Agarose 기반 조직 확산 반사율 분광학에 대 한 광학 환영을 흉내 낸

Summary

여기, 우리가 방법을 보여 줍니다 agarose 기반 조직 흉내 낸 광학 환영 만든 방법 그들의 광학 속성 통합 영역을 기존의 광학 시스템을 사용 하 여 결정 됩니다.

Abstract

이 프로토콜 agarose 기반 조직 흉내 낸 유령 개체를 확인 하는 방법을 설명 하 고 통합 영역을 기존의 광학 시스템을 사용 하 여 그들의 광학 속성을 확인 하는 방법을 보여 줍니다. 확산 반사율과 총 투과율 스펙트럼의 인수는 광대역 백색 광원, 라이트 가이드, achromatic 렌즈, 통합 영역, 샘플 홀더, 광 조사, 건설에 대 한 측정 시스템 및 멀티 채널 분석기입니다. 두 개의 직사각형 아크릴 조각 및 U 자 모양 아크릴 조각으로 구성 된 아크릴 형 전체 혈액 상피 팬텀과 피부 팬텀을 만들려고 생성 됩니다. 피부 팬텀에 나트륨 dithionite (나₂S₂O₄) 솔루션의 응용 프로그램 deoxygenate 피부 팬텀에 배포 적혈구에서 헤모글로빈에 연구원을 수 있습니다. 흡수 계수 스펙트럼 µ_a(λ) 결정 하 역 확산 반사율 및 총 투과율 스펙트럼 분석기와 통합 영역에 의해 측정 몬테카를로 시뮬레이션 수행 및 산란 계수 스펙트럼 µ_s감소 ‘ (λ) 각 레이어의 팬텀. 인간의 피부 조직의 확산 반사율을 흉내 낸 2 층 팬텀도 늘어나고 피부 팬텀 상피 팬텀으로 시연 했다.

Introduction

광학 환영은 개체 생물 학적 조직의 광학 속성을 흉내 낸 하 고 생물 의학 광학 분야에서 널리 사용 되었습니다. 그들은 살아있는 인간과 동물 조직의 산란 및 흡수 계수 등의 광학 속성을 일치 되도록 설계 되었습니다. 광학 환영은 일반적으로 다음과 같은 목적을 위해 사용 됩니다: 생물학 조직, 새로 개발된 된 광 시스템 디자인, 품질 및 성능 비교 기존 시스템의 성능 평가 보정 빛 전송 시뮬레이션 사이 시스템, 및 광학 속성^1,2,3,,45척도를 광학 방법의 능력을 확인 합니다. 따라서, 쉽게–get 물질, 간단한 제조 공정, 높은 재현성 및 광 안정성은 광학 환영을 만드는 필요 합니다.

다양 한 형태의 수성 현 탁 액⁶, 젤라틴 등 서로 다른 기본 재료로 광학 환영 젤⁷, agarose 젤^8,,910, polyacrylamide 젤¹¹, 수 지¹², ^13,,1415,16, 그리고 실리콘 방 온도가 무제¹⁷ 이전 문학에서 보고 되었다. 그것은 젤라틴 및 alginate 기반 젤은 이종 구조¹⁸와 광학 환영에 대 한 유용한 보고 되었습니다. Alginate 팬텀 레이저 절제 연구 등 고 열 레이저 기반 연구¹⁸photothermal 효과 평가 하기 위한 적합 한 기계적 및 열 안정성이 있다. Agarose 젤 이종 구조를 조작 하는 능력 있고 그들의 기계적 및 물리적 특성은 오랜 시간¹⁸에 대 한 안정. 고 순도 agarose 젤 매우 낮은 탁도 있고 약한 광 흡수. 따라서, agarose 기반 환영의 광학 속성 쉽게 적절 한 빛 산란 및 흡수 하는 에이전트 설계 수 있습니다. 최근, 스 티 렌-에틸렌-부 틸 렌-스 티 렌 (SEBS) 블록 공중 합체¹⁹ 및 폴 리 염화 비닐 (PVC) 젤²⁰ 보고 되었습니다에 대 한 흥미로운 가상 자료로 광학 및 photoacoustic 기법.

