המחברים, הייתי רוצה לקבל סיוע כספי מן המענק Tier 1 מחקר ממומן על ידי משרד החינוך של סינגפור (RG48/16: M4011617) וגראנט Tier 2 מחקר ממומן על ידי משרד החינוך של סינגפור (ARC2/15: M4020238). המחברים רוצה להכיר את ד ר Rhonnie אוסטריה Dienzo לעזרה שלו לטיפול בבעלי חיים.

כל הניסויים בוצעו על פי הנחיות שאושרו תקנות על-ידי הוועדה המוסדית חיה טיפול ושימוש של אוניברסיטת הטכנולוגי Nanyang, סינגפור (מספר פרוטוקול חיה הב-SBS / NIE-A0263).
 1-כף יד בזמן אמת קליניים הרשות הפלסטינית ואת מערכת הדמיה אותנו <ol><li>שתתמודדו כף יד קליניים פאי מערכת 33 מוצג איור 1a. הוא מורכב לייזר אופטי פרמטרית מתנד (OPO) הנשאבים על-ידי תדירות הננו כפולים פעמו nd: yag משאבת לייזר, צרור סיב אופטי מתפצל לשניים ( איור 1b), 3D מחוייט מודפס (מחזיק המכשיר כף יד איור 1 ג) 33, קליני כפול מודאלי ארה"ב והרשות מערכת וכל מערך ליניארי קלינית תואם רק (ראה טבלה של חומרים).</li>
	<li>להפעיל את התוכנה שסיפק היצרן במערכת קליניים בארה על ידי לחיצה על הסמל של התוכנה משולחן העבודה.</li>
	<li>במסך מגע, בחר &#39; מחקר &#39; כפתור כדי להפעיל את המערכת ארה במצב של המחקר. לחץ על משולב ארה"ב והרשות הדמיה בסקריפט מהרשימה של סקריפטים, ולחץ על הלחצן הפעלה עבור הדמיה במצב משולב-</li>
	<li>סנכרון מערכת קליניים בארה עם לייזר באמצעות ההדק לייזר החוצה או באמצעות פוטודיודה. 
	הערה: חבר את הסינכרון קבוע החוצה הלייזר לסינכרון המערכת ארה ב. ודא לספק אות לוגיקה (TTL) טרנזיסטור-טרנזיסטור חיוביים כמו האות סינכרון. אות פוטודיודה יכול לשמש גם לצורך סינכרון. ארה ב מערכת הסינכרון במחובר הגלאי פוטודיודה באמצעות מודול פוטודיודה הסטייה. בכל פעם הלייזר הוא אן, פוטודיודה נותן אות כדי לעורר וסנכרן את הלייזר ובמערכת בארה ב. לבצע שלב זה כל פעם.</li>
	<li>כדי להפעיל את הלייזר, לעבור על מתח AC, סובב את המפתח משמאל בבקר לייזר. להפעיל את הלייזר לאחר הבטחת החזרה שיעור הוא 10 הרץ (F10 יוצגו בתצוגה) העיכוב Q-switch הוא נמוך כמו 170 µs כדי להבטיח אנרגיית לייזר נמוך. כדי להגדיר את העיכוב, לחץ על מקש הבחירה עד שתראה את העיכוב לערך ולהגביר את זה ל 170. 
	הערה: הלייזר לוקח כ- 20 דקות האם חם</li>
	<li>לפתוח את ממשק התוכנה במחשב והזן ב- goto תפריט הגל 675 ננומטר, הקש &#39; התחלה &#39; כפתור השעון כדי לקבוע את אורך הגל-675 nm. 
	הערה: הלייזר ניתן לכוונן מ- 670 אותו 2500 ננומטר, עם זאת, זה יציב ב- 670 nm.</li>
	<li>הקש על לחצן סגירה ולהפוך את הלייזר על שימוש בבורר ליישור קרן הלייזר כדי סיבים קלט.</li>
	<li>באמצעות עדשה קמורה-פלאנו בקוטר 1 אינץ ' (2.5 ס מ) של אורך מוקד 15 מ מ, מיקוד קרן הלייזר על הצרור סיבים כזה כי כל האור נופל על סוף קלט סיבים. 
	הערה: סיבים אופטיים יש סיבים קטנים 1,600 כרוכות יחד. זה הוא לשניים באמצע עם שני הקצוות פלט מלבני אשר יש 800 סיבים אופטיים, כל... הסיבים 800 עמוסים לתוך שטח של 0.1 x 4 ס מ, כדי להתאים הממדים של רק. הקוטר הליבה של כל סיב אופטי הוא 185 מיקרומטר, עם הפתח המספרי של 0.22.</li>
	<li>לכבות את הלייזר לאחר יישור.</li>
	<li>מ של ארבעת מחזיקי בדיקה עם זוויות שונות של תאורה (0°, 5°, 10° ו 15°) לבחור בעל המכשיר המתאים מבוססת על היישום (עומק של הדמיה, גודל האובייקט, צורה של אובייקט, ואת המיקום של האובייקט). 
	הערה: בעלי רכב הגישוש תוכננו והודפס 3D במעבדה. . יש לו שלושה חריצי, שתיים סיבים אופטיים מתפצל לשניים ואחד מרכזי עבור רק... הממד של בעל המכשיר התבסס על הממדים של סיבים אופטיים, רק. סימולציות מונטה קרלו סיימו ללמוד את ההארה האור הדרוש עבור הדמיה SLNs בעומק גבוה יותר. SNR היה גבוה יותר בעומק נמוך יותר עבור תאורה של 15 ° 33.</li>
	<li>להשתלב סיב אופטי מתפצל לשניים את בעל המכשיר מודפס 3D ב זווית תאורה אור של 15˚.</li>
	<li>להכניס רק את לחריץ מרכז של בעל. 
	הערה: d איור 1 מציג את התמונה של בעל בדיקה עם סיב אופטי, רק. ליניארית מערך רק יש 128 לרכיבי המערך. תדירות מרכז רק היא 8.5 מגה-הרץ והוא הפס החלקי 95%. אורך רק הוא ס מ 3.85. עם זאת, המערכת יש רק 64 מקבילים הנתונים רכישת חומרה ואינו דורש שניים בלייזר בפולסים כדי לאסוף נתונים מכל הרכיבים 128. לכן, קצב המסגרות יעיל של המערכת הוא חצי חזרה הדופק לייזר, אשר הוא 5 מסגרות לכל השני 34.</li>
	<li>להתאים את המרחק בין רק את הסוף סיבים 1 ס מ על ידי שחרור הברגים בצד ומהדקת לאחר התאמת את המרחק המדויק. 
	הערה: הפרמטרים הממוטבות SLN הדמיה עם ניסויים פנטום 33 וחידונים. ניתן לאבטח את רק עם שני הברגים על בעל רגש. זה נותן גמישות כדי לשנות את המרחק בין סיבים אופטיים, את רק.</li>
	<li>על מתג לייזר ולעשות דאג לקבל קרן לייזר מלבנית במקום מול רק.</li>
	<li>מתג את הלייזר. הגברת האנרגיה לייזר (על-ידי הגדלת העיכוב) לערך הרצוי לצורך הדמיה- 
	הערה: עיין במדריך של העיכוב המרבי שניתן להגדיר עבור nd: yag לייזר. היה להגדיר את הערך הרצוי עיכוב עבור מערכת זו עבור הדמיה SLN 210-</li>
</ol> 2. אפיון ברזולוציה <ol><li>לקחת את המתים רקמות עוף זמינים מסחרית ונחתוך את זה לתוך לוח 2 6 x 6 ס מ. בעזרת סכין חותכים אותו לפרוסות בעובי 0.5 ס מ.</li>
	<li>למקם אובייקט נקודה, כמו מחט 23 גרם של קוטר 0.6 מ"מ, על גבי רקמת חזה עוף-</li>
	<li>מתג ON הלייזר. 
	התראה: משקפי בטיחות לענידה בעת העבודה עם הלייזר למשך השארית בפרוטוקול. חריג בוצע במהלך תהליך יישור, מאז האנרגיה לייזר היה חלש.</li>
	<li>הרשות לקחת תמונות של המחט בעומקים שונים על ידי סידור בערימה מרובים עוף חזה רקמות פרוסות בעובי 0.5 ס מ אחד-אחד למעלה עד 3 ס"מ. ג'ל החל בארה ב בין שכבות רקמת חזה עוף לשיפור אותנו צימוד.</li>
	<li>לשמור ולאחסן תמונות מעוצב-קרן כקובץ .mat.</li>
	<li>לכבות את הלייזר.</li>
	<li>לעבד את הנתונים עם הקוד הפנימי באמצעות עיבוד תוכנה 17 תמונות. 
	הערה: כדי לקבוע את הרזולוציה צירית, לרוחב, למצוא את פונקציית נקודת-התפשטות מן האותות הרשות הפלסטינית מנורמל לאורך הכיוונים המתאימים, שיתאים להם היא פונקציית התפלגות Gaussian 17. להשיג לכל רוחב חצי מקסימום. כדי להשיג את הפונקציה הליין, זה נדרשת תמונה נקודה. עם זאת, יש דרך אחרת להשגת פונקציה הליין כאשר הדמיה נקודת יעד קשה (כמו במקרה שלנו, עבור יעד נקודה זעירה האות הוא די קטן, לכן נשתמש מטרה מעט גדול יותר). אם היעד הוא גדול, במקום ישירות מקבל נקודת להפיץ פונקציה, הוא יכול להשיג תפקיד קצה להתפשט. ואז על ידי לקיחת הנגזרת הראשונה של הפונקציה מקצה להפיץ, ניתן לקבל את הפונקציה הליין. לכן, זה לא הכרחי להשתמש נקודת יעד כדי לחשב את הרזולוציה 22.</li>
