Um sistema laser pulsado compacto do tomography fotoacústica do desktop (PLD-Pat) é demonstrado para A imagem latente dinâmica in vivo de alta velocidade do vasculature cortical animal pequeno.
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Artigo de método
Tomografia fotoacústica de desktop com base em diodo laser pulsada para monitoramento de lavagem e lavagem de corante em vasculatura cortical de ratos
Neste artigo
Resumo
Resumo
A imagem latente do tomography de photoacoustic (PA) (PAT) é uma modalidade biomédica emergente da imagem latente útil em várias aplicações pré-clínicas e clínicas. Personalizado-feito circular anel array-based transdutores e convencional volumoso Nd: YAG/OPO lasers inibir a tradução do sistema PAT para clínicas. Os diodos laser pulsado ultra-compactos (PLDs) estão sendo usados atualmente como uma fonte alternativa de excitação do próximo-infravermelho para a imagem latente do PA. A imagem latente dinâmica de alta velocidade in vivo foi demonstrada usando um sistema PLD-baseado compacto do PAT do desktop (PLD-PAT). Um protocolo experimental visualizado usando o sistema de desktop PLD-PAT é fornecido neste trabalho para a imagem latente dinâmica do cérebro in vivo. O protocolo descreve a configuração de sistema do desktop PLD-PAT, a preparação do animal para a imagem latente Vascular do cérebro, e o procedimento para o visualização dinâmico do verde do do indocyanine (ICG) o processo da tomada e do afastamento da tintura no vasculature cortical do rato.
Introdução
O tomography computado fotoacústico (PACT/Pat) é uma modalidade biomédica não invasora prometedora da imagem latente que combina o contraste ótico rico com a definição elevada1,2,3,4de ultrasond, 5. When um nanossegundos o laser pulsado deposita a energia na luz que absorve cromóforos atual dentro de todo o tecido biológico, aumentos locais da temperatura que conduzem à expansão e à contração termoelástico do tecido, tendo por resultado a geração de ondas de pressão. Estas ondas de pressão são conhecidas co....
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Protocolo
Todos os experimentos com animais foram realizados de acordo com as diretrizes e regulamentos aprovados pelo Comitê institucional de cuidado e uso de animais da Universidade Tecnológica de Nanyang, Singapura (número de protocolo animal ARF-SBS/NIE-A0331).
1. Descrição do sistema
- Monte o laser PLD no scanner circular e monte o difusor óptico (OD) na frente da janela de saída PLD para tornar o feixe de saída homogêneo, como mostrado na Figura 1a. Conecte o PLD à unidade do excitador do laser (LDU).
Nota: o PLD gera ~ 816 nm pulsos de comprimento de onda, pulsos de ~ 107 NS de duração, e até uma taxa ....
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Resultados
A potencialidade do sistema desktop descrito de PLD-PAT para a imagem latente dinâmica do cérebro in vivo foi mostrada neste protocolo com resultados correspondentes. A capacidade de alta velocidade da imagem latente do sistema de desktop PLD-PAT foi demonstrada realizando a imagem latente in vivo do cérebro de ratos fêmeas saudáveis. Os sinais do PA foram coletados usando oito SUTRs que giram em 360 ° e em 45 ° em torno do cérebro do rato em velocidades da varredura de 4 s e de 0,5 s, re.......
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Discussão
Este trabalho apresenta um protocolo para usar um sistema de desktop PLD-PAT para a realização de experimentos em pequenos animais como ratos para a imagem cerebral in vivo e rápido-captação dinâmica e processo de apuramento de agentes de contraste como ICG. Volumosos, caros sistemas OPO-PAT levam vários minutos (2-5 min) para adquirir uma única imagem transversal in vivo. Um sistema PLD-PAT portátil compacto, de baixo custo e de primeira geração fornece imagens in vivo transversais únicas em 5 s. Em contraste, um sistem.......
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Divulgações
Os autores não têm interesses financeiros relevantes ou potenciais conflitos de interesse para divulgar.
