Name: Için değiştirilebilir Akustik ve Optik Çözünürlük Fotoakustik Mikroskopi Küçük Hayvan Kan Vaskülatür Görüntüleme (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-06-26T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 17 s
Description: Keşfedin, değiştirilebilir akustik ve optik çözünürlük fotoakustik mikroskopi sistemini kullanarak küçük hayvan kan damarlarını canlı görüntüleme yöntemini. Bu teknik, hem yüksek çözünürlüklü yüzeysel hem de derin doku görüntülemesi sağlar.

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

Yazarlar, Singapur&#39;da Eğitim Bakanlığınca finanse edilen 2. Aşamalı bir hibe tarafından sağlanan maddi desteği ARC2 / 15: M4020238 olarak kabul etmek istiyorlar. Yazarlar ayrıca, makine mağazası yardımı için Bay Chow Wai Hoong Bobby&#39;ye teşekkür etmek istiyorlardı.

Tüm hayvan deneyleri, Nanyang Technological University, Singapur&#39;da (Hayvan Protokol Numarası ARF-SBS / NIE-A0263) Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanım Komitesinin onaylanmış düzenlemelerine ve kılavuzlarına göre gerçekleştirildi. 1. AR-OR-PAM Sistemi ( Şekil 1 ) <ol><li> Sistem konfigürasyonu: AR-PAM <ol><li> Diyot pompalı, katı hal Nd-YAG lazer (532 nm) ve optik ışın kaynağı olarak 559-576 nm ayarlanabilirlik aralığı olan bir boya lazerinden oluşan nanosaniye ayarlanabilir bir lazer sistemi kullanın. Harici bir denetleyici ve lazer yazılımını kullanarak lazer tekrarlama hızı 1 kHz kullanarak lazer dalga boyunu 570 nm&#39;ye ayarlayın. </li><li> Değişken bir nötr yoğunluk filtresi (NDF1; OD = 0-4.0) vasıtasıyla lazer gücünün% 5&#39;ini bir fotodiyot&#39;a yönlendirmek için, bir kiriş örnekleyiciyi lazerin önüne 45 ° açı yerleştirin. </li><li> Lazer ışını kiriş örnekleyiciden sonra 90 ° &#39;deDik açılı bir prizma (RAP1). </li><li> Kirişin değişken bir nötr yoğunluk filtresinden (NDF2; OD = 0-4.0) geçmesini sağlamak için bir başka dik açılı prizma (RAP2) kullanın ve bir fiber bağlayıcı (FC) -a üzerinden yönlendiren bir çok modlu fiberin (MMF) üzerine Amaçların kombinasyonu (numerical aperture (NA): 0.25) ve XY çevirmeni. </li><li> Elyaf, bir XY çeviriciyi kullanarak tarama aşamasına sabitleyin. Kirişi elyafın dışına doğru izlemek için elyaf çıkış ucundan 25 mm uzakta bir düz dışbükey lens (L1) yerleştirin. </li><li> Bir halka şeklinde kiriş oluşturmak için, paralelleştirilmiş ışını 130 ° &#39;lik bir tepe açısıyla konik bir mercekten geçirin. Koni açıları 70 ° ve 110 ° olan ev yapımı bir optik yoğunlaştırıcı (OC) ve ortada bir delik bulunan halka şeklindeki ışını konuya zayıf odaklayın. </li><li> Ev yapımı kondenserin ortasına bir akustik mercekle (AL) 50 MHz&#39;lik bir ultrason dönüştürücüyü (UST) yerleştirin. </li></ol></li><li> Sistem yapılandırması: OR-PAM <ol><li> KullanınDiyot pompalı, katı hal Nd-YAG lazerden (532 nm) ve optik ışın kaynağı olarak 559 - 576 nm arasında ayarlanabilirlik aralığı olan bir boya lazerinden oluşan nanosaniye ayarlanabilir lazer sistemi. Lazer dalga boyunu 570 nm&#39;de harici bir denetleyici ve lazer yazılımını kullanarak 5 kHz&#39;de tekrarlama oranı kullanarak ayarlayın. </li><li> Lazer ışını yeniden şekillendirmek için iris üzerine yönlendirmek için bilgisayar kontrollü rotasyon aşamasını (RAP1&#39;i tutarak) 90 ° döndürün. </li><li> Işın üzerinde değişken nötr yoğunluk filtresi (OD: 0-4.0) yerleştiren lazer ışını azaltın ve kirişin yoğunlaştırıcı mercekle (CL) odaklanmasını sağlayın. Mekansal filtreleme için CL&#39;den 75 mm uzaktaki bir iğne deliğinden (PH) geçirin. </li><li> Işık demetini SMF&#39;ye odaklamak için 0,1 NA&#39;lık bir objektiften oluşan bir tek modlu fiber birleştirici (FC) kullanarak mekansal olarak filtrelenmiş ışını tek modlu bir fiber (SMF) üzerine başlatın. </li><li> Maksimum bağlanma verimliliği elde etmek için fiber bağlayıcıyı ayarlayın. </li><li> Elyafını tBir kayma plakası (SP) kullanarak sahne taraması yapar. Lazer ışını paralelleştirmek için SM elyafından 50 mm uzakta bir renksiz mercek (L2) yerleştirin. </li><li> Bir başka benzer renksiz merceğin (L3) arka deliğini doldurmak için kinematik kontrol edilebilir eliptik ayna (M) kullanarak paralelleştirilmiş ışını 90 ° döndür. Odaklama yapmak için kullanılan renksiz mercek bir mercek borusu (LT) kullanarak bir çeviri makarasına (TM2) yerleştirin. </li><li> Odaklanma kirişini, dik açılı bir prizmadan (RA) ve bir rhomboid prizma (RP) oluşan ev tipi bir optoakustik kiriş kombinezonundan geçirin ve arasında bir silikon yağı (SO) tabakası bulunuz. NOT: Silikon yağ tabakası, optik olarak şeffaf ve akustik olarak yansıtıcı film olarak işlev görür. </li><li> Saptırma prizmasının alt kısmında akustik odaklamayı (odak uzaklığı: ~ 46 μm) sağlamak için bir akustik lens (AL) takın. </li><li> Ultrasonik transdüseri, rhomboid prizmanın üzerine 50 MHz merkez frekansla yerleştirin; Etkin birleştirme için bir epoksi katmanı kullanın. </li></ol></li></ol&gt; 2. Sistem Anahtarlama ve Hizalama <ol><li> Ev yapımı değiştirilebilir plakayı, bilgisayara bağlı 3 eksenli bir denetleyiciyle kontrol edilen 3 eksenli bir motorlu kademeye sabitleyin (sıkıca vidalayın). </li><li> AR ve OR kafes sistemini, AR ve OR tarama kafaları arasında kolay geçiş yapabilmek için kafes montaj dirseklerini kullanarak ev yapımı plakaya tutturun. Tarama kafasını görüntüleme alanının üstünde kaydırın. </li><li> Akustik kuplaj için AR-OR-PAM tarayıcı kafasının alt kısmını su dolu akrilik bir tanka (13 cm x 30 cm x 3 cm) daldırmak için Z-aşamasını kullanın. </li><li> Deponun alt plakasında 7 cm çapında bir görüntüleme penceresi açın ve optik ve akustik yayın için bir polietilen membran ile kapatın. </li><li> Odaklanacak ultrason dönüştürücüsünü hizalamak için bir darbe-yankı amplifikatörü ve bir osiloskop kullanın. <ol><li> İletim / alım modunda, puls yankı amplifikatöründeki kazanımı 24 dB&#39;e ayarlayın. </li><li> Eşzamanlama sinyalini fr kullanınPul-eko amplifikatörünü tetikleyici olarak kullanın ve bir osiloskop kullanarak bir cam slayttan (su deposunun tabanından sokulmuş olarak) geri yansıyan sinyali algılayın. NOT: Slaytta siyah bant sıkışmış olmalıdır. </li><li> Darbe-yankı sinyalinin genliğini en yüksek düzeye çıkarmak için Z-eksenini hareket ettirin (osiloskopta görüntülenir). NOT: Cam plaka odaklandığı zaman, yankı maksimum amplitüdüne sahip olacaktır. </li></ol></li><li> Lazeri açın ve UST&#39;yi her biri 24 dB