</ol> 3. הכנת בעלי חיים SLN הדמיה הערה: מערכת ההדמייה כף יד הקליני שתוארו לעיל הודגם הדמיה חיים קטן SLN. לניסויים, 6 - ל 8-בת שבוע בריא, נקבה חולדות (Dawley NTac:Sprague, 220 ± 30 g) היו רכש. חולדות נקבות משמשים כי המופע של סרטן השד אצל חולדות זכרים בתדירות נמוכה יותר. עם זאת, חולדות זכר יכול לשמש גם עבור המחקרים. בנוסף, בספרות, חולדות נקבות נמצאים בשימוש נרחב יותר על ההדמיה SLN.
<ol><li>חולדה ההרדמה <ol><li>לפני הדמיה, עזים ומתנגד העכברוש עם הפתרון הרדמה, אשר מכיל קוקטייל של קטאמין (100 מ"ג/מ"ל), חריגות השירותים הווטרינריים (20 מ"ג/מ"ל), תמיסת מלח להזרקה על שיעור של 2:1:1. הוספת 0.2 מ"ל של. הקוקטייל לכל 100 גרם של משקל בעלי חיים מזרק כירורגי סטרילי 1 מ"ל עם המחט (27 גרם, ½ אינץ ').</li>
		<li>עורפה בצוואר של העכברוש ביד ולחטא את המשולש הימני התחתון של הבטן עם ספוגית אלכוהול. להזריק הרדמה פתרון לתוך הגוף בבעלי חיים-</li>
		<li>להבטיח כי החיה היא מרדימים על-ידי בדיקת רפלקס על הבוהן קמצוץ.</li>
	</ol></li> <li>עבור SLN הדמיה, להסיר שיער מאזור עניין בעדינות עם קרם להסרת שיער זמינים מסחרית. השתמש ככל הנדרש כדי לכסות את האזור לחלוטין. הסר את השמנת עם מקלון צמר גפן רטוב אחרי 3-5 דקות של יישום. כדי למנוע את העיניים מפני יובש ונזקי לייזר בשוגג, להחיל משחה דמעות מלאכותיות.</li>
	<li>המקום כחול underpad על השולחן ומקם את החיה לצדדים על זה. לנהל שאיפת הרדמה דרך קונוס האף (0.75% איזופלוריין יחד עם חמצן (1.2 L/דקה)) כדי לשמור על החיה תחת הרדמה במהלך הניסויים. קליפ אוקסימטר ל הכפה האחוריות של העכברוש כדי לנטר את קצב הלב ואת רווית חמצן היקפיים במהלך הניסויים. 
	הערה: ודא החיה חם באמצעות כרית החימום מאושר לשימוש בבעלי חיים-</li>
</ol> 4. אין ויוו SLN הדמיה של חולדות <ol><li>לפני הדמיה, החל 0.5-1 מ ל ג'ל ארה על העור בעזרת מזרק ולהפיץ אותו היטב באמצעות מוליך. מניחים פרוסה רקמת חזה עוף בעובי 0.5 ס מ של גודל 6 ס מ x 6 ס מ על האזור הדמיה ולהחיל עוד ג'ל ארה על הרקמה עוף לשיפור צימוד. 
	הערה: ההגירה ממוקמים מתחת לעור (במרחק של 2-3 מ מ) בחולדות. בבני אדם, סוכנות ההגירה הם בעומק של 1 ס מ. לפיכך, עוף רקמות ממוקמת באזור הדמיה של עכברוש לחקות את התרחיש הדמיה אנושי. לחלופין, ניתן להשתמש רקמות מחקה פאנטום במקום עוף רקמות.</li>
	<li>מתג על הלייזר. המקום בעל המכשיר כף יד מעל העוף רקמות וסריקה it (העבר המחזיק מימין לשמאל) בשילוב מצב ארה"ב והרשות. 
	הערה: האזור של קרן הלייזר היא כ 3 ס"מ 2 ואת הכשרון מחושבת להיות כ mJ/ס"מ 8 2, שהיא פחותה יותר ממגבלת הבטיחות האמריקאי הלאומי תקני מכון (ANSI) (20 mJ/cm 2) 35 . העומק הדמיה מוגדר על 2 ס מ במערכת ארה ב קליניים. כדאי ללבוש משקפי בטיחות בכל עת כאשר הלייזר פעילה.</li>
	<li>להגדיר את עומק הדמיה 2 ס מ עבור הרשות הפלסטינית הדמיה-</li>
	<li>לקבל תמונה שליטה של האזור של עניין, מעל הרגל הקדמית באזור בית החזה, על-ידי הזזת המכשיר כף יד מצד לצד לפני ההזרקה של הסוכן חדות. 
	הערה: כל הנתונים נשמרים נתונים מעוצב-קרן הקלד עבור עיבוד נוסף-</li>
	<li>להזריק 0.2 מ"ל של ניגודיות סוכן, (דהיינו, מגה-בתים (10 mg/mL)) ב- forepaw של החיה, עיסוי זה טוב למשך 2 דקות להקל על חדות התנועה הסוכן בלוטות לימפה דרך כלי הלימפה.</li>
	בדיקה <li>הסריקה לאחר חמש דקות עם מעולות לאורך הרקמות עוף כדי לאתר את SLN בעזרתו של האות פא. 
	הערה: בכל המסגרות נשמרים בסוג הנתונים מעוצב-קרן-</li>
	<li>לחץ על &#39; ההקפאה &#39; לחצן מהפקדים ארה ב המערכת ולחץ &#39; לייצא מסגרות שנבחרו &#39; לחצן מהצג מסך מגע כדי לייצא נתוני ההקלטות. 
	הערה: ניתן לאחסן נתונים בתבניות שונות, כלומר, קרן שהוקמה סריקה המרה, ערוץ, קיו</li>
	<li>להוסיף 2 יותר שכבות של פרוסות רקמות עוף בעובי 0.5 ס מ מעל החיה אחד ולאתר את SLN כדי להדגים את הכדאיות של עומק הדמיה עד 1.5 ס מ.</li>
	<li>לאחר דימות, להסיר את כל הפרוסות רקמות עוף</li>
	<li>לכבות את הלייזר.</li>
</ol> 5. ספקטרוסקופיה SLN של הרשות הפלסטינית <ol><li>מניחים פרוסה רקמת חזה עוף בעובי 0.5 ס מ על החולדה.</li>
	<li>לקבוע את אורך הגל של הלייזר 670 nm באמצעות התוכנה-</li>
	<li>מתג על הלייזר. לסרוק עם המכשיר לאורך הרקמות חזה עוף על האזור כדי לאתר את SLN בעזרתו של האות פא.</li>
	<li>להחזיק את המכשיר יציב לאחר שזיהו את SLN.</li>
	<li>על לייזר כוונון התוכנה המצורפת, להזין את אורך הגל כ- 800 nm, התוכנה לייזר, הגדר את המהירות nm 10/s ולחץ &#39; התחלה &#39; לחצן. 
	הערה: זה ישתנה אורך הגל של 670 nm 800 nm במהירות של nm 10/s. טווח אורך הגל שישתנו תלוי ספקטרום הבליעה של הסוכן ניגודיות בשימוש. MB יש פנייה חדה שיא סביב 670 nm.</li>
	<li>להבחין בשינוי אות הרשות הפלסטינית עם שינוי אורך גל-</li>
	<li>לכבות את הלייזר.</li>
	<li>להסיר את הפרוסה רקמות עוף.</li>
</ol> 6. בזמן אמת המחט מעקב באמצעות פאי <ol><li>המקום 0.5 ס מ עבה חזה עוף רקמות פרוסה על החיה. הגדר אורך הגל 675 nm.</li>
	<li>מתג על הלייזר. להזיז את החללית כדי לאתר ולזהות SLN על המסך בעזרת האות פא.</li>
	<li>מחט בזמן אמת מעקב <ol><li>להחדיר מחט 23 גרם, מידות 0.6 x 32 מ מ 2, במקביל רק דרך הרקמות עוף אל החיה כדי להגיע את SLN, בעת המנחה אותו בזמן אמת בצג המערכת קליניים בארה ב.</li>
	</ol></li> <li>לאחר ניסויים, כבה את הלייזר. להסיר את הרקמה עוף ו מתקפים oximeter מהחיה ולהעביר את החיה וסאם. לנקות את הג'ל אולטרסאונד על החולדה עם מגבונים כותנה-</li>
	<li>במקום החיה על מצעים שלה ולנטר אותה עד שזה יחזור להכרה.</li>
