojisi ve fonksiyonunun gerçek zamanlı olarak yüksek çözünürlüklü ve spektral olarak zenginleştirilmiş hacimsel görüntülerini sunabilen yeni geliştirilmiş bir optoakustik tomografi yaklaşımı sunuyoruz. Görüntüleme sistemi ile hem elde tutulan hem de sabit modlarda çalışmak için deneysel protokolün ayrıntılı bir açıklaması sağlanmış ve fare modellerinde ve insanlarda fonksiyonel ve moleküler çalışmaları içeren farklı potansiyel senaryolar için sergilenmiştir. Görüntüleme probunun çok yönlü el tipi tasarımı ile birlikte üç boyutlu gerçek zamanlı görselleştirme imkanı, yeni geliştirilen yaklaşımı günümüzün klinik öncesi araştırma ve klinik uygulamalarında kullanılan görüntüleme modaliteleri panteonu arasında benzersiz kılmaktadır.

Açıklanan hacimsel el optoacoustic prob yeteneklerini gösteren Temsilcisi sonuçları, bu bölümde sergilendi. Her durumda, deri yüzeyi üzerinde ışık akıcılığı 20 mJ / cm2 19 emniyet maruz kalma sınırının altında tutuldu. Periferik insan damarsal izleme gerçek zamanlı prob performansı Şekil 2 teşhir edilmiştir. Bu deney süresince, prob yavaş yavaş lazer çalışma ile 800 nm tek bir dalga boyunda sağlıklı bir insan gönüllü elin boyunca tarandığı 10 saniyede 17</sup...

Burada, gerçek zamanlı olarak üç boyutlu fonksiyonel ve moleküler görüntüleme için yeni geliştirilmiş bir el tipi optoakustik (fotoakustik) sistemle görüntüleme için deneysel protokolün ayrıntılı bir tanımını sunuyoruz. Gösterilen güçlü performans ve çok yönlülük, optoakustik teknolojinin klinik öncesi araştırma ve klinik uygulamada yeni uygulama alanlarını tanımlayabilir.

Evrensel Real Time Derin Doku İnsan Anjiografi ve Fonksiyonel Preklinik Çalışmalar üç boyutlu Optoacoustic Görüntüleme Probe El

The exclusive combination of high optical contrast and excellent spatial resolution makes optoacoustics (photoacoustics) ideal for simultaneously ...

