私たちは、国立科学財団（キャリアCBET-1055379）と米国立衛生研究所（1RC4EY021357、1R01EY019951）からの寛大な支援に感謝します。また、中国奨学会から魏の歌への支援を認めている。

1。システム構成<ol><li> PAOMサブシステム <ol><li>照明光源：Nd：YAGレーザ（SPOT-10-100、Elforlight株式会社、英国：20μJ/パルス、2 nsecのパルス持続時間、最大30 kHzのパルス繰り返し率）。 </li><li> 1064nmで出力レーザは、β-バリウムボレート（BBO）結晶（CasTech、サンノゼ、CA）によって532 nmに周波数を倍になります。レーザラインミラーによってさらに分割した後、532nmの光は、シングルモード光ファイバ（P1-460A-FC-5、Thorlabs）を通じて配信され、1064 nmレーザーがトリガーダイオード（DET10A、Thorlabs）によって記録されPAの信号取得。 </li><li>シングルモード光ファイバから出たレーザ光 ​​は、検流計（GM、QS-7、ナットフィールドテクノロジー）と望遠鏡の構成（F1 = 75ミリメートルとf2 = 14ミリメートル、エドモンド·オプティクス）6によって網膜上に配信されます。 </li><li>やり場の針トランスデューサ（40 MHzの中心周波数は、16 MHzの帯域幅、0.4×0.4 mm 2の能動素子のサイズ、NIHのリソースCente超音波トランスデューサ·テクノロジーズ、南カリフォルニア大学）のrは網膜から発生するPAの信号を検出するためにまぶたに接触して配置される。超音波ゲル（Sonotech）が良い音響結合のためのトランスデューサチップや動物のまぶたの間に印加される。 </li><li> PAの信号が2アンプ（ZFL-500LN +ミニ回路、5073PR、オリンパス）で増幅され、データ収集ボード（CS14200、ゲージはアプライド）によってデジタル化されています。 </li></ol></li><li> SD-OCTサブシステム <ol><li>低コヒーレンス光源：ブロードバンドスーパールミネッセントダイオード（IPSDD0804、InPhenix、中心波長：;：50nmの6 dBの帯域幅840 nm）を6μmの軸方向の分解能を決定する。 </li><li>近赤外光は50でアームとサンプルアームを参照するために分割されている×50カスタマイズしたシングルモードファイバカプラ（オズオプティクス）。 </li><li>ホットミラー（FM02、Thorlabs）によってPAOM照明光と結合した後、10月のサンプルアームは同じスキャンと配信光学wiを共有目PAOM 6。 </li><li>自作分光器は、ラインスキャンCCDカメラ（Aviiva SM2、e2v社）は、24 kHzのラインレートを可能に、SD-OCTの干渉信号を記録するために使用されます。典型的な分光器の設計は、いくつかの以前に発行された文献11から発見され、ファイバ結合SD-OCTの分光器は現在市販されていることができます。 SD-OCTの感度は90デシベルよりも良好であることが測定されます。 </li></ol></li><li> スキャニング方式 <ol><li>検流計のスキャンを高速で2次元ラスターもPAOMレーザー発射と10月分析計の信号取得の両方をトリガアナログ出力ボード（PCI-6731、ナショナルインスツルメンツ）によって制御されます。結果として、PAOMとOCTサブシステム内のデータの取得が同期されます。 </li><li> PAOMデータ取得は、フォトダイオードの記録PAOMレーザーシーケンス（1.1.2を参照）によってトリガされます。 </li><li> 3次元体積画像や2次元眼底画像（256×256 B-スキャン画像から構成され、Bごとの行）の画像をスキャンしてください。 </li></ol></li></ol> 2。