	<li>להחזיר את החיה לכלוב שלו אחרי ההתנהגות שלה תקין.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Yun, S. H., Kwok, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+in+diagnosis,+therapy+and+surgery.">Light in diagnosis, therapy and surgery.</a> Nat. Biomed. Eng. 1, 0008 (2017).</li><li>Tseng, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+accuracy+of+preoperative+breast+MRI+for+breast+cancer.">Clinical accuracy of preoperative breast MRI for breast cancer.</a> J. Surg. Oncol. , (2017).</li><li>Baran, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimization+of+propagation-based+x-ray+phase-contrast+tomography+for+breast+cancer+imaging.">Optimization of propagation-based x-ray phase-contrast tomography for breast cancer imaging.</a> Phys. Med. Biol. 62 (6), 2315 (2017).</li><li>Huzarski, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Screening+with+magnetic+resonance+imaging,+mammography+and+ultrasound+in+women+at+average+and+intermediate+risk+of+breast+cancer.">Screening with magnetic resonance imaging, mammography and ultrasound in women at average and intermediate risk of breast cancer.</a> Hered. Cancer Clin. Pract. 15 (1), 4 (2017).</li><li>Upputuri, P. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recent+advances+toward+preclinical+and+clinical+translation+of+photoacoustic+tomography:+a+review.">Recent advances toward preclinical and clinical translation of photoacoustic tomography: a review.</a> J. Biomed. Opt. 22 (4), 041006 (2017).</li><li>Wang, L. V., Yao, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+practical+guide+to+photoacoustic+tomography+in+the+life+sciences.">A practical guide to photoacoustic tomography in the life sciences.</a> Nat. Methods. 13 (8), 627-638 (2016).</li><li>Wang, L. V., Gao, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+microscopy+and+computed+tomography:+from+bench+to+bedside.">Photoacoustic microscopy and computed tomography: from bench to bedside.</a> Annu Rev Biomed Eng. 16, 155-185 (2014).</li><li>Beard, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomedical+photoacoustic+imaging.">Biomedical photoacoustic imaging.</a> Interface Focus. 1 (4), 602-631 (2011).</li><li>Yao, J., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+tomography:+fundamentals,+advances+and+prospects.">Photoacoustic tomography: fundamentals, advances and prospects.</a> Contrast Media Mol Imaging. 6 (5), 332-345 (2011).</li><li>Hai, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Label-free+high-throughput+detection+and+quantification+of+circulating+melanoma+tumor+cell+clusters+by+linear-array-based+photoacoustic+tomography.">Label-free high-throughput detection and quantification of circulating melanoma tumor cell clusters by linear-array-based photoacoustic tomography.</a> J. Biomed. Opt. 22 (4), 041004 (2017).</li><li>Upputuri, P. K., Kalva, S. K., Moothanchery, M., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pulsed+laser+diode+photoacoustic+tomography+(PLD-PAT)+system+for+fast+in+vivo+imaging+of+small+animal+brain.">Pulsed laser diode photoacoustic tomography (PLD-PAT) system for fast in vivo imaging of small animal brain.</a> Proc Spie. , (2017).</li><li>Fakhrejahani, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+report+on+the+first+prototype+of+a+photoacoustic+tomography+system+with+dual+illumination+for+breast+cancer+imaging.">Clinical report on the first prototype of a photoacoustic tomography system with dual illumination for breast cancer imaging.</a> PLoS One. 10 (10), e0139113 (2015).</li><li>Wang, L. V., Hu, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+Tomography:+In+Vivo+Imaging+from+Organelles+to+Organs.">Photoacoustic Tomography: In Vivo Imaging from Organelles to Organs.</a> Science. 335 (6075), 1458-1462 (2012).</li><li>Pan, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+photoacoustic+imaging+of+angiogenesis+with+integrin-targeted+gold+nanobeacons.">Molecular photoacoustic imaging of angiogenesis with integrin-targeted gold nanobeacons.</a> FASEB J. 25 (3), 875-882 (2011).</li><li>Erpelding, T. N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sentinel+Lymph+Nodes+in+the+Rat+:+Noninvasive+Photoacoustic+and+US+imaging+with+a+clinical+US+system.">Sentinel Lymph Nodes in the Rat : Noninvasive Photoacoustic and US imaging with a clinical US system.</a> Radiology. 256 (1), 102-110 (2010).</li><li>Gawale, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbazole-Linked+Near-Infrared+Aza-BODIPY+Dyes+as+Triplet+Sensitizers+and+Photoacoustic+Contrast+Agents+for+Deep-Tissue+Imaging.">Carbazole-Linked Near-Infrared Aza-BODIPY Dyes as Triplet Sensitizers and Photoacoustic Contrast Agents for Deep-Tissue Imaging.</a> Chem. Eur. J. 23 (27), 6570-6578 (2017).</li><li>Sivasubramanian, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near+Infrared+light-responsive+liposomal+contrast+agent+for+photoacoustic+imaging+and+drug+release+applications.">Near Infrared light-responsive liposomal contrast agent for photoacoustic imaging and drug release applications.</a> J. Biomed. Opt. 22 (4), 041007 (2017).</li><li>Huang, S., Upputuri, P. K., Liu, H., Pramanik, M., Wang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+dual-functional+benzobisthiadiazole+derivative+as+an+effective+theranostic+agent+for+near-infrared+photoacoustic+imaging+and+photothermal+therapy.">A dual-functional benzobisthiadiazole derivative as an effective theranostic agent for near-infrared photoacoustic imaging and photothermal therapy.</a> J. Mater. Chem. B. 4 (9), 1696-1703 (2016).</li><li>Huang, S., Kannadorai, R. K., Chen, Y., Liu, Q., Wang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+narrow-bandgap+benzobisthiadiazole+derivative+with+high+near-infrared+photothermal+conversion+efficiency+and+robust+photostability+for+cancer+therapy.">A narrow-bandgap benzobisthiadiazole derivative with high near-infrared photothermal conversion efficiency and robust photostability for cancer therapy.</a> Chem. Comm. 51 (20), 4223-4226 (2015).</li><li>Wu, D., Huang, L., Jiang, M. S., Jiang, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Contrast+Agents+for+Photoacoustic+and+Thermoacoustic+Imaging:+A+Review.">Contrast Agents for Photoacoustic and Thermoacoustic Imaging: A Review.</a> Int. J. Mol. Sci. 15 (12), 23616-23639 (2014).