Cystographie Photoacoustique

Résumé

Cystographie Photoacoustique (PAC) a un grand potentiel pour cartographier vessies, un organe interne sensible au rayonnement chez les patients pédiatriques, sans utiliser de radiations ionisantes ou agent de contraste toxique. Ici, nous démontrons l'utilisation des PAC pour la cartographie des vessies avec une injection de traceurs optiques opaques chez les rats In vivo.

Résumé

Cystographie pédiatrique conventionnelle, qui repose sur de diagnostic X-ray en utilisant un colorant opaque aux rayons X, souffre de l'utilisation des rayonnements ionisants nocifs. Le risque de cancers de la vessie chez les enfants en raison de l'exposition aux radiations est plus importante que de nombreux autres cancers. Ici, nous démontrons la faisabilité de photoacoustique imagerie non ionisants et non invasive (PA) des vessies, appelés cystographie photoacoustique (PAC), en utilisant le proche infrarouge absorbants optiques (NIR) (c.-bleu de méthylène, nanostructures d'or plasmoniques ou nanotubes de carbone à paroi ) en tant que marqueur optique-trouble. Nous avons réussi à imager une vessie de rat rempli avec les agents absorbants optiques en utilisant un système PAC confocale en champ sombre. Après injection transurétrale des agents de contraste, les vessies du rat étaient photoacoustically visualisés en réalisant une amélioration significative du signal PA. L'accumulation a été validé par l'imagerie spectroscopique PA. En outre, en utilisant seulement une énergie d'impulsion laserde moins de 1 mJ / cm ² (1/20 de la limite de sécurité), notre système d'imagerie actuelle pourrait cartographier le bleu de méthylène rempli rat-vessie à une profondeur de 1 cm au-delà dans les tissus biologiques in vivo. La fois in vivo et ex vivo résultats imagerie PA valider que les agents de contraste ont été naturellement excrété via la miction. Ainsi, il n'y a aucune inquiétude en ce qui concerne l'accumulation de l'agent toxique à long terme, ce qui facilitera la traduction clinique.

Introduction

X-ray cystographie ¹ est un procédé d'imagerie pour identifier les maladies liées à la vessie tels que le cancer de la vessie, reflux vésico-urétéral, le blocage des uretères, la vessie neurogène, etc. ^2-5 Typiquement, les urines sont annulées et un agent de radio-opaque est injecté par un cathéter. Ensuite, images fluoroscopie aux rayons X sont acquis pour délimiter vessies. Toutefois, la question de la sécurité est essentiel que le rayonnement ionisant nuisible est utilisé dans cette procédure. Le pourcentage de risque de cancer cumulative à l'âge de 75 années en raison de diagnostic rayons X s'étend de 0,6 à 1,8%. ^6<....

Protocole

1. Mode Cystographie système de réflexion profonde Photoacoustique (PAC)

1. Configuration du système ^{17, 18}
   1. Un Q-switched Nd: YAG (SLII-10; Continuum; 532 nm) pompe un laser accordable en longueur d'onde (Surelite OPO PLUS; Continuum; longueur d'onde plage de réglage: 680 à 2500 nm).
   2. La durée d'impulsion de chaque tir laser est de ~ 5 ns, et la fréquence de répétition du laser est de 10 Hz..
   3. La longueur d'onde dépend du pic d'absorption optique de l'agent de contraste utilisé. Si le bleu de méthylène sert d'agent de contraste, d'une longueur d'onde optique de 667 nm est utilisé, où le....

Résultats

La figure 1 montre l'In vivo non ionisants et non invasive PAC utilisant optiquement trouble bleu de méthylène (MB). L'image contrôle de l'AP a été obtenue à 667 nm, à l'absorption optique de pointe pour les MB (figure 1A). Bien que les vaisseaux sanguins dans le champ de vision sont clairement visualisées, la vessie est invisible car elle est optiquement transparent à cette longueur d'onde. Comme le montre la figure 1B, la vessie est claire.......

Discussion

En conclusion, nous avons montré la possibilité de non-ionisants PAC en utilisant des absorbeurs optiques non toxiques dans un modèle de rat in vivo. Nous avons réussi à imager une vessie de rat rempli avec des absorbants optiques utilisant notre système PAC non ionisants et non invasive. Deux problèmes de sécurité critiques ont été résolus dans notre approche: (1) l'utilisation des rayonnements non ionisants pour des applications cystographic et (2) aucune accumulation d'agents de contraste dans le cor.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Q-switched Nd :YAG	laser Continuum	SLII-10	pompe
laser OPO	Continuum	Surelite OPO PLUS	laser accordable
Prismes	Thorlabs	PS908	délivrent la lumière
Transducteur à ultrasons	Olympus NDT	V308	5 MHz
Ultraoundpulseur/récepteur	Olympus NDT	5072PR	amplificateur
Oscilloscope	Tektronix	TDS5054	acquisition de données
Platine de balayage	Danaher Dover	XY6060	balayage raster
Bleu de méthylène	Sigma-Aldrich	M9140-25G	agent de contraste
Rats	Harlan	Spague-Dawley	sujet animal
Vaporisateur d’isoflourane	Euthanex	EZ-155	anesthésie
Gel à ultrasons	Sonotech	Clear Image singles	couplage acoustique