Için değiştirilebilir Akustik ve Optik Çözünürlük Fotoakustik Mikroskopi<emIn vivo</em&gt; Küçük Hayvan Kan Vaskülatür Görüntüleme

Özet

Burada sığ derinlikte hem yüksek çözünürlüklü hem de in vivo aynı numunede düşük çözünürlüklü derin doku görüntülemeye muktedir anahtarlanabilir akustik çözünürlük (AR) ve optik çözünürlük (OR) fotoakustik mikroskopi (AR-OR-PAM) sistemi gösterilmiştir.

Özet

Fotoakustik mikroskopi (PAM), yüksek çözünürlüklü optik ortalama serbest yolun (cildinde ~ 1 mm) ötesine penetrasyon sağlayan hem optik hem de ultrasonu bir araya getiren hızla büyüyen bir invivo görüntüleme yöntemidir. Optik absorpsiyon kontrastını, tek bir yöntemle ultrasonun yüksek uzaysal özünürlüğüyle birleştirerek, bu teknik derin dokulara nüfuz edebilir. Fotoakutik mikroskopi sistemleri, düşük akustik çözünürlüğe sahip olabilir ve derinlikli olarak problanabilir veya yüksek bir optik çözünürlüğü ve probu sığ derim. Tek bir sistemle yüksek mekansal çözünürlük ve geniş derinlik penetrasyonu elde etmek zor. Bu çalışma sığ derinliklerde hem yüksek çözünürlüklü hem de in vivo aynı numunenin düşük çözünürlüklü derin doku görüntüleme kapasitesine sahip bir AR-OR-PAM sistemi sunmaktadır. Optik odaklamayı kullanan 1,4 mm görüntü derinliğinde 4 μm'lik yanal çözünürlük ve akustik odaklamayı kullanarak 7.8 mm'lik görüntü derinliği ile 45 μm'lik bir yanal çözünürlük başarılıydıKombine sistemini kullanarak göstermiştir. Burada, biyolojik görüntüleme kabiliyetini göstermek için in vivo küçük hayvan kan damar sistemi görüntüleme yapılır.

Giriş

Optik koherens tomografi, konfokal mikroskopi ve çok ışıklı mikroskopi gibi yüksek çözünürlüklü optik görüntüleme yöntemleri çok sayıda avantaja sahiptir. Ancak görüntü derinliği arttıkça mekansal çözünürlük önemli ölçüde azalır. Yumuşak dokularda ^{1 , 2} hafif nakil dağınık doğası nedeniyle. Optik uyarılma ve ultrason algılama entegrasyonu, derin dokulardaki yüksek çözünürlüklü optik görüntülemenin üstesinden gelmek için bir çözüm sağlar. Fotoakustik mikroskopi (PAM), diğer optik görüntüleme yöntemlerinden daha derin görüntüleme sağlayabilen böyle bir yöntemdir. İn vivo yapısal, fonksiyonel, moleküler ve hücre görüntülemeye başarıyla uygulanmıştır. ^{3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13} çalışmaları, güçlü optik absorpsiyon kontrastını ultrasonografiden elde edilen yüksek uzaysal çözünürlük ile birleştirerek gerçekleştirmektedir.