</li><li>Pramanik, M., Swierczewska, M., Green, D., Sitharaman, B., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-walled+carbon+nanotubes+as+a+multimodal-thermoacoustic+and+photoacoustic-contrast+agent.">Single-walled carbon nanotubes as a multimodal-thermoacoustic and photoacoustic-contrast agent.</a> J. Biomed. Opt. 14 (3), 034018 (2009).</li><li>Kim, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Programmable+Real-time+Clinical+Photoacoustic+and+Ultrasound+Imaging+System.">Programmable Real-time Clinical Photoacoustic and Ultrasound Imaging System.</a> Sci. Rep. 6, 35137 (2016).</li><li>McMasters, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sentinel+lymph+node+biopsy+for+breast+cancer:+a+suitable+alternative+to+routine+axillary+dissection+in+multi-institutional+practice+when+optimal+technique+is+used.">Sentinel lymph node biopsy for breast cancer: a suitable alternative to routine axillary dissection in multi-institutional practice when optimal technique is used.</a> J. Clin. Oncol. 18 (13), 2560-2566 (2000).</li><li>Krag, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+sentinel+node+in+breast+cancer+-+a+multicenter+validation+study.">The sentinel node in breast cancer - a multicenter validation study.</a> N. Engl. J. Med. 339 (14), 941-946 (1998).</li><li>Borgstein, P. J., Meijer, S., Pijpers, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intradermal+blue+dye+to+identify+sentinel+lymphnode+in+breast+cancer.">Intradermal blue dye to identify sentinel lymphnode in breast cancer.</a> The Lancet. 349 (9066), 1668-1669 (1997).</li><li>Ung, O. A., South, N., Breast, W., Hospital, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Australasian+Experience+and+Trials+in+Sentinel+Lymph+Node+Biopsy:+The+RACS+SNAC+Trial.">Australasian Experience and Trials in Sentinel Lymph Node Biopsy: The RACS SNAC Trial.</a> Asian J. Surg. 27 (4), 284-290 (2004).</li><li>Purushotham, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morbidity+after+sentinel+lymph+node+biopsy+in+primary+breast+cancer:+results+from+a+randomized+controlled+trial.">Morbidity after sentinel lymph node biopsy in primary breast cancer: results from a randomized controlled trial.</a> J. Clin. Oncol. 23 (19), 4312-4321 (2005).</li><li>Kim, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Handheld+array-based+photoacoustic+probe+for+guiding+needle+biopsy+of+sentinel+lymph+nodes.">Handheld array-based photoacoustic probe for guiding needle biopsy of sentinel lymph nodes.</a> J. Biomed. Opt. 15 (4), 046010 (2010).</li><li>Garcia-Uribe, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-Modality+Photoacoustic+and+Ultrasound+Imaging+System+for+Noninvasive+Sentinel+Lymph+Node+Detection+in+Patients+with+Breast+Cancer.">Dual-Modality Photoacoustic and Ultrasound Imaging System for Noninvasive Sentinel Lymph Node Detection in Patients with Breast Cancer.</a> Sci. Rep. 5, 15748 (2015).</li><li>Kim, C., Song, K. H., Gao, F., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sentinel+Lymph+Nodes+and+Lymphatic+Vessels:+Noninvasive+Dual-Modality+in+Vivo+Mapping+by+Using+Indocyanine+Green+in+Rats-Volumetric+Spectroscopic+Photoacoustic+Imaging+and+Planar+Fluorescence+Imaging.">Sentinel Lymph Nodes and Lymphatic Vessels: Noninvasive Dual-Modality in Vivo Mapping by Using Indocyanine Green in Rats-Volumetric Spectroscopic Photoacoustic Imaging and Planar Fluorescence Imaging.</a> Radiology. 255 (2), 442-450 (2010).</li><li>Pan, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near+infrared+photoacoustic+detection+of+sentinel+lymph+nodes+with+gold+nanobeacons.">Near infrared photoacoustic detection of sentinel lymph nodes with gold nanobeacons.</a> Biomaterials. 31 (14), 4088-4093 (2010).</li><li>Song, K. H., Kim, C., Cobley, C. M., Xia, Y., Wang, L. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-infrared+gold+nanocages+as+a+new+class+of+tracers+for+photoacoustic+sentinel+lymph+node+mapping+on+a+rat+model.">Near-infrared gold nanocages as a new class of tracers for photoacoustic sentinel lymph node mapping on a rat model.</a> Nano Lett. 9 (1), 183-188 (2009).</li><li>Sivasubramanian, K., Periyasamy, V., Wen, K. K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimizing+light+delivery+through+fiber+bundle+in+photoacoustic+imaging+with+clinical+ultrasound+system:+Monte+Carlo+simulation+and+experimental+validation.">Optimizing light delivery through fiber bundle in photoacoustic imaging with clinical ultrasound system: Monte Carlo simulation and experimental validation.</a> J. Biomed. Opt. 22 (4), 041008 (2017).</li><li>Sivasubramanian, K., Pramanik, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+frame+rate+photoacoustic+imaging+at+7000+frames+per+second+using+clinical+ultrasound+system.">High frame rate photoacoustic imaging at 7000 frames per second using clinical ultrasound system.</a> Biomed. Opt. Express. 7 (2), 312-323 (2016).</li><li>Laser Institute of America. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=American+National+Standard+for+Safe+Use+of+Lasers.">American National Standard for Safe Use of Lasers.</a> ANSI Standard Z136.1-2007. , (2007).</li><li>Chapman, G. A., Johnson, D., Bodenham, A. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualisation+of+needle+position+using+ultrasonography.">Visualisation of needle position using ultrasonography.</a> Anaesthesia. 61 (2), 148-158 (2006).</li><li>Daoudi, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Handheld+probe+integrating+laser+diode+and+ultrasound+transducer+array+for+ultrasound/photoacoustic+dual+modality+imaging.">Handheld probe integrating laser diode and ultrasound transducer array for ultrasound/photoacoustic dual modality imaging.</a> Opt. Express. 22 (21), 26365-26374 (2014).</li></ol>

