Aqui é demonstrado um sistema de resolução acústica (AR) e resolução óptica (OR) de microscopia fotoacústica (AR-OR-PAM) capaz de obter imagens de alta resolução em profundidade superficial e baixa resolução de imagens de tecido profundo na mesma amostra in vivo .
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Artigo de método
Microscopia fotoacústica de resolução acústica e óptica comutável para
Neste artigo
Resumo
Resumo
A microscopia fotoacústica (PAM) é uma modalidade de imagem invivo de crescimento rápido que combina tanto a óptica como a ultra-sonografia, proporcionando penetração para além do caminho livre médio óptico (~ 1 mm na pele) com alta resolução. Ao combinar o contraste de absorção óptica com a alta resolução espacial do ultra-som em uma única modalidade, esta técnica pode penetrar nos tecidos profundos. Os sistemas de microscopia fotoacústica podem ter uma baixa resolução acústica e uma sonda profundamente ou uma alta resolução óptica e sondagem superficialmente. É desafiador alcançar alta resolução espacial e grande penetração de profundidade com um único sistema. Este trabalho apresenta um sistema AR-OR-PAM capaz de imagens de alta resolução em profundidades rasas e imagens de tecido profundo de baixa resolução da mesma amostra in vivo . Uma resolução lateral de 4 μm com profundidade de imagem de 1,4 mm usando focagem óptica e uma resolução lateral de 45 μm com profundidade de imagem de 7,8 mm usando focagem acústica foram bem sucedidasDemonstrou o uso do sistema combinado. Aqui, a imagem de vasculatura de sangue de animal pequeno in vivo é realizada para demonstrar sua capacidade de imagem biológica.
Introdução
As modalidades de imagem óptica de alta resolução, como a tomografia de coerência óptica, microscopia confocal e microscopia multiphoton, têm inúmeros benefícios. No entanto, a resolução espacial diminui significativamente à medida que a profundidade da imagem aumenta. Isto é devido à natureza difusa do transporte de luz nos tecidos moles 1 , 2 . A integração de excitação óptica e detecção de ultra-som fornece uma solução para superar o desafio da imagem ótica de alta resolução em tecidos profundos. A microscopia fotoacústica (PAM) é uma modalidade que pode proporcionar imagens mais profundas do que outras mo....
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Protocolo
Todos os experimentos com animais foram realizados de acordo com os regulamentos e diretrizes aprovados do Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (Número de Protocolo Animal ARF-SBS / NIE-A0263).
1. Sistema AR-OR-PAM ( Figura 1 )
- Configuração do sistema: AR-PAM
- Use um sistema a laser tunelável de nanosegundos consistindo de um laser de Nd-YAG com bombeamento diodo-bombeado (532 nm) e um laser de corante com uma faixa de tunability de 559-576 nm como fonte de irradiação óptica. Ajuste o comprimento de onda do lase....
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Resultados
O esquema do sistema AR-OR-PAM é mostrado na Figura 1 . Nesta configuração, todos os componentes foram integrados e montados em uma configuração de gaiola óptica. O uso de um sistema de gaiola torna a cabeça de varredura AR-OR-PAM compacta e facilmente montada, alinhada e integrada em uma única etapa de digitalização.
A varredura de quadriculação contínua bidimensional da cabeça de imagem foi usad.......
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Discussão
Em conclusão, foi desenvolvido um sistema AR e OU PAM comutável que pode atingir imagens de alta resolução em profundidades de imagem mais baixas e imagens de baixa resolução em maiores profundidades de imagem. A resolução lateral e a profundidade de imagem do sistema comutável foram determinadas. As vantagens deste sistema PAM comutável incluem: (1) a imagem de alta resolução usando focagem óptica apertada; (2) a imagem profunda do tecido usando focagem acústica; 3) a iluminação do campo escuro para AR-PAM, que impede .......
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Divulgações
Todas as experiências com animais foram realizadas de acordo com as diretrizes e regulamentos aprovados do Comitê Institucional de Cuidados e Uso Animal da Universidade Tecnológica de Nanyang, Cingapura (Número de Protocolo Animal ARF-SBS / NIE-A0263). Os autores não têm interesses financeiros relevantes no manuscrito e nenhum outro potencial conflito de interesse para divulgar.