PAM'de kısa bir lazer darbe doku / numuneyi ışınlar. Işıkların kromoforlarla ( örn., Melanin, hemoglobin, su vb. ) Emilmesi sıcaklık artışıyla sonuçlanır ve bu da akustik dalgalar (fotoakustik dalgalar) şeklinde basınç dalgalarının üretilmesine neden olur. Oluşturulan fotoakustik dalgalar, doku sınırının dışındaki bir geniş bant ultrasonik dönüştürücü ile tespit edilebilir. Zayıf optik ve dar akustik odaklanmayı kullanarak, derin doku görüntüleme, akustik çözünürlüklü fotoakustik mikroskopi (AR-PAM) ^{14 , 15 , 16'da} başarılabilir. AR'de-PAM, 45 μm yanal çözünürlük ve 3 mm'ye kadar bir görüntüleme derinliği gösterilmiştir ¹⁵ . Akustik olarak tekli kılcal damarları (~ 5 μm) çözmek için,> 400 MHz merkezi frekanslarda çalışan ultrasonik transdüserler gereklidir. Bu yüksek frekanslarda penetrasyon derinliği 100 μm'den düşüktür. Sıkı akustik odaklanmanın yol açtığı sorun dar optik odaklama kullanılarak çözülebilir. Optik çözünürlüklü fotoakustik mikroskopi (OR-PAM), tekli kılcal damarları veya hatta tek bir hücreyi ¹⁷ çözebilmektedir ve ^{18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24} nolu yanal çözünürlük 0.5 μm'dir. Fotonik nanojet kullanımı, kırınımla sınırlı resolutio ötesinde bir çözünürlük elde etmeye yardımcı olabilirN ^{25 , 26} . OR-PAM'da, nüfuz derinliği ışık odaklama nedeniyle sınırlıdır ve biyolojik dokunun ^23'ünde ~ 1.2 mm'ye kadar görüntü görüntüleyebilir. Bu nedenle, AR-PAM görüntü derinleştirebilir, ancak daha düşük özünürlükte ve OR-PAM çok yüksek çözünürlükte, ancak görüntüleme derinliği sınırlı görüntüleyebilir. AR ve OR-PAM sisteminin görüntüleme hızı çoğunlukla lazer kaynağının ²⁷ atım tekrarlama oranına bağlıdır.

AR-PAM ve OR-PAM'ı birleştirmek hem yüksek çözünürlüklü hem de daha derin görüntüleme gerektiren uygulamalar için büyük fayda sağlayacaktır. Bu sistemleri bir araya getirmek için az çaba gösterildi. Genellikle, iki farklı görüntüleme tarayıcı görüntüleme için kullanılır, bu da, numunenin her iki sistem arasında hareket ettirilmesini ve dolayısıyla canlı görüntülemenin gerçekleştirilmesini zorlaştırır. Bununla birlikte hem AR hem de OR PAM ile hibrid görüntüleme, ölçeklenebilir çözünürlüklerle görüntülemeyi mümkün kılar.Derinlikler. Tek bir yaklaşımda hem AR hem de OR PAM için ışık iletmek için bir optik fiber demeti kullanılır. Bu yaklaşımda, iki ayrı lazer (AR için 570 nm'de yüksek enerjili lazer ve OR için 532 nm'de düşük enerjili, yüksek tekrarlama oranı lazer) kullanılmakta ve sistem uygunsuz ve pahalı hale getirilmektedir ²⁸ . OR-PAM lazer dalga boyu sabittir ve bu kombine sistem kullanılarak oksijen doygunluğu gibi birçok çalışma mümkün değildir. AR ve OR PAM arasındaki karşılaştırmalı çalışmalar da AR ve OR arasındaki lazer dalga boylarındaki fark nedeniyle mümkün değildir. Dahası, AR-PAM parlak alan aydınlatması kullanır; Bu nedenle cilt yüzeyinden gelen güçlü fotoakustik sinyaller görüntü kalitesini sınırlar. Bu nedenle, sistem birçok biyolojik görüntüleme uygulaması için kullanılamaz. AR ve OR PAM gerçekleştirmek için başka bir yaklaşımda, optik ve ultrason odak kaydırılır, bu da ışık odak ve ultrason odak hatasız hale getirir. Böylece, görüntü kalitesi optimal değildir ^{29. Bu tekniği kullanarak, AR-PAM ve OR-PAM sırasıyla yalnızca 139 um ve 21 um çözünürlük elde edebilir ve bu sayede kötü çözünürlüklü bir sistem haline gelir. Optik elyafın ve kolimatör optiklerinin değiştirilmesini içeren başka bir yaklaşımın, AR ve OR PAM arasında geçiş yapması, hizalama işlemini zorlaştırdığı bildirilmiştir ( 30) . Bütün bu vakalarda, AR-PAM karanlık alan aydınlatması kullanmadı. Koyu alan aydınlatmasının kullanılması cilt yüzeyinden güçlü fotoakustik sinyaller üretilmesini azaltabilir. Bu nedenle, derin fotoakustik sinyallerinin algılama hassasiyeti parlak alan aydınlatmasına kıyasla daha yüksek olacağından, halka şeklinde aydınlatma kullanılarak derin doku görüntüleme yapılabilir.}