המחברים יש אין אינטרסים כלכליים הרלוונטיים בכתב היד, אין אחרים פוטנציאל ניגודי עניינים לחשוף.

כיום העלות של ההקרנה, אבחון וטיפול של סרטן הוא גבוה מאוד. יש שונות הדמיה שיטות אשר משמשות עבור הקרנת סרטן ואבחון. אולם, רבים של טכניקות הדמיה אלה יש מגבלות כולל גודל המכונה מגושם, אבחון פולשני, unfriendliness חולים, יקר מדי, הדרישה של קרינה מייננת, או השימוש סוכנים בניגוד רדיואקטיבי. לכן, מערכת לדימ?...

זיהוי, הזמני של סרטן, טכניקות הדמיה שונים הינם זמינים. חלק שיטות הדמיה בשימוש נרחב דימות תהודה מגנטית (MRI), רנטגן טומוגרפיה ממוחשבת (CT), רנטגן, אולטראסאונד (לנו), טומוגרפיית פליטת פוזיטרונים (PET), קרינה פלואורסצנטית הדמיה, וכו1,2, 3 , 4. אבל, כמה טכניקות הדימות הקיימים הם גם פולשני, יש קרינה מזיקה, או איטי, יקר, מגושם או עוין לחולים. לפיכך, יש צורך מתמיד לפיתוח חדשה, מהירה וחסכונית טכניקות הדמיה עבור אבחון וטיפול5.
Photoacoustic הדמיה (PAI) היא טכניקת דימות המתעוררים, המשלבת ניגודיות אופטי עשיר עם רזולוציה גבוהה אולטראסוניות עמוק הדמיה עומק5,6,7,8, 9. בפאי, פולס לייזר קצר משמש לרקמות הקרנה. האור נספג על ידי הרקמה אשר מוביל לעלייה קטנים בטמפרטורה. עקב התרחבות thermoelastic, גלי הלחץ (בצורה של גלים אקוסטיים) נוצרים בתוך הרקמה. הגלים שנוצר אקוסטי (הידוע גם בשם photoacoustic (פי אי) גלים) נרכש עם מתמר אולטרסאונד רחבת פס (UST) מחוץ לגבול רקמות. אותות הרשות הפלסטינית רכשה אלה ניתן לשחזר תמונות הרשות הפלסטינית, חשיפת המידע המבני ופונקציונליים בתוך הרקמה. פאי יש מגוון רחב של יישומים, כולל: דימות כלי דם, בלוטת הזקיף הצומת לימפה הדמיה, הדמיה מוחית להערכת, הגידול הדמיה, הדמיה מולקולרית, ועוד10,11,12, 13,14,15 פאי יש יישומים רבים עקב יתרונותיה, כלומר: עומק החדירה עמוק יותר, רזולוציה מרחבית טובה וחדות גבוהה רקמות רכות. הניגוד בין פאי ניתן אנדוגני של דם, מלנין, וכו '. כאשר הניגוד אנדוגני אינו חזק מספיק, סוכנים בניגוד אקסוגניים כמו צבעים אורגניים, חלקיקים, נקודות קוונטיות, ועוד16,17,18,19, 20 , 21 יכול לשמש לשיפור הניגודיות.
למרות פאי יש יתרונות רבים יחסית הדימות האחרות, תרגום קליני הוא עדיין אתגר מאוד גדול. המגבלות העיקריות הן טבעה מגושם של הלייזרים בשימוש, רוב USTs המשמש עבור רכישת הנתונים אינם תואמים קליניים בארה ב מערכות זמינות הלא זמינים מסחרית קליניים בארה ב הדמיה מערכות אשר נותנות גישה לערוץ raw נתונים. רק לאחרונה, מסחרי-קליניים בארה ב מכונות עם גישה אל הנתונים הגולמיים הפכו זמינים22. בעבודה זו, אנו שואפים להדגים את הכדאיות של פאי עם מלכודת כף יד באמצעות פלטפורמה קליניים בארה ב. אנו שואפים להדגים את זה על-ידי הצגת הדמיה לא פולשנית של נטור הלימפה (SLNs) במודל בעלי חיים קטנים.
שד פולשני גידולים הם אחד הגורמים המובילים מקרי המוות מסרטן בקרב נשים. באבחון של היערכות סרטן שד מוקדם חיוני להחלטה אסטרטגיות טיפול, אשר יש תפקיד חשוב ב הפרוגנוזה של החולה. השד סרטן בלוטת הזקיף הזמני הצומת לימפה ביופסיות (SLNB) הם בדרך כלל להשתמש23,24. SLN הוא הצומת לימפה העיקרי שבו האפשרות למצוא תאים סרטניים הוא הגבוה ביותר עקב גרורות. SLNBs לערב הזרקת צבע או מכשיר מעקב רדיואקטיבי, חותכת את האזור עם חתך קטן, ולאחר מכן באיתור את SLN חזותית במקרה של צבע או בעזרת מונה גייגר, במקרה של מכשיר מעקב רדיואקטיבי. לאחר זיהוי, כמה SLN יוסרו עבור מחקרים histopathological24,25. SLNB חיובי מציין כי הגידול שלח גרורות לבלוטות לימפה סמוכות, ואולי לאיברים אחרים. SLNB שלילי מציין ההסתברות של גרורות הוא זניח26. SLNB יש סיבוכים רבים המשויכים אליו כמו קהות זרוע, בצקת לימפתית, וכו27 כדי למנוע סיבוכים הקשורים SLNB, טכניקה הדמיה לא פולשנית נדרשת.
למיפוי SLN קטן בבעלי חיים ובבני אדם, הרשות הפלסטינית הדמיה יש נחקרו בהרחבה עם העזרה של ניגודיות שונים סוכנים15,28,29,30,31 , 32. עם זאת, המערכות המשמש כיום לא ניתן להשתמש בתרחיש קליניים כמו ציין קודם לכן. חשש נוסף יש לטפל הוא הליך כירורגי המעורבים SLNB28. התאמת נהלים פולשנית לביופסיה השאיפה מחט בסדר (FNAB) היה צורך כדי להפחית את זמן ההחלמה ואת תופעות הלוואי של המטופלים. בעבודה זאת, שימש מערכת ארה ב קליניים עבור הדמיה ארה"ב והרשות המשולב היה בשימוש. קלות שימוש בהגדרת קליני, שמותאמת אישית שנעשו כף יד בעל סיב אופטי דיור, רק תוכנן. מתילן כחול (MB) שימש זיהוי ומיפוי SLNs. בנוסף, כדי למנוע סיבוכים הקשורים לניתוח SLNB, לא פולשנית מחט בזמן אמת מעקב גם הוכח.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Q-switched Nd:YAG laser</td>
			<td>Continuum</td>
			<td>Surelite</td>
			<td>Pump laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical parametric oscillator</td>
			<td>Continuum</td>
			<td></td>
			<td>OPO laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clinical ultrasound imaging system</td>
			<td>Alpinion</td>
			<td>E-CUBE 12R</td>
			<td>Dual modal ultrasound and photoacoustic imaging system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear array ultrasound transducer</td>
			<td>Alpinion</td>
			<td>L3-12</td>
			<td>128 element linear array transducer with centre frequency of 8.5 MHz, fractional bandwidth of 95%,</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bifurcated optical fiber</td>
			<td>CeramOptec</td>
			<td>Custom made</td>
			<td>To couple the light from the laser to the handheld fiber holder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LB1869</td>
			<td>Focus light from the laser to the optical fiber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound gel</td>
			<td>Progress/parker acquasonic gel</td>
			<td>PA-GEL-CLEA-5000</td>
			<td>Acoustic coupling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image Processing software</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>Matlab</td>
			<td>Home made program using Matlab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthetic Machine</td>
			<td>medical plus pte ltd</td>
			<td>Non-Rebreathing Anaesthesia machine with oxygen concentrator.</td>
			<td>Supplies oxygen and isoflurane to animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse Oxymeter portable</td>
			<td>Medtronic</td>
			<td>PM10N with veterinary sensor</td>
			<td>Monitors the pulse oxymetry of the animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal distributor</td>
			<td>In Vivos Pte Ltd, Singapore</td>
			<td></td>
			<td>Animal distributor that supplies small animals for research purpose.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Breathing mask</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Used along with animal holder to supply anesthesia mixture to the animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chicken breast tissue</td>
			<td>Pasar</td>
			<td></td>
			<td>Used to add depth to mimic human imaging scenario</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>23G needle</td>
			<td>BD Precisionglide</td>
			<td>23G,1 and half inch</td>
			<td>Used for realtime needle guidance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holder for the fiber optic cable</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>To hold the input end of the bifurcated cable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handheld probe</td>
			<td>Custom made 3D printed</td>
			<td></td>
			<td>With two slots for the two output ends of the optical fiber and one slot for the ultrasound transducer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methylene blue (10 mg/mL)</td>
			<td>Sterop</td>
			<td></td>
			<td>Contrast agent for PA imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser tuning software</td>
			<td>Surelite OPO PLUS</td>
			<td>SLOPO</td>
			<td>Software to tune the wavelength of OPO laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SP05/M</td>
			<td>To detect the laser pulse to trigger the ultrasound system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode bias module</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PBM42</td>
			<td>To amplify the photodiode signal to tigger ultrasound signal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Depilatory cream</td>
			<td>Reckitt Benckiser</td>
			<td>Veet</td>
			<td>Used to remove hair from the imaging area</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser power meter</td>
			<td>Ophir</td>
			<td>Starlite, p/n: 7Z01565</td>
			<td>Used to measure the laser power</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