Agradecimentos
A pesquisa é apoiada pelo Ministério da saúde de Singapura do Conselho Nacional de pesquisa médica (NMRC/OFIRG/0005/2016: M4062012). Os autores gostariam de agradecer ao Sr. Chow Wai Hoong Bobby pelo apoio da oficina de máquinas.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Fonte de alimentação de 12 V | Voltcraft | PPS-11810 | Para fornecer tensão de operação para PLD |
| Refletor acústico | Olympus | F102 | Refletor de 45 graus aumentado para o transdutor de ultrassom |
| Tanque de água acrílico | Oficina NTU | Feito sob medida | É usado para reter a água que atua como um meio de acoplamento acústico entre o cérebro do animal e o detector |
| Máquina | anestésicaMáquina de anestesia sem reinalação médica plus pte ltd | com concentrador de oxigênio. | Fornece oxigênio e isoflurano ao animal |
| Distribuidor de animais | In Vivos Pte Ltd, Cingapura | Distribuidor de animais que fornece pequenos animais para fins de pesquisa | |
| Oficina NTU | de suporte de animais | Feito sob medida | Usado para segurar o animal em seu abdômen |
| Máscara de respiração | Oficina NTU | Feito sob medida | Usado junto com o suporte de animais para fornecer mistura de anestesia ao animal |
| de NTU | de scanner circularO scanner feito sob medida | é feito de alumínio | |
| DAQ (aquisição de dados) Card | Spectrum | M2i.4932-exp | 16 bits, 30 Ms/s, 8 canais, 1 Gs, |
| PCIe Software de aquisição de dados | National Instruments Corporation, Austin, TX, EUA) | NI LabVIEW 2015 SP1 (32 bits) | Programa baseado em LabVIEW desenvolvido em nosso laboratório para controlar o motor de passo e adquirir os sinais PA do detector |
| Processamento de dados software | Matlab (Mathworks, Natick, MA, EUA) | Matlab R2015b | Código Matlab desenvolvido no nosso laboratório para reconstrução de imagens PA transversais |
| Gerador de funções | RIGOL | DG1022 | Para alterar a taxa de repetição do PLD. Ele fornecerá sinal TTL para sincronizar o DAQ com a excitação do laser. |
| Amplificador de sinal de baixo ruído | Genetron | Feito sob medida usando Mini-circuitos, ZFL-500LN-BNC | Para receber e amplificar o sinal PA do SUTR. Seu ganho é de 24 dB. |
| Difusor óptico | Thorlabs | DG-120 | Usado para tornar o feixe de laser homogêneo |
| Diodo laser pulsado | Quantel, França | QD-Q1924-ILO-WATER | É a fonte de laser de excitação com especificações de comprimento de onda de 816 nm, 3,4 mJ por energia de pulso, largura de pulso de 107 ns, taxa máxima de repetição de pulso de 2 KHz, dimensões: 13,0 x 7,6 x 5,0 cm |
| Ratos | In Vivos Pte Ltd, Singapura | NTac:SD, Sprague Dawley / SD | Feminino, peso 100± 10g, linhagem de ratos: Sprague Dawley, idade: 4-5 semanas |
| Motor de passo com caixa de engrenagens | LIN Engineering (Servo Dynamics) | Motor: CO-5718L-01P-RO, Caixa de engrenagens: DPL64/1; Fonte de alimentação PW-100-24 | Para mover o suporte do detector em uma geometria circular. Torque: 2,08 Nm, Inércia do rotor: 2,6 kg-cm2 |
| Gel de ultrassom | Progress/parker gel aquosônico | PA-GEL-CLEA-5000 | Gel de ultrassom transparente |
| Transdutor de ultrassom | Olympus | V309-SU/ U8423013 | Sensores ultrassônicos usados para detecção fotoacústica. Frequência central 5 MHz, 0,5 in |
| Fonte de alimentação variável de alta tensão | Elektro-Automatik | EA-PS 8160-04 T | Para alterar a potência de saída do laser |
Referências
- Lin, L., et al. Single-breath-hold photoacoustic computed tomography of the breast. Nature Communications. 9 (1), 2352(2018).
- Upputuri, P. K., Pramanik, M. Fast photoacoustic imaging systems using pulsed laser diodes: a review. Biomedi....
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Reimpressões e permissões
