È stato dimostrato un sistema di tomografia fotoacustica a diodi laser pulsato compatto (PLD-PAT) per l'imaging dinamico in vivo ad alta velocità di piccoli vascolarizzazione corticale animale.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Tomografia fotoacustica basata su diodo laser pulsata per il monitoraggio del lavaggio e del lavaggio del colorante nella Vasculatura corticale del ratto
In questo articolo
Sommario
Abstract
La tomografia fotoacustica (PA) Imaging (PAT) è una modalità di imaging biomedicale emergente utile in varie applicazioni precliniche e cliniche. I trasduttori a base di anelli circolari su misura e i tradizionali laser Nd: YAG/OPO ingombranti inibiscono la traduzione del sistema PAT alle cliniche. I diodi laser pulsati ultra-compatti (PLD) sono attualmente utilizzati come fonte alternativa di eccitazione Near-Infrared per l'imaging PA. L'imaging dinamico in vivo ad alta velocità è stato dimostrato utilizzando un sistema desktop PAT compatto basato su PLD (PLD-PAT). Un protocollo sperimentale visualizzato utilizzando il sistema PLD-PAT desktop è fornito in questo lavoro per l'imaging cerebrale dinamico in vivo. Il protocollo descrive la configurazione del sistema PLD-Pat del desktop, la preparazione di animali per l'imaging vascolare cerebrale e la procedura per la visualizzazione dinamica dell'assorbimento e del processo di clearance del colorante di indocianina Green (ICG) nella vascolarizzazione corticale del ratto.
Introduzione
La tomografia computerizzata fotoacustica (PACT/Pat) è una promettente modalità di imaging biomedico non invasiva che combina un ricco contrasto ottico con alta risoluzione ultrasond1,2,3,4, 5. quando un nanosecondo pulsato laser deposita energia su croofori luce assorbente presenti all'interno di qualsiasi tessuto biologico, aumenti di temperatura locale che conduce all'espansione termoelastica e contrazione del tessuto, conseguente generazione di le onde di pressione. Queste onde di pressione sono conosci....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Protocollo
Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti secondo le linee guida e i regolamenti approvati dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali dell'Università tecnologica di Nanyang, Singapore (Animal Protocol number ARF-SBS/NIE-A0331).
1. Descrizione del sistema
- Montare il laser PLD nello scanner circolare e montare il diffusore ottico (OD) davanti alla finestra di uscita PLD per rendere omogeneo il fascio di uscita, come mostrato nella Figura 1a. Collegare il PLD all'unità driver laser (LDU).
Nota: il PLD genera impulsi di lunghezza d'onda di ~ 816 Nm, impulsi di ~ 107 NS d....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Risultati
Il potenziale del sistema PLD-PAT del desktop descritto per l'imaging cerebrale dinamico in vivo è stato presentato in questo protocollo con i risultati corrispondenti. La capacità di imaging ad alta velocità del sistema PLD-PAT per desktop è stata dimostrata eseguendo l'imaging cerebrale in vivo di ratti femminili sani. I segnali PA sono stati raccolti utilizzando otto SUTRs rotanti in 360 ° e 45 ° intorno al cervello del ratto a velocità di scansione di 4 s e 0,5 s, rispettivamente.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Discussione
Questo lavoro presenta un protocollo per utilizzare un sistema PLD-PAT desktop per condurre esperimenti su piccoli animali come ratti per l'imaging cerebrale in vivo e il processo dinamico di assorbimento rapido e di clearance di agenti di contrasto come ICG. I sistemi OPO-PAT ingombranti e costosi prendono alcuni minuti (2-5 min) per acquisire un'unica immagine in vivo in sezione trasversale. Un sistema PLD-PAT portatile di prima generazione, compatto, a basso costo, fornisce singole immagini in vivo a sezione trasversa.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Dichiarazioni
Gli autori non hanno interessi finanziari rilevanti o potenziali conflitti di interesse da divulgare.
