Yaşam tavşan gözünde roman Photoacoustic mikroskobu ve optik Koherens tomografi çift-modality Chorioretinal görüntüleme
February 8th, 2018
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.
Bu yeni görüntüleme kurulumunun ve çalıştırma prosedürünün genel amacı, tavşanlar gibi daha büyük memelilerin gözlerinin non-invaziv, etiketsiz koryoretinal görüntülemesi için fotoakustik mikroskopi ve optik koherens tomografi çift modalitesi gerçekleştirmektir. Bu yöntem, oftalmik görüntülemede, daha büyük hayvanlarda oksijen doygunluğunu, kan dağılımını ve melanini ayırt etmek için gereken görüntüleme derinliği, çözünürlük ve klinik çeviri hakkındaki temel soruların yanıtlanmasına yardımcı olabilir. Bu tekniğin en büyük avantajı, fotoakustik mikroskopi ve optik koherens tomografi çift modaliteli görüntülerin elde edilmesi için oküler dokunun noninvaziv görüntülenmesine izin vermesidir.
Başlamak için, fotoakustik mikroskop için ışık kaynağı olarak bir diyot pompalı katı hal lazeri tarafından pompalanan bir optik parametrik osilatör lazeri seçin ve kolon destekli ışını 19 yansımaya 10 iletim bölme oranıyla bölmek için bir ışın ayırıcı kullanın. Yansıyan kısmı M3 ayna ve dikroik ayna tarafından art arda saptırın ve yansımayı raster taramak için iki boyutlu bir galvanometre kullanın. Taranan ışını, odak uzaklığı 36 milimetre olan taranmış bir mercek ve odak uzaklığı 10 milimetre olan oftalmik mercekten oluşan bir teleskoptan geçirin ve ışını tavşan gözü optiği ile fundusa odaklayın.
Görüntüleme işlemine başlamadan önce, lütfen vücut desteği üzerinde bir su sirkülasyonlu ısıtma battaniyesi bulundurun ve sirkülasyon suyunun sıcaklığını 38 santigrat dereceye ayarlayın. Prosedür öncesi hayati değerleri kaydedin ve tavşanın kalbi ve solunum hızları ile uygun sedasyon seviyesini onaylayın. Tavşan öğrencilerini birer damla tropikamid% 1 oftalmik ve% 2.5 oftalmik fenilefrin hidroklorür ile genişletin.
Sinyali yükseltmek için ultrasonik bir amplifikatör kullanın ve sinyali alçak geçiren bir filtre ile filtreleyin. Tavşan gözünün üzerine bir güç ölçer yerleştirin ve Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü güvenlik sınırının altında tutmak için tavşan korneasındaki lazer darbe enerjisini ölçün. Optik koherens tomografi veya OCT sisteminin tavşan gözünün arka segmentini görüntülemesini sağlamak için, tarama merceğinden sonra bir oftalmik lens ekleyin.
Numune kolunun optik yol uzunluğu ile eşleşmesini doğrulamak için referans kolunun uzunluğunu ayarlamak için bir yakınlaştırma muhafaza tüpü kullanın. Spektral alan OCT görüntüleme için, tavşanı bir klinik fundus kamerasının görüntüleme platformuna yerleştirin ve 50 derece fundus kırmızısı serbest ve otoflorosans görüntüleri elde edin. Daha sonra, hayvanı oftalmik lensin altında bir gözle OCT sisteminin platformuna aktarın.
LED ışığını kullanarak gözü aydınlatın ve OCT yazılımını açın. Fundusun CCD kamera görüntüsünü kontrol edin ve ilgilenilen OCT B taramasını temsil etmek için yazılımda düz bir çizgi çizin. OCT görüntüsünü görselleştirmek ve en keskin görüntüleri elde etmek için OCT yazılımındaki dağılım dengeleme faktörünü optimize etmek için referans kolu uzunluğunu ayarlayarak taramaya başlayın.
Ardından verileri, uygun veri toplama parametrelerini ayarlayın ve görüntüleri kaydedin. Fotoakustik mikroskop görüntüleme için optik parametrik osilatör lazeri açın. Fotoakustik mikroskop kontrol yazılımını başlatın ve lase dalga boyunu hedeflenen kroma kuvvetinin absorpsiyon tepe noktalarından birine ayarlayın.
Galvanometrenin konumunu başlatın ve Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü Güvenlik Sınırının altında olduğunu doğrulamak için tavşan korneasından önceki lazer enerjisini izleyin. Ultrasonik dönüştürücüyü üç boyutlu bir çeviri aşamasında eşleyin ve dönüştürücü ucunu, uç fundusa işaret edecek şekilde tavşan konjonktiva ile temas edecek şekilde yerleştirin. Dönüştürücü ucunu tavşan konjonktivasında daha iyi birleştirmek için bir damla göz kayganlaştırıcı kullanın ve LED aydınlatma ışığını açın.