sabit kazançlı BNC kablolar kullanarak iki yükselticiye bağlayın. NOT: Amplifikatörlerin çıkışları veri toplama kartına (DAQ) bağlıdır. </li><li> Lazerin önüne yerleştirilen fotodiyodun (PD) sinyalini, veri toplama sisteminin tetikleyicisi olarak kullanın. </li><li> AR-PAM&#39;da, test nesnesinden üretilen foto-akustik sinyalin amplifikasyonunu en üst düzeye çıkarmak için konik lens (kon.L) ile optik yoğunlaştırıcı (OC) arasındaki mesafeyi değiştirin (bir cam slaytta sıkışmış siyah bant).Optimum akustik (PA) sinyal amplitüdünü belirleyerek optik ve akustik odaklamaların konfokal olmasına dikkat edin. <ol><li> Maksimum PA sinyallerinin gecikmesine dikkat edin; Daha sonra veri toplama yazılımındaki odağı kontrol etmek için kullanın. </li></ol></li><li> Tarama kafasının vidasını gevşetin ve elle tarama kafasını AR-PAM&#39;dan OR-PAM&#39;a çevirin. Daha sonra vidaları sıkıştırın. </li><li> OR-PAM&#39;de, osiloskopda gösterilen PA sinyal amplitüdünü en üst düzeye çıkarmak için odaklama akromatik ikili (lens tüpünün (LT) içinde) ile optoakustik birleştirici arasındaki mesafeyi değiştirin. <ol><li> Maksimum PA sinyallerinin gecikmesine dikkat edin. NOT: Konfokal düzenlemeyi belirlemek için finetuning gereklidir. </li></ol></li></ol> 3. Deneysel Adımlar <ol><li> Yanal çözünürlük ve görüntüleme derinliği niceliklemesi <ol><li> AR&#39;nın yanal çözünürlüğünü belirlemek için çap olarak 100 nm altın nanopartikül kullanın.D OR sistemi. </li><li> 0.1 mL nanopartikül çözeltisini eşit miktarda su ile seyreltin. 0.1 mL seyreltilmiş solüsyonu bir kapak kaymasına dağıtın ve tankın altındaki polietilen membran ile temas halinde yerleştirin. </li><li> Taramadan önce AR-PAM ve OR-PAM&#39;ın veri toplama yazılımında odaklandığından emin olun (bkz. Malzeme Tablosu) (2.8 ve 2.10 adımlar). NOT: Adım 2.9 ve 2.10&#39;dan gelen maksimum PA sinyallerinin mikrosaniye gecikmesini, örnekleme hızı (250 MS / s) ile çarpılarak bilerek, görüntü veri edinme yazılımında odaklanır. Veri edinimi sırasında ihmal edilmesi gereken gecikme, yalnızca post-processing için gerekli veri noktalarını kaydedecek şekilde yazılımda belirlenebilir. </li><li> AR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın ve raster taramayı başlatmak için &quot;tarama&quot; düğmesine basın. <ol><li> &quot;4&quot; mm / s tarama hızında veri toplama yazılımındaki AR-PAM tarama parametrelerini &quot;hız&quot;; Sekmesinde, &quot;pulse tekrarlama oranı&quot; sekmesinde &quot;1&quot; kHz, &quot;Y-tarama aralığı&quot; sekmesinde &quot;0.5&quot; mm ve &quot;X-tarama aralığı&quot; sekmesinde &quot;0.5&quot; mm&#39;dir. &quot;Dx&quot; sekmesinde adım boyutunu x yönünde &quot;4&quot; μm olarak ayarlayın. NOT: Y yönündeki basamak boyutu, sahne tarama hızı hızından ve pals tekrarlama hızından (bu durumda, 4.000 μm / 1.000 Hz = 4 μm) belirlenir. </li></ol></li><li> OR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın ve raster taramayı başlatmak için &quot;tarama&quot; düğmesine basın. <ol><li> Veri toplama yazılımında, &quot;hız&quot; sekmesinde &quot;2.5&quot; mm / s tarama hızı, &quot;darbe tekrarlama oranı&quot; sekmesinde &quot;5&quot; kHz, &quot;Y-tarama aralığı&quot; nda &quot;0.5&quot; mm olan tarama parametrelerini ayarlayın Ve &quot;X Tarama aralığı&quot; sekmesinde &quot;0.5&quot; mm&#39;dir. &quot;Dx&quot; sekmesinde adım boyutunu x yönünde &quot;0.5&quot; μm olarak ayarlayın. NOT:Tepe boyutu y-yönünde otomatik olarak sahne tarama hızı hızından ve darbe tekrarlama hızından (bu durumda, 2,500 μm / 5,000 Hz = 0,5 μm) belirlenir. </li></ol></li><li> Tarama işlemi sırasında verilerin sürekli yakalanıp bilgisayarda depolandığından emin olun NOT: Veriler sadece Y-kademesinin bir hareket yönünde yakalanacaktır. </li><li> Görüntü işleme yazılımını kullanarak maksimum genlik projeksiyonu (MAP) görüntülerini almak için bilgisayarda depolanan çoklu B-tarama verilerini kullanın (Bkz . Malzeme Tablosu ). </li><li> Gauss eğrisi benzeri bir nokta yayılım fonksiyonu elde etmek için manuel olarak nanoparçacık görüntüsünün merkez bölgesi boyunca bir çizgi çizerek yanal çözünürlüğü belirlemek için taramadan tek bir nanopartikül görüntüsü (birden fazla görüntünün dışında) kullanın. Bkz. Şekil 2 . </li><li> Bir Gau kullanarak tek bir nanoparçacık görüntüsünden elde edilen nokta yayılım fonksiyonunu uydurunGörüntü işleme yazılımını kullanarak yarı genişlikte tam genişliği (FWHM) ölçün ( Tabloya bakın). Bunu yanal çözünürlük olarak kullanın. Bkz. Şekil 2 . </li><li> Derinlik görüntüleme için hedef nesne olarak dilimlenmiş bir tavuk dokusuna eğimli bir siyah bant parçası yerleştirin. Kasedi bantla birlikte su haznesine yerleştirin. NOT: Siyah bant, şeridi dokuya yapıştırmaya yardımcı olan keskin bir uca sahip metal bir plakaya yapıştırılmıştır. </li><li> AR-PAM için tarama parametrelerini veri toplama yazılımına yerleştirin ve ardından maksimum tarama derinliğini belirlemek için tek bir B-tarama görüntüsü çekmek için &quot;tarama&quot; düğmesine basın. <ol><li> &quot;Tarama hızı&quot; sekmesinde &quot;hız&quot; sekmesinde &quot;15&quot; mm / s tarama hızı, &quot;darbe tekrarlama oranı&quot; sekmesinde &quot;1&quot; kHz, &quot;Y-tarama aralığı&quot; sekmesinde &quot;5&quot; cm ve &quot;0.1&quot; &quot;Mm&quot; X-scan range &quot;sekmesinde. T ayarla&quot;Dx&quot; sekmesinde x-yönünde &quot;0.1&quot; mm&#39;de adım büyüklüğü. </li></ol></li><li> OR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın ve maksimum görüntüleme bölümünü belirlemek için tek bir B-tarama görüntüsü çekmek için &quot;tarama&quot; düğmesine basın. <ol><li> Veri toplama yazılımında tarama parametrelerini &quot;hız&quot; sekmesinde &quot;15&quot; mm / s tarama hızı, &quot;darbe tekrarlama oranı&quot; sekmesinde &quot;5&quot; kHz, &quot;Y-tarama aralığı&quot; nda &quot;2&quot; cm olarak ayarlayın Sekmesini ve &quot;X-tarama aralığı&quot; sekmesinde &quot;0.1&quot; mm&#39;dir. Adım boyutunu x yönünde &quot;dx&quot; sekmesinde &quot;0.1&quot; mm olarak ayarlayın. NOT: X-tarama aralığı ve dx aynı olduğundan, yalnızca bir B-taraması yakalanacaktır. Zamanla çözümlenen PA sinyallerinin yumuşak dokudaki (1,540 m / s) ses hızı ile çarpımı, bir A-çizgi görüntüsü verecektir. Bir B-taraması üretmek için Y-aşamasının kesintisiz hareketi sırasında birden fazla A-satırı yakalanır. </li></ol></li></ol></li><li> In vivo &lt;/ Em&gt; Fare kulak