Integrierte Photoakustische Ophthalmoskopie und Spectral-Domain Optical Coherence Tomography
Summary
Photoakustischen Ophthalmologie (PAOM), eine optische Absorption-basierenden Bildgebungsmodalität, bietet der ergänzenden Bewertung der Netzhaut zu den derzeit verfügbaren ophthalmische Imaging-Technologien. Wir berichten über die Verwendung von PAOM mit spektraler-Domain Optischen Kohärenztomographie (SD-OCT) zur gleichzeitigen multimodalen Netzhaut bei Ratten integriert.
Abstract
Sowohl die klinische Diagnose und grundlegende Untersuchung der wichtigsten Augenkrankheiten stark von verschiedenen nicht-invasive ophthalmologische Bildgebung Technologien profitieren. Bestehende Netzhaut Modalitäten wie Fundusfotografie 1, konfokale Laser-Scanning-Ophthalmoskopie (cSLO) 2, und die optische Kohärenztomographie (OCT) 3 haben wesentliche Beiträge bei der Überwachung Krankheit Einsätze und Progressionen, und die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien. Jedoch verlassen sie überwiegend auf den Back-reflektierten Photonen von der Netzhaut. Als Folge sind die optischen Absorptionseigenschaften der Netzhaut, die üblicherweise stark mit retinalen Pathophysiologie Status verbunden, unzugänglich durch die traditionellen Imaging-Technologien.
Photoakustische Ophthalmoskopie (PAOM) ist eine aufstrebende Netzhaut Modalität, die den Nachweis der optischen Absorption Kontraste im Auge ermöglicht mit einer hohen Empfindlichkeit 4-7. In PAOM nanosecond Laserpulse durch die Pupille geliefert und abgetastet über den hinteren Auge photoakustischen (PA) Signalen, die durch einen unfokussierten Ultraschall-Wandler an dem Augenlid erkannt werden induzieren. Wegen der starken optischen Absorption von Hämoglobin und Melanin ist PAOM fähig nichtinvasiv Bildgebung die retinale und choroidale Blutgefäßverteilungen und dem retinalen Pigmentepithel (RPE) Melanin bei hohen Kontrasten 6,7. Noch wichtiger ist, basierend auf dem gut ausgebauten spektroskopische photoakustische Bildgebung 5,8 hat PAOM das Potenzial, die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins in retinalen Gefäßen, die entscheidend sein Studium der Physiologie und Pathologie von mehreren blendenden Krankheiten 9 wie diabetische Retinopathie kann abzubilden und neovaskulärem altersbedingter Makula-Degeneration.
Darüber hinaus ist das einzig existierende optische Absorption basierenden Augenheilkunde Bildgebungsverfahren können PAOM mit etablierten klinischen ophthalmologische Bildgebung te integriert werdenchniques zu erreichen umfassendere anatomische und funktionelle Auswertungen des Auges auf mehreren optischen Kontrast 6,10 berechnet. In dieser Arbeit, integrieren wir PAOM und Spektral-Domain-OCT (SD-OCT), um gleichzeitig in vivo Netzhaut von Ratten, bei denen sowohl optische Absorption und Streuung Eigenschaften der Netzhaut enthüllt. Die Konfiguration des Systems, System-Ausrichtung und Imaging Acquisition dargestellt.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier präsentieren wir eine detaillierte Anleitung bei gleichzeitiger in vivo Netzhaut von Ratten Augen mit PAOM mit SD-OCT kombiniert. Optical-Streuung auf SD-OCT ist vielleicht die klinische "Goldstandard" für die Netzhaut 3, jedoch ist es nicht empfindlich auf die optische Absorption in der Netzhaut zu erkennen. Der neu entwickelte PAOM ist das einzige optische Absorption basierende ophthalmische Bildgebungsmodalität die optischen Absorptionseigenschaften der Netzhaut 6 biet…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken für die großzügige Unterstützung durch die National Science Foundation (CAREER CBET-1.055.379) und den National Institutes of Health (1RC4EY021357, 1R01EY019951). Wir erkennen auch die Unterstützung aus dem China Scholarship Council Wei Song.
Riferimenti
- Kinyoun, J. L., Martin, D. C., Fujimoto, W. Y., Leonetti, D. L. Ophthalmoscopy versus fundus photographs for detecting and grading diabetic retinopathy. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33 (6), 1888-1893 (1992).
- Schuman, J. S., Wollstein, G., Farra, T., Hertzmark, E., Aydin, A., Fujimoto, J. G., Paunescu, L. A. Comparison of optic nerve head measurements obtained by optical coherence tomography and confocal scanning laser ophthalmoscopy. Am. J. Ophthalmol. 135 (4), 504-512 (2003).
- Strøm, C., Sander, B., Larsen, N., Larsen, M., Lund-Andersen, H. Diabetic macular edema assessed with optical coherence tomography and stereo fundus photography. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 43 (1), 241-245 (2002).
- Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy. J. Vis. Exp. (51), e2729 (2011).
- Wang, L. V. Multiscale photoacoustic microscopy and computed tomography. Nat. Photonics. 3 (9), 503-509 (2009).
- Jiao, S., Jiang, M., Hu, J., Fawzi, A., Zhou, Q., Shung, K. K., Puliafito, C. A., Zhang, H. F. Photoacoustic ophthalmoscopy for in vivo retinal imaging. Opt. Express. 18 (4), 3967-3972 (2010).
- Wei, Q., Liu, T., Jiao, S., Zhang, H. F. Image chorioretinal vasculature in albino rats using photoacoustic ophthalmoscopy. J. Mod. Optic. 58 (21), 1997-2001 (2011).
- Liu, T., Wei, Q., Wang, J., Jiao, S., Zhang, H.F Combined photoacoustic microscopy and optical coherence tomography can measure metabolic rate of oxygen. Biomed. Opt. Express. 2 (5), 1359-1365 (2011).
- Yu, D., Cringle, S. J. Oxygen distribution and consumption within the retina in vascularised and avascular retinas and in animal models of retinal disease. Prog. Retin. Eye Res. 20 (2), 175-208 (2001).
- Song, W., Wei, Q., Liu, T., Kuai, D., Burke, J. M., Jiao, S., Zhang, H. F. Integrating photoacoustic ophthalmoscopy with scanning laser ophthalmoscopy, optical coherence tomography, and fluorescein angiography for a multimodal retinal imaging platform. J. Biomed. Opt. 17 (6), 061206 (2012).
- Mark, E. . Brezinski Optical Coherence Tomography: Principles and Applications. , (2006).
- Hu, S., Rao, B., Maslov, K., Wang, L. V. Label-free photoacoustic ophthalmic angiography. Opt. Lett. 35 (1), 1-3 (2010).
- Zhang, H. F., Maslov, K., Wang, L. V. In vivo imaging of subcutaneous structures using functional photoacoustic microscopy. Nature protocols. 2, 797-804 (2007).
- Ling, T., Chen, S. L., Guo, L. J. High-sensitivity and wide-directivity ultrasound detection using high Q polymer microring resonators. Appl. Phys. Lett. 98 (20), 204103 (2011).
- Xie, Z., Jiao, S., Zhang, H. F., Puliafito, C. A. Laser-scanning optical-resolution photoacoustic microscopy. Opt. Lett. 34, 1771-1773 (2009).