hand-held clinical photoacoustic imaging system for real-time non-invasive small animal imaging

תרגום photoacoustic הדמיה לתוך המרפאה הוא אתגר גדול. מערכות הדמיה כף יד photoacoustic קלינית בזמן אמת הם נדירים מאוד. כאן, אנו מדווחים photoacoustic משולב ואולטרסאונד קליניים מערכת הדמיה באמצעות שילוב של החללית אולטרסאונד עם אור משלוח עבור הדמיה בעלי חיים קטנים. נדגים זאת באמצעות מציג בלוטת הזקיף הצומת לימפה הדמיה של חיות קטנות יחד עם הדרכה פולשנית מחט בזמן אמת. פלטפורמה סאונד קליניים גישה לנתוני ערוץ raw מאפשרת השילוב של photoacoustic המוביל קליניים כף יד בזמן אמת photoacoustic מערכת הדמיה הדימות. מתילן כחול שימש בלוטת הזקיף הצומת לימפה הדמיה-675 גל nm. בנוסף, הוצגה המחט הדרכה עם אולטרסאונד מודאלי כפול ו- photoacoustic הדמיה באמצעות מערכת הדמיה. עומק הדמיה של עד 1.5 ס מ הודגם עם לייזר 10 הרץ-photoacoustic הדמיה במסגרת שיעור של 5 מסגרות לשנייה.

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56649/56649fig1.jpg"> 
איור 1: תיאור מערכת. (א) ייצוג סכמטי של מערכת פאי עם מערכת כפולה בארה ב מודאלי קליניים. OPO - מתנד פרמטרית אופטי, של - צרור סיב אופטי, FH - מחזיק סיבים, USM - ארה ב קליניים מכונה. בעל סיבים משלבת את רק שני צרור סיב אופטי ...

Watch this Scientific Journal Video about Hand-held Clinical Photoacoustic Imaging System for Real-time Non-invasive Small Animal Imaging at JoVE.com

Hand-held Clinical Photoacoustic Imaging System for Real-time Non-invasive Small Animal Imaging

כף יד Photoacoustic קליניים מערכת הדמיה עבור בזמן אמת לא פולשנית הדמיה בעלי חיים קטנים

Photoacoustic כף יד קליני מערכת הדמיה תודגמנה עבור בזמן אמת לא פולשנית הדמיה בעלי חיים קטנים.

Translation of photoacoustic imaging into the clinic is a major challenge. Handheld real-time clinical photoacoustic imaging systems are very rare. Here, ...

hand-held-clinical-photoacoustic-imaging-system-for-real-time-non

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.4K Views.  Nanyang Technological University. Photoacoustic כף יד קליני מערכת הדמיה תודגמנה עבור בזמן אמת לא פולשנית הדמיה בעלי חיים קטנים.

Video: Hand-held Clinical Photoacoustic Imaging System for Real-time Non-invasive Small Animal Imaging

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As the mainstays of in vivo three-dimensional (3-D) optical microscopy, single-/multi-photon fluorescence microscopy and optical coherence tomography (OCT) have demonstrated their extraordinary sensitivities to fluorescence and optical scattering contrasts, respectively. However, the optical absorption contrast of biological tissues, which encodes essential physiological/pathological information, has not yet been assessable. 
The emergence of biomedical photoacoustics has led to a new branch of optical microscopy optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM)1, where the optical irradiation is focused to the diffraction limit to achieve cellular1 or even subcellular2 level lateral resolution. As a valuable complement to existing optical microscopy technologies, OR-PAM brings in at least two novelties. First and most importantly, OR-PAM detects optical absorption contrasts with extraordinary sensitivity (i.e., 100%). Combining OR-PAM with fluorescence microscopy3 or with optical-scattering-based OCT4 (or with both) provides comprehensive optical properties of biological tissues. Second, OR-PAM encodes optical absorption into acoustic waves, in contrast to the pure optical processes in fluorescence microscopy and OCT, and provides background-free detection. The acoustic detection in OR-PAM mitigates the impacts of optical scattering on signal degradation and naturally eliminates possible interferences (i.e., crosstalks) between excitation and detection, which is a common problem in fluorescence microscopy due to the overlap between the excitation and fluorescence spectra. 
Unique for optical absorption imaging, OR-PAM has demonstrated broad biomedical applications since its invention, including, but not limited to, neurology5, 6, ophthalmology7, 8, vascular biology9, and dermatology10. In this video, we teach the system configuration and alignment of OR-PAM as well as the experimental procedures for in vivo functional microvascular imaging.

Optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM) is an emerging technology capable of imaging optical absorption contrasts in vivo with cellular resolution and sensitivity. Here, we provide a visualized instruction on the experimental protocols of OR-PAM, including system configuration, system alignment, typical in vivo experimental procedures, and functional imaging schemes.

תלת ממדית ברזולוציה אופטית photoacoustic מיקרוסקופית

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As ...

Universal Hand-held Three-dimensional Optoacoustic Imaging Probe for Deep Tissue Human Angiography and Functional Preclinical Studies in Real Time

The exclusive combination of high optical contrast and excellent spatial resolution makes optoacoustics (photoacoustics) ideal for simultaneously attaining anatomical, functional and molecular contrast in deep optically opaque tissues. While enormous potential has been recently demonstrated in the application of optoacoustics for small animal research, vast efforts have also been undertaken in translating this imaging technology into clinical practice. We present here a newly developed optoacoustic tomography approach capable of delivering high resolution and spectrally enriched volumetric images of tissue morphology and function in real time. A detailed description of the experimental protocol for operating with the imaging system in both hand-held and stationary modes is provided and showcased for different potential scenarios involving functional and molecular studies in murine models and humans. The possibility for real time visualization in three dimensions along with the versatile handheld design of the imaging probe make the newly developed approach unique among the pantheon of imaging modalities used in today&#8217;s preclinical research and clinical practice.