Tavşan fundusunu MatLab yazılımı aracılığıyla görselleştirin ve bölgenin merkezi ve fiziksel boyutu dahil olmak üzere ilgilenilen tarama bölgesini ayarlayın. Lazer deklanşörünü açın ve ışının B taramasını başlatın, osiloskopta algılanan fotoakustik sinyali gözlemleyin ve son olarak tüm B taraması boyunca sinyal yoğunluğunu gerektiği gibi en üst düzeye çıkarmak için dönüştürücü konumunu ayarlayın. Ardından veri toplama parametrelerini ayarlayın, ham verileri işleyin ve fotoakustik mikroskop görüntüsünü iki boyutta görselleştirin.
Görüntüleme seansının sonunda, fundusu herhangi bir görüntüleme sonrası morfolojik değişiklik açısından incelemek için tavşanı fundus kamerasına geri aktarın ve tavşan korneasını göz yıkama ile durulayın. Korneaya flurbiprofen oftalmik, neomisin ve polimiksin b sülfatlar ve deksametazon oftalmik merhem uygulayın ve gözü kapatın. Daha sonra tavşanı ve su sirkülasyon battaniyesini, tam iyileşme olana kadar izlemeli bir kurtarma odasına aktarın.
Bu temsili fundus fotoğrafında, koroid damarları tavşan fonlarının çoğu kısmına yayılırken, retina damarları medüller ışın içinde hapsedilmiştir. Burada, fundus içindeki koroidal vaskülatür tipinin tipik bir fotoakustik mikroskopi görüntüsü, koroidal damarlar, kan damarları yüksek lateral çözünürlükte tanımlanmıştır. Bu OCT B tarama görüntüsünde, retina pigment epitel tabakasının altında gözlenen koroid damarları ile retina, koroid ve sklera yüksek eksenel çözünürlükte görüntülenmektedir.
Çift modalite görüntüleme sistemi kullanılarak, fotoakustik görüntüleme ile retina damarlarının 2D maksimum yoğunluk projeksiyonu ve 3D hacimsel görüntülenmesi elde edilebilir. 3D görüntünün ortogonal kesitleri, fotoakustik mikroskopinin, retina pigment epitel tabakasının üzerinde yer alan bireysel retina damarlarını görselleştirmek ve retina ve koroid damarlarının bulunduğu farklı derinlikleri doğrulamak için nasıl kullanılabileceğini göstermektedir. Burada bir OCT B tarama görüntüsü, tek tek retina damarlarını gösterir.
Ve fotoakustik mikroskopi görüntüleme sonuçlarını doğrulayan sinir lifi tabakası. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik, dehidrasyonu önlemek için göz duruladıktan sonra yağlayıcıları canlandırmak ve tavşan durumunu her 15 dakikada bir izlemek için lazer ışınımını düşük ANLI ayar sınırlarına ayarlamayı unutmamak için uygun şekilde gerçekleştirilirse yaklaşık bir saat içinde tamamlanabilir. İşlemi takiben, tavşanlarda koroidal neovaskülarizasyon gelişiminin doğrulanması ile ilgili ek soruları yanıtlamak ve neovaskülarizasyon hacmini artırmak için otomatik slayt immünohistokimyası yapılabilir.
Geliştirilmesinden sonra bu teknik, oftalmoloji alanındaki araştırmacıların, koroid neovaskülarizasyon modelleri de dahil olmak üzere tavşan taşıyan hastalık modellerinde koroid hastalıklarını keşfetmelerinin yolunu açtı. Bu videoyu izledikten sonra, yaş yaşa bağlı makula dejenerasyonunun erken evre teşhisi için yeni bir multimodal moleküler görüntüleme sistemi kullanarak tavşan gözlerinde tek koryoretinal kan damarlarının nasıl tespit edileceğini iyi anlamış olmalısınız. Bunu unutma.
Cam düşme lazeri ve hayvanla çalışmak son derece tehlikeli olabilir ve bu işlem yapılırken gözlük ve laboratuvar önlüğü giymek gibi önlemler her zaman alınmalıdır.
View the full transcript and gain access to thousands of scientific videos
Genel Bakış
Bu el yazması, fotoakustik mikroskopi ve optik koherens tomografiyi birleştiren çift-modaliteli bir sistem için yeni bir kurulum ve çalışma prosedürünü açıklamaktadır. Bu sistem, tavşanlar gibi daha büyük hayvanların noninvazif, etiket gerektirmeyen koryoretinal görüntülemesini sağlar.
