Gli autori vorrebbero riconoscere il sostegno finanziario della National Natural Science Foundation of China (61822505; 11774101; 61627827; 81630046), The Science and Technology Planning Project of Guangdong Province, China (2015B020233016) e The Science and Technology Program of Guangzhou (n. 2019020001).

Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti nel rispetto delle linee guida fornite dal comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali della South China Normal University, Guangzhou, Cina.
1. Configurazione del sistema
<ol><li>Percorso ottico (Figura 1)<ol>
<li>Utilizzare un laser a impulsi da 532 nm come sorgente laser di sistema. Impostare la velocità di ripetizione del laser su 10 kHz, l'energia di uscita al 100% e l'impostazione del trigger sul trigger esterno utilizzando un programma definito dall'utente.</li>
		<li>Accoppiare il raggio laser alla fibra monomodale (SMF) tramite un accoppiatore in fibra ottica (FC1). Collimare il raggio laser utilizzando un collimatore in fibra ottica (FC2) su uno stadio motorizzato bidimensionale (Motore, velocità massima: 20 mm/s).</li>
		<li>Deviare il raggio laser utilizzando uno scanner galvanometrico a due assi (Galva). Utilizzare uno specchio spostabile (M1) per riflettere la trave. Mettere a fuoco il fascio attraverso una lente × 4 punti (OL, apertura numerica: 0,1).</li>
		<li>Utilizzare un supporto per traduttori XY (TM) per fissare il trasduttore ad ultrasuoni cavo autoprodotto (UT, frequenza centrale: 25 MHz; Larghezza di banda: oltre il 90%; Foro centrale: 3 mm) sul fondo dell'OL12. Passare il fascio focalizzato attraverso il foro centrale del trasduttore ad ultrasuoni.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Percorso di scansione<ol>
<li>Bloccare galva utilizzando un array di gate programmabile sul campo (FPGA 2) durante WIM. Impostare l'intervallo di scansione e la velocità di scansione appropriati in base a un programma definito dall'utente.</li>
		<li>Bloccare il motore utilizzando un array di gate programmabile sul campo (FPGA 1) durante RIM. Impostare la frequenza di scansione e il numero di punti di scansione utilizzando FPGA 2. Utilizzare un programma definito dall'utente per controllare l'avvio e interrompere la scansione.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Acquisizione dati<ol>
<li>Utilizzare un amplificatore da 50 dB (AMP) per amplificare il segnale PA. Digitalizzare il segnale tramite la scheda di acquisizione dati (DAQ). Ottenere il segnale di innesco tramite FPGA 1 o FPGA 2.</li>
		<li>Utilizzare un'unità di elaborazione grafica (GPU) per elaborare i dati e visualizzare le immagini in parallelo13.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Sistema di imaging CCD<ol>
<li>Utilizzare un LED bianco a forma di anello (temperatura del colore: 6500 K; Illuminamento: 40000 lux; Diametro: 7,5 cm) come fonte di illuminazione. Rimuovere M1, utilizzare uno specchio fisso (M2) per riflettere la luce.</li>
		<li>Registra le immagini utilizzando una fotocamera CCD (6,3 milioni di pixel) sul sistema di imaging PA. Visualizzare le immagini con un software di visualizzazione.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. Allineamento del sistema
<ol><li>Selezionare un serbatoio dell'acqua (10 cm × 10 cm × 4,4 cm; finestra inferiore: 3 cm × 3 cm). Coprire l'intero serbatoio dell'acqua utilizzando una membrana in polietilene (membrana spessa: 10 μm). Aggiungere acqua ultrapura sufficiente.</li>
	<li>Posizionare il serbatoio dell'acqua sulla fase di lavoro.</li>
	<li>Accendere l'interruttore laser. Selezionare il programma di controllo laser. Preriscaldare per 5 minuti. Premere il tasto "ON" sull'interruttore di pompaggio. Impostare i parametri laser come da passaggio 1.1.1. Apri il deflettori del laser.</li>
	<li>Selezionare il programma raccolto dalla riga A. Premere il pulsante "Start" per acquisire il segnale a punto singolo e visualizzare l'ampiezza e lo spettro del segnale di linea A corrente.</li>
	<li>Posizionare una lama sul fondo del serbatoio dell'acqua. Immergere la parte inferiore dell'UT nel serbatoio dell'acqua per l'accoppiamento acustico. Evitare bolle nella parte inferiore dell'UT.</li>
	<li>Regolare la posizione di Galva, regolare il traduttore XY tra UT e OL per evitare il segnale di oscillazione e assicurarsi che sia confocale.</li>
	<li>Regolare l'altezza della fase di lavoro per massimizzare l'ampiezza del segnale e determinare la posizione di messa a fuoco.</li>
</ol>3. Esperimento animale
<ol><li>Utilizzare un mouse BALB/c di 5\u20126 settimane con un peso corporeo di 20\u201230 g.</li>
	<li>Anestetizzare l'animale usando uretano (1 g/kg) iniettato per via intraperitoneale prima dell'esperimento.</li>
	<li>Condurre la transizione tra WIM e RIM.<ol>
<li>Utilizzare un trasduttore ad ultrasuoni planare. Radere la pelliccia sul retro del mouse usando un trimmer e una crema depilatoria. Posizionare il mouse sul supporto (8 cm × 2,8 cm × 2 cm) in posizione soggetta.</li>
		<li>Consentire alla regione di imaging di essere a contatto con la membrana in polietilene utilizzando il gel ad ultrasuoni. Evitare bolle nella parte di contatto.</li>
		<li>Posizionare il supporto sul palco di lavoro per l'accoppiamento acustico. Seguire i passaggi 2.3\u20122.4 per avviare il laser e raccogliere il segnale di linea A. Seguire i passaggi 2.6\u20122.7 per allinearli. Premere "Interrompi" per terminare la raccolta dopo l'allineamento.</li>
		<li>Selezionare il programma WIM. Assegnare un nome alla cartella appena creata. Impostare il parametro di scansione su 20 mm/s nella scheda "Velocità di scansione", "20 mm*20 mm" nella scheda "Area di scansione" e "20" nella scheda "Passo". Fare clic sul pulsante Raccogli per avviare la scansione.</li>
		<li>Fare clic sul pulsante Interrompi per terminare la scansione dopo l'acquisizione. Fate clic su Torna a zero (Return to Zero) per portare il motore a zero. Chiudi il deflettori laser. Impostare l'impostazione del trigger sul trigger interno. Premere il tasto OFF per l'interruttore di pompaggio.</li>
		<li>Sostituire il trigger WIM come trigger RIM e collegarlo al trigger laser esterno. Premere il tasto ON per l'interruttore di pompaggio. Impostare l'impostazione del trigger sul trigger esterno. Fare clic sul pulsante Esci per uscire dal programma WIM.</li>
		<li>Utilizzare il passaggio 2.4 per raccogliere il segnale della linea A. Apri il deflettori laser. Seguire i passaggi 2.6\u20122.7 per allinearli. Premere Interrompi per terminare la raccolta dopo l'allineamento.</li>
		<li>Selezionate il programma RIM. Assegnare un nome alla cartella appena creata. Fare clic sul pulsante Raccogli per avviare la scansione.</li>
		<li>Fare clic sul pulsante Interrompi per terminare la scansione dopo aver completato l'acquisizione. Fate clic sul pulsante Esci (Exit) per uscire dal programma RIM.</li>
		<li>Eutanasia l'animale usando la lussazione cervicale al termine dell'imaging.</li>
	</ol></li>
	<li>Condurre WIM di visualizzazione vascolare.<ol>
