Novela fotoacústico microscopia e tomografia de coerência óptica Imaging Dual-modalidade choriorétiniennes nos olhos de coelho vivo
Summary
Este manuscrito descreve o romance de configuração e funcionamento interno de um fotoacústico microscopia e sistema de dual-modalidade de tomografia computadorizada de coerência óptica para a imagem latente de choriorétiniennes não-invasivo, livre de rótulo de animais maiores, tais como coelhos.
Abstract
Imagem de ocular fotoacústico é um emergente oftálmica tecnologia que canaliza pode visualizar o tecido ocular, convertendo energia luminosa em ondas sonoras e está atualmente sob investigação intensiva de imagem. No entanto, a maioria relatou que trabalho até à data é focado sobre a imagem do segmento posterior dos olhos de pequenos animais, como ratos e camundongos, o que coloca desafios clínico tradução humana devido a tamanhos pequeno globo ocular. Este manuscrito descreve um romance fotoacústico microscopia (PAM) e o sistema de dual-modalidade de tomografia computadorizada (OCT) de coerência óptica para a imagem latente de segmento posterior dos olhos de animais maiores, tais como coelhos. A configuração do sistema, alinhamento de sistema, preparação de animais e dual-modalidade protocolos experimentais para vivo em, não invasivo, livre de rótulo choriorétiniennes imagem em coelhos são detalhados. A eficácia do método é demonstrada através de resultados experimentais representativos, incluindo a vasculatura da retina e da coroide, obtida pelo OCT e PAM. Este manuscrito fornece um guia prático para reproduzir os resultados de imagem em coelhos e avançando fotoacústico imagem ocular em animais maiores.
Introduction
Últimas décadas têm testemunhado o desenvolvimento explosivo do campo da biomédica fotoacústico imagem1,2,3,4,5,6,7 ,8. Baseia-se a conversão de energia da luz, em som, a imagem de fotoacústico emergentes pode Visualizar amostras biológicas em escalas de organelas, células, tecidos e órgãos para pequenos animais de corpo inteiro e pode revelar sua anatômica, funcional, molecular, genética, e informações metabólicas1,2,9,10,11,12. Imagem latente fotoacústico encontrou aplicações únicas em uma variedade de campos biomédicos, como célula biologia13,14, biologia vascular15,16,,Neurologia1718 , oncologia19,20,21,22, Dermatologia23, farmacologia,24e25,de hematologia26. Sua aplicação em oftalmologia, ou seja, fotoacústico ocular imaging, tem atraído interesse substancial de cientistas e clínicos e é atualmente sob investigação.
Em contraste com a usada rotineiramente ocular de imagem tecnologias27, tais como a angiografia fluoresceína (FA) e angiografia indocianina verde (ICGA) (baseado no contraste de fluorescência), tomografia de coerência óptica (OCT) (baseado no contraste de dispersão óptica) e seus derivada angiografia de OCT (baseado no contraste do movimento das células vermelhas do sangue), ocular fotoacústico absorção óptica de usos como o mecanismo de contraste de imagem. Isto é diferente do convencionais oculares tecnologias de imagem e fornece uma única ferramenta para o estudo das propriedades de absorção óptica do olho, que são normalmente associadas com o estado fisiopatológico do tecido ocular28. Até à data, significativa excelente trabalho tem sido feito em fotoacústico ocular de imagem29,30,31,32,33,34,35, 36,37, mas estes estudos enfocam o segmento posterior dos olhos de pequenos animais, como ratos e camundongos. Os estudos pioneiros bem demonstraram a viabilidade da imagem latente fotoacústico em oftalmologia, mas ainda há um longo caminho a percorrer no sentido clínica tradução da tecnologia desde tamanhos de globo ocular de ratos e camundongos são muito menor (menos de um terço) do que de seres humanos. Devido a propagação de ondas de ultra-som uma significativamente longas distâncias, qualidade de imagem e a intensidade do sinal pode sofrer muito quando a técnica é usada para imagens de segmento posterior de olhos maiores.
Para este objetivo, nós recentemente relatou o não-invasiva, imagem latente de choriorétiniennes livre de rótulo em coelhos vivos usando integrado fotoacústico microscopia (PAM) e o domínio espectral OCT (SD-OCT)38. O sistema tem excelente desempenho e pode visualizar a retina e a coroide dos olhos de animais maiores, com base na absorção endógena e contraste de espalhamento de tecido ocular. Os resultados preliminares em coelhos mostram que o PAM canaliza poderia distinguir individuais vasos sanguíneos da retina e da coroide usando uma dose de exposição do laser (~ 80 nJ) significativamente abaixo do limite de segurança de American National Standards Institute (ANSI) (160 nJ) no 570 nm,39; e a OCT claramente poderia resolver diferentes camadas da retina, coroide e a esclera. É a primeira demonstração da imagem latente de segmento posterior de animais maiores usando PAM e pode ser um passo importante para a tradução clínica da tecnologia considerando-se que o tamanho do globo ocular de coelhos (18,1 mm)40 é quase 80% do comprimento axial do seres humanos (23,9 mm).
Neste trabalho, nós fornecemos uma descrição detalhada do sistema de imagem dual-modalidade e protocolos experimentais utilizados para a imagem latente de choriorétiniennes não-invasivo, livre de rótulo em coelhos vivos e demonstrar o desempenho do sistema através de representante da retina e resultados de imagem da coroide.
Protocol
Representative Results
Discussion
Um filme de lágrima intacta e regular é essencial para imagens de alta qualidade do fundo. Filmes um desgaste irregular e se deteriorou significativamente podem degradar a imagem qualidade42. Para preservar a integridade do filme lacrimal e evitar corneal superficial punctate bulhosa, é essencial para lubrificar a córnea usando colírio muito frequentemente, aproximadamente a cada 2 min. Se houver qualquer preocupação em relação a opacidade do olho, use uma lâmpada de fenda e fluoresceín…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado com o apoio generoso de 4K12EY022299 o National Eye Institute (YMP), luta para a GIA16002 do FFS de fundação pesquisa de Retinal visão-International (YMP), irrestrito apoio departamental da investigação para evitar cegueira e o Universidade de Michigan no departamento de Oftalmologia e Ciências visuais. Este trabalho utilizou o núcleo centro para visão investigação financiada pela P30 EY007003 do Instituto Nacional do olho.
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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