Bu çalışma, her iki siste de aynı lazer ve tarayıcıyı kullanarak aynı numuneyi hem yüksek çözünürlüklü hem de düşük çözünürlüklü derin doku görüntüleme özelliğine sahip değiştirilebilir bir AR ve OR PAM (AR-OR-PAM) görüntüleme sistemi bildirmektedirems. AR-OR-PAM sisteminin performansı, fantom deneyler kullanılarak mekansal çözünürlüğü ve görüntüleme derinliğini belirleyerek karakterize edildi. Biyolojik görüntüleme kabiliyetini göstermek için bir fare kulakta canlı vasküler görüntüleme gerçekleştirildi.

Protokol

Tüm hayvan deneyleri, Nanyang Technological University, Singapur'da (Hayvan Protokol Numarası ARF-SBS / NIE-A0263) Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanım Komitesinin onaylanmış düzenlemelerine ve kılavuzlarına göre gerçekleştirildi.

1. AR-OR-PAM Sistemi ( Şekil 1 )

1. Sistem konfigürasyonu: AR-PAM
   1. Diyot pompalı, katı hal Nd-YAG lazer (532 nm) ve optik ışın kaynağı olarak 559-576 nm ayarlanabilirlik aralığı olan bir boya lazerinden oluşan nanosaniye ayarlanabilir bir lazer sistemi kullanın. Harici bir denetleyici ve lazer yazılımını kullanarak lazer tekrarlama hızı 1 kHz kullanarak lazer dalga boyunu 570 nm'ye ayarlayın.
   2. Değişken bir nötr yoğunluk filtresi (NDF1; OD = 0-4.0) vasıtasıyla lazer gücünün% 5'ini bir fotodiyot'a yönlendirmek için, bir kiriş örnekleyiciyi lazerin önüne 45 ° açı yerleştirin.
   3. Lazer ışını kiriş örnekleyiciden sonra 90 ° 'deDik açılı bir prizma (RAP1).
   4. Kirişin değişken bir nötr yoğunluk filtresinden (NDF2; OD = 0-4.0) geçmesini sağlamak için bir başka dik açılı prizma (RAP2) kullanın ve bir fiber bağlayıcı (FC) -a üzerinden yönlendiren bir çok modlu fiberin (MMF) üzerine Amaçların kombinasyonu (numerical aperture (NA): 0.25) ve XY çevirmeni.
   5. Elyaf, bir XY çeviriciyi kullanarak tarama aşamasına sabitleyin. Kirişi elyafın dışına doğru izlemek için elyaf çıkış ucundan 25 mm uzakta bir düz dışbükey lens (L1) yerleştirin.
   6. Bir halka şeklinde kiriş oluşturmak için, paralelleştirilmiş ışını 130 ° 'lik bir tepe açısıyla konik bir mercekten geçirin. Koni açıları 70 ° ve 110 ° olan ev yapımı bir optik yoğunlaştırıcı (OC) ve ortada bir delik bulunan halka şeklindeki ışını konuya zayıf odaklayın.
