手持ちの臨床音響小動物の非侵襲的な実時間イメージングによる画像計測
Summary
小動物の非侵襲的な実時間イメージングの臨床ハンドヘルド光音響イメージング システムが表示されます。
Abstract
診療所に光音響分光法の翻訳は、大きな課題です。ハンドヘルドのリアルタイム臨床光音響イメージング システムは非常にまれです。ここでは、結合された音響およびライト納期小動物イメージング用超音波プローブを統合することによって臨床超音波システムを報告する.私たちは低侵襲リアルタイム針ガイダンスと共に小動物におけるセンチネル リンパ節画像を表示によってこれを示します。Raw チャネルのデータへのアクセスを持つ臨床超音波プラットフォームには、光音響イメージング ハンドヘルド リアルタイムの臨床の光音響イメージング システムにつながるの統合ができます。メチレン ブルーは、675 nm の波長でセンチネル リンパ節のイメージングに使用されました。また、イメージング システムを使用してデュアル モーダル超音波と光音響イメージング針ガイダンスが示されました。10 Hz レーザー光音響イメージング 5 フレーム/秒のフレーム レートで深さ 1.5 cm の画像を示した。
Introduction
癌のステージングを検出し、別のイメージング技術が利用できます。広く使用されている撮像モダリティのいくつかの磁気共鳴画像 (MRI)、x 線コンピューター断層撮影 (CT)、x 線、超音波、ポジトロン断層法 (PET)、蛍光イメージングなど1,2,3,4。 しかし、いくつかの既存のイメージング技術は、侵襲的な、有害な放射線をか、遅い、高価な、かさばる、または患者に非友好的な。したがって、高速で、コスト効果の高い診断と治療5イメージング技術の開発、新しい一定の必要があります。
光音響イメージング (PAI) は新たな撮像技術、深いイメージング深さ5,6,7,8超音波高解像度と豊かな光のコントラストを併せ持つ 9。パイ、組織照射用短パルス レーザーが使用されます。光は温度上昇につながる組織によって吸収を取得します。熱弾性膨張圧力波 (音波の形) では、組織内で生成されます。広帯域超音波トランスデューサーに身に生成される音波 (音響 (PA) 波として知られている) 組織境界の外側 (UST)。これらの取得した PA 信号を使用して、PA 画像、明らかに組織の内部構造と機能情報を再構成できます。パイは、幅広いアプリケーションを含む: 血管イメージング、センチネル リンパ節のイメージング、脳血管、腫瘍イメージング、分子イメージングなど10、11,12、 13,14,15パイは、すなわち、その利点のため多数のアプリケーション: 深い溶込み深さ、空間分解能、および高軟部組織コントラスト。パーイのコントラストは血、メラニンなどから内因性することができます。有機染料、ナノ粒子、量子ドット、、 1916,17,18,など外因性の造影剤のような内因性のコントラストが十分に強い、20,21は、コントラストを改善するために使用できます。
パイには、他の映像技術基準数多くの利点がありますが、臨床の翻訳はまだ非常に大きな課題です。主な制限は、使用されているレーザーの扱いにくい性質、データ集録に使用される米国債のほとんどが臨床のアメリカ システム、および raw チャネル アクセスを与える市販の臨床米国イメージング システムの空室状況と互換性がないです。データ。ごく最近、生データへのアクセスを持つ商業臨床米国マシン利用可能な22となっています。今回、臨床米国プラットフォームを使用してハンドヘルド セットアップとパイの可能性を実証を目指しています。小動物モデルでセンチネルの非侵襲的イメージング (SLNs) のリンパ節を示すことによってこれを実証を目指しています。
浸潤性乳がんは、女性の間で癌死の主要な原因の 1 つです。診断と早期乳がんをステージング患者の予後に重要な役割を果たす治療戦略を決定するため重要です。乳房癌のステージングのセンチネル リンパ節生検 (SLNB) は、通常23,24を使用します。SLN は、がん細胞の発見の可能性は転移による最高主リンパ節です。SLNBs は、染料または続いて小さな切開でエリアをオープン カットと視覚的に色素や放射性トレーサーの場合のガイガー カウンターの助けを借りて、SLN を検索、放射性トレーサーを注入することを含みます。識別後、病理組織学的研究24,25数 SLN が削除されます。正 SLNB は、近くのリンパ節に、多分他の臓器に腫瘍が転移したことを示します。負 SLNB は、転移の確率はごくわずか26であることを示します。SLNB はしびれ、リンパ浮腫など27 SLNB 関連付けられている合併症を除去するためにそれに関連付けられている多数の合併症、非侵襲的イメージング技術が必要です。
小動物と人間で SLN のマッピング、画像 PA 検討されている広く異なるコントラスト剤15,28,29,30,31の助けを借りて,32します。 ただし、現在使用されているシステムでは使用できません臨床シナリオ以前指摘。対処するもう一つの懸念は、SLNB28に関わる手術です。細針吸引生検のための低侵襲の手順を適応 (FNAB) は、回復時間と患者の副作用を減らすために必要だった。今回、臨床の米国システムが使用された結合された米国および PA の画像が使用されました。臨床設定で使いやすいように、カスタムしたハンドヘルド住宅光ファイバーと UST のホルダーが設計されました。追跡非侵襲性のリアルタイム針が示されても、メチレン ブルー (MB) は、SLNB 手術に関連する合併症を除去するために識別とマッピング SLNs。 さらに、使用されました。
Protocol
Representative Results
Discussion
現在、スクリーニング、診断、がんの治療の費用は非常に高いです。別に画像診断のスクリーニングと診断のために使用されているがあります。しかし、多くのこれらのイメージング手法かさばる機械の大きさ、侵襲的な診断、電離放射線の患者は、あまりにも高価な要件または放射性造影剤の使用に不親切などの制限があります。したがって、効率的なコスト効果の高い、リアルタイム イ…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