システムのアライメント<ol><li> BBO結晶の周波数逓倍の効率とシングルモード光ファイバの結合効率を最大化します。 PAOM照明光を最適化する際に職員の目の保護のためのLG3ゴーグル（Thorlabs）を着用してください。 </li><li>直径2.0ミリメートルにPAOMのファイバ出力レーザをコリメート。 </li><li>同軸にPAOMとSD-OCTの複合照明光の位置を合わせます。 </li><li> 〜0.8 mWで光をプロービング〜40 NJ /パルスと、SD-OCTでPAOM励起光を設定し、どちらも6,12アイセーフであると報告されている。 </li></ol> （3）マルチモーダル生体網膜走査で <ol><li>透明ポリプロピレンボックスにラットを移し、1.5％の濃度と10分間2.0リットル/分の流量で、イソフルランの混合物（フェニックス製薬株式会社）と、通常の空気によって動物を麻酔。 </li><li> homemaで麻酔をかけたラットを拘束デ5軸調整可能自由（ 図1）と、加熱パッド（REPTIサーム、ズーム研究所、Inc。）によって〜37℃で、その体温を維持してホルダ。実験を通して1.0％の濃度と1.5リットル/分の流量で混合されたイソフルランと通常の空気の吸入ガスによる麻酔を維持している。 </li><li> 、手術用のハサミを使ってまつげをカット1％トロピカミド点眼液で生徒を拡張、0.5％塩酸テトラカイン点眼液を用いた虹彩括約筋の筋肉を麻痺させる。ラットの眼球角膜の脱水と白内障形成を防ぐために他のすべての分に人工涙液滴（Systane、アルコン·ラボラトリーズ社）を適用します。撮像中にパルスオキシメータ（8,600 V、Nonin医療、MN）が動物の心拍数、呼吸、血液酸素化を監視します。 </li><li> SD-OCTの照明光をオンにして、〜0.8mWとなるようにプローブ光を確認してください。 </li><li>ガルバノスキャンを有効にします。 SD-OCTの照射光の配信を揃えるラットの網膜上に、5軸動物ホルダーを調整することにより、関心領域（ROI）の網膜領域を識別します。 ROIが異なる研究要件に基づいて選択されるべきである間、ここに、視神経乳頭は、意図的に、視野の中心に配置されます。 </li><li>さらに最高の光学焦点に到達するまで、両方の走査方向における網膜断面（ラスタ走査方向を切り換えることによって）のSD-OCT画像品質を最適化するために、動物のホルダーを調整します。 </li><li> 5軸調整可能なプラットフォーム上で針器を準備し、トランスデューサの先端に超音波ゲルのドロップを適用し、優しく動物まぶたにトランスデューサの先端にお問い合わせください。 </li><li>外部トリガモードにPAOMレーザーを設定し、ガルバノスキャンを開始し、動物の網膜のPAOM断面画像のリアルタイム表示を有効にしてください。 PAOMイメージが最良の信号対雑音比（SNR）を有し、その間に、均等にdistを示すまで、慎重にトランスデューサの向きを調整両方の走査方向におけるributed PAの振幅パターン。 </li><li>スキャンパラメータを設定し、SD-OCT及びPAOMの同時網膜イメージングを実施しています。 SD-OCT及びPAOMオフラインの3次元画像を再構成する。当社の再建コードは、Matlabで書かれていましたし、3次元可視化は、フリーウェア（Volview、Kitware）をuing達成された。 SD-OCTの復興のためのアルゴリズム11。文献で ​​見つけることができ、PAOM再建のためのアルゴリズムは、文献に記載されています。6とRef 13。必要であれば、）-3.9）3.7の手順を繰り返します。 </li><li>実験終了後、SD-OCTプローブ光をオフに直ちにホルダーから動物を削除し、それが自然に目覚めるまで、それを暖かく保つ。回復する目のために余分な時間のために暗い環境で動物を保​​管してください。動物の麻酔と画像取得を含む全実験期間は、経験豊富なオペレーターのための30分未満です。 </li></ol>

