Integrert Photoacoustic ophthalmoscopy og Spectral-domene optisk koherens tomografi
Summary
Photoacoustic oftalmologi (PAOM), en optisk-absorpsjon-basert bildebehandling modalitet gir utfyllende evaluering av netthinnen til de tilgjengelige ophthalmica imaging teknologi. Vi rapporterer bruk av PAOM integrert med spektral-domene optisk koherens tomografi (SD-OCT) for samtidig multimodal retinal bildebehandling i rotter.
Abstract
Både klinisk diagnose og grunnleggende undersøkelse av store okulære sykdommer stor nytte av ulike ikke-invasive ophthalmica imaging teknologi. Eksisterende retinal bildediagnostikk, for eksempel fundus en fotografering, confocal skanning laser ophthalmoscopy (cSLO) 2, og optisk koherens tomografi (OCT) 3, har betydelige bidrag i overvåkingen sykdom sykdomsangrep og progresjoner, og utvikle nye terapeutiske strategier. Men de hovedsakelig stole på back-reflekterte fotoner fra netthinnen. Som en konsekvens, de optiske absorpsjonsegenskaper av netthinnen, som vanligvis sterkt assosiert med retinal patofysiologien status, er utilgjengelige med de tradisjonelle imaging teknologi.
Photoacoustic ophthalmoscopy (PAOM) er en ny retinal imaging modalitet som tillater påvisning av de optiske absorpsjon kontraster i øyet med en høy følsomhet 4-7. I PAOM nanosecond laserpulser leveres gjennom pupillen og skannet over bakre øyet å indusere photoacoustic (PA) signaler som registreres av en ufokusert ultralyd svinger på øyelokket. På grunn av den sterke optisk absorpsjon av hemoglobin og melanin er PAOM stand til ikke-invasiv avbildning netthinnens og koroidal vasculatures og retinalt pigmentepitel (RPE) melanin ved høye kontraster 6,7. Enda viktigere, basert på den velutviklede spektroskopiske photoacoustic bildebehandling 5,8, har PAOM potensial til å kartlegge hemoglobin oksygenmetning i retinale blodkar, noe som kan være avgjørende i å studere fysiologi og patologi av flere blindende sykdommer 9 som diabetisk retinopati og neovaskulær aldersrelatert makuladegenerasjon.
Videre er det eneste eksisterende optisk absorpsjon-baserte ophthalmic imaging modalitet, kan PAOM bli integrert med godt etablert klinisk ophthalmic bildebehandling techniques å oppnå mer omfattende anatomiske og funksjonelle evalueringer av øyet basert på flere optiske kontraster 6,10. I dette arbeidet, integrerer vi PAOM og spektral-domene OCT (SD-OCT) for samtidig in vivo retinal avbildning av rotte, hvor både optisk absorpsjon og spredning egenskaper netthinnen blir avslørt. Systemkonfigurasjon, system justering og bildebehandling oppkjøpet blir presentert.
Protocol
Representative Results
Discussion
Her presenterer vi en detaljert instruksjon om samtidig in vivo retinal avbildning av rotte øynene med PAOM kombinert med SD-oktober Optisk-scattering-baserte SD-oktober er kanskje den kliniske "gullstandarden" for retinal avbildning 3, men det er ikke følsom for detektere optisk absorpsjon i retina. Det nyutviklede PAOM er den eneste optisk absorpsjon-baserte oftalmisk imaging modalitet som gir optiske absorpsjonsegenskaper i netthinnen 6. Fordi hemoglobin og melanin er endoge…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi takker sjenerøs støtte fra National Science Foundation (KARRIERE CBET-1055379) og National Institutes of Health (1RC4EY021357, 1R01EY019951). Vi erkjenner også støtte fra Kina Scholarship Council til 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).