kan vaskülatürünün görüntülenmesi <ol><li> 25 g vücut ağırlığı ve 4 haftalık yaşlı dişi fareyi kullanın. </li><li> Hayvanlar intraperitoneal olarak enjekte edilen ketamin (120 mg / kg) ve xylazine (16 mg / kg) içeren bir kokteyl (0.1 mL / 10 g dozaj) kullanarak anestezi uygulayın. </li><li> Saç kremini kullanarak hayvan kulağından saçları alın. Alanı temiz olarak silin. Dağınık lazer ışınının gözlerin üzerine düşmesini önlemek için hayvanın gözünü steril bir merhem ile kapatın. </li><li> Hayvanı, aynı zamanda, kulağı konumlandırmak için minyatür bir plaka bulunan bir sahneye yerleştirin. </li><li> Görüntüleme süresince inhale izofluran ile (1 L / dakika oksijenle% 0.75) anestezi uygulayın. </li><li> Fare bacağına veya kuyruğuna bir nabız oksimetresi sıkıştırın ve fizyolojik durumu izleyin. Ultrason jel kullanarak görüntüleme bölgesinin polietilen membran ile temas etmesine izin verin. </li><li> AR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın ve tarama taramasını başlatmak için &quot;tarama&quot; düğmesine basıning. <ol><li> &quot;Hız&quot; sekmesinde &quot;15&quot; mm / s tarama hızında veri toplama yazılımında AR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın, &quot;darbe tekrarlama oranı&quot; sekmesinde &quot;1&quot; kHz, &quot;darbe tekrarlama oranı&quot; sekmesinde &quot;10 mm&quot; Y-tarama aralığı &quot;sekmesini ve&quot; X-tarama aralığı &quot;sekmesinde&quot; 6 &quot;mm&#39;yi seçin. &quot;Dx&quot; sekmesinde adım boyutunu x yönünde &quot;30&quot; μm olarak ayarlayın. NOT: y yönündeki adım boyutu, sahnedeki tarama hızı hızından ve darbe tekrarlama hızından (bu durumda, 15.000 μm / 1,000 Hz = 15 μm) belirlenir. </li></ol></li><li> AR-PAM taramasını tamamladıktan sonra, görüntüleme kafası konumunu AR-PAM&#39;dan OR-PAM&#39;a (bölüm 2&#39;de açıklandığı gibi) değiştirin. </li><li> OR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın ve raster taramayı başlatmak için &quot;tarama&quot; düğmesine basın. <ol><li> &quot;15&quot; mm / s tarama hızında veri toplama yazılımındaki OR-PAM tarama parametrelerini &quot;velocit&quot;Y-tarama aralığı&quot; sekmesinde &quot;10&quot; mm ve &quot;X-tarama aralığı&quot; sekmesinde &quot;6&quot; mm&#39;dir. Adım boyutunu ayarlayın. X-doğrultusunda &quot;dx&quot; sekmesinde &quot;6&quot; μm&#39;dir. NOT: y yönündeki adım boyutu, sahnedeki tarama hızı hızından ve darbe tekrarlama hızından (bu durumda, 15.000 μm / 5.000 Hz = 2 μm) belirlenir. </li></ol></li><li> Görüntü işleme yazılımı kullanarak MAP görüntülerini almak için bilgisayarda depolanan çoklu B-tarama verilerini kullanın. </li><li> Tüm görüntüleme döneminde hayvana dikkat edin. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Hu, S., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+imaging+and+characterization+of+the+microvasculature%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic imaging and characterization of the microvasculature.</a> J Biomed Opt. 15, 011101-01-011101-15 (2010).</li>
<li>Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Going+deeper+than+microscopy%3A+the+optical+imaging+frontier+in+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Going deeper than microscopy: the optical imaging frontier in biology.</a> Nat Methods. 7 (8), 603-614 (2010).</li>
<li>Wang, L. V., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+practical+guide+to+photoacoustic+tomography+in+the+life+sciences%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">A practical guide to photoacoustic tomography in the life sciences.</a> Nat Methods. 13, 627-638 (2016).</li>
<li>Zhou, Y., Yao, J., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tutorial+on+photoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Tutorial on photoacoustic tomography.</a> J Biomed Opt. 21 (6), 061007(2016).</li>
<li>Upputuri, P. K., Sivasubramanian, K., Mark, C. S. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+Developments+in+Vascular+Imaging+Techniques+in+Tissue+Engineering+and+Regenerative+Medicine%5BTitle%5D)+AND+%22BioMed+Res+Intl%22%5BJournal%5D)">Recent Developments in Vascular Imaging Techniques in Tissue Engineering and Regenerative Medicine.</a> BioMed Res Intl. 2015, (2015).</li>
<li>Yao, J., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+Brain+Imaging%3A+from+Microscopic+to+Macroscopic+Scales%5BTitle%5D)+AND+%22Neurophotonics%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic Brain Imaging: from Microscopic to Macroscopic Scales.</a> Neurophotonics. 1 (1), 011003-1-011003-13 (2014).</li>
<li>Wang, L. 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>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 (4), 602-631 (2011).</li>
<li>Pan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+photoacoustic+imaging+of+angiogenesis+with+integrin-targeted+gold+nanobeacons%5BTitle%5D)+AND+%22FASEB+J%22%5BJournal%5D)">Molecular photoacoustic imaging of angiogenesis with integrin-targeted gold nanobeacons.</a> FASEB J. 25 (3), 875-882 (2011).</li>
<li>Cai, X., Kim, C., Pramanik, M., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+tomography+of+foreign+bodies+in+soft+biological+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic tomography of foreign bodies in soft biological tissue.</a> J Biomed Opt. 16 (4), 046017(2011).</li>
<li>Pan, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near+infrared+photoacoustic+detection+of+sentinel+lymph+nodes+with+gold+nanobeacons%5BTitle%5D)+AND+%22Biomaterials%22%5BJournal%5D)">Near infrared photoacoustic detection of sentinel lymph nodes with gold nanobeacons.</a> Biomaterials. 31 (14), 4088-4093 (2010).</li>
<li>Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiscale+photoacoustic+microscopy+and+computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Photon%22%5BJournal%5D)">Multiscale photoacoustic microscopy and computed tomography.</a> Nat. Photon. 3 (9), 503-509 (2009).</li>
<li>Zhang, E. Z., Laufer, J. G., Pedley, R. B., Beard, P. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+high-resolution+3D+photoacoustic+imaging+of+superficial+vascular+anatomy%5BTitle%5D)+AND+%22Phys.+Med.+Biol%22%5BJournal%5D)">In vivo high-resolution 3D photoacoustic imaging of superficial vascular anatomy.</a> Phys. Med. Biol. 54 (4), 1035-1046 (2009).</li>
