Cistografia fotoacústica

Summary

Cystography fotoacústica (PAC) tem um grande potencial para mapear bexigas, um órgão interno sensível radiação em pacientes pediátricos, sem usar nenhum tipo de radiação ionizante ou de agente de contraste tóxico. Aqui vamos demonstrar o uso do PAC para o mapeamento de bexigas com uma injeção de traçadores óptica opacos em ratos In vivo.

Abstract

Cystography pediátrica convencional, que se baseia no diagnóstico de raios X, utilizando um corante radio-opaco, sofre do uso de radiação ionizante prejudicial. O risco de câncer da bexiga em crianças devido à exposição à radiação é mais significativo do que muitos outros tipos de câncer. Aqui demonstramos a viabilidade de imagem fotoacústica não ionizante e não-invasiva (PA) de bexigas, referidos como cystography fotoacústica (PAC), usando absorventes ópticos infravermelho próximo (NIR) (ou seja, o azul de metileno, nanoestruturas de ouro plasmônicos ou nanotubos de carbono de paredes ) como um marcador óptico-turva. Temos fotografada com sucesso uma bexiga de ratos preenchidos com os agentes de absorção óptica, utilizando um sistema de campo escuro confocal PAC. Após a injeção transuretral dos agentes de contraste, bexigas do rato foram photoacoustically visualizado através da realização de aumento do sinal PA significativo. O acúmulo foi validado por imagem PA espectroscópica. Além disso, usando apenas a energia do pulso de laserinferior a 1 mJ / cm ² (1/20 do limite de segurança), o nosso sistema de imagiologia actual pode mapear o metileno-cheia-azul-de rato na bexiga para além da profundidade de 1 cm de tecido biológico in vivo. In vivo e ex vivo de PA imagiologia resultados validam que os agentes de contraste foram naturalmente excretado micção. Assim, não há qualquer preocupação com a acumulação de um agente tóxico a longo prazo, o que irá facilitar a tradução clínica.

Introduction

Raios-X cystography ¹ é um processo de imagem para identificação de doenças da bexiga-relacionados, tais como câncer de bexiga, refluxo vesico-ureteral, obstrução de ureteres, bexiga neurogênica, etc. ^2-5 Normalmente, as urinas são anulados e um agente radio-opaco é injetado através de um cateter. Em seguida, as imagens da fluoroscopia de raios-X são adquiridos para delinear bexigas urinárias. No entanto, o problema chave de segurança é que a radiação ionizante prejudicial é utilizado neste procedimento. A percentagem cumulativa de risco de cancro para 75 anos, devido ao diagnóstico de raios-X varia de 0,6 a 1,8% ^6. Além diss....

Protocol

1. Cistografia Sistema Photoacoustic modo de reflexão profunda (PAC)

1. Configuração do sistema ^{17, 18}
   1. A Q-switched Nd: YAG (SLII-10; Continuum, 532 nm) bombas a laser de comprimento de onda ajustável (Surelite OPO PLUS; Continuum; comprimento de onda faixa de sintonia: 680 a 2.500 nm).
   2. A duração do impulso de cada tiro de laser é ~ 5 ns, e a taxa de repetição do laser é de 10 Hz.
   3. O comprimento de onda de pico depende da absorção óptica do agente de contraste utilizado. Se o azul de metileno serve como o agente de contraste, um comprimento de onda óptica de 667 nm é utilizado, onde a absorção é máxima. Nanoestruturas de....

Results

A Figura 1 mostra a in vivo não ionizante e não invasivo utilizando PAC opticamente turva azul de metileno (MB). A imagem PA controlo foi obtido a 667 nm, no pico de absorção óptica para MB (Figura 1A). Embora os vasos sanguíneos no FOV são claramente visualizados, a bexiga é invisível, porque é opticamente transparente, neste comprimento de onda. Como mostrado na Figura 1B, a bexiga é claramente revelado na imagem PA adquirido a 0,2 horas após a injecção de MB.......

Discussion

Em conclusão, mostrámos a possibilidade de utilizar os amortecedores nonionizing PAC ópticas não tóxicos em um modelo de rato in vivo. Temos fotografada com sucesso uma bexiga de ratos preenchidos com absorventes ópticos usando nosso sistema de PAC não-ionizante e não invasiva. Duas questões críticas de segurança foram resolvidos em nossa abordagem: (1) o uso de radiação não ionizante para aplicações cystographic e (2) não acumulação de agentes de contraste no corpo.

Nosso interesse.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Q-switched Nd:YAG laser	Continuum	SLII-10	bomba laser
OPO laser	Continuum	Surelite OPO PLUS	laser sintonizável
Prismas	Thorlabs	PS908	luz entregar
Transdutor de ultrassom	Olympus NDT	V308	5 MHz
Ultraoundpulser/receptor	Olympus NDT	5072PR	amplificador
Osciloscópio	Tektronix	TDS5054	aquisição de dados
Estágio de varredura	Danaher Dover	XY6060	varredura raster
Azul de metileno	Agente de contraste Sigma-Aldrich	M9140-25G
Ratos	Harlan	Spague-Dawley	sujeito animal
Vaporizador de isoflourano	Euthanex	EZ-155	anestesia
Gel ultrassônico	Sonotech	Clear Image acoplamento	acústico