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	<li>Kinyoun, J. L., Martin, D. C., Fujimoto, W. Y., Leonetti, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ophthalmoscopy+versus+fundus+photographs+for+detecting+and+grading+diabetic+retinopathy.">Ophthalmoscopy versus fundus photographs for detecting and grading diabetic retinopathy.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33 (6), 1888-1893 (1992).</li><li>Schuman, J. S., Wollstein, G., Farra, T., Hertzmark, E., Aydin, A., Fujimoto, J. G., Paunescu, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+optic+nerve+head+measurements+obtained+by+optical+coherence+tomography+and+confocal+scanning+laser+ophthalmoscopy.">Comparison of optic nerve head measurements obtained by optical coherence tomography and confocal scanning laser ophthalmoscopy.</a> Am. J. Ophthalmol. 135 (4), 504-512 (2003).</li><li>Str&#248;m, C., Sander, B., Larsen, N., Larsen, M., Lund-Andersen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabetic+macular+edema+assessed+with+optical+coherence+tomography+and+stereo+fundus+photography.">Diabetic macular edema assessed with optical coherence tomography and stereo fundus photography.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 43 (1), 241-245 (2002).</li><li>Hu, S., Maslov, K., 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=Three-dimensional+Optical-resolution+Photoacoustic+Microscopy.">Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy.</a> J. Vis. Exp. (51), e2729 (2011).</li><li>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=Multiscale+photoacoustic+microscopy+and+computed+tomography.">Multiscale photoacoustic microscopy and computed tomography.</a> Nat. Photonics. 3 (9), 503-509 (2009).</li><li>Jiao, S., Jiang, M., Hu, J., Fawzi, A., Zhou, Q., Shung, K. K., Puliafito, C. A., Zhang, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+ophthalmoscopy+for+in+vivo+retinal+imaging.">Photoacoustic ophthalmoscopy for in vivo retinal imaging.</a> Opt. Express. 18 (4), 3967-3972 (2010).</li><li>Wei, Q., Liu, T., Jiao, S., Zhang, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+chorioretinal+vasculature+in+albino+rats+using+photoacoustic+ophthalmoscopy.">Image chorioretinal vasculature in albino rats using photoacoustic ophthalmoscopy.</a> J. Mod. Optic. 58 (21), 1997-2001 (2011).</li><li>Liu, T., Wei, Q., Wang, J., Jiao, S., Zhang, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=H.F+Combined+photoacoustic+microscopy+and+optical+coherence+tomography+can+measure+metabolic+rate+of+oxygen.">H.F Combined photoacoustic microscopy and optical coherence tomography can measure metabolic rate of oxygen.</a> Biomed. Opt. Express. 2 (5), 1359-1365 (2011).</li><li>Yu, D., Cringle, 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=Oxygen+distribution+and+consumption+within+the+retina+in+vascularised+and+avascular+retinas+and+in+animal+models+of+retinal+disease.">Oxygen distribution and consumption within the retina in vascularised and avascular retinas and in animal models of retinal disease.</a> Prog. Retin. Eye Res. 20 (2), 175-208 (2001).</li><li>Song, W., Wei, Q., Liu, T., Kuai, D., Burke, J. M., Jiao, S., Zhang, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+photoacoustic+ophthalmoscopy+with+scanning+laser+ophthalmoscopy,+optical+coherence+tomography,+and+fluorescein+angiography+for+a+multimodal+retinal+imaging+platform.">Integrating photoacoustic ophthalmoscopy with scanning laser ophthalmoscopy, optical coherence tomography, and fluorescein angiography for a multimodal retinal imaging platform.</a> J. Biomed. Opt. 17 (6), 061206 (2012).</li><li>Mark, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Brezinski Optical Coherence Tomography: Principles and Applications. , (2006).</li><li>Hu, S., Rao, B., Maslov, K., 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=Label-free+photoacoustic+ophthalmic+angiography.">Label-free photoacoustic ophthalmic angiography.</a> Opt. Lett. 35 (1), 1-3 (2010).</li><li>Zhang, H. F., Maslov, K., 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=In+vivo+imaging+of+subcutaneous+structures+using+functional+photoacoustic+microscopy.">In vivo imaging of subcutaneous structures using functional photoacoustic microscopy.</a> Nature protocols. 2, 797-804 (2007).</li><li>Ling, T., Chen, S. L., Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-sensitivity+and+wide-directivity+ultrasound+detection+using+high+Q+polymer+microring+resonators.">High-sensitivity and wide-directivity ultrasound detection using high Q polymer microring resonators.</a> Appl. Phys. Lett. 98 (20), 204103 (2011).</li><li>Xie, Z., Jiao, S., Zhang, H. F., Puliafito, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-scanning+optical-resolution+photoacoustic+microscopy.">Laser-scanning optical-resolution photoacoustic microscopy.</a> Opt. Lett. 34, 1771-1773 (2009).</li></ol>