<li>Park, S., Lee, C., Kim, J., Kim, C. <a target="_blank" href="http://link.springer.com/article/10.1007/s13534-014-0153-z">Acoustic resolution photoacoustic microscopy.</a> Biomed.l Eng. Lett. 4 (3), 213-222 (2014).</li>
<li>Zhang, H. F., Maslov, K., Stoica, G., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Functional+photoacoustic+microscopy+for+high-resolution+and+noninvasive+in+vivo+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Functional photoacoustic microscopy for high-resolution and noninvasive in vivo imaging.</a> Nat. Biotechnol. 24 (7), 848-851 (2006).</li>
<li>Maslov, K., Stoica, G., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+dark-field+reflection-mode+photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">In vivo dark-field reflection-mode photoacoustic microscopy.</a> Opt Lett. 30 (6), 625-627 (2005).</li>
<li>Strohm, E. M., Moore, M. J., Kolios, M. C. <a target="_blank" href="http://ieeexplore.ieee.org/document/7317491/">Single Cell Photoacoustic Microscopy: A Review.</a> IEEE J Sel Top Quantum Electron. 22 (3), 6801215(2016).</li>
<li>Kim, J. Y., Lee, C., Park, K., Lim, G., Kim, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fast+optical-resolution+photoacoustic+microscopy+using+a+2-axis+water-proofing+MEMS+scanner%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Fast optical-resolution photoacoustic microscopy using a 2-axis water-proofing MEMS scanner.</a> Sci Rep. 5, 07932(2015).</li>
<li>Matthews, T. P., Zhang, C., Yao, D. K., Maslov, K., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+photoacoustic+microscopy+of+peripheral+nerves%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Label-free photoacoustic microscopy of peripheral nerves.</a> J Biomed Opt. 19 (1), 016004(2014).</li>
<li>Hai, P., Yao, J., Maslov, K. I., Zhou, Y., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Near-infrared+optical-resolution+photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Near-infrared optical-resolution photoacoustic microscopy.</a> Opt Lett. 39 (17), 5192-5195 (2014).</li>
<li>Danielli, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+photoacoustic+nanoscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Label-free photoacoustic nanoscopy.</a> J Biomed Opt. 19 (8), 086006(2014).</li>
<li>Zhang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reflection-mode+submicron-resolution+in+vivo+photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Reflection-mode submicron-resolution in vivo photoacoustic microscopy.</a> J Biomed Opt. 17 (2), 020501(2012).</li>
<li>Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Second-generation+optical-resolution+photoacoustic+microscopy+with+improved+sensitivity+and+speed%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Second-generation optical-resolution photoacoustic microscopy with improved sensitivity and speed.</a> Opt Lett. 36 (7), 1134-1136 (2011).</li>
<li>Maslov, K., Zhang, H. F., Hu, S., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optical-resolution+photoacoustic+microscopy+for+in+vivo+imaging+of+single+capillaries%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Optical-resolution photoacoustic microscopy for in vivo imaging of single capillaries.</a> Opt Lett. 33 (9), 929-931 (2008).</li>
<li>Upputuri, P. K., Krishnan, M., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://biomedicaloptics.spiedigitallibrary.org/article.aspx?articleid=2589941">Microsphere enabled sub-diffraction limited optical resolution photoacoustic microscopy: a simulation study.</a> J Biomed Opt. 22, 045001(2017).</li>
<li>Upputuri, P. K., Wen, Z. B., Wu, Z., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Super-resolution+photoacoustic+microscopy+using+photonic+nanojets%3A+a+simulation+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Super-resolution photoacoustic microscopy using photonic nanojets: a simulation study.</a> J Biomed Opt. 19 (11), 116003(2014).</li>
<li>Allen, T. J. <a target="_blank" href="http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=2505655">Novel fibre lasers as excitation sources for photoacoustic tomography and microscopy et al.</a> Proc SPIE. , 97080W(2016).</li>
<li>Xing, W., Wang, L., Maslov, K., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+optical-and+acoustic-resolution+photoacoustic+microscopy+based+on+an+optical+fiber+bundle%5BTitle%5D)+AND+%22Opt+Lett%22%5BJournal%5D)">Integrated optical-and acoustic-resolution photoacoustic microscopy based on an optical fiber bundle.</a> Opt Lett. 38 (1), 52-54 (2013).</li>
<li>Estrada, H., Turner, J., Kneipp, M., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1612-2011/11/4/045601">Real-time optoacoustic brain microscopy with hybrid optical and acoustic resolution.</a> Laser Phys Lett. 11 (4), 045601(2014).</li>
<li>Jeon, S., Kim, J., Kim, C. <a target="_blank" href="http://proceedings.spiedigitallibrary.org/proceeding.aspx?articleid=2504761">In vivo switchable optica- and acoustic - resolution photoacoustic microscopy.</a> Proc SPIE. , 970845(2016).</li>
<li>Song, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fully+integrated+reflection-mode+photoacoustic%2C+two-photon%2C+and+second+harmonic+generation+microscopy+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Fully integrated reflection-mode photoacoustic, two-photon, and second harmonic generation microscopy in vivo.</a> Sci Rep. 6, 32240(2016).</li>
<li>Park, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Delay-multiply-and-sum-based+synthetic+aperture+focusing+in+Photoacoustic+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomed+Opt%22%5BJournal%5D)">Delay-multiply-and-sum-based synthetic aperture focusing in Photoacoustic microscopy.</a> J Biomed Opt. 21 (3), 036010-10(2016).</li>
<li>ANSI Standard Z136.1-2000. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22American+National+Standard+for+Safe+Use+of+Lasers%22">American National Standard for Safe Use of Lasers</a>. , NY. (2000).</li>
<li>Moothanchery, M., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Performance+Characterization+of+a+Switchable+Acoustic+Resolution+and+Optical+Resolution+Photoacoustic+Microscopy+System%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors%22%5BJournal%5D)">Performance Characterization of a Switchable Acoustic Resolution and Optical Resolution Photoacoustic Microscopy System.</a> Sensors. 17 (2), 357(2017).</li>
</ol>

