Romanzo fotoacustico microscopia e tomografia a coerenza ottica doppia modalità coroidoretinica Imaging in vita gli occhi dei conigli
Summary
Questo manoscritto descrive l’installazione di romanzo e procedura di una microscopia fotoacustico e il sistema di doppia modalità di tomografia ottica di coerenza per l’imaging non invasivo, privo di etichetta corioretinica di animali più grandi, come i conigli operativa.
Abstract
Fotoacustico oculare imaging è un’emergente oftalmiche tecnologia non invadente può visualizzare tessuto oculare convertendo l’energia luminosa in onde sonore, che è attualmente sotto indagine intensiva di imaging. Tuttavia, la maggior parte segnalati lavoro fino ad oggi si concentra sull’imaging del segmento posteriore degli occhi di piccoli animali, come ratti e topi, che pone sfide per la traduzione clinica umana a causa di dimensioni piccole del bulbo oculare. Questo manoscritto descrive un romanzo fotoacustico microscopia (PAM) e il sistema di doppia modalità tomografia a coerenza ottica per l’imaging di segmento posteriore degli occhi di animali più grandi, come i conigli. La configurazione del sistema, sistema di allineamento, preparazione degli animali e doppia modalità protocolli sperimentali per in vivo, non invasivo, privo di etichetta coroidoretinica imaging in conigli sono dettagliati. L’efficacia del metodo è dimostrato attraverso rappresentante risultati sperimentali, tra cui il sistema vascolare retinico e coroideale, ottenuti da PAM e OCT. Questo manoscritto fornisce una guida pratica per riprodurre i risultati di imaging in conigli e avanzando fotoacustico imaging oculare in animali più grandi.
Introduction
Ultimi decenni hanno testimoniato lo sviluppo esplosivo del campo di fotoacustico biomedical imaging1,2,3,4,5,6,7 ,8. Basato sulla conversione di energia della luce in suono, l’imaging fotoacustico emergenti può visualizzare campioni biologici a scale da organelli, cellule, tessuti e organi al corpo intero di piccoli animali e può rivelare suo anatomiche, funzionali, molecolari, genetici, e informazioni metaboliche1,2,9,10,11,12. Formazione immagine fotoacustico ha trovato applicazioni uniche in svariati settori biomedicali, come cellula biologia13,14, biologia vascolare15,16, neurologia17,18 , oncologia19,20,21,22, dermatologia23, farmacologia24ed ematologia25,26. Sua applicazione in Oftalmologia, vale a dire fotoacustico oculare di imaging, ha suscitato notevole interesse da scienziati e clinici ed è attualmente sotto inchiesta attivo.
In contrasto con usato ordinariamente oculare imaging technologies27, quali angiografia della fluorescina (FA) e verde di indocianina (ICGA) (basato sul contrasto di fluorescenza), tomografia a coerenza ottica (OCT) (basato sul contrasto di dispersione ottica) e suoi derivato angiografia OCT (basata sul contrasto di movimento dei globuli rossi), oculare fotoacustico usi assorbimento ottico come il meccanismo di contrasto di imaging. Questo è diverso da tecnologie di imaging oculare convenzionali e fornisce uno strumento unico per lo studio di proprietà di assorbimento ottico dell’occhio, che solitamente sono associati con lo stato fisiopatologico del tessuto oculare28. Ad oggi, significativo lavoro eccellente è stato fatto in fotoacustico oculare imaging29,30,31,32,33,34,35, 36,37, ma questi studi concentrano sul segmento posteriore degli occhi di piccoli animali, come ratti e topi. Gli studi pionieristici ben dimostrano la fattibilità di fotoacustico imaging in Oftalmologia, ma c’è ancora una lunga strada da percorrere verso traduzione clinica della tecnologia dal dimensioni del bulbo oculare di ratti e topi sono molto più piccolo (meno di un terzo) di quello degli esseri umani. Dovuto la propagazione di onde ad ultrasuoni su una significativamente lunghe distanze, qualità di immagine e di intensità di segnale possono soffrire notevolmente quando la tecnica è utilizzata per il segmento posteriore degli occhi più grandi di imaging.
Verso questo obiettivo, abbiamo recentemente segnalato non invasivo, privo di etichetta coroidoretinica imaging in conigli vivente usando integrato fotoacustico microscopia (PAM) e spectral domain OCT (SD-OCT)38. Il sistema ha delle prestazioni eccellenti e potrebbe visualizzare la retina e la coroide degli occhi di animali più grandi basati su endogeno assorbimento e scattering contrasto del tessuto oculare. I risultati preliminari in conigli mostrano che il PAM non invadente ha potuto distinguere singoli vasi sanguigni della retina e della coroide usando una dose di esposizione del laser (~ 80 nJ) significativamente di sotto del limite di sicurezza di American National Standards Institute (ANSI) (160 nJ) a 570 Nm39; e l’OCT chiaramente potrebbe risolvere diversi strati della retina, la coroide e sclera. È la prima dimostrazione di formazione immagine del segmento posteriore di animali più grandi usando PAM e potrebbe essere un passo importante verso la traduzione clinica della tecnologia considerando che le dimensioni del bulbo oculare di conigli (18,1 mm)40 sono quasi l’80% della lunghezza assiale del esseri umani (23,9 mm).
In questo lavoro, forniamo una descrizione dettagliata del sistema di imaging doppia modalità e protocolli sperimentali utilizzati per l’imaging non invasivo, privo di etichetta coroidoretinica in conigli vivente e dimostrare le prestazioni del sistema tramite rappresentanza retinica e risultati di imaging coroidici.
Protocol
Representative Results
Discussion
Un film lacrimale integro e regolare è essenziale per immagini di alta qualità del fondo. Un film di usura irregolare e deteriorato può degradare significativamente immagine qualità42. Per preservare l’integrità del film lacrimale ed evitare corneale keratopathy punctate superficiale, è fondamentale per lubrificare la cornea utilizzando collirio molto frequentemente, ogni due minuti circa. Se ci sono eventuali preoccupazioni per quanto riguarda l’opacità dell’occhio, utilizzare una lampada …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto dal generoso sostegno del 4K12EY022299 National Eye Institute (YMP), lotta per Vista-International retinica Research Foundation FFS GIA16002 (YMP), illimitato supporto dipartimentale dalla ricerca per prevenire la cecità e il Università del Michigan, dipartimento di oftalmologia e scienze visive. Questo lavoro utilizzata il Core Center per visione ricerca finanziata dal P30 EY007003 dal National Eye Institute.
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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