Qui viene dimostrato un sistema di microscopia fotoacustica (AR-OR-PAM) di risoluzione acustica (AR) e di risoluzione ottica (AR) in grado di ottenere immagini ad alta risoluzione a profondità poca e immagini a tessuto profondo a bassa risoluzione sullo stesso campione in vivo .
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Articolo metodologico
Microscopio fotoacustico acustico e ottico
In questo articolo
Sommario
Abstract
La microscopia Photoacoustic (PAM) è una modalità di imaging invivo in rapida crescita che unisce sia l'ottica che l'ultrasuono, fornendo una penetrazione oltre il percorso libero medio ottico (~ 1 mm nella pelle) ad alta risoluzione. Combinando il contrasto di assorbimento ottico con l'alta risoluzione spaziale dell'ecografia in un'unica modalità, questa tecnica può penetrare nei tessuti profondi. I sistemi di microscopia Photoacoustic possono avere una risoluzione acustica bassa e una sonda profondamente o un'alta risoluzione ottica e una sonda poco profonda. È difficile ottenere un'elevata risoluzione spaziale e una grande penetrazione di profondità con un singolo sistema. Questo lavoro presenta un sistema AR-OR-PAM capace sia di immagini ad alta risoluzione che a profondità basse e di imaging a tessuto profondo a bassa risoluzione dello stesso campione in vivo . Una risoluzione laterale di 4 μm con profondità di imaging da 1,4 mm con messa a fuoco ottica e una risoluzione laterale di 45 μm con profondità di immagine di 7,8 mm con focus acustico sono riuscitiDimostrato utilizzando il sistema combinato. Qui viene eseguita un'immagine vascolare in piccole animali in vivo per dimostrare la sua capacità biologica di imaging.
Introduzione
Le modalità di imaging ottico ad alta risoluzione, come tomografia di coerenza ottica, microscopia confocale e microscopia multifotonica, hanno numerosi vantaggi. Tuttavia, la risoluzione spaziale diminuisce in modo significativo aumentando la profondità dell'immagine. Ciò è dovuto alla diffusa natura del trasporto leggero nei tessuti molli 1 , 2 . L'integrazione dell'eccitazione ottica e del rilevamento ad ultrasuoni fornisce una soluzione per superare la sfida dell'immagine ottica ad alta risoluzione nei tessuti profondi. La microscopia fotoacustica (PAM) è una tale modalità che può fornire ....
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Protocollo
Tutti gli esperimenti su animali sono stati eseguiti secondo le norme e le linee guida approvate del Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali della Nanyang Technological University, Singapore (numero di protocollo animali ARF-SBS / NIE-A0263).
1. Sistema AR-OR-PAM ( Figura 1 )
- Configurazione del sistema: AR-PAM
- Utilizzare un sistema laser sintonizzabile nanosecondi composto da un laser Nd-YAG (532 nm) pompato a diodo e da un laser a colori con intervallo di sintonizzazione di 559-576 nm come sorgente di irraggiamento ottico. Impostare la lunghezza d'....
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Risultati
Lo schema del sistema AR-OR-PAM è mostrato in Figura 1 . In questa configurazione, tutti i componenti sono stati integrati e assemblati in una configurazione di gabbia ottica. L'utilizzo di un sistema di gabbia rende la testa di scansione AR-OR-PAM compatta e facilmente assemblata, allineata e integrata su una singola fase di scansione.
La scansione continua bidimensionale raster della testa d.......
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Discussione
In conclusione, è stato sviluppato un sistema AR e OR PAM intercambiabile che consente di ottenere sia l'immagine ad alta risoluzione sia le profondità di imaging più basse e l'imaging a bassa risoluzione ad una profondità di imaging più elevata. È stata determinata la risoluzione laterale e la profondità dell'immagine del sistema commutabile. I vantaggi di questo sistema PAM commutabile includono: (1) l'imaging ad alta risoluzione con focus ottico stretto; (2) l'imaging del tessuto profondo con mess.......
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Dichiarazioni
Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti secondo le linee guida e le norme approvate del Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali della Nanyang Technological University, Singapore (numero di protocollo animali ARF-SBS / NIE-A0263). Gli autori non hanno alcun interesse finanziario rilevante nel manoscritto e nessun altro potenziale conflitto di interessi da divulgare.
