Geïntegreerde Fotoakoestische oftalmoscopie en Spectral-domein Optical Coherence Tomography
Summary
Fotoakoestische oogheelkunde (PAOM), een optische-absorptie-gebaseerde beeldvormende modaliteit, biedt de aanvullende evaluatie van het netvlies aan de op dat moment beschikbare oogheelkundige imaging technologieën. Wij rapporteren het gebruiken van PAOM geïntegreerd met spectrale-domein optische coherentie tomografie (SD-OCT) voor gelijktijdige multimodale netvlies imaging bij ratten.
Abstract
Zowel de klinische diagnose en fundamenteel onderzoek van belangrijke oogziekten veel baat verschillende niet-invasieve beeldvorming oftalmische. Bestaande netvlies imaging modaliteiten, zoals fundusfotografie 1, confocale scanning laser oftalmoscopie (cSLO) 2, en optische coherentie tomografie (OCT) 3, hebben een belangrijke bijdrage bij het toezicht op de ziekte aanzetten en progressies, en het ontwikkelen van nieuwe therapeutische strategieën. Maar ze voornamelijk afhankelijk van de back-gereflecteerde fotonen van het netvlies. Bijgevolg de optische absorptie eigenschappen van de retina, die gewoonlijk sterk geassocieerd met retinale pathofysiologie status, ontoegankelijk zijn voor de traditionele beeldvorming.
Photoacoustische oftalmoscopie (PAOM) is een opkomende retinale beeldvormingsmodaliteit dat de detectie van de optische absorptie contrasten in het oog maakt met een hoge gevoeligheid 4-7. In PAOM nanosecond laser pulsen worden via de pupil en gescand over het achterste oog fotoakoestische (PA) signalen, die worden gedetecteerd door een ongericht ultrasone transducer aan het ooglid induceren. Door de sterke optische absorptie van hemoglobine en melanine, PAOM kan niet-invasief imaging de retinale en choroïdale vasculatures en het retinale pigmentepitheel (RPE) melanine bij hoge contrasten 6,7. Vooral gebaseerd op de goed ontwikkelde spectroscopische imaging fotoakoestische 5,8, PAOM heeft de potentie om de hemoglobine zuurstofverzadiging in retinale vaten, die kritisch in de fysiologie en pathologie van verscheidene ziekten 9 verblindende zoals diabetische retinopathie kaart en neovasculaire leeftijdsgebonden maculaire degeneratie.
Bovendien is de enige bestaande optische-absorptie-based oogheelkundige beeldvormende modaliteit, kan PAOM worden geïntegreerd met gevestigde klinische oogheelkundige beeldvorming techniques om uitgebreidere anatomische en functionele evaluaties van het oog op basis van meerdere optische contrasten 6,10 te bereiken. In dit werk hebben we integreren PAOM en spectrale-domein OCT (SD-OCT) voor het gelijktijdig in vivo netvlies beeldvorming van de rat, waarbij zowel optische absorptie en verstrooiing eigenschappen van het netvlies worden onthuld. Het systeem configuratie, systeem uitlijning en imaging overname worden gepresenteerd.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier presenteren we een gedetailleerde instructie over gelijktijdige in vivo netvlies beeldvorming van rat ogen met behulp van PAOM in combinatie met SD-okt. Optische verstrooiing gebaseerde SD-OCT is misschien het klinische "gouden standaard" voor retinale imaging 3, maar is niet gevoelig voor de optische absorptie te detecteren in de retina. De nieuw ontwikkelde PAOM is de enige optische-absorptie-based oogheelkundige beeldvormende modaliteit die optische absorptie-eigenschappen van het n…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken de gulle steun van de National Science Foundation (CARRIÈRE CBET-1055379) en de National Institutes of Health (1RC4EY021357, 1R01EY019951). We erkennen ook de steun van de China Scholarship Council te Wei Song.
References
- Kinyoun, J. L., Martin, D. C., Fujimoto, W. Y., Leonetti, D. L. Ophthalmoscopy versus fundus photographs for detecting and grading diabetic retinopathy. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33 (6), 1888-1893 (1992).
- Schuman, J. S., Wollstein, G., Farra, T., Hertzmark, E., Aydin, A., Fujimoto, J. G., Paunescu, L. A. Comparison of optic nerve head measurements obtained by optical coherence tomography and confocal scanning laser ophthalmoscopy. Am. J. Ophthalmol. 135 (4), 504-512 (2003).
- Strøm, C., Sander, B., Larsen, N., Larsen, M., Lund-Andersen, H. Diabetic macular edema assessed with optical coherence tomography and stereo fundus photography. Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 43 (1), 241-245 (2002).
- Hu, S., Maslov, K., Wang, L. V. Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy. J. Vis. Exp. (51), e2729 (2011).
- Wang, L. V. Multiscale photoacoustic microscopy and computed tomography. Nat. Photonics. 3 (9), 503-509 (2009).
- Jiao, S., Jiang, M., Hu, J., Fawzi, A., Zhou, Q., Shung, K. K., Puliafito, C. A., Zhang, H. F. Photoacoustic ophthalmoscopy for in vivo retinal imaging. Opt. Express. 18 (4), 3967-3972 (2010).
- Wei, Q., Liu, T., Jiao, S., Zhang, H. F. Image chorioretinal vasculature in albino rats using photoacoustic ophthalmoscopy. J. Mod. Optic. 58 (21), 1997-2001 (2011).
- Liu, T., Wei, Q., Wang, J., Jiao, S., Zhang, H.F Combined photoacoustic microscopy and optical coherence tomography can measure metabolic rate of oxygen. Biomed. Opt. Express. 2 (5), 1359-1365 (2011).
- Yu, D., Cringle, S. J. Oxygen distribution and consumption within the retina in vascularised and avascular retinas and in animal models of retinal disease. Prog. Retin. Eye Res. 20 (2), 175-208 (2001).
- Song, W., Wei, Q., Liu, T., Kuai, D., Burke, J. M., Jiao, S., Zhang, H. F. Integrating photoacoustic ophthalmoscopy with scanning laser ophthalmoscopy, optical coherence tomography, and fluorescein angiography for a multimodal retinal imaging platform. J. Biomed. Opt. 17 (6), 061206 (2012).
- Mark, E. . Brezinski Optical Coherence Tomography: Principles and Applications. , (2006).
- Hu, S., Rao, B., Maslov, K., Wang, L. V. Label-free photoacoustic ophthalmic angiography. Opt. Lett. 35 (1), 1-3 (2010).
- Zhang, H. F., Maslov, K., Wang, L. V. In vivo imaging of subcutaneous structures using functional photoacoustic microscopy. Nature protocols. 2, 797-804 (2007).
- Ling, T., Chen, S. L., Guo, L. J. High-sensitivity and wide-directivity ultrasound detection using high Q polymer microring resonators. Appl. Phys. Lett. 98 (20), 204103 (2011).
- Xie, Z., Jiao, S., Zhang, H. F., Puliafito, C. A. Laser-scanning optical-resolution photoacoustic microscopy. Opt. Lett. 34, 1771-1773 (2009).