すべての実験動物手順は、ノースウェスタン大学の施設内動物のケアと使用委員会によって承認された。

ここでは、SD-OCTと組み合わせるPAOMを用いたラットの目の in vivo網膜イメージングの同時の詳細な手順を紹介します。光散乱ベースのSD-OCTは、おそらく、網膜イメージング3のための臨床&quot;ゴールドスタンダード&quot;ですが、それが網膜に光吸収を検出するためには区別されません。新開発の6 PAOMは、網膜の光吸収特性を提供する唯一の光吸収ベース眼科画像診?...

integrated photoacoustic ophthalmoscopy and spectral-domain optical coherence tomography

臨床診断と主要な眼疾患の基本的な調査の両方が大幅に様々な非侵襲的な眼科イメージング技術の恩恵を受ける。このような眼底撮影1、共焦点走査レーザー検眼鏡（cSLO）2、光コヒーレンストモグラフィー（OCT）3などの既存の網膜画像診断法は、病気の発症や進行を監視し、新たな治療戦略の開発に重要な貢献をしています。しかし、彼らは主に網膜から後方反射光子に依存しています。結果として、通常強く網膜病態生理状態に関連付けられている網膜の光吸収特性は、従来のイメージング技術によって、アクセスできません。 光音響眼底検査（PAOM）は、高感度4-7眼の光吸収コントラストの検出を可能に新興網膜イメージングモダリティである。 PAOM NaNにosecondレーザーパルスは瞳孔を介して配信し、まぶたに付着やり場の超音波振動子で検出される光音響（PA）の信号を誘導するために後部眼を横切ってスキャンされます。なぜならヘモグロビンとメラニンの強い光吸収のため、PAOMは、非侵襲的イメージング網膜と脈絡膜の血管系を、高コントラスト6,7における網膜色素上皮（RPE）メラニンが可能です。さらに重要なことは、よく発達した分光光音響イメージング5,8に基づいて、PAOMは、糖尿病性網膜症などのいくつかのまばゆいばかりの病気9の生理学および病理学を研究する際に重要になることができ、網膜血管中のヘモグロビンの酸素飽和度をマッピングするための可能性を秘めていると加齢黄斑変性症新生血管。 また、現存する唯一の光吸収ベース眼科画像診断法であること、PAOMは十分に確立された臨床眼科イメージングTEと統合することができます6,10複数の光のコントラストに基づいて、目のより包括的な解剖学的および機能的な評価を達成するためchniques。そこで本研究では、網膜の両方の光吸収と散乱特性が明らかにされているラットの in vivo網膜イメージングで PAOMと同時に用スペクトラルドメインOCT（SD-OCT）を統合することができます。システム構成、システムのアライメントや画像取得が提示される。

図2は、SD-OCT及びPAOMの2次元眼底画像はそれぞれ、アルビノラット（A とB）と着色されたラット（CとD）で同時に取得を示しています。 SD-OCT眼底画像（ 図2Aおよび2C）で、網膜血管は、光をプロービングのヘモグロビン吸収に起因する暗い外観を持っている。網膜血管（ 図2BのRV）に加えて、PAOMが原因欠けRPEのメラニンのアルビノ...

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Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

光音響眼科（PAOM）、光吸収ベースのイメージングモダリティは、現在入手可能な眼科イメージング技術に網膜の補完的な評価を提供します。我々は、ラットにおける同時マルチモーダル網膜イメージングのためのスペクトラルドメイン光コヒーレンストモグラフィー（SD-OCT）と統合PAOMの使用を報告している。

統合された光音響眼底検査とスペクトラルドメイン光コヒーレンストモグラフィー

Both the clinical diagnosis and fundamental investigation of major ocular diseases greatly benefit from various non-invasive ophthalmic imaging ...

integrated-photoacoustic-ophthalmoscopy-spectral-domain-optical

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.4K ビュー.  Northwestern University. 光音響眼科（PAOM）、光吸収ベースのイメージングモダリティは、現在入手可能な眼科イメージング技術に網膜の補完的な評価を提供します。我々は、ラットにおける同時マルチモーダル網膜イメージングのためのスペクトラルドメイン光コヒーレンストモグラフィー（SD-OCT）と統合PAOMの使用を報告している。

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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.

三次元光学分解能光音響顕微鏡

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

生物工学

Doppler Optical Coherence Tomography of Retinal Circulation

Noncontact retinal blood flow measurements are performed with a Fourier domain optical coherence tomography (OCT) system using a circumpapillary double circular scan (CDCS) that scans around the optic nerve head at 3.40 mm and 3.75 mm diameters. The double concentric circles are performed 6 times consecutively over 2 sec. The CDCS scan is saved with Doppler shift information from which flow can be calculated. The standard clinical protocol calls for 3 CDCS scans made with the OCT beam passing through the superonasal edge of the pupil and 3 CDCS scan through the inferonal pupil. This double-angle protocol ensures that acceptable Doppler angle is obtained on each retinal branch vessel in at least 1 scan. The CDCS scan data, a 3-dimensional volumetric OCT scan of the optic disc scan, and a color photograph of the optic disc are used together to obtain retinal blood flow measurement on an eye. We have developed a blood flow measurement software called "Doppler optical coherence tomography of retinal circulation" (DOCTORC). This semi-automated software is used to measure total retinal blood flow, vessel cross section area, and average blood velocity. The flow of each vessel is calculated from the Doppler shift in the vessel cross-sectional area and the Doppler angle between the vessel and the OCT beam. Total retinal blood flow measurement is summed from the veins around the optic disc. The results obtained at our Doppler OCT reading center showed good reproducibility between graders and methods (&lt;10%). Total retinal blood flow could be useful in the management of glaucoma, other retinal diseases, and retinal diseases. In glaucoma patients, OCT retinal blood flow measurement was highly correlated with visual field loss (R2&gt;0.57 with visual field pattern deviation). Doppler OCT is a new method to perform rapid, noncontact, and repeatable measurement of total retinal blood flow using widely available Fourier-domain OCT instrumentation. This new technology may improve the practicality of making these measurements in clinical studies and routine clinical practice.