Çalışmanın Temel Bileşenleri
Bilim Alanı
- Oftalmik Görüntüleme
- Fotoakustik Mikroskopi
- Optik Koherens Tomografi
Arka Plan
- Göz çalışmalarında görüntüleme derinliği ve çözünürlüğünün önemi.
- Daha büyük memeliler için klinik uygulamada karşılaşılan zorluklar.
- Göz dokusu görselleştirmesinde noninvazif tekniklere duyulan ihtiyaç.
- Oksijen doyumu ve kan dağılımını ayırt etme potansiyeli.
Çalışmanın Amacı
- Koryoretinal analiz için çift-modaliteli bir görüntüleme sistemi geliştirmek.
- Göz dokusu özellikleri hakkındaki anlayışı artırmak.
- Daha büyük hayvan modellerinde araştırmayı kolaylaştırmak.
Kullanılan Yöntemler
- Işık kaynağı olarak bir optik parametrik osilatör lazerin kullanılması.
- Belirli bir bölünme oranına sahip bir ışın bölücünün uygulanması.
- İki boyutlu bir galvanometre kullanılarak ışının raster taraması.
- Özel optikler aracılığıyla ışının fundus üzerinde odaklanması.
Ana Sonuçlar
- Göz dokularının çift-modaliteli görüntülerin başarılı bir şekilde elde edilmesi.
- Noninvazif görselleştirme yeteneklerinin gösterilmesi.
- Görüntüleme derinliği ve çözünürlüğü hakkında içgörüler sağlanması.
- Oksijen doyumu ve kan dağılımının analizini kolaylaştırmak.
Sonuçlar
- Çift-modaliteli sistem, koryoretinal görüntüleme için etkilidir.
- Noninvazif teknikler, oftalmik araştırmaları önemli ölçüde ilerletebilir.
- Bu yöntem, daha büyük memelilerde klinik uygulamalar için umut vaat etmektedir.
Sıkça Sorulan Sorular
Executive Industry Relevance
Dual-modality photoacoustic microscopy and optical coherence tomography enable noninvasive, label-free chorioretinal imaging in larger animal models, addressing a critical translational gap in ophthalmic drug discovery. This capability supports early-stage mechanistic de-risking and quantitative vascular assessment, informing target validation and preclinical model selection. The approach enhances predictive confidence for ocular disease research pipelines and facilitates enterprise-wide adoption of advanced imaging standards.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables high-resolution, depth-resolved visualization of chorioretinal vasculature in translationally relevant species.
- Supports functional target validation by quantifying blood distribution and oxygen saturation in vivo.
- Reduces mechanistic ambiguity in ocular disease models through direct, label-free tissue assessment.
- Facilitates portfolio triage by providing robust imaging endpoints for early go/no-go decisions.
Screening & Assay Development
- Prepares validated biological systems for downstream compound screening in ophthalmic research.
- Delivers reproducible, quantitative imaging outputs for assay standardization and benchmarking.
- Enables scalable imaging workflows adaptable to multiple animal models and disease states.
- Supports reliable evaluation of therapeutic interventions targeting retinal and choroidal vasculature.
Translational & Preclinical Research
- Aligns imaging endpoints with disease-relevant biomarkers in preclinical ocular models.
- Ensures continuity from discovery through preclinical validation by bridging small and large animal studies.
- Provides risk-adjusted data for advancement decisions in ophthalmic drug development.
- Enhances predictive de-risking by confirming vascular changes in vivo without exogenous labels.
Pipeline & Workflow Integration
This dual-modality imaging system integrates into the discovery-to-preclinical continuum, enabling robust hypothesis testing and quantitative assessment of ocular targets in large animal models.
- Discovery Biology: Supports pathway clarification and biological de-risking by visualizing vascular and tissue features relevant to ocular disease.
- Screening: Provides assay-ready, reproducible imaging outputs for compound evaluation and mechanistic studies.
- Analytics: Generates quantitative measurements of vessel morphology, depth, and oxygenation for cross-condition comparisons.
- Translational Research: Bridges small animal findings to larger, clinically relevant models, supporting biomarker alignment and translational continuity.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging platform adaptable across multiple ocular disease models and research programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and target validation accuracy for ocular drug discovery.
- Operational Value: Standardizes imaging protocols and enhances reproducibility across research teams.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and reduces late-stage biological risk in ophthalmic portfolios.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of ocular therapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires expertise in advanced ophthalmic imaging and animal model handling.
- Demands specialized instrumentation, including dual-modality imaging systems and analytical software.
- Necessitates cross-team standardization of imaging protocols and safety procedures.
- Adaptable to various large animal models with consideration for anatomical and physiological differences.
- Practical limitations include the need for careful laser safety management and animal welfare monitoring.