   7. Ev yapımı kondenserin ortasına bir akustik mercekle (AL) 50 MHz'lik bir ultrason dönüştürücüyü (UST) yerleştirin.
2. Sistem yapılandırması: OR-PAM
   1. KullanınDiyot pompalı, katı hal Nd-YAG lazerden (532 nm) ve optik ışın kaynağı olarak 559 - 576 nm arasında ayarlanabilirlik aralığı olan bir boya lazerinden oluşan nanosaniye ayarlanabilir lazer sistemi. Lazer dalga boyunu 570 nm'de harici bir denetleyici ve lazer yazılımını kullanarak 5 kHz'de tekrarlama oranı kullanarak ayarlayın.
   2. Lazer ışını yeniden şekillendirmek için iris üzerine yönlendirmek için bilgisayar kontrollü rotasyon aşamasını (RAP1'i tutarak) 90 ° döndürün.
   3. Işın üzerinde değişken nötr yoğunluk filtresi (OD: 0-4.0) yerleştiren lazer ışını azaltın ve kirişin yoğunlaştırıcı mercekle (CL) odaklanmasını sağlayın. Mekansal filtreleme için CL'den 75 mm uzaktaki bir iğne deliğinden (PH) geçirin.
   4. Işık demetini SMF'ye odaklamak için 0,1 NA'lık bir objektiften oluşan bir tek modlu fiber birleştirici (FC) kullanarak mekansal olarak filtrelenmiş ışını tek modlu bir fiber (SMF) üzerine başlatın.
   5. Maksimum bağlanma verimliliği elde etmek için fiber bağlayıcıyı ayarlayın.
   6. Elyafını tBir kayma plakası (SP) kullanarak sahne taraması yapar. Lazer ışını paralelleştirmek için SM elyafından 50 mm uzakta bir renksiz mercek (L2) yerleştirin.
   7. Bir başka benzer renksiz merceğin (L3) arka deliğini doldurmak için kinematik kontrol edilebilir eliptik ayna (M) kullanarak paralelleştirilmiş ışını 90 ° döndür. Odaklama yapmak için kullanılan renksiz mercek bir mercek borusu (LT) kullanarak bir çeviri makarasına (TM2) yerleştirin.
   8. Odaklanma kirişini, dik açılı bir prizmadan (RA) ve bir rhomboid prizma (RP) oluşan ev tipi bir optoakustik kiriş kombinezonundan geçirin ve arasında bir silikon yağı (SO) tabakası bulunuz.
      NOT: Silikon yağ tabakası, optik olarak şeffaf ve akustik olarak yansıtıcı film olarak işlev görür.
   9. Saptırma prizmasının alt kısmında akustik odaklamayı (odak uzaklığı: ~ 46 μm) sağlamak için bir akustik lens (AL) takın.
   10. Ultrasonik transdüseri, rhomboid prizmanın üzerine 50 MHz merkez frekansla yerleştirin; Etkin birleştirme için bir epoksi katmanı kullanın.