Total retinal blood flow is measured by Doppler optical coherence tomography and semi-automated grading software.

網膜循環のドップラー光コヒーレンストモグラフィー

Noncontact retinal blood flow measurements are performed with a Fourier domain optical coherence tomography (OCT) system using a circumpapillary double ...

医学

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.

生活家兎眼に新規光音響顕微鏡、光コヒーレンストモグラフィーのデュアル モダリティ網脈絡膜イメージング

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

工学

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.

切り替え可能な音響光学分解能光音響顕微鏡<em&gt;インビボ</em&gt;小動物の血管系イメージング

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

前眼部HR-OCTを用いた眼表面扁平上皮腫瘍の評価

Anterior High-Resolution Optical Coherence Tomography in the Diagnosis and Therapeutic Monitoring of Ocular Surface Squamous Neoplasia

Ocular surface squamous neoplasia (OSSN) is the most common tumor of the ocular surface, ranging from mild dysplasia to invasive squamous carcinoma. Traditionally, the diagnosis of OSSN relies on histopathological confirmation followed by a full-thickness biopsy. However, in the past two decades, the therapeutic approach to OSSN has shifted from surgical intervention to topical chemotherapy regimens in clinical settings. This shift emphasizes the need for less invasive or non-invasive methods to diagnose ocular surface pathologies. Among various imaging devices, commercially available high-resolution optical coherence tomography (HR-OCT) has emerged as a powerful tool for the characterization of OSSN. HR-OCT provides an in vivo, cross-sectional view of ocular surface lesions, offering an "optical biopsy" for OSSN with high sensitivity and specificity. It provides valuable information in differentiating intraepithelial or invasive OSSN from other benign lesions. Additionally, HR-OCT can be used to monitor the response to topical chemotherapy and to detect subclinical OSSN during follow-up visits. In this article, the scanning protocol for image acquisition is presented, and image interpretation for OSSN is outlined. This standardized, practical, and reproducible approach is recommended in clinical workflows and is expected to assist clinicians in the management of OSSN.

著者スポットライト:眼表面扁平上皮腫瘍を特徴付けるための非侵襲的ツールとしての前方HR-OCT

Anterior segment high-resolution optical coherence tomography (HR-OCT) is a promising non-invasive modality for the diagnosis and therapeutic evaluation of ocular surface squamous neoplasia (OSSN). Here, the system setup, scanning technique, and representative diagnostic results are presented.

眼表面扁平上皮腫瘍の診断と治療モニタリングにおける前方高解像度光干渉断層撮影法

Ocular surface squamous neoplasia (OSSN) is the most common tumor of the ocular surface, ranging from mild dysplasia to invasive squamous carcinoma. ...

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy (oSLO) and Optical Coherence Tomography (OCT)

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big challenge with the state-of-the-art retinal imaging modalities because they would require z-stacking to compile a volumetric dataset. Newer optical coherence tomography (OCT) and OCT angiography (OCTA) systems overcome these restrictions to provide three-dimensional (3D) anatomical and vascular images, but the dye-free nature of OCT cannot visualize leakage indicative of vascular dysfunction. This protocol describes a novel oblique scanning laser ophthalmoscopy (oSLO) technique that provides 3D volumetric fluorescence retinal imaging. The setup of the imaging system generates the oblique scanning by a dove tail slider and aligns the final imaging system at an angle to detect fluorescent cross-sectional images. The system uses the laser scanning method, and therefore, allows an easy incorporation of OCT as a complementary volumetric structural imaging modality. In vivo imaging on rat retina is demonstrated here. Fluorescein solution is intravenously injected to produce volumetric fluorescein angiography (vFA).