Ringraziamenti
Gli autori vorrebbero riconoscere il sostegno finanziario di una borsa di Tier 2 finanziata dal Ministero dell'Istruzione a Singapore (ARC2 / 15: M4020238). Gli autori ringraziano anche il signor Chow Wai Hoong Bobby per l'aiuto della macchina.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Laser Nd:YAG Q-switched | Laser a pompa Edgewave | BX80-2-L | |
| Credo-High Repetition Rate Dye Laser Spectra | physics | CREDO-DYE-N | Laser a colorante |
| Precision Linear Stage | Physik Instrumente | PLS 85 | Fase di scansione raster XY |
| Tavolino di traslazione | Physik Instrumente | VT 80 | Determinazione confocale |
| Fotodiodo al silicio montato | Thorlabs | SM05PD1A | Triggering/Variazione dell'impulso |
| Stadio rotazionale continuo motorizzato | Thorlabs | CR1 / M-Z7 | Raggio laser deviante |
| Filtro ND a variazione continua montato | Thorlabs | NDC-50C-4M | |
| Cavo patch in fibra | Thorlabs | M29L01 | in fibra multimodale |
| Newport | M-10X | Obiettivo | |
| Montatura traslante XY | Thorlabs | CXY1 | Montatura traslante |
| Lente convessa Plano | Thorlabs | LA1951 | Lente collimata |
| Lente conica | Altechna | APX-2-B254 | Fascio ad anello |
| Stadio di traslazione | Thorlabs | CT1 | Stadio di traslazione |
| Condensatore ottico Fatto | in casa | ||
| Trasduttore ultrasonico | Olympus-NDT | V214-BB-RM | 50MHz Trasduttore |
| Plano lente concava | Thorlabs | LC4573 | Lente acustica |
| Pulsatore/ricevitore | Olympus-NDT | 5073PR | Amplificatore di eco a impulsi |
| Iride standard montato | Thorlabs | ID12/M | Modellazione del fascio |
| Lente convessa Plano | Thorlabs | LA4327 | Lente del condensatore |
| Foro stenopeico di precisione montato | Thorlabs | P50S | Filtraggio spaziale |
| Cavo patch in fibra monomodale | Thorlabs | P1-460B-FC-1 | Accoppiatore in fibra monomodale |
| Newport | F-91-C1 | Monomodale accoppiamento | |
| Doppietto acromatico | Edmund Optics | 32-317 | Doppietto acromatico |
| Specchio ellittico argento protetto | Thorlabs | PFE10-P01 | Specchio |
| Cinematico ad angolo retto Supporto per specchio | Thorlabs | KCB1 | Supporto per specchio |
| Asse Z Supporto per traslazione | Thorlabs | SM1Z | traslatore z |
| Tubo per lenti | Thorlabs | ||
| Prisma ad angolo retto in silice fusa UV | Thorlabs | PS615 | Prisma ad angolo retto |
| Prisma romboidale | Edmund Optics | 47-214 | Onda di taglio |
| Dimetilpolisilossano | Sigma Aldrich | DMPS1M | Olio di silicio |
| Amplificatore | Mini circuiti | ZFL-500LN | Amplificatore |
| Digitalizzatore ad alta velocità a 16 bit | Spettro | M4i.4420 | Scheda di acquisizione dati |
| Oscilloscopio | Agilent Technologies | DS06014A | |
| Topi | InVivos Pte.Ltd | ICR | Gel per ultrasuoni per modelli animali |
| Progress/parker acquasonic gel | PA-GEL-CLEA-5000 | Accoppiamento acustico | |
| Serbatoio dell'acqua | Fatto in | ||
| Fase di traduzione | Commutazione fatta in casa | AR-OR | |
| Nanoparticelle d'oro | Sigma Aldrich | 742031 | Risoluzione laterale |
| Unguento oculare sterile | Alcon | Duratears | Imaging animale |
| 1951 USAF target di test di risoluzione | Edmund Optics | 38257 | Allineamento confocale |
| Software di acquisizione dati | National Instrument | Labview | Software fatto in casa con il |
| software di elaborazione delle immagini | Mathworks | Matlab | Programma fatto in casa con Matlab |
Riferimenti
- Hu, S., Wang, L. V. Photoacoustic imaging and characterization of the microvasculature. J Biomed Opt. 15, 011101-01-011101-15 (2010).
- Ntziachristos, V. Going deeper than microscopy: the optical imaging frontier in biology. Nat Methods. 7 (8), 603-614 ....
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Ristampe e permessi