<li>Utilizzare un trasduttore ad ultrasuoni focalizzato (frequenza centrale: 25 MHz; Larghezza di banda: oltre il 90%; Lunghezza focale: 8 mm). Rimuovere i capelli dell'orecchio o del cuoio capelluto dei topi.<ol>
<li>Usa un bisturi per fare una piccola incisione sul lato laterale della parte superiore temporale cranica del topo (profondità al cranio). Usa le forbici oftalmiche per iniziare da questa incisione. Tagliare il cuoio capelluto intorno al lato esterno del cranio. Comprimere il punto di sanguinamento per interrompere il sanguinamento. Lavare la ferita con la normale soluzione salina. Posizionare il mouse sul supporto.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Consentire alla regione di imaging di essere a contatto con la membrana in polietilene utilizzando il gel ad ultrasuoni. Evitare bolle nella regione di contatto (Figura complementare 1).</li>
		<li>Posizionare il supporto sul palco di lavoro per l'accoppiamento acustico. Utilizzare i passaggi 2.3\u20122.4 per aprire il laser e raccogliere il segnale di linea A. Utilizzare il passaggio 2.6\u20122.7 per allinearlo. Premere Interrompi per terminare la raccolta dopo l'allineamento.</li>
		<li>Selezionare programma WIM. Assegnare un nome alla cartella appena creata. Impostare il parametro di scansione su "10 mm/s" nella scheda "Velocità di scansione", "10 mm*10 mm" sotto la scheda "Area di scansione" e "10" nella scheda "Passo". Fare clic sul pulsante Raccogli per avviare la scansione.</li>
		<li>Fare clic sul pulsante Interrompi per terminare la scansione dopo aver completato l'acquisizione. Fate clic sul pulsante Torna a zero (Return to Zero) per fare in modo che il motore ritorni a zero. Fare clic sul pulsante Esci per uscire dal programma WIM.</li>
		<li>Eutanasia l'animale al termine della procedura mentre l'animale è ancora in anestesia.</li>
	</ol></li>
	<li>Condurre RIM per il monitoraggio dinamico dei piccoli animali.<ol>
<li>Radersi i capelli dell'addome del topo. Posizionare il mouse sul supporto in posizione supina.</li>
		<li>Consentire alla regione di imaging di essere a contatto con la membrana in polietilene utilizzando il gel ad ultrasuoni. Evitare bolle nell'area di contatto.</li>
		<li>Posizionare il supporto sul palco di lavoro per l'accoppiamento acustico. Eseguire i passaggi 2.3\u20122.4 per avviare il laser e raccogliere il segnale di linea A. Eseguire il passaggio 2.6\u20122.7 per allinearlo. Premere Interrompi per terminare la raccolta dopo l'allineamento.</li>
		<li>Selezionate il programma RIM. Assegnare un nome alla cartella appena creata. Fare clic sul pulsante Raccogli per avviare la scansione.</li>
		<li>Fare clic sul pulsante Interrompi per terminare la scansione dopo aver completato l'acquisizione. Fate clic sul pulsante Esci (Exit) per uscire dal programma RIM.</li>
	</ol></li>
	<li>Utilizzate i dati RIM per la ricostruzione della proiezione di ampiezza massima (MAP) lungo la direzione di profondità per programma definito dall'utente. Osserva i cambiamenti dinamici nell'animale.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Li, L., 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=Single-impulse+panoramic+photoacoustic+computed+tomography+of+small-animal+whole-body+dynamics+at+high+spatiotemporal+resolution.">Single-impulse panoramic photoacoustic computed tomography of small-animal whole-body dynamics at high spatiotemporal resolution.</a> Nature Biomedical Engineering. 1 (5), 0071 (2017).</li><li>Jeon, S., Kim, J., Lee, D., Baik, J. W., Kim, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+on+practical+photoacoustic+microscopy.">Review on practical photoacoustic microscopy.</a> Photoacoustics. 15, 100141 (2019).</li><li>Baik, J. W., 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=Super+wide-field+photoacoustic+microscopy+of+animal+and+humans+in+vivo.">Super wide-field photoacoustic microscopy of animal and humans in vivo.</a> IEEE Transactions on Medical Imaging. 39 (4), 975-984 (2019).</li><li>Omar, M., Aguirre, J., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optoacoustic+mesoscopy+for+biomedicine.">Optoacoustic mesoscopy for biomedicine.</a> Nature Biomedical Engineering. 3 (5), 354-370 (2019).</li><li>Lin, L., 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=Single-breath-hold+photoacoustic+computed+tomography+of+the+breast.">Single-breath-hold photoacoustic computed tomography of the breast.</a> Nature Communications. 9 (1), 2352 (2018).</li><li>Yang, F., 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=Wide-field+monitoring+and+real-time+local+recoding+microvascular+networks+on+small+animals+with+a+dual-raster-scanned+photoacoustic+microscope.">Wide-field monitoring and real-time local recoding microvascular networks on small animals with a dual-raster-scanned photoacoustic microscope.</a> Journal of Biophotonics. 13 (6), 202000022 (2020).</li><li>Sun, J., Zhou, Q., Yang, S. <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+photoacoustic+imaging+guided+sclerotherapy+for+vascular+malformations:+a+feasibility+study.">Label-free photoacoustic imaging guided sclerotherapy for vascular malformations: a feasibility study.</a> Optics Express. 26 (4), 4967-4978 (2018).</li><li>Xu, D., Yang, S., Wang, Y., Gu, Y., Xing, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+and+high-resolving+photoacoustic+dermoscopy+of+human+skin.">Noninvasive and high-resolving photoacoustic dermoscopy of human skin.</a> Biomedical Optics Express. 7 (6), 2095-2102 (2016).</li><li>Zhang, W., 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=Miniaturized+photoacoustic+probe+for+in+vivo+imaging+of+subcutaneous+microvessels+within+human+skin.">Miniaturized photoacoustic probe for in vivo imaging of subcutaneous microvessels within human skin.</a> Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 9 (5), 807-814 (2019).</li><li>Chen, Q., 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=Ultracompact+high-resolution+photoacoustic+microscopy.">Ultracompact high-resolution photoacoustic microscopy.</a> Optics Letters. 43 (7), 1615-1618 (2018).</li><li>Lan, B., 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=High-speed+widefield+photoacoustic+microscopy+of+small-animal+hemodynamics.">High-speed widefield photoacoustic microscopy of small-animal hemodynamics.</a> Biomedical Optics Express. 9, 4689-4700 (2018).</li><li>Ma, H., Yang, S., Cheng, Z., Xing, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+confocal+dermoscope+with+a+waterless+coupling+and+impedance+matching+opto-sono+probe.">Photoacoustic confocal dermoscope with a waterless coupling and impedance matching opto-sono probe.</a> Optics Letters. 42 (12), 2342-2345 (2017).</li><li>Kang, H., Lee, S. W., Lee, E. S., Kim, S. H., Lee, T. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+GPU-accelerated+processing+and+volumetric+display+for+wide-field+laser-scanning+optical-resolution+photoacoustic+microscopy.">Real-time GPU-accelerated processing and volumetric display for wide-field laser-scanning optical-resolution photoacoustic microscopy.</a> Biomedical Optics Express. 6 (12), 4650-4660 (2015).</li></ol>

Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati eseguiti secondo le linee guida e i regolamenti approvati dal Comitato istituzionale per la cura e l'uso degli animali. Gli autori non hanno interessi finanziari rilevanti nel manoscritto e nessun altro potenziale conflitto di interessi da rivelare.

Qui abbiamo presentato un doppio imager fotoacustico a scansione raster per la visualizzazione vascolare non invasiva che è stato progettato e sviluppato per catturare la struttura della vascolarizzazione e il relativo cambiamento dinamico del sangue. Il vantaggio di DRS-PAI è che integra il WIM e il RIM in un unico sistema, il che rende più facile studiare la struttura della rete dinamica vascolare e vascolare dei piccoli animali. Il sistema può fornire una visualizzazione vascolare ad ampio campo ad alta risoluzione e dinamiche del sangue in tempo reale.
Nel sistema attuale, l'eccitazione ottica è stata implementata con una sorgente luminosa a lunghezza d'onda singola. Un futuro sistema multi-lunghezza d'onda fornirebbe altri parametri come la saturazione dell'ossigeno nel sangue. Inoltre, è possibile sviluppare uno speciale algoritmo di elaborazione delle immagini per l'analisi quantitativa, tra cui la stima del diametro vascolare, la densità vascolare, la tortuosità vascolare, ecc. L'analisi quantitativa può fornire informazioni preziose per la diagnosi precoce e il trattamento delle malattie.
In sintesi, il sistema consente ai ricercatori di ottenere approfondimenti fisiologici e patologici ad alta dimensione sulla ricerca su piccoli animali con rilevanza biomedica. Il sistema può essere adattato alla maggior parte delle impostazioni di ricerca su piccoli animali, includono, a titolo titolo omonimo, imaging di angiogenesi, microambiente tumorale, connessioni emodinamiche e funzionali nel cervello, microcircolo, risposte ai farmaci e risposte terapeutiche. I passaggi critici all'interno del protocollo includono la progettazione della struttura a doppia scansione, la regolazione confocale della messa a fuoco ottica e acustica nel WIM e la regolazione del punto centrale del campo sonoro nel RIM.