Tüm hayvan deneyleri, Nanyang Technological University, Singapur&#39;daki Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesinin (Hayvan Protokol Numarası ARF-SBS / NIE-A0263) onaylanmış yönergelerine ve düzenlemelerine göre gerçekleştirildi. Yazarların el yazmasıyla ilgili herhangi bir mali çıkarları yoktur ve açığa çıkacak diğer olası çıkar çatışmaları yoktur.

Sonuç olarak, daha düşük görüntüleme derinliklerinde hem yüksek çözünürlüklü görüntüleme hem de daha yüksek görüntüleme derinliklerinde daha düşük çözünürlüklü görüntü elde edebilen değiştirilebilir bir AR ve OR PAM sistemi geliştirilmiştir. Değiştirilebilir sistemin yanal çözünürlüğü ve görüntü derinliği belirlendi. Bu değiştirilebilir PAM sisteminin avantajları şunları içerir: (1) sıkı optik odaklamayı kullanan yüksek çözünürlüklü görüntüleme; (2) akustik odaklamayı kullanan derin doku görüntüleme; 3) güçlü PA sinyall...

Optik koherens tomografi, konfokal mikroskopi ve çok ışıklı mikroskopi gibi yüksek çözünürlüklü optik görüntüleme yöntemleri çok sayıda avantaja sahiptir. Ancak görüntü derinliği arttıkça mekansal çözünürlük önemli ölçüde azalır. Yumuşak dokularda 1 , 2 hafif nakil dağınık doğası nedeniyle. Optik uyarılma ve ultrason algılama entegrasyonu, derin dokulardaki yüksek çözünürlüklü optik görüntülemenin üstesinden gelmek için bir çözüm sağlar. Fotoakustik mikroskopi (PAM), diğer optik görüntüleme yöntemlerinden daha derin görüntüleme sağlayabilen böyle bir yöntemdir. İn vivo yapısal, fonksiyonel, moleküler ve hücre görüntülemeye başarıyla uygulanmıştır. 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 </sup&gt; , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 çalışmaları, güçlü optik absorpsiyon kontrastını ultrasonografiden elde edilen yüksek uzaysal çözünürlük ile birleştirerek gerçekleştirmektedir. PAM&#39;de kısa bir lazer darbe doku / numuneyi ışınlar. Işıkların kromoforlarla ( örn., Melanin, hemoglobin, su vb. ) Emilmesi sıcaklık artışıyla sonuçlanır ve bu da akustik dalgalar (fotoakustik dalgalar) şeklinde basınç dalgalarının üretilmesine neden olur. Oluşturulan fotoakustik dalgalar, doku sınırının dışındaki bir geniş bant ultrasonik dönüştürücü ile tespit edilebilir. Zayıf optik ve dar akustik odaklanmayı kullanarak, derin doku görüntüleme, akustik çözünürlüklü fotoakustik mikroskopi (AR-PAM) 14 , 15 , 16&#39;da başarılabilir. AR&#39;de-PAM, 45 μm yanal çözünürlük ve 3 mm&#39;ye kadar bir görüntüleme derinliği gösterilmiştir 15 . Akustik olarak tekli kılcal damarları (~ 5 μm) çözmek için,&gt; 400 MHz merkezi frekanslarda çalışan ultrasonik transdüserler gereklidir. Bu yüksek frekanslarda penetrasyon derinliği 100 μm&#39;den düşüktür. Sıkı akustik odaklanmanın yol açtığı sorun dar optik odaklama kullanılarak çözülebilir. Optik çözünürlüklü fotoakustik mikroskopi (OR-PAM), tekli kılcal damarları veya hatta tek bir hücreyi 17 çözebilmektedir ve 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 nolu yanal çözünürlük 0.5 μm&#39;dir. Fotonik nanojet kullanımı, kırınımla sınırlı resolutio ötesinde bir çözünürlük elde etmeye yardımcı olabilirN 25 , 26 . OR-PAM&#39;da, nüfuz derinliği ışık odaklama nedeniyle sınırlıdır ve biyolojik dokunun 23&#39;ünde ~ 1.2 mm&#39;ye kadar görüntü görüntüleyebilir. Bu nedenle, AR-PAM görüntü derinleştirebilir, ancak daha düşük özünürlükte ve OR-PAM çok yüksek çözünürlükte, ancak görüntüleme derinliği sınırlı görüntüleyebilir. AR ve OR-PAM sisteminin görüntüleme hızı çoğunlukla lazer kaynağının 27 atım tekrarlama oranına bağlıdır. AR-PAM ve OR-PAM&#39;ı birleştirmek hem yüksek çözünürlüklü hem de daha derin görüntüleme gerektiren uygulamalar için büyük fayda sağlayacaktır. Bu sistemleri bir araya getirmek için az çaba gösterildi. Genellikle, iki farklı görüntüleme tarayıcı görüntüleme için kullanılır, bu da, numunenin her iki sistem arasında hareket ettirilmesini ve dolayısıyla canlı görüntülemenin gerçekleştirilmesini zorlaştırır. Bununla birlikte hem AR hem de OR PAM ile hibrid görüntüleme, ölçeklenebilir çözünürlüklerle görüntülemeyi mümkün kılar.Derinlikler. Tek bir yaklaşımda hem AR hem de OR PAM için ışık iletmek için bir optik fiber demeti kullanılır. Bu yaklaşımda, iki ayrı lazer (AR için 570 nm&#39;de yüksek enerjili lazer ve OR için 532 nm&#39;de düşük enerjili, yüksek tekrarlama oranı lazer) kullanılmakta ve sistem uygunsuz ve pahalı hale getirilmektedir 28 . OR-PAM lazer dalga boyu sabittir ve bu kombine sistem kullanılarak oksijen doygunluğu gibi birçok çalışma mümkün değildir. AR ve OR PAM arasındaki karşılaştırmalı çalışmalar da AR ve OR arasındaki lazer dalga boylarındaki fark nedeniyle mümkün değildir. Dahası, AR-PAM parlak alan aydınlatması kullanır; Bu nedenle cilt yüzeyinden gelen güçlü fotoakustik sinyaller görüntü kalitesini sınırlar. Bu nedenle, sistem birçok biyolojik görüntüleme uygulaması için kullanılamaz. AR ve OR PAM gerçekleştirmek için başka bir yaklaşımda, optik ve ultrason odak kaydırılır, bu da ışık odak ve ultrason odak hatasız hale getirir. Böylece, görüntü kalitesi optimal değildir <suP class = &quot;xref&quot;&gt; 29. Bu tekniği kullanarak, AR-PAM ve OR-PAM sırasıyla yalnızca 139 um ve 21 um çözünürlük elde edebilir ve bu sayede kötü çözünürlüklü bir sistem haline gelir. Optik elyafın ve kolimatör optiklerinin değiştirilmesini içeren başka bir yaklaşımın, AR ve OR PAM arasında geçiş yapması, hizalama işlemini zorlaştırdığı bildirilmiştir ( 30) . Bütün bu vakalarda, AR-PAM karanlık alan aydınlatması kullanmadı. Koyu alan aydınlatmasının kullanılması cilt yüzeyinden güçlü fotoakustik sinyaller üretilmesini azaltabilir. Bu nedenle, derin fotoakustik sinyallerinin algılama hassasiyeti parlak alan aydınlatmasına kıyasla daha yüksek olacağından, halka şeklinde aydınlatma kullanılarak derin doku görüntüleme yapılabilir. Bu çalışma, her iki siste de aynı lazer ve tarayıcıyı kullanarak aynı numuneyi hem yüksek çözünürlüklü hem de düşük çözünürlüklü derin doku görüntüleme özelliğine sahip değiştirilebilir bir AR ve OR PAM (AR-OR-PAM) görüntüleme sistemi bildirmektedirems. AR-OR-PAM sisteminin performansı, fantom deneyler kullanılarak mekansal çözünürlüğü ve görüntüleme derinliğini belirleyerek karakterize edildi. Biyolojik görüntüleme kabiliyetini göstermek için bir fare kulakta canlı vasküler görüntüleme gerçekleştirildi.