Aşağıdaki deneyin genel amacı, gerçek zamanlı olarak üç boyutlu, işlevsel ve moleküler görüntüleme için yeni geliştirilen bir el tipi opto akustik sistemin görüntüleme yeteneklerini göstermektir. Bu, dokuya karşı tutulduğunda ışık darbelerini yönlendiren bir fiber demetinin etrafındaki küresel bir matris dizisi olan pizo, elektrik dönüştürücülerine sahip bir prob kullanılarak elde edilir. Nanosaniye süresi, ışık darbeleri, prob tarafından yakalanan ultrasonik tepkileri uyarır.Daha sonra, veriler gerçek zamanlı görüntü yeniden yapılandırması gerçekleştirmek için kullanılır ve elde taşınır modda taramalara izin verir. Sonuçlar, vasküler morfolojinin derin doku görüntülemesinin yanı sıra önemli hemodinamik ve perfüzyon parametrelerinin taşınabilir bir sistemle uygulanabilirliğini göstermektedir. Tüm laboratuvarların özel odak noktası, optik akustik, yaygın optik, ultrason ve multimodalite yaklaşımlarına dayalı yeni biyomedikal görüntüleme araçlarının geliştirilmesidir.Yeni geliştirilen el tipi optik akustik tomografi sistemi, esasen gerçek anlamda beş boyutlu görüntüleme yeteneği sağlayabilmektedir. Bu, doku morfolojisinin ve işlevinin gerçek zamanlı olarak yüksek çözünürlüklü, spektral olarak zenginleştirilmiş hacimsel görüntülemesini sağlayabileceği anlamına gelir. Hacimsel el görüntüleme yaklaşımı, gerçek zamanlı fonksiyonla birleştiğinde, kapasiteyi ortadan kaldırarak, klinik teşhis için önemli avantajlar sağlar.Örneğin, periferik vasküler hastalık, lenfatik sistem bozuklukları, meme kanseri, cilt lezyonları, iltihaplanma, artrit. Hızlı dalga boyu ayarlı lazer teknolojisi ile birleştirilen sistem, fotoğraf emici ajanların biyo dağılımının gerçek zamanlı olarak görüntülenmesini sağlar. Bu nedenle, küçük hayvan moleküler görüntüleme uygulamalarında da aynı şekilde yeni olasılıklar ortaya çıkabilir.Örneğin, doku hemodinamiğini incelemek in vivo hücre takibi, farmakokinetiğin görselleştirilmesi, organ perfüzyonu veya nöro görüntüleme donanımını hazırlayarak başlayın. Yaklaşık 15 dakikalık bir ısınma süresi boyunca ayarlanabilir yakın kızılötesi lazer kaynağını açın. Çıkışını stabilize etmek için, lazer çıkışı el tipi proba bağlanacaktır.Prob, bir fiber demeti için bir açıklık ile bir kürenin bir kısmını kaplayacak şekilde düzenlenmiş bir piso elektrik elemanı matris dizisinden oluşur. Merkezde, lazer ışınını lazer çıkışından el tipi proba yönlendirmek için bir fiber demeti bağlayın. Ardından, el tipi probun küresel matris algılama dizisini, Q anahtarı tarafından tetiklenen paralel veri toplama sistemine bağlayın Lazerin çıkışı, prob için akustik kuplajı hazırlayarak devam edin.Dönüştürücü, cilt ile temas edecek ve aktif dönüştürücü yüzeyini kasa ile kapatacak optik ve akustik olarak şeffaf bir polietilen membran ile kaplanmış eşleşen bir kasaya sahiptir. Aktif algılama yüzeyinin doku yüzeyine göre göreceli konumu, etkili görüntüleme derinliğini belirler. Tank ve prob arasına bir pompa bağlayın.Ardından, dönüştürücü ile zar arasındaki yaklaşık 100 mililitrelik hacmi doldurmak için kullanın. Pompalama tamamlandıktan sonra pompanın bağlantısını kesin. Hava kabarcığı veya sızıntı olmadığından emin olmak için probu inceleyin.Şimdi güvenlik için, yakın kızılötesi dalga boyları için uygun koruyucu gözlükler takın. Görüntüleme dalga boylarını ve lazer darbesi tekrarlama oranını ayarlayarak devam edin. Kontrol yazılımında, dalga boyu aralığı, belirli doku, kromo, dörtlü ve dışsal olarak uygulanan ilgili ajanlara bağlı olarak optik seçimle 690 ila 900 nanometredir.Darbe tekrarlama hızı 10 ila 50 hertz aralığındadır ve istenen hacimsel görüntüleme kare hızına bağlıdır, ancak aynı zamanda lazer maruz kalma sınırlarıyla da sınırlıdır. Ayrıca, akustik veri toplama sistemini, saniyede 40 mega örnek örnekleme hızı ve 12 bit dikey çözünürlük ile bir mega ohm giriş empedansına sahip olacak