Nel campo biomedico di base, i piccoli animali possono simulare la funzione fisiologica umana. Pertanto, l'imaging di piccoli animali svolge un ruolo importante nel guidare la ricerca di malattie omologhe umane e nella ricerca di un trattamentoefficace 1. L'imaging fotoacustico (PAI) è una tecnica di imaging non invasiva che combina i vantaggi dell'imaging ottico e dell'imaging adultrasuoni 2. La microscopia fotoacustica (PAM) è un prezioso metodo di imaging per la ricerca di base di piccoli animali3. PAM può facilmente ottenere immagini ad alta risoluzione, penetrazione profonda, ad alta specificità e ad alto contrasto basate sull'eccitazione ottica e sul rilevamento degli ultrasuoni4.
Un laser a impulsi con una lunghezza d'onda specifica viene assorbito da cromofori endogeni dei tessuti. Successivamente, la temperatura del tessuto aumenta, il che si traduce nella produzione di onde ultrasoniche foto indotte. Le onde ultrasoniche possono essere rilevate da un trasduttore ad ultrasuoni. Dopo l'acquisizione del segnale e la ricostruzione dell'immagine, la distribuzione spaziale dell'assorbitore può essereottenuta 5. Da un lato, la visualizzazione della rete vascolare di organi interi richiede un ampio campo visivo. Il processo di scansione a campo largo di solito richiede molto tempo per garantire un'altarisoluzione 6,7,8. D'altra parte, osservare le attività emodinamiche dei piccoli animali richiede immagini veloci in tempo reale. L'imaging in tempo reale è utile per studiare i segni vitali dei piccoli animali in temporeale 9,10,11. Il campo visivo dell'imaging in tempo reale è in genere sufficientemente piccolo da garantire un alto tasso di aggiornamento. Pertanto, c'è spesso un compromesso tra il raggiungimento di un ampio campo visivo e l'imaging in tempo reale. In precedenza, due diversi sistemi erano utilizzati per l'imaging a campo largo o l'imaging in tempo reale, separatamente.
Questo lavoro riporta un doppio imager fotoacustico a scansione raster (DRS-PAI), che integrava l'imaging a campo largo basato su uno stadio di traduzione motorizzato bidimensionale e l'imaging in tempo reale basato su uno scanner galvanometrico a due assi. La modalità di imaging a campo largo (WIM) viene eseguita per mostrare la morfologia vascolare. Per la modalità di imaging in tempo reale (RIM), attualmente ci sono due funzioni. Innanzitutto, RIM può fornire immagini B-scan in tempo reale. Misurando lo spostamento della vascucolatura lungo la direzione di profondità, si possono rivelare le caratteristiche della respirazione o dell'impulso. In secondo luogo, il RIM può misurare quantitativamente l'area specifica nell'immagine WIM. Fornendo immagini comparabili delle regioni WIM locali, i dettagli del cambiamento locale possono essere rivelati con precisione. Il sistema progetta una transizione flessibile tra l'imaging a campo largo della visualizzazione vascolare e l'imaging in tempo reale della dinamica locale. Il sistema è auspicabile nella ricerca biomedica di base, dove è necessaria l'imaging di piccoli animali.