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy oSLO and Optical Coherence Tomography OCT

Here, we present a protocol to get a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence and OCT retinal image by using a novel imaging multimodal platform. We will introduce the system setup, the method of alignment, and the operational protocols. In vivo imaging will be demonstrated, and representative results will be provided.

斜め走査レーザー眼底 (オスロ) と光干渉断層計 (OCT) によるマルチモーダルインタ体積網膜イメージング

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big ...

Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo

Structural changes in the retina are common manifestations of ophthalmic diseases. Optical coherence tomography (OCT) enables their identification in vivo&#8212;rapidly, repetitively, and at a high resolution. This protocol describes OCT imaging in the mouse retina as a powerful tool to study optic neuropathies (OPN). The OCT system is an interferometry-based, non-invasive alternative to common post mortem histological assays. It provides a fast and accurate assessment of retinal thickness, allowing the possibility to track changes, such as retinal thinning or thickening. We present the imaging process and analysis with the example of the Opa1delTTAG mouse line. Three types of scans are proposed, with two quantification methods: standard and homemade calipers. The latter is best for use on the peripapillary retina during radial scans; being more precise, is preferable for analyzing thinner structures. All approaches described here are designed for retinal ganglion cells (RGC) but are easily adaptable to other cell populations. In conclusion, OCT is efficient in mouse model phenotyping and has the potential to be used for the reliable evaluation of therapeutic interventions.

Optical Coherence Tomography: Imaging Mouse Retinal Ganglion Cells In Vivo

This manuscript describes a protocol for the in vivo imaging of the mouse retina with high-resolution spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT). It focuses on retinal ganglion cells (RGC) in the peripapillary region, with several scanning and quantifying approaches described.

光干渉断層計: マウス網膜神経節細胞In Vivoイメージング

Structural changes in the retina are common manifestations of ophthalmic diseases. Optical coherence tomography (OCT) enables their identification in ...

神経科学

In vivo Structural Assessments of Ocular Disease in Rodent Models using Optical Coherence Tomography

Spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) is useful for visualizing retinal and ocular structures in vivo. In research, SD-OCT is a valuable tool to evaluate and characterize changes in a variety of retinal and ocular disease and injury models. In light induced retinal degeneration models, SD-OCT can be used to track thinning of the photoreceptor layer over time. In glaucoma models, SD-OCT can be used to monitor decreased retinal nerve fiber layer and total retinal thickness and to observe optic nerve cupping after inducing ocular hypertension. In diabetic rodents, SD-OCT has helped researchers observe decreased total retinal thickness as well as decreased thickness of specific retinal layers, particularly the retinal nerve fiber layer with disease progression. In mouse models of myopia, SD-OCT can be used to evaluate axial parameters, such as axial length changes. Advantages of SD-OCT include in vivo imaging of ocular structures, the ability to quantitatively track changes in ocular dimensions over time, and its rapid scanning speed and high resolution. Here, we detail the methods of SD-OCT and show examples of its use in our laboratory in models of retinal degeneration, glaucoma, diabetic retinopathy, and myopia. Methods include anesthesia, SD-OCT imaging, and processing of the images for thickness measurements.

Here, we describe the use of spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) to visualize retinal and ocular structures in vivo in models of retinal degeneration, glaucoma, diabetic retinopathy, and myopia.

光コヒーレンストモグラフィーを用いたげっ歯類モデルにおける眼疾患のin vivo構造評価

Spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) is useful for visualizing retinal and ocular structures in vivo. In research, SD-OCT is a valuable ...

統合された光音響眼底検査とスペクトラルドメイン光コヒーレンストモグラフィー

要約

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三次元光学分解能光音響顕微鏡

網膜循環のドップラー光コヒーレンストモグラフィー

生活家兎眼に新規光音響顕微鏡、光コヒーレンストモグラフィーのデュアルモダリティ網脈絡膜イメージング

切り替え可能な音響光学分解能光音響顕微鏡

眼表面扁平上皮腫瘍の診断と治療モニタリングにおける前方高解像度光干渉断層撮影法

眼表面扁平上皮腫瘍の診断と治療モニタリングにおける前方高解像度光干渉断層撮影法

眼表面扁平上皮腫瘍の診断と治療モニタリングにおける前方高解像度光干渉断層撮影法

斜め走査レーザー眼底 (オスロ) と光干渉断層計 (OCT) によるマルチモーダルインタ体積網膜イメージング

光干渉断層計: マウス網膜神経節細胞In Vivoイメージング

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