<table><tbody><tr><td>Q-anahtarlı Nd: YAG lazer</td><td>Edgewave</td><td>BX80-2-L</td><td>Pompa lazeri ve nbsp;</td></tr><tr><td>Credo-Yüksek Tekrarlama Oranlı Boya Lazer</td><td>Spektrum fiziği</td><td>CREDO-DYE-N</td><td>Boya lazer</td></tr><tr><td>Hassas Lineer Sahne</td><td>Fiziği Enstrüman</td><td>PLS 85&nbsp;</td><td>XY raster tarama aşaması</td></tr><tr><td>Çeviri aşaması</td><td>Physik Instrumente</td><td>VT 80&nbsp;</td><td>Konfokal belirleme</td></tr><tr><td>Monte Edilmiş Silikon fotodiyot</td><td>Thorlabs</td><td>SM05PD1A</td><td>Tetikleme / Darbe değişimi</td></tr><tr><td>Motorlu sürekli Dönme aşaması&nbsp;</td><td>Thorlabs</td><td>CR1/M-Z7</td><td>Yön Değiştiren Lazer</td></tr><tr><td>Işını Montajlı Sürekli Değişken ND Filtresi</td><td>Thorlabs</td><td>NDC-50C-4M</td><td>Yoğunluk değişken</td></tr><tr><td>Fiber Bağlantı Kablosu</td><td>Thorlabs</td><td>M29L01</td><td>Çok Modlu fiber</td></tr><tr><td>Mikroskop objektif</td><td>Newport</td><td>M-10X</td><td>Objektif&nbsp;</td></tr><tr><td>XY çeviri montajı</td><td>Thorlabs</td><td>CXY1</td><td>Çeviri montajı</td></tr><tr><td>Plano dışbükey lens</td><td>Thorlabs</td><td>LA1951</td><td>Kolimasyon lensi</td></tr><tr><td>Konik lens&nbsp;</td><td>Altechna</td><td>APX-2-B254</td><td>Halka şekli kiriş</td></tr><tr><td>Çeviri aşaması</td><td>Thorlabs</td><td>CT1</td><td>Çeviri aşaması</td></tr><tr><td>Optik kondansatör</td><td>Ev yapımı</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonik dönüştürücü</td><td>Olympus-NDT</td><td>V214-BB-RM</td><td>50MHz dönüştürücü</td></tr><tr><td>Plano içbükey lens</td><td>Thorlabs</td><td>LC4573</td><td>Akustik lens</td></tr><tr><td>Pulser/Alıcı</td><td>Olympus-NDT</td><td>5073PR</td><td>Nabız yankı amplifikatörü&nbsp;</td></tr><tr><td>Monte edilmiş standart iris</td><td>Thorlabs</td><td>ID12/M</td><td>Işın şekillendirme</td></tr><tr><td>Plano dışbükey lens</td><td>Thorlabs</td><td>LA4327</td><td>Kondenser lens</td></tr><tr><td>Monte edilmiş hassas iğne deliği</td><td>Thorlabs</td><td>P50S</td><td>Uzamsal filtreleme</td></tr><tr><td>Tek modlu fiber patch kablo</td><td>Thorlabs</td><td>P1-460B-FC-1</td><td>Tek modlu fiber</td></tr><tr><td>Fiber bağlayıcı</td><td>Newport</td><td>F-91-C1</td><td>Tek modlu kaplin</td></tr><tr><td>Akromatik çift lens</td><td>Edmund Optics</td><td>32-317</td><td>Akromatik çift</td></tr><tr><td>Korumalı gümüş eliptik ayna</td><td>Thorlabs</td><td>PFE10-P01</td><td>Ayna</td></tr><tr><td>Dik açılı kinematik ayna montajı</td><td>Thorlabs</td><td>KCB1</td><td>Ayna montajı</td></tr><tr><td>Z-Ekseni Çeviri Dağı</td><td>Thorlabs</td><td>SM1Z</td><td>z çevirmen</td></tr><tr><td>Lens tüpü</td><td>Thorlabs</td><td></td><td></td>SM05L10</tr><tr><td>UV Sigortalı Silika Dik Açılı Prizma</td><td>Thorlabs</td><td>PS615</td><td>Dik açılı prizma</td></tr><tr><td>Eşkenar dörtgen prizma</td><td>Edmund Optics</td><td>47-214</td><td>Kesme dalgası</td></tr><tr><td>Dimetilpolisiloksan</td><td>Sigma Aldrich</td><td>DMPS1M</td><td>Silikon yağı</td></tr><tr><td>Amplifikatörü</td><td>Mini Devreler</td><td>ZFL-500LN</td><td>Amplifikatör</td></tr><tr><td>16 bit yüksek hızlı sayısallaştırıcı</td><td>Spektrumu</td><td>M4i.4420</td><td>Veri toplama kartı</td></tr><tr><td>Osiloskop</td><td>Agilent Technologies</td><td>DS06014A</td><td></td></tr><tr><td>Fareler&nbsp;</td><td>InVivos Pte.Ltd</td><td>ICR</td><td>Hayvan modeli</td></tr><tr><td>Ultrason jeli ve nbsp;</td><td>Progress/parker acquasonic jel</td><td>PA-GEL-CLEA-5000</td><td>Akustik kaplin</td></tr><tr><td>Su deposu</td><td>Ev yapımı</td> Çeviri aşaması Ev yapımı <td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td>Anahtarlama AR-OR</td></tr><tr><td>Altın nanopartiküller</td><td>Sigma Aldrich</td><td>742031</td><td>Yanal çözünürlük</td></tr><tr><td>Steril oküler merhem</td><td>Alcon</td><td>Duratears</td><td>Hayvan görüntüleme</td></tr><tr><td>1951 USAF çözünürlük testi hedefi</td><td>Edmund Optics</td><td>38257</td><td>Konfokal hizalama</td></tr><tr><td>Veri toplama yazılımı</td><td>Ulusal Enstrüman</td><td>Labview</td><td>Labview kullanarak ev yapımı yazılım Labview</td></tr><tr><td>Görüntü İşleme yazılımı</td><td>Mathworks</td><td>Matlab Matlab</td><td>kullanarak ev yapımı program</td></tr></tbody></table>

için değiştirilebilir akustik ve optik Çözünürlük fotoakustik mikroskopi<emin vivo</em&gt; küçük hayvan kan vaskülatür görüntüleme