2. Sistem Anahtarlama ve Hizalama

1. Ev yapımı değiştirilebilir plakayı, bilgisayara bağlı 3 eksenli bir denetleyiciyle kontrol edilen 3 eksenli bir motorlu kademeye sabitleyin (sıkıca vidalayın).
2. AR ve OR kafes sistemini, AR ve OR tarama kafaları arasında kolay geçiş yapabilmek için kafes montaj dirseklerini kullanarak ev yapımı plakaya tutturun. Tarama kafasını görüntüleme alanının üstünde kaydırın.
3. Akustik kuplaj için AR-OR-PAM tarayıcı kafasının alt kısmını su dolu akrilik bir tanka (13 cm x 30 cm x 3 cm) daldırmak için Z-aşamasını kullanın.
4. Deponun alt plakasında 7 cm çapında bir görüntüleme penceresi açın ve optik ve akustik yayın için bir polietilen membran ile kapatın.
5. Odaklanacak ultrason dönüştürücüsünü hizalamak için bir darbe-yankı amplifikatörü ve bir osiloskop kullanın.
   1. İletim / alım modunda, puls yankı amplifikatöründeki kazanımı 24 dB'e ayarlayın.
   2. Eşzamanlama sinyalini fr kullanınPul-eko amplifikatörünü tetikleyici olarak kullanın ve bir osiloskop kullanarak bir cam slayttan (su deposunun tabanından sokulmuş olarak) geri yansıyan sinyali algılayın.
      NOT: Slaytta siyah bant sıkışmış olmalıdır.
   3. Darbe-yankı sinyalinin genliğini en yüksek düzeye çıkarmak için Z-eksenini hareket ettirin (osiloskopta görüntülenir).
      NOT: Cam plaka odaklandığı zaman, yankı maksimum amplitüdüne sahip olacaktır.
6. Lazeri açın ve UST'yi her biri 24 dB sabit kazançlı BNC kablolar kullanarak iki yükselticiye bağlayın.
   NOT: Amplifikatörlerin çıkışları veri toplama kartına (DAQ) bağlıdır.
7. Lazerin önüne yerleştirilen fotodiyodun (PD) sinyalini, veri toplama sisteminin tetikleyicisi olarak kullanın.
8. AR-PAM'da, test nesnesinden üretilen foto-akustik sinyalin amplifikasyonunu en üst düzeye çıkarmak için konik lens (kon.L) ile optik yoğunlaştırıcı (OC) arasındaki mesafeyi değiştirin (bir cam slaytta sıkışmış siyah bant).Optimum akustik (PA) sinyal amplitüdünü belirleyerek optik ve akustik odaklamaların konfokal olmasına dikkat edin.
   1. Maksimum PA sinyallerinin gecikmesine dikkat edin; Daha sonra veri toplama yazılımındaki odağı kontrol etmek için kullanın.
9. Tarama kafasının vidasını gevşetin ve elle tarama kafasını AR-PAM'dan OR-PAM'a çevirin. Daha sonra vidaları sıkıştırın.
10. OR-PAM'de, osiloskopda gösterilen PA sinyal amplitüdünü en üst düzeye çıkarmak için odaklama akromatik ikili (lens tüpünün (LT) içinde) ile optoakustik birleştirici arasındaki mesafeyi değiştirin.
    1. Maksimum PA sinyallerinin gecikmesine dikkat edin.
       NOT: Konfokal düzenlemeyi belirlemek için finetuning gereklidir.

