光声膀胱造影
Summary
光声膀胱造影（PAC），膀胱，辐射敏感的内部器官在儿科患者中，映射，而无需使用任何电离辐射或有毒造影剂具有很大的潜力。在这里，我们演示了如何使用一个注射的光学不透明示踪剂在大鼠尿膀胱映射PAC<em>在体内</em>。
Abstract
常规小儿膀胱造影诊断X射线，这是基于使用不透射线的染料，遭受电离辐射的有害使用。由于暴露于辐射的儿童的膀胱癌的风险比许多其他癌症更重要。在这里，我们展示了非电离和非侵入性光声成像（PA）的膀胱，称为光声膀胱造影（PAC）的可行性，利用近红外（NIR）光吸收剂（ 即亚甲基蓝，电浆黄金纳米结构，单壁碳纳米管）的光学混浊示踪剂。我们已经成功地成像大鼠膀胱充满了用暗视场共焦PAC系统的光吸收剂。大鼠膀胱经尿道注射造影剂后，取得显著PA信号增强photoacoustically可视化。积累验证由光谱PA成像。此外，通过只用一个激光脉冲能量小于1兆焦耳/厘米2（1/20的安全限度的），我们目前的成像系统可以映射在体内在生物组织中的深度超过1 cm的亚甲基蓝填充大鼠膀胱。无论是在体内和体外 PA成像效果验证，造影剂通过小便自然排出。因此，不存在关切长期毒性剂的积累，这将有利于临床翻译。
Introduction
X射线膀胱造影1的成像过程中，以确定有关的膀胱疾病，如膀胱癌，膀胱输尿管回流，输尿管阻塞，神经原性膀胱， 等 。2-5通常情况下，尿空隙和一个无线电不透明剂，通过注入导尿管。然后，透视X射线图像采集划定尿膀胱。然而，关键的安全问题是，此过程中使用有害的电离辐射。累积的患癌症的风险的百分比75岁时由于诊断X射线范围从0.6至1.8％。6此外，致癌性的威胁是在儿童患者中具有重要意义。英国的一项研究表明，在9个主要内脏器官，平均每年诊断X射线辐射剂量最高的女性儿童的膀胱小于4和第二最高的男性儿童小于4 7这表明膀胱癌的风险。在儿科患者中最重要的。 Alt键霍夫儿科放射科医师努力以减轻辐射的暴露率，合理实现，电离辐射可低至不能完全排除。因此，限制创建完全辐射，敏感，具有成本效益，和高分辨率成像方式与非放射性造影剂在膀胱造影需要。
近日，光声断层成像（PAT）已成为首屈一指的生物医学成像方式，因为PAT可以提供强大的光学吸收的对比和高超声波在生物组织中的空间分辨率。8 PAT的原理是，超声波引起的热弹性膨胀的目标然后由光吸收。通过检测时间分辨的声波通过的介质，二维或三维的光声（PA）的图像形成。由于超声（US）要少得多组织中散射光（通常为两个或三个数量级），相比的PAT成像深度可达〜8厘米组织的空间分辨率，同时保持以1/200的成像深度。9的主要优点PAT为cystographic应用包括：（1）PAT是完全不受电离辐射。 （2）ClinicalUSimaging系统可以很容易地适合于提供双模式的PA和美国的成像能力。因此，双模式的PA /美国成像系统可以比较便携，成本效益，快速，这是临床快速翻译的关键标准。使用内源性和外源性对比，PAT提供高分辨率的形态，功能，组织和分子成像研究肿瘤病理生理学，脑血流动力学变化，内脏器官，眼科，血管造影等 。10-16
在这篇文章中，我们展示了非电离光声膀胱造影实验协议（PAC）的近红外（NIR）光吸收剂（ 即亚甲基蓝，去LD纳米笼，或单壁碳纳米管）为无毒光学浑浊示踪剂。大鼠膀胱充满了造影剂photoacoustically光谱体内划定的。没有代理人坚持积累的大鼠在膀胱和肾脏。因此，这可能是由于剂积累的长期毒性可以被排除在外。这一结果意味着PAC相结合的光吸收剂可以是一个潜在真正无害的cystographic的方式为儿童患者。系统配置，系统调整，并在体内 / 体外成像程序在这篇文章中讨论。
Protocol
Representative Results
Discussion
总之，我们已经证明电离PAC使用无毒的光吸收剂在大鼠模型体内的可能性。我们已经成功地拍摄到大鼠膀胱充满了非电离和非侵入性的PAC系统使用光吸收剂。在我们的方法中两个关键的安全问题已经得到解决：（1）使用非电离辐射的cystographic应用和（2）造影剂，在体内无蓄积。
我们的临床权益包括监测膀胱输尿管返流（VUR）在儿科患者。在美国约3％的儿童都受到尿?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
这项工作是支持的，部分由大学布法罗分校临床和转化研究中心翻译协会和水牛城罗斯威尔公园联盟基金会，启动资金的资助在布法罗大学，IT契合创意方案的试点研究计划的资助MKE，NIPA（C1515-1121-0003）及NRF授出的教育，科学和技术部（2012-0009249）。
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| Q-switched Nd:YAG laser | Continuum | SLII-10 | pump laser |
| OPO laser | Continuum | Surelite OPO PLUS | tunable laser |
| Prisms | Thorlabs | PS908 | light deliver |
| Ultrasound transducer | Olympus NDT | V308 | 5 MHz |
| Ultraoundpulser/receiver | Olympus NDT | 5072PR | amplifier |
| Oscilloscope | Tektronix | TDS5054 | data acquisition |
| Scanning stage | Danaher Dover | XY6060 | raster scanning |
| Methylene blue | Sigma-Aldrich | M9140-25G | contrast agent |
| Rats | Harlan | Spague-Dawley | animal subject |
| Isoflourane vaporizer | Euthanex | EZ-155 | anesthesia |
| Ultrasound gel | Sonotech | Clear Image singles | acoustic coupling |
References
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