şekilde ayarlayın. Güvenli operasyonlar için.Bir lazer güç ölçer ile yakın kızılötesi spektral bölgedeki maruz kalma seviyelerini ölçün. Güç ölçeri ölçüm için probun polietilen membranına yerleştirin. Lazer radyasyonunu probdan geçirin ve lazer gücünü ve tekrarlama oranını ayarlayın.Bu nedenle, ayarlamalar yapıldığında membrandaki güvenli maruz kalma seviyelerini karşılamak için güç ölçeri çıkarın. Prob kullanıma hazırdır. Bir sonraki adım, hastayı prosedür için hazırlamaktır.Hastaya yakın kızılötesi dalga boyları için uygun koruyucu gözlük sağlayın. Görüntülenecek bölgeyi inceleyin. Saç varsa, çıkarmak için bir tükenme losyonu uygulayın ve görüntülerde istenmeyen arka planlardan kaçının.Bölgeyi ıslak bir mendille temizleyin. Bölge temizlendikten sonra, görüntülenecek bölgedeki cilde ultrason jeli uygulayın. Verimli akustik kuplaj sağlamak.Probu yerinde tutun ve lazer çıktısını sağlayan ve üç boyutlu görüntülerin görselleştirilmesine izin veren önizleme yazılımını başlatın. Opto akustik görüntülerin kare hızı, lazer darbesi tekrarlama hızına karşılık gelir ve gerçek zamanlı olarak görüntülenir. Bir grafik işleme ünitesinde tomografik rekonstrüksiyon uygulandığında, görselleştirmeyi optimize etmek ve ilgilenilen yapıyı bulmak için probu yavaşça hareket ettirin.Önizleme yazılımını kullanmaya devam edin ve donanımı hasta üzerinde veri toplama moduna geçirin. İlgilenilen yapıları izlemek için probu görüntülenen bölge etrafında saniyede birkaç milimetre yavaşça hareket ettirin. Veri toplama işlemi tamamlandıktan sonra, lazeri de durduran yazılımı durdurun.Sağlıklı bir gönüllünün ön kolu soldadır. Beyaz kutu, prob ile görselleştirilen bölgeyi temsil eder. Sağ tarafta, incelenen bölgenin maksimum yoğunluk projeksiyon görüntüleri bulunmaktadır.Prob önkol üzerinden yavaşça taranırken, tüm tarama pozisyonları için damarların gerçek zamanlı görselleştirilmesi sağlandı. Görüntülerde 800 nanometre ışık ve lazer darbesi tekrarlama oranı 10 hertz kullanıldı. Sağlıklı bir gönüllünün bileği boyunca prob taranarak multispektral görüntüleme yapıldı.Darbe başına dalga boyu ayarı ile birlikte 50 hertz'lik bir lazer darbe tekrarlama oranı kullanıldı. Kullanılan dalga boyları 30 nanometrelik adımlarla 730 nanometre ile 850 nanometre arasındaydı. Sağ altta, oksijenli hemoglobinin kırmızı, oksijensiz hemoglobinin mavi ve melaninin sarı renkte dağılımını gösteren spektral olarak karıştırılmamış görüntüler bulunur.Prob bileği tararken absorpsiyondan yalnızca bu bileşenlerin sorumlu olduğu varsayımı altında, bu üç doku kromoforunun dağılımı gerçek zamanlı olarak izlenebilir. Bu film, probun dinamik süreçleri takip etme yeteneğini göstermektedir. Orta parmaktaki dolaşım bir lastik bantla engellendi ve veri toplama sırasında serbest bırakıldı.Makasın görünümü, lastik bandın çıkarıldığı anı gösterir. Veriler, 900 nanometre dalga boyunda saniyede 10 kare hızında toplandı. El tipi görüntüleme prosedürü çok kısa sürede ustalaşabilir ve diğer klinik görüntüleme modaliteleri karşılaştırılabilir zaman çözünürlüğü ile hacimsel sağlayamadığından, sunulan sistemin doğru teşhis ve tedavi izleme için yeni bir değer kazanacağından eminiz Hareket artefaktları, probu el modunda kullanırken performansı ve görüntü kalitesini hala ciddi şekilde etkileyebilir.Genel bir kural olarak, hareket hızı saniyede üç milimetreyi geçmemelidir. Multim veri toplama ile birlikte 10 hertz'lik bir lazer tekrarlama hızı kullanılırsa, elbette daha hızlı harekete izin verilir. Yeni bir görüntüleme yaklaşımı ile daha yüksek tekrarlama oranlı bir lazer kullanılırsa, yeni biyolojik keşiflere olanak sağlamayı umuyoruz.Ayrıca doktorlara birden fazla endikasyonda klinik teşhis için yeni bir araç sunmak istiyoruz. Örneğin, lenfatik sistem, meme lezyonları, artrit ve iltihaplanma ile ilgili kardiyovasküler ve periferik vasküler hastalık bozuklukları.