Switchable Acoustic and Optical Resolution Photoacoustic Microscopy for In Vivo Small-animal Blood Vasculature Imaging

Fotoakustik mikroskopi (PAM), yüksek çözünürlüklü optik ortalama serbest yolun (cildinde ~ 1 mm) ötesine penetrasyon sağlayan hem optik hem de ultrasonu bir araya getiren hızla büyüyen bir invivo görüntüleme yöntemidir. Optik absorpsiyon kontrastını, tek bir yöntemle ultrasonun yüksek uzaysal özünürlüğüyle birleştirerek, bu teknik derin dokulara nüfuz edebilir. Fotoakutik mikroskopi sistemleri, düşük akustik çözünürlüğe sahip olabilir ve derinlikli olarak problanabilir veya yüksek bir optik çözünürlüğü ve probu sığ derim. Tek bir sistemle yüksek mekansal çözünürlük ve geniş derinlik penetrasyonu elde etmek zor. Bu çalışma sığ derinliklerde hem yüksek çözünürlüklü hem de in vivo aynı numunenin düşük çözünürlüklü derin doku görüntüleme kapasitesine sahip bir AR-OR-PAM sistemi sunmaktadır. Optik odaklamayı kullanan 1,4 mm görüntü derinliğinde 4 μm&#39;lik yanal çözünürlük ve akustik odaklamayı kullanarak 7.8 mm&#39;lik görüntü derinliği ile 45 μm&#39;lik bir yanal çözünürlük başarılıydıKombine sistemini kullanarak göstermiştir. Burada, biyolojik görüntüleme kabiliyetini göstermek için in vivo küçük hayvan kan damar sistemi görüntüleme yapılır.

AR-OR-PAM sisteminin şeması Şekil 1&#39;de gösterilmektedir. Bu kurulumda tüm bileşenler bir optik kafes kurulumunda bütünleştirildi ve monte edildi. Bir kafes sisteminin kullanılması, AR-OR-PAM tarama kafasını kompakt yapar ve kolayca monte edilir, hizalanır ve tek bir tarama aşamasına entegre olur. Görüntü yakalama işlemi sırasında görüntü kafasının iki boyutlu sürekli raster taraması kullanılmı...

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

Photoacoustic microscopy (PAM) is a fast-growing invivo imaging modality that combines both optics and ultrasound, providing penetration beyond the ...

Bu prosedürün genel amacı, in vivo küçük hayvan kan damar yapısı görüntülemesi için değiştirilebilir akustik ve optik çözünürlüklü bir fotoakustik mikroskopi sistemini göstermektir. Fotoakustik mikroskopi, optik ve ultrasonu birleştirerek optik yolun ötesinde yüksek çözünürlüklü görüntüleme derinliği sağlayan, hızla büyüyen bir in vivo görüntüleme yöntemidir. Bu çalışma, aynı örneğin in vivo olarak hem sığ derinlikte daha yüksek çözünürlüklü görüntüleme hem de derin dokularda daha düşük çözünürlüklü görüntüleme yapabilen, değiştirilebilir akustik-optik çözünürlüklü bir fotoakustik mikroskobik sistemi sunmaktadır.Prosedürü, laboratuvarımdan bir araştırma görevlisi olan Dr. Mohesh Moothanchery ve laboratuvarımdan bir doktora öğrencisi olan Arunima Sharma uygulamalı olarak gösterecektir. İlk olarak, diyot pompalı, katı hal bir Nd:YAG lazer ve 559 ile 576 nanometre aralığında çift ayarlanabilir bir lazerden oluşan nanosaniyelik, ayarlanabilir bir lazer sistemi kurun. Çift ayarlanabilir lazeri 570 nanometreye ayarlayın.Alt kısmında yedi santimetrelik polietilen görüntüleme penceresi bulunan akrilik bir tankı optik tabloya monte edin. Bir görüntüleme tablasını görüntüleme penceresinin altındaki optik bir direğe sabitleyin. Tankın üzerine, bilgisayar kontrollü üç eksenli motorlu bir translasyon tablasına sabitlenmiş bir değiştirme plakası üzerinde, AR-OR-PAM görüntüleme sistemini içeren optik bir kafes yerleştirin.Sistemi AR-PAM için yapılandırmak için, ışını değişken bir nötr yoğunluk filtresi üzerinden 25 NA fiber kuplöre sahip çok modlu bir fiber kabloya yönlendirmek üzere motorlu sürekli döner bir sahneye monte edilmiş dik açılı bir prizma kullanın. Fiber çıkışını, görüntüleme sistemindeki bir XY translasyon sahnesine bağlayın. Işını, çıkıştan 25 milimetre uzaklıktaki düz konveks bir lensten ve ardından halka şeklinde bir ışın oluşturmak için konik bir lensten geçirin.Halk şeklindeki ışını, transduser çıkışına monte edilmiş bir akustik lense sahip 50 megahertz ultrasonik transduser etrafındaki optik bir kondansere odaklayın. Ardından, sistemi OR-PAM için yapılandırmak amacıyla, lazer ışınını bir iristen, bir değişken nötr yoğunluk filtresinden, bir kondanser mercekten ve kondanser mercekten 75 milimetre uzaklıkta yerleştirilmiş bir iğne deliğinden geçirmek için ilk dik açılı prizmayı 90 derece döndürün. Işını görüntüleme sistemindeki Z translasyon kademesine göndermek için 1 NA tek modlu fiber kuplör ve tek modlu bir fiber kullanın.Işını, fiber çıkışından 50 milimetre uzağa monte edilmiş akromatik dublet bir mercekten geçirin. Işını; kinematik, kontrol edilebilir, eliptik bir ayna ile lens tüpü içindeki ikinci bir akromatik dublet merceğe yönlendirin. Işını, bir akustik mercek ve 50 megahertz ultrasonik dönüştürücüye sahip olan ve OR-PAM tarama başlığını oluşturan bir romboid prizmadan silikon yağı tabakasıyla ayrılmış dik açılı bir prizma üzerine odaklayın.Sistem hizalamasına başlamadan önce, akrilik tankları gazı alınmış su ile doldurun. Ardından, tarama düzeneğini tankın üzerine taşımak için üç eksenli motorlu sahneyi kullanın. Her iki sistemin akustik lensleri suya gömülene kadar düzeneği aşağı indirin.Lazeri açın. Ultrason transdüserlerini iki adet 25 desibellik, sabit kazançlı amplifikatöre bağlayın. AR-PAM tarama başlığını görüntüleme penceresinin üzerine yerleştirin.Siyah elektrik bandıyla sarılmış bir lamı görüntüleme tablasına yerleştirin ve lamı görüntüleme penceresine temas ettirmek için tablayı yükseltin. Lamdan elde edilenle fotoakustik sinyal genliği maksimuma ulaşana kadar konik lensi ayarlayın; bu durum, optik ve akustik lenslerin konfokal olduğunu gösterir. Ardından manuel olarak OR-PAM sistemine geçiş yapın.Bantla kapatılmış lamdan gelenle fotoakustik sinyal genliğini maksimize ederek, optik ve akustik lensler konfokal olana kadar akromatik dublet lensi ayarlayın. Her bir sistemin yan çözünürlüğünü belirlemek için, öncelikle su içinde 100 nanometre altın nanopartiküllerden oluşan seyreltik bir çözeltinin 1 mililitresini bir lam üzerine yerleştirin. Lamı görüntüleme tablasına yerleştirin.ve nanopartikül çözeltisi görüntüleme penceresine temas edene kadar tablasını yükseltin. Lazeri ve tarama kafasını AR-PAM sistemine geçirin. Cihaz yazılımını bir AR-PAM taraması için yapılandırın ve tek bir raster tarama gerçekleştirin.Bu işlemi OR-PAM sistemi için tekrarlayın. Ardından lamı çıkarın ve görüntüleme penceresini alkollü bir pamukla temizleyin. Elde edilen görüntülerden belirlenen nokta yayılım fonksiyonlarını bir Gauss eğrisine uydurun.Yarı maksimumdaki tam genişlik, ilgili tarama sistemi için lateral çözünürlüğü ifade eder. Ardından, dokudaki maksimum görüntüleme derinliğini belirlemek için, önce siyah bantla sarılmış keskin bir metal plakayı tavuk dokusunun küçük bir bölümüne düşük bir açıyla yerleştirin. Dokuyu, tarayıcı başlığının altındaki su tankına yerleştirin.Her sistem için tek bir B-tarama görüntüsü elde edin. Siyah bandın artık net bir şekilde seçilemediği doku yüzeyi altındaki derinliği ölçün. Görüntüleme öncesinde, polietilen görüntüleme penceresinin ve hayvan görüntüleme tablasının temiz olduğundan emin olun.Ardından, fareyi anesteziye aldıktan sonra görüntüleme prosedürü için 25 gram ağırlığında, dört haftalık dişi bir fare temin edin. Epilasyon kremi ile kulak yüzeyindeki tüyleri temizleyin. Kurumayı önlemek ve saçılan lazer ışınlarını engellemek için farenin gözlerine steril oküler pomad uygulayın.Fareyi, görüntülenecek kulağın konumlandırılması için plak bulunan bir görüntüleme tablasına yerleştirin. Farenin fizyolojik durumunu, kuyruğuna veya bacağına takılı bir nabız oksimetresi ile takip edin. Görüntülenecek kulağa ultrason jeli uygulayın.Kulağın polietilen görüntüleme penceresiyle nazikçe temas etmesi için görüntüleme tablasını yavaşça yükseltin. Farenin fizyolojik durumunu süreç boyunca takip ederek, kulaktan AR-PAM ve OR-PAM raster taramaları alın. Görüntüleme sonrası farenin tamamen toparlanmasına izin verin.Bir farenin kan damar sistemi, burada değiştirilebilir bir AR-OR-PAM sistemi ile in vivo olarak görüntülendi. AR-PAM görüntüsünde 45 µm'den daha kalın olan kan damarları net bir şekilde görüldü. Yaklaşık beş µm genişliğindeki tekil kılcal damarlar ise OR-PAM görüntüleme ile ayırt edildi.Kombine AR-OR-PAM sistemi yaklaşık dört mikron yan çözünürlüğe sahiptir. Ayrıca OR-PAM için 0,4 mm görüntüleme derinliğine ve AR-PAM için yaklaşık 45 mikrometre yan çözünürlüğe ve 7,8 mm görüntüleme derinliğine sahiptir. Değiştirilebilir kombine AR-OR-PAM sistemi, örneği farklı görüntüleme sistemleri arasında taşımaya gerek kalmadan görüntüleme yapılmasına olanak tanır.Geliştirilen sistem, preklinik görüntüleme için kullanılabilir. Başlıca preklinik uygulamalar arasında androjenesis, tümör mikroçevreleri, mikrosirkülasyonlar, ilaç yanıtı, beyin fonksiyonu, biyobelirteçler ve gen aktivitelerinin görüntülemesi yer almaktadır.

