살아있는 토끼 눈에 소설 Photoacoustic 현미경 및 광학 일관성 단층 촬영 듀얼 적임 Chorioretinal 이미징
Summary
이 원고 소설 설정과 운영 photoacoustic 현미경와 토끼 같은 더 큰 동물의 비 침범 성, 레이블 없는 chorioretinal 이미징 광학 일관성 단층 촬영 듀얼 모달 시스템의 절차에 설명 합니다.
Abstract
Photoacoustic 눈 이미징 신흥 이미징 기술을 음파에 빛 에너지를 변환 하 여 눈 조직을 시각화 noninvasively 수를 집중 조사를 받고 현재는 안과입니다. 그러나, 대부분 보고 날짜를 작업 작은 안구 크기 때문에 임상 인간의 번역에 대 한 도전 포즈는 쥐와 쥐, 작은 동물의 눈의 후부 세그먼트의 이미지에 초점을 맞추고. 이 원고는 소설 photoacoustic 현미경 (PAM) 토끼 같은 더 큰 동물의 눈의 뒤 세그먼트 이미징 광학 일관성 단층 촬영 (OCT) 듀얼-모달 시스템을 설명합니다. 시스템 구성, 시스템 맞춤, 동물 준비 및 듀얼-모달 실험 프로토콜 비보, 비 침범 성, 레이블 없는 chorioretinal 토끼에서 이미징에 대 한 자세히 나와 있습니다. 방법의 효과 망막과 안 맥 관 구조 팸과 10 월 여를 비롯 한 대표적인 실험 결과 통해 보여 줍니다. 이 원고는 토끼에서 이미징 결과 재현 하 고 더 큰 동물에 photoacoustic 눈 영상 발전에 실질적인 가이드를 제공 합니다.
Introduction
최근 수십 년간 생물 의학 photoacoustic 이미징1,2,3,,45,6,7 분야의 폭발적인 발전을 목격 했다 ,8. 소리에 빛의 에너지 변환에 따라 신흥 photoacoustic 이미징 organelles, 세포, 조직, 장기에서 작은 동물 몸 전체에 비늘에 생물 학적 샘플을 시각화 수 및 그것의 해부학을 밝힐 수 있다, 기능, 분자, 유전, 그리고 대사 정보1,2,9,10,,1112. Photoacoustic 이미징 생물 의학 분야, 세포 생물학13,14, 혈관 생물학15,16, 신경과17,18 범위에서 고유 응용 프로그램을 발견 했습니다. , 종양학19,20,,2122, 피부과23,24, 약리학 및 혈액학25,26. 안과, 즉, photoacoustic 눈에 그것의 응용 프로그램 이미징, 과학자와 임상 모두에서 상당한 관심을 모으고 있다 고 현재 활성 조사를 받고 있습니다.
달리 일상적으로 사용 하 눈 이미징 기술27, fluorescein angiography (FA)와 녹색 indocyanine 제품은 (ICGA) (형광 대비 기준), 광학 일관성 단층 촬영 (OCT) (광 산란 대비 기준) 그리고 그것의 파생 10 월 혈관 (혈액 세포의 모션 대비 기준), 대비 메커니즘으로 사용 하 여 광 흡수를 이미징 photoacoustic 안구. 이것은 기존의 눈 이미징 기술과 하 고 독특한 도구 눈 조직28의 병 태 생리 상태와 일반적으로 관련 된 눈의 광 흡수 속성을 공부를 제공 합니다. 현재까지, 중요 한 뛰어난 작품 photoacoustic29,30,31,32,33,,3435, 이미징 눈에서 완료 되었습니다. 36,37, 하지만이 연구는 쥐와 쥐 같은 작은 동물의 눈의 뒤 세그먼트에 초점. 선구적인 연구 잘 인 photoacoustic 이미징의 타당성을 설명 하지만 여전히 쥐 및 쥐의 안구 크기부터 기술의 임상 번역 쪽으로 갈 길이 훨씬 더 작은 (1/3 미만) 보다 인간. 때문에 크게 장거리 초음파 파도의 전파, 신호 강도 및 이미지 품질 이미징 큰 눈의 뒤 세그먼트에 대 한 기법을 사용 하는 경우 크게 고통을 수 있습니다.
이 목표를 향해 우리 최근 보고 비 침범 성, 살아있는 토끼를 사용 하 여 레이블 무료 chorioretinal 이미징 통합 photoacoustic 현미경 (PAM) 및 스펙트럼 도메인 OCT (SD-10 월)38. 시스템 우수한 성능을 있으며 망막과 맥락 막 생 흡수 및 산란 대비 안구 조직에 따라 더 큰 동물의 눈의 시각화 수 있습니다. 토끼에서 예비 결과 PAM noninvasively 개별 망막과 안 혈관 레이저 노출 복용량을 사용 하 여를 구별할 수 있는 표시 (~ 80 뉴저지) 미국 국립 표준 협회 (ANSI) 안전 한계 이하로 크게 (160 뉴저지) 570에 nm39; 그리고 다른 망막, 맥락 막, 레이어와 sclera OCT 해결 명확 하 게 수 있습니다. PAM을 사용 하 여 더 큰 동물의 후부 세그먼트 영상의 첫 데모 이며 토끼 (18.1 m m)40 의 안구 크기의 축 길이의 거의 80%는 고려 기술의 임상 번역을 향한 큰 걸음이 될 수도 있습니다. 인간 (23.9 m m)입니다.