著者は、シンガポールの教育省によって資金を供給層 1 研究助成金から助成を受けたいと思います (RG48/16: M4011617) とシンガポールの教育省によって資金を供給層 2 研究グラント (ARC2/15: M4020238)。著者は動物取扱と彼の助けのための博士 Rhonnie オーストリア Dienzo を認めると思います。
Materials
| Q-switched Nd:YAG laser | Continuum | Surelite | Pump laser |
| Optical parametric oscillator | Continuum | OPO laser | |
| Clinical ultrasound imaging system | Alpinion | E-CUBE 12R | Dual modal ultrasound and photoacoustic imaging system |
| Linear array ultrasound transducer | Alpinion | L3-12 | 128 element linear array transducer with centre frequency of 8.5 MHz, fractional bandwidth of 95%, |
| Bifurcated optical fiber | CeramOptec | Custom made | To couple the light from the laser to the handheld fiber holder |
| Lens | Thorlabs | LB1869 | Focus light from the laser to the optical fiber |
| Ultrasound gel | Progress/parker acquasonic gel | PA-GEL-CLEA-5000 | Acoustic coupling |
| Image Processing software | Mathworks | Matlab | Home made program using Matlab |
| Anesthetic Machine | medical plus pte ltd | Non-Rebreathing Anaesthesia machine with oxygen concentrator. | Supplies oxygen and isoflurane to animal |
| Pulse Oxymeter portable | Medtronic | PM10N with veterinary sensor | Monitors the pulse oxymetry of the animal |
| Animal distributor | In Vivos Pte Ltd, Singapore | Animal distributor that supplies small animals for research purpose. | |
| Breathing mask | Custom made | Used along with animal holder to supply anesthesia mixture to the animal | |
| chicken breast tissue | Pasar | Used to add depth to mimic human imaging scenario | |
| 23G needle | BD Precisionglide | 23G,1 and half inch | Used for realtime needle guidance |
| Holder for the fiber optic cable | Custom made | To hold the input end of the bifurcated cable | |
| Handheld probe | Custom made 3D printed | With two slots for the two output ends of the optical fiber and one slot for the ultrasound transducer | |
| Methylene blue (10 mg/mL) | Sterop | Contrast agent for PA imaging | |
| Laser tuning software | Surelite OPO PLUS | SLOPO | Software to tune the wavelength of OPO laser |
| Photodiode | Thorlabs | SP05/M | To detect the laser pulse to trigger the ultrasound system |
| Photodiode bias module | Thorlabs | PBM42 | To amplify the photodiode signal to tigger ultrasound signal |
| Depilatory cream | Reckitt Benckiser | Veet | Used to remove hair from the imaging area |
| Laser power meter | Ophir | Starlite, p/n: 7Z01565 | Used to measure the laser power |
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