switchable-acoustic-optical-resolution-photoacoustic-microscopy-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

Photoacoustic oftalmoloji (PAOM), optik-soğurma tabanlı görüntüleme yöntemi, şu anda mevcut oftalmik görüntüleme teknolojileri retinanın tamamlayıcı değerlendirilmesini sağlar. Biz sıçanlarda eşzamanlı multimodal retina görüntüleme için spektral domain optik koherens tomografi (SD-OCT) ile entegre PAOM kullanılarak rapor.

Entegre Photoacoustic Oftalmoskopi ve Spektral-domain optik koherens tomografi

Yetişkin farelerin lenf düğümlerinde 120 um derinliğe kadar kontrastlı sahip yüksek-çözünürlüklü intravital görüntüleme uzamsal bir multi-odak iki foton mikroskop uyarım modelini modüle edilmesi ile elde edilir. 100 mikron derinliğinde biz böylece saçılma ve difraksiyon sınırlarını engellemeyi, 487 nm çözünürlük (lateral) ve 551 nm (eksenel) ölçüldü.

Germinal Merkezleri derece Çözülmüş Intravital Çizgili-aydınlatma 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

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

Bu el yazması roman kurulum ve işletim photoacoustic mikroskobu ve optik Koherens tomografi çift-modalite sistem noninvaziv, etiket içermeyen chorioretinal görüntüleme tavşan gibi daha büyük hayvanlar için yordamı açıklar.

Yaşam tavşan gözünde roman Photoacoustic mikroskobu ve optik Koherens tomografi çift-modality Chorioretinal görüntüleme

Kompakt bir darbeli Lazer diyot tabanlı masaüstü fotoakustik tomografi (PLD-PAT) sistemi, küçük hayvan kortikal damarının yüksek hızlı dinamik in vivo görüntülemesinde gösterilmiştir.

Sıçan kortikal damarında boya yıkama ve yıkayın-Out Izleme için pulsed lazer diyot tabanlı masaüstü Fotoakustik tomografi

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

Sistem konfigürasyonu, optik hizalama, numune hazırlama ve deneysel prosedürler dahil olmak üzere cerrahi marj analizi için intraoperatif olarak histolojik görüntüler sağlayabilen yüksek hızlı ve üstü açık bir ultraviyole fotoakustik mikroskop gösterilmiştir.

Derin Öğrenme destekli Sanal Boyama ile Histolojik Görüntüleme için Yüksek Hızlı Ultraviyole Fotoakustik Mikroskopi

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

Keşfedin, değiştirilebilir akustik ve optik çözünürlük fotoakustik mikroskopi sistemini kullanarak küçük hayvan kan damarlarını canlı görüntüleme yöntemini. Bu teknik, hem yüksek çözünürlüklü yüzeysel hem de derin doku görüntülemesi sağlar.

Için değiştirilebilir Akustik ve Optik Çözünürlük Fotoakustik Mikroskopi

Daha fazla video keşfet