Multimodal Görüntüleme ve Non-invaziv için Spektroskopisi Fiber paket Mikroendoskopi Platformu, İn Vivo Doku Analizi

Bu prosedürün genel amacı, yüksek çözünürlüklü yapısal bilgileri kantitatif spektral verilerle birleştirerek in vivo dokunun fonksiyonel karakterizasyonudur. Bu yöntem, tedavinin doku mikroyapısı ve perfüzyon üzerindeki etkilerini ölçmek gibi kanser biyolojisi alanındaki temel soruları yanıtlamak için kullanılabilir. Bu tekniğin ana avantajı, aynı yerden hem görüntü hem de spektroskopi verilerini toplamak için tek bir probun kullanılabilmesidir.

Bu tekniğin etkileri gastrointestinal kanser tedavisine kadar uzanır, çünkü prob geleneksel endoskopi teknikleriyle uyumludur. Genel olarak, bu yönteme yeni olan kişiler mücadele edecektir çünkü prob yerleşimindeki küçük düzensizlikler veri doğruluğunu önemli ölçüde etkileyebilir. Bu yöntem fikri ilk olarak, yüksek çözünürlüklü bir görüntüleme tekniğini kantitatif spektroskopi yöntemiyle birleştirmenin önemini fark ettiğimizde aklımıza geldi.

Bu yöntemin görsel olarak gösterilmesi kritik öneme sahiptir, çünkü hem yapım hem de kalibrasyonun karmaşıklığı nedeniyle hazırlık adımlarının öğrenilmesi zordur. Multimodal mikro endoskopun yüksek çözünürlüklü floresan mikroskobu modalitesini monte etmeye başlamak için, 30 milimetrelik bir kafes küpüne 470 nanometrelik bir dikroik ayna monte edin. Kafes montaj çubuklarını kafes küpünün ön, sağ ve sol taraflarına takın.

Dişli bir kafes plakasına gerilimsiz bir tutma halkası takın ve bir lens tüpünü tutma halkasına vidalayın. İlk kafes plakasıyla hizalanmış lens tüpüne başka bir kafes plakası takın. Ardından, UV ile güçlendirilmiş bir alüminyum aynayı dik açılı ayna montajına sabitleyin.

Ayna montajının önüne dört çubuk ve montajın sağ tarafına çapraz olarak iki çubuk takın. Lens tüpü aksamını kafes küpünün sol tarafına kaydırın. Ayna montaj aksamının sağ tarafını lens tüpü aksamına bağlayın.

Z ekseni çevirme montajını montajın sağ tarafına kaydırın. Çeviri yuvasına 10x akromatik objektif lensi takın. Ardından, bir fiber adaptör plakasını XY eksenli çeviri lensi yuvasına sabitleyin.

Yuvayı, objektif merceğinin önündeki düzeneğin üzerine kaydırın. Tutma halkalarını kullanarak, lens tüplerine uygun bir uyarma filtresi ve emisyon filtresi sabitleyin. Uyarma filtresi lens tüpünü kafes küpünün önüne vidalayın.

Ve emisyon filtresi lens tüpü, dik açılı ayna montajının önüne yerleştirin. Epoksi kullanarak, uyarma filtresinin önündeki kafes plakasına 455 nanometrelik bir LED takın. Her filtre lensi tüpünün önüne bir kafes plakası kaydırın.

Bir tutma halkası kullanarak, akromatik bir çift tüp lensi, lensin dışındaki ok, lens tüpünün dıştan dişli tarafına bakacak şekilde başka bir lens tüpüne sabitleyin. Tüp lensini sol kafes plakasına takın, tüp merceğinin önüne başka bir kafes plakası yerleştirin. Stressiz bir tutma halkası kullanarak kafes plakasına bir USB monokrom kamera takın.

Alt dağınık yansıma spektroskopisi modalitesini monte etmeye başlamak için, epoksi ile bir tungsten halojen ışık kaynağının önüne dişli bir kafes plakası takın. Kafes plakasına dört kafes montaj çubuğu yerleştirin ve bir Z ekseni öteleme montajını çubukların üzerine kaydırın. 20x akromatik objektif lensini Z ekseni öteleme yuvasına vidalayın.

Bir fiber adaptör plakasını bir XY ekseni çevirme yuvasına bağlayın ve yuvayı objektif merceğinin önündeki düzeneğin üzerine kaydırın. Son olarak, uygun montaj cihazlarını kullanarak her iki tertibatı da birbirine yakın bir optik masaya sabitleyin. Kaynak dedektörü ayırma anahtarlama cihazını oluşturmaya başlamak için, dıştan dişli bir SMA fiber adaptör plakasını bir alüminyum motor koluna vidalayın.

Motor kolunun arkasına bir motor kolu adaptörü takın. Ardından, bir step motoru bir alüminyum motor muhafazasına vidalayın. Motor kolu aksamını motor çubuğuna geçirin ve kilitleme vidasını sıkın.

Ardından, üç fiber adaptör plakasını bir optik anahtara vidalayın ve ardından yüz plakasını optik anahtara vidalayın. Step motor çubuğunu optik anahtarın orta deliğinden geçirin. Issız bir kırmızı tahtanın orta çizgisine bir step motor sürücüsü yerleştirin.