<table><tbody><tr><td>12 bit multi-purpose digitizer</td><td>Spectrum</td><td>M3i.3221</td><td>Data acquisition card</td></tr><tr><td>A-line collected program</td><td>National Instrument</td><td>LabVIEW</td><td>User-defined program</td></tr><tr><td>Amplifier</td><td>RF Bay</td><td>LNA-650</td><td>Amplifier</td></tr><tr><td>Depilatory Cream</td><td>Veet</td><td>33-II</td><td>Animal depilatory</td></tr><tr><td>Fiberport Coupler</td><td>Thorlab</td><td>PAF-X-7-A</td><td>Fiber Coupler</td></tr><tr><td>Field Programmable Gate Array</td><td>Altera</td><td>Cyclone IV</td><td>Trigger Control</td></tr><tr><td>Fixed Focus Collomation Packages</td><td>Thorlabs</td><td>F240FC-532</td><td>Fiber Collimator</td></tr><tr><td>Foused ultrasonic transducer</td><td>Self-made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Graphics Processing Unit</td><td>NVIDIA</td><td>GeForce GTX 1060</td><td>Processing data</td></tr><tr><td>Holder</td><td>Self-made</td><td></td><td>Animal fixation</td></tr><tr><td>Laser control program</td><td>National Instrument</td><td>LabVIEW</td><td>User-defined program</td></tr><tr><td>Mice</td><td>Guangdong Medical Laboratory Animal Center</td><td>BALB/c</td><td>Animal Model</td></tr><tr><td>Microscope camera</td><td>Mshot</td><td>MS60</td><td>CCD camera</td></tr><tr><td>Microscope Objective</td><td>Daheng Optics</td><td>GCO-2111</td><td>Objective Lens</td></tr><tr><td>Mirror</td><td>Daheng Optics</td><td>GCC-1011</td><td>Moveable/Fixed Mirror</td></tr><tr><td>Moving Magnet Capacitive Detector Galvanometer Scanner</td><td>Century Sunny</td><td>S8107</td><td>real-time scanner</td></tr><tr><td>Mshot image analysis system</td><td>Mshot</td><td></td><td>Display software</td></tr><tr><td>Normal Saline</td><td>CR DOUBLE-CRANE</td><td>H34023609</td><td>Normal Saline</td></tr><tr><td>Ophthalmic Scissors</td><td>SUJIE</td><td></td><td>Scalp Remove</td></tr><tr><td>Planar ultrasonic transducer</td><td>Self-made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Plastic Wrap</td><td>HJSJLSL</td><td></td><td>Polyethylene Membrane</td></tr><tr><td>Program Control Software</td><td>National Instrument</td><td>LabVIEW</td><td>User-defined Program</td></tr><tr><td>Pulsed Q-swithched Laser</td><td>Laser-export</td><td>DTL-314QT</td><td>532-nm pulse Laser</td></tr><tr><td>Real-time imaging program</td><td>National Instrument</td><td>LabVIEW</td><td>User-defined program</td></tr><tr><td>Ring-shaped white LED</td><td>Self-made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Shaver</td><td>Codos</td><td>CP-9200</td><td>Animal Shaver</td></tr><tr><td>Single-Mode Fibers</td><td>Nufern</td><td>460-HP</td><td>Single-mode fiber</td></tr><tr><td>Surgical Blade</td><td>SUJIE</td><td>11</td><td>Blade</td></tr><tr><td>Surgical Scalpel</td><td>SUJIE</td><td>7</td><td>Scalp Remove</td></tr><tr><td>Translation Stage</td><td>Jiancheng Optics</td><td>LS2-25T</td><td>wide-field scanning stage</td></tr><tr><td>Ultrasonic Transducer</td><td>Self-made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrasound gel</td><td>GUANGGONG PAI</td><td>ZC4252418</td><td>Acoustic Coupling</td></tr><tr><td>Urethane</td><td>Tokyo Chemical Industry</td><td>C0028</td><td>Animal Anestheized</td></tr><tr><td>Water tank</td><td>Self-made</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wide-field imaging program</td><td>National Instrument</td><td>LabVIEW</td><td>User-defined program</td></tr><tr><td>XY Translator Mount</td><td>Self-made</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

dual raster-scanning photoacoustic small-animal imager for vascular visualization

L'imaging di reti vascolari su piccoli animali ha svolto un ruolo importante nella ricerca biomedica di base. La tecnologia di imaging fotoacustico ha un grande potenziale di applicazione nell'imageologia dei piccoli animali. L'imaging fotoacustico ad ampio campo di piccoli animali può fornire immagini ad alta risoluzione spaziotemporale, penetrazione profonda e contrasti multipli. Inoltre, il sistema di imaging fotoacustico in tempo reale è auspicabile per osservare le attività emodinamiche della vascucolatura dei piccoli animali, che possono essere utilizzate per ricercare il monitoraggio dinamico delle caratteristiche fisiologiche dei piccoli animali. Qui viene presentato un imager fotoacustico a scansione doppia raster, dotato di una funzione di imaging a doppia modalità commutabile. L'imaging a campo largo è guidato da una fase di traslazione motorizzata bidimensionale, mentre l'imaging in tempo reale è realizzato con galvanometri. Impostando diversi parametri e modalità di imaging, è possibile eseguire la visualizzazione in vivo della rete vascolare di piccoli animali. L'imaging in tempo reale può essere utilizzato per osservare il cambiamento cardiaco e il cambiamento del flusso sanguigno indotto dal farmaco, ecc. L'imaging a campo largo può essere utilizzato per tenere traccia del cambiamento di crescita della vascucolatura tumorale. Questi sono facili da adottare in vari settori della ricerca biomedicina di base.