3. Deneysel Adımlar

1. Yanal çözünürlük ve görüntüleme derinliği niceliklemesi
   1. AR'nın yanal çözünürlüğünü belirlemek için çap olarak 100 nm altın nanopartikül kullanın.D OR sistemi.
   2. 0.1 mL nanopartikül çözeltisini eşit miktarda su ile seyreltin. 0.1 mL seyreltilmiş solüsyonu bir kapak kaymasına dağıtın ve tankın altındaki polietilen membran ile temas halinde yerleştirin.
   3. Taramadan önce AR-PAM ve OR-PAM'ın veri toplama yazılımında odaklandığından emin olun (bkz. Malzeme Tablosu) (2.8 ve 2.10 adımlar).
      NOT: Adım 2.9 ve 2.10'dan gelen maksimum PA sinyallerinin mikrosaniye gecikmesini, örnekleme hızı (250 MS / s) ile çarpılarak bilerek, görüntü veri edinme yazılımında odaklanır. Veri edinimi sırasında ihmal edilmesi gereken gecikme, yalnızca post-processing için gerekli veri noktalarını kaydedecek şekilde yazılımda belirlenebilir.
   4. AR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın ve raster taramayı başlatmak için "tarama" düğmesine basın.
      1. "4" mm / s tarama hızında veri toplama yazılımındaki AR-PAM tarama parametrelerini "hız"; Sekmesinde, "pulse tekrarlama oranı" sekmesinde "1" kHz, "Y-tarama aralığı" sekmesinde "0.5" mm ve "X-tarama aralığı" sekmesinde "0.5" mm'dir. "Dx" sekmesinde adım boyutunu x yönünde "4" μm olarak ayarlayın.
         NOT: Y yönündeki basamak boyutu, sahne tarama hızı hızından ve pals tekrarlama hızından (bu durumda, 4.000 μm / 1.000 Hz = 4 μm) belirlenir.
   5. OR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın ve raster taramayı başlatmak için "tarama" düğmesine basın.
      1. Veri toplama yazılımında, "hız" sekmesinde "2.5" mm / s tarama hızı, "darbe tekrarlama oranı" sekmesinde "5" kHz, "Y-tarama aralığı" nda "0.5" mm olan tarama parametrelerini ayarlayın Ve "X Tarama aralığı" sekmesinde "0.5" mm'dir. "Dx" sekmesinde adım boyutunu x yönünde "0.5" μm olarak ayarlayın.
         NOT:Tepe boyutu y-yönünde otomatik olarak sahne tarama hızı hızından ve darbe tekrarlama hızından (bu durumda, 2,500 μm / 5,000 Hz = 0,5 μm) belirlenir.
   6. Tarama işlemi sırasında verilerin sürekli yakalanıp bilgisayarda depolandığından emin olun
      NOT: Veriler sadece Y-kademesinin bir hareket yönünde yakalanacaktır.
   7. Görüntü işleme yazılımını kullanarak maksimum genlik projeksiyonu (MAP) görüntülerini almak için bilgisayarda depolanan çoklu B-tarama verilerini kullanın (Bkz . Malzeme Tablosu ).
   8. Gauss eğrisi benzeri bir nokta yayılım fonksiyonu elde etmek için manuel olarak nanoparçacık görüntüsünün merkez bölgesi boyunca bir çizgi çizerek yanal çözünürlüğü belirlemek için taramadan tek bir nanopartikül görüntüsü (birden fazla görüntünün dışında) kullanın. Bkz. Şekil 2 .
   9. Bir Gau kullanarak tek bir nanoparçacık görüntüsünden elde edilen nokta yayılım fonksiyonunu uydurunGörüntü işleme yazılımını kullanarak yarı genişlikte tam genişliği (FWHM) ölçün ( Tabloya bakın). Bunu yanal çözünürlük olarak kullanın. Bkz. Şekil 2 .
   10. Derinlik görüntüleme için hedef nesne olarak dilimlenmiş bir tavuk dokusuna eğimli bir siyah bant parçası yerleştirin. Kasedi bantla birlikte su haznesine yerleştirin.
       NOT: Siyah bant, şeridi dokuya yapıştırmaya yardımcı olan keskin bir uca sahip metal bir plakaya yapıştırılmıştır.
   11. AR-PAM için tarama parametrelerini veri toplama yazılımına yerleştirin ve ardından maksimum tarama derinliğini belirlemek için tek bir B-tarama görüntüsü çekmek için "tarama" düğmesine basın.