폴리머 스피어^7,12,,2122, 티타늄 산화물 파우더¹및 지질 유화 액^23,,2425,26 우유 등 지질 에멀젼 검정 잉크^27,28 및 분자 염료^29,30 는 빛 흡수로 사용 하는 반면 산란 요원으로 사용 됩니다. 장기는 적혈구에 산소와 deoxygenated 헤모글로빈의 흡수에 의해 지배 된다 대부분 생활의 반사율 스펙트럼 확산 한다. 따라서 헤모글로빈 솔루션^31,32 와 전체 혈액^8,9,10,,3336 으로 자주 사용에 빛 흡수는 확산 반사율 분광학 및 multispectral 이미징에 대 한 환영.

이 문서에서 설명 하는 방법은 광 속성의 특성을 흉내 낸 생물 학적 조직의 빛 전송 광학 팬텀을 만드는 데 사용 됩니다. 예를 들어, 한 2 층 광 팬텀 mimicking 광학 속성 인간의 피부 조직의 시연입니다. 대체 기술을 통해이 방법의 장점은 보이는 가까운 적외선 파장 영역으로 그것을 사용 하 여 쉽게 사용할 수 있도록 단순에 생활 생물 학적 조직의 확산 반사율 스펙트럼을 나타낼 수 재료 및 기존의 광학 기기입니다. 따라서,이 방법으로 만든 광학 환영 확산 반사율 분광학 및 multispectral 영상에 따라 광학 방법의 개발을 위해 유용할 것 이다.

Protocol

1. 기존의 확산 총 투과율 및 반사율 분 광 시스템의 건설 참고: 확산 반사율 및 광대역 백색 광원, 라이트 가이드, achromatic 렌즈, 통합 영역, 샘플 홀더, 광섬유, 그리고 멀티 채널 분석기를 사용 하 여 총 투과율 스펙트럼에 대 한 측정 시스템을 구성 합니다. 라이트 트랩의 역할 반사율 스펙트럼에서 반사 반사 구성 요소를 제거 하는 것입니다. 장착 플레이트와 사 개 포트에 대 ?…

Representative Results

그림 3 감소 산란 계수와 상피 팬텀과 팬텀은 피부에 대 한 흡수 계수의 대표 예상된 스펙트럼을 보여준다. 그림 3 에 표시 된 결과 반사율과 투과율 스펙트럼의 10 측정의 평균입니다. 감소 된 산란 계수 μs’ 는 광범위 한 분산 스펙트럼, 짧은 파장에서 더 높은 크기를 전시. 스펙트럼 기능 부드러운 조직의 ?…

Discussion

이 프로토콜의 가장 중요 한 단계는 기본 재료의 온도 조절입니다. 58에서 60 ° c.에 배열 했다 기본 자료를 유지 하기 위해 온도 온도 70 ° C 이상, 지질 에멀젼과 전체 혈액의 변성 발생 합니다. 결과적으로, 팬텀의 광학 특성 저하 됩니다. 온도가 40 ° C 보다는 더 적은 인 경우에, 기본 재료 ununiformly gelled 것입니다 그리고, 따라서, 빛 산란 및 흡수 에이전트 배포 될 것입니다 heterogeneously 팬텀에. 기?…

Materials

150-W halogen-lamp light source	Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan	LA-150SAE
Light guide	Hayashi Watch Works Co., Ltd, Tokyo, Japan	LGC1-5L1000
Integrating Sphere	Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA	RT-060-SF
Port adapter	Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA	PA-050-SMA-SF
Light trap	Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA	LTRP-100-C
Spectralon white standard with 99% diffuse reflectance	Labsphere Incorporated, North Sutton, NH, USA	SRS-99-020
Optical fiber	Ocean Optics Inc., Dunedin, Florida, USA	P400-2-VIS-NIR
Miniature Fiber Optic Spectrometer	Ocean Optics Inc., Dunedin, Florida, USA	USB2000
Achromatic lens	Chuo Precision Industrial Co.,Ltd, Tokyo, Japan	ACL-50-75M
Intralipid	Fresenius Kabi AB, Uppsala, Sweden	Intralipid 10%
Coffee (Blendy Mocha Blend Regular Coffee)	Ajinomoto AGF, Inc. Tokyo, Japan	Unavailable
Whole blood	Nippon Bio-Test Laboratories Inc. Saitama, Japan	0103-2
Agarose	Nippon Genetics Co., Ltd, Tokyo, Japan	NE-AG02
Cooking heater	TOSHIBA CORPORATION Tokyo, Japan	HP-103K