이 작품에서 우리는 이중 적임 이미징 시스템 및 비 침 투, 레이블 없는 chorioretinal 이미징 생활 토끼에 사용 되는 실험 프로토콜에 대 한 자세한 설명을 제공 하 고 대표 망막을 통해 시스템 성능을 입증 하 고 안 이미징 결과입니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
그대로 하 고 정기적으로 눈물 필름 높은-품질 저 이미지에 대 한 필수적입니다. 불규칙 하 고 악화 눈물 영화 이미지 품질42저하 크게 수 있습니다. 눈물 영화의 무결성을 유지 하 고 각 막 표면 punctate 각 방지, 기름칠을 각 막 눈 속임을 사용 하 여 매우 빈번 하 게, 약 2 분 마다 중요 하다. 눈의 불투명도 관한 질문이 있다면 슬릿 램프를 사용 하 고 fluorescein 스트립 각 막 상태를 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 국립 눈 연구소 4K12EY022299의 관대 한 지원에 의해 지원 되었다 (YMP), 싸움에 대 한 시력-국제 망막 연구 재단 FFS GIA16002 (YMP), 실명 방지 연구에서 무제한 부서 지원 및 미시간 대학 부 안과 고 비주얼 과학. 이 작품 비전 연구 국립 눈 연구소에서 P30 EY007003에 의해 투자를 위한 핵심 센터를 활용.
Materials
| Dual-modality imaging system | |||
| OPO laser | Ekspla (Vilnius, Lithuania) | NT-242 | |
| Beam attenuator | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | AHWP10M-600 | |
| Motorized rotation stage | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | PRM1/MZ8 | |
| Motorized rotation stage controller | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | TDC001 | |
| Focusing lens | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | AC254-250-B | |
| Pinhole | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | P50S | |
| Collimating lens | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | AC127-030-B | |
| Photodiode | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | PDA36A | |
| Laser shutter | Vincent Associates Inc. (Toronto, Canada) | LS6S2T0 | |
| Laser shutter driver | Vincent Associates Inc. (Toronto, Canada) | VCM-D1 | |
| Dichroic mirror | Semrock, Inc. (Rochester, NY, USA) | Di03-R785-t3-25×36 | |
| Scan lens | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | OCT-LK3-BB | |
| Ophthalmic lens | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | AC080-010-B-ML | |
| Ultrasonic transducer | Optosonic Inc. (Arcadia, CA, USA) | Custom | |
| Amplifier | L3 Narda-MITEQ (Hauppauge, NY, USA) | AU-1647 | |
| Band-pass filter | Mini-Circuits (Brooklyn, NY, USA) | BLP-30+ | |
| Digitizer | DynamicSignals LLC (Lockport, IL, USA) | PX1500-4 | |
| Synchronization electronics | National Instruments Corporation (Austin, TX, USA) | USB-6353 | |
| OCT module | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | Ganymede-II-HR | |
| Dispersion compensation glass | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | LSM03DC | |
| Illumination LED light | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | MCWHF2 | |
| Power meter | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | S121C | |
| Power meter interface | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | PM100USB | |
| Height measurement tool | Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA) | BHM1 | |
| Fundus camera | Topcon Corporation (Tokyo, Japan) | TRC 50EX | |
| Matlab | MathWorks (Natick, MA, USA) | 2017a | |
| Oscilloscope | Teledyne LeCroy (Chestnut Ridge, NY, USA) | WaveJet 354T | |
| Animal experiment | |||
| Water-circulating blanket | Stryker Corporation (Kalamazoo, MI, USA) | TP-700 | |
| Ketamine hydrochloride injection | Par pharmaceutical, Inc. (Woodcliff Lake, NJ, USA) | NDC code 42023-115-10 | |
| Xylazine hydrochloride | VetOne (Boise, ID, USA) | NDC code 13985-704-10 | |
| Tropicamide ophthalmic | Akorn Pharmaceuticals Inc. (Lake Forest, IL, USA) | NDC code 17478-102-12 | |
| Phenylephrine hydrochloride ophthalmic | Paragon BioTeck, Inc. (Portland, OR, USA) | NDC code 42702-102-15 | |
| Eye lubricant | Hub Pharmaceuticals LLC (Rancho Cucamonga, CA, USA) | NDC code 17238-610-15 | |
| Eyewash | Altaire Pharmaceuticals, Inc. (Aquebogue, NY, USA) | NDC code 59390-175-18 | |
| Tetracaine hydrochloride ophthalmic solution | Bausch & Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA) | NDC code 24208-920-64 | |
| Flurbiprofen sodium ophthalmic solution | Bausch & Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA) | NDC code 24208-314-25 | |
| Neomycin and Polymyxin B Sulfates and Dexamethasone Ophthalmic Ointment | Bausch & Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA) | NDC code 24208-795-35 | |
| Meloxicam injection | Henry Schein Inc. (Queens, NY, USA) | NDC code 11695-6925-1 |
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