We provide herein a detailed description of the experimental protocol for imaging with a newly developed hand-held optoacoustic (photoacoustic) system for three-dimensional functional and molecular imaging in real time. The demonstrated powerful performance and versatility may define new application areas of the optoacoustic technology in preclinical research and clinical practice.

יוניברסל כף היד תלת ממדי Optoacoustic הדמיה בדיקה לרקמות עמוקות אנגיוגרפיה אדם ופונקציונליים פרה-קליניים מחקרים בזמן אמת

The exclusive combination of high optical contrast and excellent spatial resolution makes optoacoustics (photoacoustics) ideal for simultaneously ...

Using Cell-substrate Impedance and Live Cell Imaging to Measure Real-time Changes in Cellular Adhesion and De-adhesion Induced by Matrix Modification

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and other matrix-modifying oxidants/enzymes released during inflammation) are implicated in triggering pathological changes in cellular function, phenotype and viability in a number of diseases. Here, we describe how cell-substrate impedance and live cell imaging approaches can be readily employed to accurately quantify real-time changes in cell adhesion and de-adhesion induced by matrix modification (using endothelial cells and myeloperoxidase as a pathophysiological matrix-modifying stimulus) with high temporal resolution and in a non-invasive manner. The xCELLigence cell-substrate impedance system continuously quantifies the area of cell-matrix adhesion by measuring the electrical impedance at the cell-substrate interface in cells grown on gold microelectrode arrays. Image analysis of time-lapse differential interference contrast movies quantifies changes in the projected area of individual cells over time, representing changes in the area of cell-matrix contact. Both techniques accurately quantify rapid changes to cellular adhesion and de-adhesion processes. Cell-substrate impedance on microelectrode biosensor arrays provides a platform for robust, high-throughput measurements. Live cell imaging analyses provide additional detail regarding the nature and dynamics of the morphological changes quantified by cell-substrate impedance measurements. These complementary approaches provide valuable new insights into how myeloperoxidase-catalyzed oxidative modification of subcellular extracellular matrix components triggers rapid changes in cell adhesion, morphology and signaling in endothelial cells. These approaches are also applicable for studying cellular adhesion dynamics in response to other matrix-modifying stimuli and in related adherent cells (e.g., epithelial cells).

Here, we present a protocol to continuously quantify cell adhesion and de-adhesion processes with high temporal resolution in a non-invasive manner by cell-substrate impedance and live cell imaging analyses. These approaches reveal the dynamics of cell adhesion/de-adhesion processes triggered by matrix modification and their temporal relationship to adhesion-dependent signaling events.

שימוש בעכבת Cell-מצע והדמיה של תא חי כדי למדוד שינויים בזמן אמת בסלולרית הידבקות ודה-הידבקות הנגרמים על ידי מטריקס שינוי

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and ...

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU)

Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU) is a technique that can perform and monitor high-intensity focused ultrasound (HIFU) ablation. An oscillatory motion is generated at the focus of a 93-element and 4.5 MHz center frequency HIFU transducer by applying a 25 Hz amplitude-modulated signal using a function generator. A 64-element and 2.5 MHz imaging transducer with 68kPa peak pressure is confocally placed at the center of the HIFU transducer to acquire the radio-frequency (RF) channel data. In this protocol, real-time monitoring of thermal ablation using HIFU with an acoustic power of 7 W on canine livers in vitro is described. HIFU treatment is applied on the tissue during 2 min and the ablated region is imaged in real-time using diverging or plane wave imaging up to 1,000 frames/second. The matrix of RF channel data is multiplied by a sparse matrix for image reconstruction. The reconstructed field of view is of 90&#176; for diverging wave and 20 mm for plane wave imaging and the data are sampled at 80 MHz. The reconstruction is performed on a Graphical Processing Unit (GPU) in order to image in real-time at a 4.5 display frame rate. 1-D normalized cross-correlation of the reconstructed RF data is used to estimate axial displacements in the focal region. The magnitude of the peak-to-peak displacement at the focal depth decreases during the thermal ablation which denotes stiffening of the tissue due to the formation of a lesion. The displacement signal-to-noise ratio (SNRd) at the focal area for plane wave was 1.4 times higher than for diverging wave showing that plane wave imaging appears to produce better displacement maps quality for HMIFU than diverging wave imaging.

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound HIFU Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound HMIFU

This article describes real-time monitoring of HIFU ablation in canine liver with high frame rate ultrasound imaging using diverging and plane wave imaging. Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound is used to image the decrease of acoustic radiation force induced displacement in the ablated region.

ניטור של עצימות גבוהות בזמן אמת אולטרסאונד ממוקד (HIFU) אבלציה של<em&gt; במבחנה</em&gt; כבדי כלבי שימוש הרמוני Motion הדמיה לאולטראסאונד הממוקד (HMIFU)

Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU) is a technique that can perform and monitor high-intensity focused ultrasound (HIFU) ablation. An ...

Multimodal Imaging and Spectroscopy Fiber-bundle Microendoscopy Platform for Non-invasive, In Vivo Tissue Analysis

Recent fiber-bundle microendoscopy techniques enable non-invasive analysis of in vivo tissue using either imaging techniques or a combination of spectroscopy techniques. Combining imaging and spectroscopy techniques into a single optical probe may provide a more complete analysis of tissue health. In this article, two dissimilar modalities are combined, high-resolution fluorescence microendoscopy imaging and diffuse reflectance spectroscopy, into a single optical probe. High-resolution fluorescence microendoscopy imaging is a technique used to visualize apical tissue micro-architecture and, although mostly a qualitative technique, has demonstrated effective real-time differentiation between neoplastic and non-neoplastic tissue. Diffuse reflectance spectroscopy is a technique which can extract tissue physiological parameters including local hemoglobin concentration, melanin concentration, and oxygen saturation. This article describes the specifications required to construct the fiber-optic probe, how to build the instrumentation, and then demonstrates the technique on in vivo human skin. This work revealed that tissue micro-architecture, specifically apical skin keratinocytes, can be co-registered with its associated physiological parameters. The instrumentation and fiber-bundle probe presented here can be optimized as either a handheld or endoscopically-compatible device for use in a variety of organ systems. Additional clinical research is needed to test the viability of this technique for different epithelial disease states.

Multimodal Imaging and Spectroscopy Fiber-bundle Microendoscopy Platform for Non-invasive, In Vivo Tissue Analysis

The assembly and use of a multimodal microendoscope is described which can co-register superficial tissue image data with tissue physiological parameters including hemoglobin concentration, melanin concentration, and oxygen saturation. This technique can be useful for evaluating tissue structure and perfusion, and can be optimized for individual needs of the investigator.

הדמיה מולטימודליות וספקטרוסקופיה סיבים צרור פלטפורמת Microendoscopy עבור לא פולשני,<em&gt; In vivo</em&gt; בדיקת רקמות

Recent fiber-bundle microendoscopy techniques enable non-invasive analysis of in vivo tissue using either imaging techniques or a combination of ...