       1. "Tarama hızı" sekmesinde "hız" sekmesinde "15" mm / s tarama hızı, "darbe tekrarlama oranı" sekmesinde "1" kHz, "Y-tarama aralığı" sekmesinde "5" cm ve "0.1" "Mm" X-scan range "sekmesinde. T ayarla"Dx" sekmesinde x-yönünde "0.1" mm'de adım büyüklüğü.
   12. OR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın ve maksimum görüntüleme bölümünü belirlemek için tek bir B-tarama görüntüsü çekmek için "tarama" düğmesine basın.
       1. Veri toplama yazılımında tarama parametrelerini "hız" sekmesinde "15" mm / s tarama hızı, "darbe tekrarlama oranı" sekmesinde "5" kHz, "Y-tarama aralığı" nda "2" cm olarak ayarlayın Sekmesini ve "X-tarama aralığı" sekmesinde "0.1" mm'dir. Adım boyutunu x yönünde "dx" sekmesinde "0.1" mm olarak ayarlayın.
          NOT: X-tarama aralığı ve dx aynı olduğundan, yalnızca bir B-taraması yakalanacaktır. Zamanla çözümlenen PA sinyallerinin yumuşak dokudaki (1,540 m / s) ses hızı ile çarpımı, bir A-çizgi görüntüsü verecektir. Bir B-taraması üretmek için Y-aşamasının kesintisiz hareketi sırasında birden fazla A-satırı yakalanır.
2. In vivo </ Em> Fare kulak kan vaskülatürünün görüntülenmesi
   1. 25 g vücut ağırlığı ve 4 haftalık yaşlı dişi fareyi kullanın.
   2. Hayvanlar intraperitoneal olarak enjekte edilen ketamin (120 mg / kg) ve xylazine (16 mg / kg) içeren bir kokteyl (0.1 mL / 10 g dozaj) kullanarak anestezi uygulayın.
   3. Saç kremini kullanarak hayvan kulağından saçları alın. Alanı temiz olarak silin. Dağınık lazer ışınının gözlerin üzerine düşmesini önlemek için hayvanın gözünü steril bir merhem ile kapatın.
   4. Hayvanı, aynı zamanda, kulağı konumlandırmak için minyatür bir plaka bulunan bir sahneye yerleştirin.
   5. Görüntüleme süresince inhale izofluran ile (1 L / dakika oksijenle% 0.75) anestezi uygulayın.
   6. Fare bacağına veya kuyruğuna bir nabız oksimetresi sıkıştırın ve fizyolojik durumu izleyin. Ultrason jel kullanarak görüntüleme bölgesinin polietilen membran ile temas etmesine izin verin.
   7. AR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın ve tarama taramasını başlatmak için "tarama" düğmesine basıning.
      1. "Hız" sekmesinde "15" mm / s tarama hızında veri toplama yazılımında AR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın, "darbe tekrarlama oranı" sekmesinde "1" kHz, "darbe tekrarlama oranı" sekmesinde "10 mm" Y-tarama aralığı "sekmesini ve" X-tarama aralığı "sekmesinde" 6 "mm'yi seçin. "Dx" sekmesinde adım boyutunu x yönünde "30" μm olarak ayarlayın.
         NOT: y yönündeki adım boyutu, sahnedeki tarama hızı hızından ve darbe tekrarlama hızından (bu durumda, 15.000 μm / 1,000 Hz = 15 μm) belirlenir.
   8. AR-PAM taramasını tamamladıktan sonra, görüntüleme kafası konumunu AR-PAM'dan OR-PAM'a (bölüm 2'de açıklandığı gibi) değiştirin.
   9. OR-PAM için tarama parametrelerini ayarlayın ve raster taramayı başlatmak için "tarama" düğmesine basın.
      1. "15" mm / s tarama hızında veri toplama yazılımındaki OR-PAM tarama parametrelerini "velocit"Y-tarama aralığı" sekmesinde "10" mm ve "X-tarama aralığı" sekmesinde "6" mm'dir. Adım boyutunu ayarlayın. X-doğrultusunda "dx" sekmesinde "6" μm'dir.
         NOT: y yönündeki adım boyutu, sahnedeki tarama hızı hızından ve darbe tekrarlama hızından (bu durumda, 15.000 μm / 5.000 Hz = 2 μm) belirlenir.
   10. Görüntü işleme yazılımı kullanarak MAP görüntülerini almak için bilgisayarda depolanan çoklu B-tarama verilerini kullanın.
   11. Tüm görüntüleme döneminde hayvana dikkat edin.