Lo schema del DRS-PAI è illustrato nella figura 1. Il sistema consente il passaggio flessibile e ripetibile tra WIM e RIM. Il segnale PA acquisito viene elaborato rapidamente per generare immagini PA B-Scan e MAP. La telecamera CCD può fornire fotografie di campioni.
Tutti i componenti del DRS-PAI sono integrati e assemblati in una configurazione di imager (Figura 2), semplificando l'assemblaggio e il funzionamento. Nel WIM viene utilizzata la scansione raster continua di uno stadio motorizzato bidimensionale. Viene registrato il segnale della fase di corsa. L'acquisizione dei dati è proseguita durante la traduzione uniforme della fase. Nel RIM è stato utilizzato uno scanner galvanometrico a due assi. I dati sono stati raccolti in modo sincrono con la scansione Galva (Figura 3).
Qui sono state raccolte le immagini vascolari dei campioni con ogni modalità di imaging. La figura 4A mostra l'immagine MAP del mouse di nuovo in WIM. Il tempo di imaging è stato di circa 33 minuti. La figura 4B mostra le immagini B-scan del mouse durante RIM. L'intero processo di RIM è mostrato nel video 1. Quindi, è stato utilizzato un trasduttore ad ultrasuoni focalizzato. Le reti vascolari dell'orecchio e del cervello del mouse sono mostrate nella figura 5. Il tempo di imaging era di circa 16 minuti. Ciò dimostra la capacità di DRS-PAI di immagini vascure a campo largo. Inoltre, la figura 6A mostra che l'intervallo di imaging contiene un recipiente. La gamma di imaging di RIM è di circa 100 μm a causa dell'uso del trasduttore ad ultrasuoni focalizzato. L'immagine di spostamento lungo la direzione di profondità dell'addome del mouse rispetto al tempo è illustrata nella figura 6B. Il video 2 mostra il processo di spostamento vascolare e l'ottenimento dell'impulso di corrente o della curva di respirazione.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61584/61584fig01.jpg"> Figura 1: Schema del sistema DRS-PAI. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61584/61584fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61584/61584fig02.jpg"> Figura 2: Progettazione del sistema DRS-PAI. (A) La fotografia del sistema DRS-PAI. (B) Il pannello mostra una fotografia della configurazione per l'assemblaggio del percorso laser. (C) Il pannello mostra il modello 3D per l'assemblaggio del percorso laser. (D) Il pannello mostra l'assieme dello scanner del galvanometro veloce a due assi. (E) Il pannello mostra l'assieme sonda. (F) Il pannello mostra l'assieme del percorso ottico CCD. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61584/61584fig02large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61584/61584fig03.jpg"> Figura 3: Configurazione della scansione per diverse modalità di imaging. (A) Percorso di scansione di WIM. (B) Percorso di scansione di RIM. (C) Impostazione del trigger di due modalità di imaging. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61584/61584fig03large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61584/61584fig04.jpg"> Figura 4: Wim fotoacustico e RIM del mouse posteriore. (A) Immagine MAP del mouse in WIM. (B) Le immagini B-Scan del mouse tornano in RIM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61584/61584fig04large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61584/61584fig05.jpg"> Figura 5: Wim fotoacustico di un mouse. (A) Immagine MAP dell'orecchio del mouse in WIM. (B) Immagine MAP del cervello del mouse in WIM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61584/61584fig05large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61584/61584fig06.jpg"> Figura 6: Il BORDO fotoacustico dell'addome del topo. (A) Le immagini B-scan dell'addome del topo in RIM. (B) Immagine MAP lungo la direzione di profondità dell'addome del mouse rispetto al tempo in RIM. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61584/61584fig06large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Video 1: Il processo di RIM del mouse indietro. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61584/Video1.mp4" target="_blank">Clicca qui per scaricare questo video.</a>
Video 2: Il processo dell'immagine MAP lungo la direzione di profondità dell'addome del mouse rispetto al tempo. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61584/Video2.mp4" target="_blank">Clicca qui per scaricare questo video.</a>
Figura complementare 1: La parte della regione di imaging a contatto con la membrana in polietilene. <a href="https://cloudflare.jove.com/files/ftp_upload/61584/61584supfig01.jpg" target="_blank">Clicca qui per scaricare questa cifra.</a>

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

È stato progettato un doppio imager fotoacustico a scansione raster, che integrava l'imaging a campo largo e l'imaging in tempo reale.

Doppia scansione Raster Photoacoustic Small-Animal Imager per la visualizzazione vascolare

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

dual-raster-scanning-photoacoustic-small-animal-imager-for-vascular

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

4.0K Views.  South China Normal University. È stato progettato un doppio imager fotoacustico a scansione raster, che integrava l'imaging a campo largo e l'imaging in tempo reale.

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

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.

Tridimensionale con risoluzione ottica Microscopia fotoacustico

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

Ricerca

Bioingegneria

Photoacoustic Cystography

Conventional pediatric cystography, which is based on diagnostic X-ray using a radio-opaque dye, suffers from the use of harmful ionizing radiation. The risk of bladder cancers in children due to radiation exposure is more significant than many other cancers. Here we demonstrate the feasibility of nonionizing and noninvasive photoacoustic (PA) imaging of urinary bladders, referred to as photoacoustic cystography (PAC), using near-infrared (NIR) optical absorbents (i.e. methylene blue, plasmonic gold nanostructures, or single walled carbon nanotubes) as an optical-turbid tracer. We have successfully imaged a rat bladder filled with the optical absorbing agents using a dark-field confocal PAC system. After transurethral injection of the contrast agents, the rat's bladders were photoacoustically visualized by achieving significant PA signal enhancement. The accumulation was validated by spectroscopic PA imaging. Further, by using only a laser pulse energy of less than 1 mJ/cm2 (1/20 of the safety limit), our current imaging system could map the methylene-blue-filled-rat-bladder at the depth of beyond 1 cm in biological tissues in vivo. Both in vivo and ex vivo PA imaging results validate that the contrast agents were naturally excreted via urination. Thus, there is no concern regarding long-term toxic agent accumulation, which will facilitate clinical translation.

Photoacoustic cystography (PAC) has a great potential to map urinary bladders, a radiation sensitive internal organ in pediatric patients, without using any ionizing radiation or toxic contrast agent. Here we demonstrate the use of PAC for mapping urinary bladders with an injection of optical-opaque tracers in rats in vivo.

Cistografia fotoacustico

Conventional pediatric cystography, which is based on diagnostic X-ray using a radio-opaque dye, suffers from the use of harmful ionizing radiation. The ...