Agradecimentos
Os autores gostariam de reconhecer o apoio financeiro de uma subvenção Nível 2 financiada pelo Ministério da Educação em Singapura (ARC2 / 15: M4020238). Os autores também agradecem ao Sr. Chow Wai Hoong Bobby pela ajuda da maquina.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Q-switched Nd:YAG laser | Edgewave | BX80-2-L | Bomba laser |
| Credo-Alta Taxa de Repetição Dye Laser | Spectra física | CREDO-DYE-N | Dye laser |
| Precision Linear Stage | Physik Instrumente | PLS 85 | Estágio de varredura de varredura de varredura XY |
| Estágio de tradução | Physik Instrumente | VT 80 | Determinação confocal |
| Fotodiodo de silício montado | Thorlabs | SM05PD1A | Variação de disparo/pulso |
| Motorizado contínuo Estágio rotacional | Thorlabs | CR1/M-Z7 | Desviing de feixe de laser |
| Montado Continuamente Variável ND Filter | Thorlabs | NDC-50C-4M | Cabo |
| de Patch de Fibra | de Intensidade Thorlabs | M29L01 | de Fibra Multimodo |
| Newport | M-10X | ||
| Montagem de translação XY | Thorlabs | CXY1 | Montagem de translação |
| Lente convexa plana | Thorlabs | LA1951 | Lente de colimação |
| Lente cônica | Altechna | APX-2-B254 | Feixe em forma de anel |
| Estágio de tradução | Thorlabs | CT1 | Estágio de tradução |
| Condensador óptico | Transdutor | ||
| Transdutor ultrassônico | Olympus-NDT | V214-BB-RM | 50MHz |
| Lente côncava plana | Thorlabs | LC4573 | |
| Pulsador / receptor | de lente acústicaAmplificador de eco de pulso Olympus-NDT | 5073PR | |
| Íris padrão montada | Thorlabs | ID12/M | Beam shaping |
| Lente convexa plana | Thorlabs | LA4327 | Lente condensadora |
| Montado pinhole de precisão | Thorlabs | P50S | Filtragem espacial |
| Cabo de remendo de fibra monomodo | Thorlabs | P1-460B-FC-1 | Acoplador de fibra de fibra monomodo |
| Newport | F-91-C1 | Modo único acoplamento | |
| Lente dupla acromática | Edmund Optics | 32-317 | Gibão acromático |
| Espelho elíptico prateado protegido | Thorlabs | PFE10-P01 | Espelho |
| Montagem de espelho cinemático de ângulo reto | Thorlabs | KCB1 | Montagem |
| de espelho Montagem de tradução do eixo Z | Thorlabs | SM1Z | z tradutor |
| Tubo de lente | Thorlabs | ||
| Prisma de ângulo reto de sílica fundida UV | Thorlabs | PS615 | Prisma de ângulo reto |
| Prisma romboide | Edmund Optics | 47-214 | Onda de cisalhamento |
| Dimetilpolissiloxano | Sigma Aldrich | DMPS1M | de óleo de silício |
| Mini circuitos | ZFL-500LN | Amplificador | |
| digitalizador de alta velocidade de 16 bits | Espectro | M4i.4420 | Placa de aquisição de dados |
| Osciloscópio | Agilent Technologies | DS06014A | |
| Mouses | InVivos Pte.Ltd | ICR | Modelo animal Gel |
| de ultrassom | Progress/parker gel acquasonic | PA-GEL-CLEA-5000 | Acoplamento acústico |
| Tanque de água | Feito em | ||
| Estágio de tradução | Caseiro | Comutação AR-OR | |
| Nanopartículas de ouro | Sigma Aldrich | 742031 | Resolução lateral |
| Pomada ocular estéril | Alcon | Duratears | Imagem animal |
| 1951 USAF alvo de teste de resolução | Edmund Optics | 38257 | Alinhamento confocal |
| Software de aquisição de dados | National Instrument | Labview | Software caseiro usando |
| software de processamento de imagem | Labview Mathworks | Matlab | Programa caseiro usando Matlab |
Referências
- 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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Reimpressões e permissões