universal-hand-held-three-dimensional-optoacoustic-imaging-probe-for

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Optik çözünürlüklü foto akustik mikroskobu (OR-PAM), görüntüleme optik soğurma yeteneğine sahip gelişmekte olan bir teknoloji...

Üç boyutlu optik çözünürlük foto akustik Mikroskopi

Bu çalışma, sıçan beyninde non-invaziv yüksek frekanslı ultrason ve fotoakustik tabanlı görüntüleme gerçekleştirmek, derin subkortikal bölgeleri ve vasküler modellerini verimli bir şekilde görselleştirmek için yeni bir protokolü açıklamaktadır.

Non-invaziv parankim, Vasküler ve Metabolik Yüksek frekanslı ultrason ve foto akustik Sıçan Derin Beyin Görüntüleme

Kapasitif Micromachined ultrasonik güç çeviricisi (CMUT) teknolojisini temel alan yeni (bizi) ultrason probları gelişimi erken gerçekçi bir değerlendirmesi görüntüleme yetenekleri gerektirir. Biz ABD resim alma ve manyetik rezonans görüntüleriyle karşılaştırma için tekrarlanabilir bir deneysel protokol bir ex vivo sığır beyin görüntüleme bir hedef olarak kullanarak açıklar.

Beyin görüntüleme uygulamaya CMUT teknolojisi tabanlı yeni ultrason probları performansını değerlendirmek için deneysel bir iletişim kuralı

Burada sığ derinlikte hem yüksek çözünürlüklü hem de in vivo aynı numunede düşük çözünürlüklü derin doku görüntülemeye muktedir anahtarlanabilir akustik çözünürlük (AR) ve optik çözünürlük (OR) fotoakustik mikroskopi (AR-OR-PAM) sistemi gösterilmiştir.

Için değiştirilebilir Akustik ve Optik Çözünürlük Fotoakustik Mikroskopi<emIn vivo</em&gt; Küçük Hayvan Kan Vaskülatür Görüntüleme

Küçük hayvanlarda hızlı in vivo beyin görüntüleme için kompakt darbeli lazer diyot tabanlı bir fotoakustik tomografi (PLD-PAT) sistemi gösterilmiştir.

Için yüksek performanslı bir Kompakt Fotoakustik Tomografi Sistemi<emIn vivo</em&gt; Küçük Hayvanlı Beyin Görüntüleme

Klinik bir el photoacoustic görüntüleme sistemi gerçek zamanlı non-invaziv küçük hayvan görüntüleme için gösterilecektir.

Görüntüleme sistemi gerçek zamanlı Non-invaziv küçük hayvan görüntüleme için el klinik Photoacoustic

Doğru ve etkili görselleştirme invaziv tıbbi cihazların ultrason destekli birçok minimal invaziv yordamlarda da son derece önemlidir. Burada, bir iğne ucu ultrason görüntüleme sonda göre kayma konumunu yerelleştirme için bir yöntem sunulur.

Üç boyutlu ultrasonik iğne ucu ile bir Fiber optik ultrason alıcı izleme

Geniş alan görüntüleme ve gerçek zamanlı görüntülemeyi entegre eden çift raster taramalı fotoakoustik görüntüleyici tasarlanmıştır.

Vasküler Görselleştirme için Çift Raster Taramalı Fotoakoustik Küçük Hayvan Görüntüleyici

Mevcut protokol, in vivo insan derisi vaskülatürünün multispektral optoakustik görüntülerinin elde edilmesini tanımlamaktadır. Bunlar, fonksiyonel analiz için ilgi çekici kromoforlar olarak kabul edilen hemoglobin ve melaninin miktarını içerir.

Vasküler Araştırmalarda Fonksiyonel Görüntüleme için Multispektral Optoakustik Tomografi

Bu çalışma, iskemik inmenin noninvaziv görüntülenmesi için multimodal ultrason tabanlı bir görüntüleme platformunun kullanımını göstermektedir. Bu sistem, fotoakustik görüntüleme yoluyla kan oksijenasyonunun ölçülmesine ve akustik anjiyografi ile beyindeki bozulmuş perfüzyonun ölçülmesine izin verir.

İskemik İnmenin Nonİnvaziv Tüm Beyin Görüntülemesi için Entegre Fotoakustik, Ultrason ve Anjiyografik Tomografi (PAUSAT)

Öğrenin, taşınabilir optoakustik görüntüleme sistemiyle derin doku damar morfolojisini ve hemodinamik parametreleri gerçek zamanlı olarak nasıl görüntüleyeceğinizi. Bu yöntem, fonksiyonel ve moleküler biyomedikal araştırmalar için yeni olanaklar sunar.

Evrensel Real Time Derin Doku İnsan Anjiografi ve Fonksiyonel Preklinik Çalışmalar üç boyutlu Optoacoustic Görüntüleme Probe El

Daha fazla video keşfet