Sonuçlar

AR-OR-PAM sisteminin şeması Şekil 1'de gösterilmektedir. Bu kurulumda tüm bileşenler bir optik kafes kurulumunda bütünleştirildi ve monte edildi. Bir kafes sisteminin kullanılması, AR-OR-PAM tarama kafasını kompakt yapar ve kolayca monte edilir, hizalanır ve tek bir tarama aşamasına entegre olur.

Görüntü yakalama işlemi sırasında görüntü kafasının iki boyutlu sürekl...

Tartışmalar

Sonuç olarak, daha düşük görüntüleme derinliklerinde hem yüksek çözünürlüklü görüntüleme hem de daha yüksek görüntüleme derinliklerinde daha düşük çözünürlüklü görüntü elde edebilen değiştirilebilir bir AR ve OR PAM sistemi geliştirilmiştir. Değiştirilebilir sistemin yanal çözünürlüğü ve görüntü derinliği belirlendi. Bu değiştirilebilir PAM sisteminin avantajları şunları içerir: (1) sıkı optik odaklamayı kullanan yüksek çözünürlüklü görüntüleme; (2) ak...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Q-switched Nd:YAG laser	Edgewave	BX80-2-L	Pump laser
Credo-High Repetition Rate Dye Laser	Spectra physics	CREDO-DYE-N	Dye laser
Precision Linear Stage	Physik Instrumente	PLS 85	XY raster scanning stage
Translation stage	Physik Instrumente	VT 80	Confocal determine
Mounted Silicon photodiode	Thorlabs	SM05PD1A	Triggering/Pulse variation
Motorized continuous Rotational stage	Thorlabs	CR1/M-Z7	Diverting laser beam
Mounted Continuously Variable ND Filter	Thorlabs	NDC-50C-4M	Intensity variable
Fiber Patch Cable	Thorlabs	M29L01	Multimode fiber
Microscope objective	Newport	M-10X	Objective
XY translating mount	Thorlabs	CXY1	Translating mount
Plano convex lens	Thorlabs	LA1951	Collimating lens
Conical lens	Altechna	APX-2-B254	Ring shape beam
Translation stage	Thorlabs	CT1	Translating stage
Optical condenser	Home made
Ultrasonic transducer	Olympus-NDT	V214-BB-RM	50MHz transducer
Plano concave lens	Thorlabs	LC4573	Acoustic lens
Pulser/Receiver	Olympus-NDT	5073PR	Pulse echo amplifier
Mounted standard iris	Thorlabs	ID12/M	Beam shaping
Plano convex lens	Thorlabs	LA4327	Condenser lens
Mounted precision pinhole	Thorlabs	P50S	Spatial filtering
Single mode fiber patch cable	Thorlabs	P1-460B-FC-1	Single mode fiber
Fiber coupler	Newport	F-91-C1	Single mode coupling
Achromatic doublet lens	Edmund Optics	32-317	Achromatic doublet
Protected silver elliptical mirror	Thorlabs	PFE10-P01	Mirror
Right angle kinematic mirror mount	Thorlabs	KCB1	Mirror mount
Z-Axis Translation Mount	Thorlabs	SM1Z	z translator
Lens tube	Thorlabs	SM05L10
UV Fused Silica Right-Angle Prism	Thorlabs	PS615	Right angle prism
Rhomboid prism	Edmund Optics	47-214	Shear wave
Dimethylpolysiloxane	Sigma Aldrich	DMPS1M	Silicon oil
Amplifier	Mini Circuits	ZFL-500LN	Amplifier
16 bit high speed digitizer	Spectrum	M4i.4420	Data acquisition card
Oscilloscope	Agilent Technologies	DS06014A
Mice	InVivos Pte.Ltd	ICR	Animal model
Ultrasound gel	Progress/parker acquasonic gel	PA-GEL-CLEA-5000	Acoustic coupling
Water tank	Home made
Translation stage	Homemade		Switching AR-OR
Gold nanoparticles	Sigma Aldrich	742031	Lateral resolution
Sterile ocular ointment	Alcon	Duratears	Animal imaging
1951 USAF resolution test target	Edmund Optics	38257	Confocal alignment
Data acquisition software	National Instrument	Labview	Home made software using Labview
Image Processing software	Mathworks	Matlab	Home made program using Matlab