Novel Photoacoustic Microscopy and Optical Coherence Tomography Dual-modality Chorioretinal Imaging in Living Rabbit Eyes

Photoacoustic ocular imaging is an emerging ophthalmic imaging technology that can noninvasively visualize ocular tissue by converting light energy into sound waves and is currently under intensive investigation. However, most reported work to date is focused on the imaging of the posterior segment of the eyes of small animals, such as rats and mice, which poses challenges for clinical human translation due to small eyeball sizes. This manuscript describes a novel photoacoustic microscopy (PAM) and optical coherence tomography (OCT) dual-modality system for posterior segment imaging of the eyes of larger animals, such as rabbits. The system configuration, system alignment, animal preparation, and dual-modality experimental protocols for in vivo, noninvasive, label-free chorioretinal imaging in rabbits are detailed. The effectiveness of the method is demonstrated through representative experimental results, including retinal and choroidal vasculature obtained by the PAM and OCT. This manuscript provides a practical guide to reproducing the imaging results in rabbits and advancing photoacoustic ocular imaging in larger animals.

This manuscript describes the novel setup and operating procedure of a photoacoustic microscopy and optical coherence tomography dual-modality system for noninvasive, label-free chorioretinal imaging of larger animals, such as rabbits.

Romanzo fotoacustico microscopia e tomografia a coerenza ottica doppia modalità coroidoretinica Imaging in vita gli occhi dei conigli

Photoacoustic ocular imaging is an emerging ophthalmic imaging technology that can noninvasively visualize ocular tissue by converting light energy into ...

Ingegneria

Non-invasive Parenchymal, Vascular and Metabolic High-frequency Ultrasound and Photoacoustic Rat Deep Brain Imaging

Photoacoustics and high frequency ultrasound stands out as powerful tools for neurobiological applications enabling high-resolution imaging on the central nervous system of small animals. However, transdermal and transcranial neuroimaging is frequently affected by low sensitivity, image aberrations and loss of space resolution, requiring scalp or even skull removal before imaging. To overcome this challenge, a new protocol is presented to gain significant insights in brain hemodynamics by photoacoustic and high-frequency ultrasounds imaging with the animal skin and skull intact. The procedure relies on the passage of ultrasound (US) waves and laser directly through the fissures that are naturally present on the animal cranium. By juxtaposing the imaging transducer device exactly in correspondence to these selected areas where the skull has a reduced thickness or is totally absent, one can acquire high quality deep images and explore internal brain regions that are usually difficult to anatomically or functionally describe without an invasive approach. By applying this experimental procedure, significant data can be collected in both sonic and optoacoustic modalities, enabling to image the parenchymal and the vascular anatomy far below the head surface. Deep brain features such as parenchymal convolutions and fissures separating the lobes were clearly visible. Moreover, the configuration of large and small blood vessels was imaged at several millimeters of depth, and precise information were collected about blood fluxes, vascular stream velocities and the hemoglobin chemical state. This repertoire of data could be crucial in several research contests, ranging from brain vascular disease studies to experimental techniques involving the systemic administration of exogenous chemicals or other objects endowed with imaging contrast enhancement properties. In conclusion, thanks to the presented protocol, the US and PA techniques become an attractive noninvasive performance-competitive means for cortical and internal brain imaging, retaining a significant potential in many neurologic fields.

The present work describes a new protocol to perform non-invasive high-frequency ultrasound and photoacoustic based imaging on rat brain, to efficiently visualize deep subcortical regions and their vascular patterns by directing signals on skull foramina naturally present on animal cranium.

Non invasiva parenchimale, vascolare e metabolica ad alta frequenza ad ultrasuoni e fotoacustico Rat profonda Brain Imaging

Photoacoustics and high frequency ultrasound stands out as powerful tools for neurobiological applications enabling high-resolution imaging on the central ...

Neuroscienze

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.

Microscopio fotoacustico acustico e ottico<em&gt; In Vivo</em&gt; Piccolo animale Blood Imaging di Vasculature

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.

Un sistema compatto di Tomografia Photoacoustico ad alte prestazioni per<em&gt; In Vivo</em&gt; Imaging cerebrale di piccole dimensioni

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

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

Translation of photoacoustic imaging into the clinic is a major challenge. Handheld real-time clinical photoacoustic imaging systems are very rare. Here, we report a combined photoacoustic and clinical ultrasound imaging system by integrating an ultrasound probe with light delivery for small animal imaging. We demonstrate this by showing sentinel lymph node imaging in small animals along with minimally invasive real-time needle guidance. A clinical ultrasound platform with access to raw channel data allows the integration of photoacoustic imaging leading to a handheld real-time clinical photoacoustic imaging system. Methylene blue was used for sentinel lymph node imaging at 675 nm wavelength. Additionally, needle guidance with dual modal ultrasound and photoacoustic imaging was shown using the imaging system. Depth imaging of up to 1.5 cm was demonstrated with a 10 Hz laser at a photoacoustic imaging frame rate of 5 frames per second.

A clinical handheld photoacoustic imaging system will be demonstrated for real-time non-invasive small animal imaging.