Ringraziamenti
La ricerca è sostenuta dal Consiglio nazionale della ricerca medica del Ministero della salute di Singapore (NMRC/OFIRG/0,005/2016: M4062012). Gli autori vorrebbero ringraziare il signor Chow Wai Hoong Bobby per il supporto del reparto macchine.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Alimentazione 12 V | Voltcraft | PPS-11810 | Per fornire tensione di esercizio per PLD |
| Riflettore acustico | Olympus | F102 | Riflettore a 45 gradi aumentato per il trasduttore ad ultrasuoni |
| Serbatoio dell'acqua in acrilico | Officina NTU Su | misura | Viene utilizzato per trattenere l'acqua che funge da mezzo di accoppiamento acustico tra il cervello animale e il rivelatore |
| Macchina | per anestesiaMedical plus pte ltd | Macchina per anestesia non rerespirante con concentratore di ossigeno. | Fornisce ossigeno e isoflurano agli animali |
| Distributore di animali | In Vivos Pte Ltd, Singapore | Distributore di animali che fornisce piccoli animali per scopi di ricerca | |
| Laboratorio | NTU | per animali Su misura | Utilizzato per tenere l'animale sull'addome |
| Maschera respiratoria | Laboratorio NTU | Su misura | Utilizzato insieme al supporto per animali per fornire una miscela di anestesia all'officina |
| NTU per scanner circolare per animaliLo scanner personalizzato | è realizzato in alluminio | ||
| DAQ (Data acquisition) Card | Spectrum | M2i.4932-exp | 16 bit, 30 Ms/s, 8 canali, 1 Gs, PCIe |
| Software di acquisizione dati | National Instruments Corporation,Austin,TX,USA) | NI LabVIEW 2015 SP1 (32 bit) | Programma basato su LabVIEW sviluppato nel nostro laboratorio per il controllo del motore passo-passo e l'acquisizione dei segnali PA dal rivelatore |
| software | Matlab (Mathworks, Natick, MA, USA) | Matlab R2015b | Codice Matlab sviluppato nel nostro laboratorio per la ricostruzione di immagini PA in sezione trasversale |
| Generatore di funzioni | RIGOL | DG1022 | Per modificare la frequenza di ripetizione del PLD. Fornirà un segnale TTL per sincronizzare il DAQ con l'eccitazione laser. |
| Amplificatore di segnale a basso rumore | Genetron | Realizzato su misura utilizzando Mini-circuiti, ZFL-500LN-BNC | Per ricevere e amplificare il segnale PA da SUTR. Il suo guadagno è di 24 dB. |
| Diffusore ottico | Thorlabs | DG-120 | Utilizzato per rendere omogeneo il raggio laser |
| Diodo laser pulsato | Quantel, Francia | QD-Q1924-ILO-WATER | È la sorgente laser di eccitazione con specifiche di lunghezza d'onda di 816 nm, 3,4 mJ per energia dell'impulso, larghezza dell'impulso di 107 ns, velocità massima di ripetizione dell'impulso di 2 KHz, dimensioni: 13,0 x 7,6 x 5,0 cm |
| Ratti | In Vivos Pte Ltd, Singapore | NTac:SD, Sprague Dawley / SD | Femmina, peso 100± 10g, ceppo di ratti: Sprague Dawley, età: 4-5 settimane |
| Motore passo-passo con riduttore | LIN Engineering (Servo Dynamics) | Motore: CO-5718L-01P-RO, Riduttore: DPL64/1; Alimentazione PW-100-24 | Per spostare il supporto del rivelatore in una geometria circolare. Coppia: 2,08 N-m, Inerzia del rotore: 2,6 kg-cm2 |
| Gel per ultrasuoni | Progress/parker acquasonic | gel PA-GEL-CLEA-5000 | Gel per ultrasuoni trasparente |
| Trasduttore per ultrasuoni | Olympus | V309-SU/ U8423013 | Sensori a ultrasuoni utilizzati per il rilevamento fotoacustico. Frequenza centrale 5 MHz, 0,5 in |
| Alimentatore variabile ad alta tensione | Elektro-Automatik | EA-PS 8160-04 T | Per modificare la potenza di uscita del laser |
Riferimenti
- Lin, L., et al. Single-breath-hold photoacoustic computed tomography of the breast. Nature Communications. 9 (1), 2352(2018).
- Upputuri, P. K., Pramanik, M. Fast photoacoustic imaging systems using pulsed laser diodes: a review. Biomedi....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Ristampe e permessi