Switchable Acoustic and Optical Resolution Photoacoustic Microscopy for In Vivo Small-animal Blood Vasculature Imaging

Photoacoustic microscopy (PAM) is a fast-growing invivo imaging modality that combines both optics and ultrasound, providing penetration beyond the optical mean free path (~1 mm in skin) with high resolution. By combining optical absorption contrast with the high spatial resolution of ultrasound in a single modality, this technique can penetrate deep tissues. Photoacoustic microscopy systems can have either a low acoustic resolution and probe deeply or a high optical resolution and probe shallowly. It is challenging to achieve high spatial resolution and large depth penetration with a single system. This work presents an AR-OR-PAM system capable of both high-resolution imaging at shallow depths and low-resolution deep-tissue imaging of the same sample in vivo. A lateral resolution of 4 &#181;m with 1.4 mm imaging depth using optical focusing and a lateral resolution of 45 &#181;m with 7.8 mm imaging depth using acoustic focusing were successfully demonstrated using the combined system. Here,&#160;in vivo&#160;small-animal blood vasculature imaging is performed to demonstrate its biological imaging capability.

Switchable Acoustic and Optical Resolution Photoacoustic Microscopy for In Vivo Small-animal Blood Vasculature Imaging

Here a switchable acoustic resolution (AR) and optical resolution (OR) photoacoustic microscopy (AR-OR-PAM) system capable of both high resolution imaging at shallow depth and low resolution deep tissue imaging on the same sample in vivo is demonstrated.

רזולוציה אקוסטית ואופטית למיקרוסקופיה פוטוקוסטית עבור<em&gt; בויבו</em&gt; בעלי חיים קטנים דם Vasculature הדמיה

Photoacoustic microscopy (PAM) is a fast-growing invivo imaging modality that combines both optics and ultrasound, providing penetration beyond the ...

A High-performance Compact Photoacoustic Tomography System for In Vivo Small-animal Brain Imaging

In vivo small-animal imaging has an important role to play in preclinical studies. Photoacoustic tomography (PAT) is an emerging hybrid imaging modality that shows great potential for both preclinical and clinical applications. Conventional optical parametric oscillator-based PAT (OPO-PAT) systems are bulky and expensive and cannot provide high-speed imaging. Recently, pulsed-laser diodes (PLDs) have been successfully demonstrated as an alternative excitation source for PAT. Pulsed-laser diode PAT (PLD-PAT) has been successfully demonstrated for high-speed imaging on photoacoustic phantoms and biological tissues. This work provides a visualized experimental protocol for in vivo brain imaging using PLD-PAT. The protocol includes the compact PLD-PAT system configuration and its description, animal preparation for brain imaging, and a typical experimental procedure for 2D cross-sectional rat brain imaging. The PLD-PAT system is compact and cost-effective and can provide high-speed, high-quality imaging. Brain images collected in vivo at various scan speeds are presented.

A High-performance Compact Photoacoustic Tomography System for In Vivo Small-animal Brain Imaging

A compact pulsed-laser diode-based photoacoustic tomography (PLD-PAT) system for high-speed in vivo brain imaging in small animals is demonstrated.

קומפקטית קומפקטית טומוגרפיה מערכת עבור<em&gt; בויבו</em&gt; הדמיה מוחית קטנה של המוח

In vivo small-animal imaging has an important role to play in preclinical studies. Photoacoustic tomography (PAT) is an emerging hybrid imaging modality ...

A Protocol for Real-time 3D Single Particle Tracking

Real-time three-dimensional single particle tracking (RT-3D-SPT) has the potential to shed light on fast, 3D processes in cellular systems. Although various RT-3D-SPT methods have been put forward in recent years, tracking high speed 3D diffusing particles at low photon count rates remains a challenge. Moreover, RT-3D-SPT setups are generally complex and difficult to implement, limiting their widespread application to biological problems. This protocol presents a RT-3D-SPT system named 3D Dynamic Photon Localization Tracking (3D-DyPLoT), which can track particles with high diffusive speed (up to 20 &#181;m2/s) at low photon count rates (down to 10 kHz). 3D-DyPLoT employs a 2D electro-optic deflector (2D-EOD) and a tunable acoustic gradient (TAG) lens to drive a single focused laser spot dynamically in 3D. Combined with an optimized position estimation algorithm, 3D-DyPLoT can lock onto single particles with high tracking speed and high localization precision. Owing to the single excitation and single detection path layout, 3D-DyPLoT is robust and easy to set up. This protocol discusses how to build 3D-DyPLoT step by step. First, the optical layout is described. Next, the system is calibrated and optimized by raster scanning a 190 nm fluorescent bead with the piezoelectric nanopositioner. Finally, to demonstrate real-time 3D tracking ability, 110 nm fluorescent beads are tracked in water.

This protocol details the construction and operation of a real-time 3D single particle tracking microscope capable of tracking nanoscale fluorescent probes at high diffusive speeds and low photon count rates.

פרוטוקול לצורך מעקב בזמן אמת 3D חלקיק יחיד

Real-time three-dimensional single particle tracking (RT-3D-SPT) has the potential to shed light on fast, 3D processes in cellular systems. Although ...

Targeting Neuronal Fiber Tracts for Deep Brain Stimulation Therapy Using Interactive, Patient-Specific Models

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for movement disorders and is being applied to a growing number of disorders. Computational modeling has been successfully used to predict the clinical effects of DBS; however, there is a need for novel modeling techniques to keep pace with the growing complexity of DBS devices. These models also need to generate predictions quickly and accurately. The goal of this project is to develop an image processing pipeline to incorporate structural magnetic resonance imaging (MRI) and diffusion weighted imaging (DWI) into an interactive, patient specific model to simulate the effects of DBS. A virtual DBS lead can be placed inside of the patient model, along with active contacts and stimulation settings, where changes in lead position or orientation generate a new finite element mesh and solution of the bioelectric field problem in near real-time, a timespan of approximately 10 seconds. This system also enables the simulation of multiple leads in close proximity to allow for current steering by varying anodes and cathodes on different leads. The techniques presented in this paper reduce the burden of generating and using computational models while providing meaningful feedback about the effects of electrode position, electrode design, and stimulation configurations to researchers or clinicians who may not be modeling experts.

The goal of this project is to develop an interactive, patient-specific modeling pipeline to simulate the effects of deep brain stimulation in near real-time and provide meaningful feedback as to how these devices influence neural activity in the brain.

פילוח סיבים עצביים ספינלי לטיפול גירוי מוחי עמוק באמצעות דגמים אינטראקטיביים, מטופל ספציפי

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for ...

Dual Raster-Scanning Photoacoustic Small-Animal Imager for Vascular Visualization

Imaging of vascular networks on small animals has played an important role in basic biomedical research. Photoacoustic imaging technology has great potential for application in the imageology of small animals. The wide-field photoacoustic imaging of small animals can provide images with high spatiotemporal resolution, deep penetration, and multiple contrasts. Also, the real-time photoacoustic imaging system is desirable to observe the hemodynamic activities of small-animal vasculature, which can be used to research the dynamic monitoring of small-animal physiological features. Here, a dual-raster-scanning photoacoustic imager is presented, featuring a switchable double-mode imaging function. The wide-field imaging is driven by a two-dimensional motorized translation stage, while the real-time imaging is realized with galvanometers. By setting different parameters and imaging modes, in vivo visualization of small-animal vascular network can be performed. The real-time imaging can be used to observe pulse change and blood flow change of drug-induced, etc. The wide-field imaging can be used to track the growth change of tumor vasculature. These are easy to be adopted in various areas of basic biomedicine research.

A dual raster-scanning photoacoustic imager was designed, which integrated wide-field imaging and real-time imaging.

צילום כפול של בעלי חיים קטנים פוטואקוסטיים לסריקת רסטר לפריטים חזותיים של כלי דם

Imaging of vascular networks on small animals has played an important role in basic biomedical research. Photoacoustic imaging technology has great ...