Mano clinico fotoacustico sistema di Imaging per Imaging animale piccolo Non-invasivo in tempo reale

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

Pulsed Laser Diode-Based Desktop Photoacoustic Tomography for Monitoring Wash-In and Wash-Out of Dye in Rat Cortical Vasculature

Photoacoustic (PA) tomography (PAT) imaging is an emerging biomedical imaging modality useful in various preclinical and clinical applications. Custom-made circular ring array-based transducers and conventional bulky Nd:YAG/OPO lasers inhibit translation of the PAT system to clinics. Ultra-compact pulsed laser diodes (PLDs) are currently being used as an alternative source of near-infrared excitation for PA imaging. High-speed dynamic in vivo imaging has been demonstrated using a compact PLD-based desktop PAT system (PLD-PAT). A visualized experimental protocol using the desktop PLD-PAT system is provided in this work for dynamic in vivo brain imaging. The protocol describes the desktop PLD-PAT system configuration, preparation of animal for brain vascular imaging, and procedure for dynamic visualization of indocyanine green (ICG) dye uptake and clearance process in rat cortical vasculature.&#160;

A compact pulsed laser diode-based desktop photoacoustic tomography (PLD-PAT) system is demonstrated for high-speed dynamic in vivo imaging of small animal cortical vasculature.

Tomografia fotoacustica basata su diodo laser pulsata per il monitoraggio del lavaggio e del lavaggio del colorante nella Vasculatura corticale del ratto

Photoacoustic (PA) tomography (PAT) imaging is an emerging biomedical imaging modality useful in various preclinical and clinical applications. ...

Multispectral Optoacoustic Tomography for Functional Imaging in Vascular Research

Microcirculatory impairment has been recognized in various disease processes, underlying this growing theme within vascular research. In recent years, the development of live imaging systems has set the (analytical) pace in both basic and clinical research, with the objective of creating new instruments capable of providing real-time, quantifiable endpoints with clinical interest and application. Near-infrared spectroscopy (NIRS), positron emission tomography (PET), computed tomography (CT), and magnetic resonance imaging (MRI) are available, among other techniques, but cost, image resolution, and reduced contrast are recognized as common challenges. Optoacoustic tomography (OT) offers a new perspective on vascular functional imaging, combining state-of-the-art optical absorption and spatial resolution capacities (from micrometer optical to millimeter acoustic resolution) with tissue depth. In this study, we tested the applicability of multispectral optoacoustic tomography (MSOT) for functional imaging. The system uses a tunable optical parametric oscillator (OPO) pumped by an Nd: YAG laser, providing excitation pulses sensed by a 3D probe at wavelengths from 680 nm to 980 nm. Images obtained from the human forearm were reconstructed through a specific algorithm (supplied within the manufacturer&#39;s software) based on the response of specific chromophores. Maximal Oxygenated Hemoglobin (Max HbO2) and Deoxygenated Hemoglobin (Max Hb), Total Hemoglobin (HbT), and mean Oxygen Saturation (mSO2) to vascular density (&#181;Vu), inter-unit average distances (&#950;Ad), and capillary blood volume (mm3) may be measured using this system. The applicability potential found with this OT system is relevant. Ongoing software developments will surely improve the utility of this imaging system.

The present protocol describes the acquisition of multispectral optoacoustic images of in vivo human skin vasculature. These include the quantification of hemoglobin and melanin, regarded as chromophores of interest for functional analysis.

Tomografia optoacustica multispettrale per l'imaging funzionale nella ricerca vascolare

Microcirculatory impairment has been recognized in various disease processes, underlying this growing theme within vascular research. In recent years, the ...

Imaging non invasivo integrato PAUSAT dell'intero cervello dell'ictus ischemico

Integrated Photoacoustic, Ultrasound, and Angiographic Tomography (PAUSAT) for NonInvasive Whole-Brain Imaging of Ischemic Stroke

Presented here is an experimental ischemic stroke study using our newly developed noninvasive imaging system that integrates three acoustic-based imaging technologies: photoacoustic, ultrasound, and angiographic tomography (PAUSAT). Combining these three modalities helps acquire multi-spectral photoacoustic tomography (PAT) of the brain blood oxygenation, high-frequency ultrasound imaging of the brain tissue, and acoustic angiography of the cerebral blood perfusion. The multi-modal imaging platform allows the study of cerebral perfusion and oxygenation changes in the whole mouse brain after stroke. Two commonly used ischemic stroke models were evaluated: the permanent middle cerebral artery occlusion (pMCAO) model and the photothrombotic (PT) model. PAUSAT was used to image the same mouse brains before and after a stroke and quantitatively analyze both stroke models. This imaging system was able to clearly show the brain vascular changes after ischemic stroke, including significantly reduced blood perfusion and oxygenation in the stroke infarct region (ipsilateral) compared to the uninjured tissue (contralateral). The results were confirmed by both laser speckle contrast imaging and triphenyltetrazolium chloride (TTC) staining. Furthermore, stroke infarct volume in both stroke models was measured and validated by TTC staining as the ground truth. Through this study, we have demonstrated that PAUSAT can be a powerful tool in noninvasive and longitudinal preclinical studies of ischemic stroke.

Autore in primo piano: Tomografia fotoacustica, ecografica e angiografica integrata (PAUSAT) per l'imaging non invasivo dell'intero cervello dell'ictus ischemico  

This work demonstrates the use of a multimodal ultrasound-based imaging platform for noninvasive imaging of ischemic stroke. This system allows for the quantification of blood oxygenation through photoacoustic imaging and impaired perfusion in the brain through acoustic angiography.

Tomografia fotoacustica, ecografica e angiografica integrata (PAUSAT) per l'imaging non invasivo dell'intero cervello dell'ictus ischemico

Presented here is an experimental ischemic stroke study using our newly developed noninvasive imaging system that integrates three acoustic-based imaging ...

Doppia scansione Raster Photoacoustic Small-Animal Imager per la visualizzazione vascolare

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