Sürücüyü uygun bir güç kaynağına ve step motora bağlayın. Optik anahtarı optik tablaya sabitleyin. Motor koluna 550 mikrometre 0.22 na yama kablosu takın.

Diğer ucunu bir USB spektrometresine bağlayın. Fiber optik probu bağlamak için, merkezi 1 milimetre görüntü fiber kablosunu yüksek çözünürlüklü floresan mikroskobu modalite düzeneğine takın. Sol 200 mikrometre çok modlu kabloyu alt dağınık yansıma spektroskopisi modalite düzeneğine takın.

Soldan devam ederek, kalan çok modlu kabloları sırayla optik anahtarlama cihazının sol, orta ve sağ adaptörlerine bağlayın. Deney için kalibrasyona başlamak üzere tüm USB çevre birimlerini bilgisayara bağlayın. Tüm enstrümantasyonu açın ve tungsten halojen lamba kapağının açık olduğundan emin olun.

Ardından, oda ışıklarını kapatın ve diğer ortam ışığı kaynaklarını kapatın. Veri toplama yazılımını açın. Kalibrasyona devam etmeden önce ekipmanın 30 dakika çalışmasına izin verin.

Kalibrasyon cihazının alt kısmına %20'lik bir dağınık yansıma standardı yerleştirin. Fiber optik probu cihazın sol yuvasına takın ve DS ayarı olarak 374 mikrometreyi seçmek için motorlu optik anahtarı sola ayarlayın. Yazılımda entegrasyon süresini 500 milisaniye olarak ayarlayın.

Ardından, bu SDS için RMAX edinmeye başlamak için spektrum al'ı tıklayın. RMAX'ın alımı tamamlandığında, spektrumu belirlenen bir klasöre kaydedin. Tungsten halojen lamba kapağını kapatın ve bu SDS için R karanlık spektrumunu elde edin.

Deklanşörü açın, probu kalibrasyon cihazındaki doğru yuvaya getirin ve 730 mikrometre SDS ayarı için motorlu optik anahtarı orta konuma getirin. Kalibrasyonu tamamlamak için bu SDS için RMAX ve RDARK'ı edinin. İlk olarak, veri toplama için uygun cilt alanını belirleyin.

Piranin kaynağı olarak sarı bir vurgulayıcı kullanarak, seçilen alanı hafifçe boyayın. Yüksek çözünürlüklü floresan mikroskobuna başlamak için 455 nanometre LED'i açın ve tungsten halojen lambanın deklanşörünü kapatın. Fiber optik probu cilt ile nazikçe temas edecek şekilde yerleştirin.

Apikal akım içgörü mimarisini görüntülemek için probu Piranin lekeli doku boyunca hareket ettirin. Yazılımda, görüntü doygunluğunu önlemek için uygun bir pozlama süresi ve kazancı ayarlayın. Ardından, statik bir görüntü elde etmek için görüntü al'ı tıklayın.

Alt dağınık yansıma spektroskopisi için probu yerinde tutun. 455 nanometre LED'i kapatın ve tungsten halojen lamba deklanşörünü açın. Ardından, soldaki 374 mikrometre SDS ayarına geçin.

Bu SDS için R dokusu spektrumunu elde etmek için spektrum al'a tıklayın. Ardından, orta konuma geçin ve 730 mikrometre SDS R doku spektrumunu elde edin. İşlem sonrası yazılımı açın ve çalıştır'a tıklayın.

İstendiğinde, doku görüntüsünü elde etmek için kalibrasyon spektrumlarını, in vivo spektrumları ve yüksek çözünürlüklü floresan görüntüsünü seçin. Yüksek çözünürlüklü floresan mikroskobu modalitesi, doku bölgesinin odaklanmış yüksek çözünürlüklü bir görüntüsünü sağlar. Piranin boyama, bireysel Keratinosit ana hatlarını gösterir.

İşlem sonrası yazılım, hemoglobin konsantrasyonunu, melanin konsantrasyonunu ve doku oksijen doygunluğunu hesaplamak için alt dağınık yansıma spektroskopisi verilerini kullanır. Benign bir melanositik nevüs, bu multimodal mikro endoskop kullanılarak komşu normal cilt dokusu ile karşılaştırıldı. Melanositik nevüs, normal dokuya kıyasla biraz daha düşük hemoglobin konsantrasyonu ve hafif yüksek melanin konsantrasyonu gösterdi.

Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik uygun şekilde yapılırsa bir saatten daha kısa sürede yapılabilir. Bu prosedürü denerken, tungsten halojen lambanın 15 dakika ısınmasına izin vermek ve veri toplamadan önce enstrümantasyonu bir yansıtma standardı ile kalibre etmek önemlidir. Bu prosedürü takiben, protein yapısındaki veya metabolizmasındaki hücre altı değişiklikleri keşfetmek için konfokal mikroskopi veya multifoton mikroskobu gibi diğer teknikler kullanılabilir.

Geliştirilmesinden sonra bu teknik, araştırmacıların kemoterapiye yanıt olarak doku perfüzyonu ve mikroyapı arasındaki ilişkiyi keşfetmelerinin yolunu açmıştır. Bu videoyu izledikten sonra, hibrit bir mikro endoskopik görüntüleme ve spektroskopi cihazının nasıl oluşturulacağını ve kullanılacağını iyi anlamış olmalısınız.