JoVE Logo
Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Klinik bir el photoacoustic görüntüleme sistemi gerçek zamanlı non-invaziv küçük hayvan görüntüleme için gösterilecektir.

Özet

Çeviri photoacoustic görüntüleme klinik içine büyük bir sorun olduğunu. El gerçek zamanlı klinik photoacoustic görüntüleme sistemleri çok nadirdir. Burada, bir kombine photoacoustic ve klinik ultrason görüntüleme sistemi ile küçük hayvan görüntüleme için ışık teslim bir ultrason sonda entegre ederek raporu. Bunu yanında gösterilen sentinel lenf nodu düşsel minimal invaziv gerçek zamanlı iğne rehberlik birlikte küçük hayvanlarda göstermek. Ham kanal veri erişimi olan bir klinik ultrason platform önde gelen el gerçek zamanlı klinik photoacoustic görüntüleme sistemi Imaging photoacoustic uyum sağlar. Metilen mavisi sentinel lenf nodu düşsel vasıl 675 nm dalga boyları için kullanıldı. Ayrıca, ikili kalıcı ultrason ve photoacoustic görüntüleme iğne rehberliğinde görüntüleme sistemi kullanarak gösterildi. 1.5 cm'ye kadar olan derinliği görüntüleme kare hızı saniyede 5 kare Imaging bir photoacoustic bir 10 Hz lazer ile gösterilmiştir.

Giriş

Algılama ve kanserinin evreleme için farklı görüntüleme teknikleri kullanılabilir. Bazı yaygın olarak kullanılan görüntüleme yöntemleri manyetik rezonans görüntüleme (MRG), x-ışını Bilgisayarlı Tomografi (BT), röntgen, ultrason (bizi), Pozitron emisyon tomografisi (PET), görüntüleme, Floresan vb1,2, 3 , 4. ama varolan görüntüleme teknikleri ya da bazı invaziv, zararlı radyasyon var, ya da yavaş, pahalı, hantal veya hastalara düşmanca. Böylece, yeni, teşhis ve tedavi5için hızlı ve uygun maliyetli görüntüleme teknikleri geliştirmek için sürekli bir ihtiyaç vardır.

Photoacoustic (PAI) görüntüleme zengin optik kontrast bir daha derin görüntüleme derinliğini5,6,7,8ultrasonik yüksek çözünürlükte birleştirir gelişmekte olan bir görüntüleme tekniği olduğunu, 9. PAI içinde kısa lazer nabzı doku ışınlama için kullanılır. Işık küçük sıcaklık yükselmeye neden doku tarafından absorbe. Thermoelastic genişleme nedeniyle basınç dalgaları (akustik dalgalar biçiminde) doku içinde oluşturulur. Oluşturulan akustik dalgalar (photoacoustic) (PA) dalga olarak da bilinir) bir geniş bant ultrason çevirici ile iktisap (UST) doku sınır dışında. Alınan bu PA sinyaller PA görüntüleri, doku içinde yapısal ve fonksiyonel bilgi vermeden yeniden oluşturmak için kullanılabilir. PAI uygulamaları da dahil olmak üzere, geniş bir dizi vardır: damar görüntüleme, sentinel lenf nodu görüntüleme, beyin damarlara görüntüleme, tümör görüntüleme, moleküler görüntüleme, vb10,11,12, 13,14,15 PAI vardır sayısız uygulama avantajları nedeniyle, yani: derin penetrasyon derinliği, iyi Uzaysal çözünürlük ve yüksek yumuşak doku kontrast. PAI içinde kontrast kan, melanin, vbendojen olabilir. Endojen kontrast yeterince güçlü değil, eksojen kontrast ajanlar gibi organik Boyar maddeler, nano tanecikleri, kuantum nokta, vb16,17,18,19, 20 , 21 karşıtlığı artırmak için kullanılabilir.

PAI göre diğer görüntüleme teknikleri çok sayıda avantaj bulunsa da, klinik çeviri hala çok büyük bir sorundur. Ana kısıtlama kullanılan lazerler hantal doğası vardır, çoğu veri toplama için kullanılan USTs klinik ABD sistemleri ve non-durumu için ham kanal erişim vermek ticari olarak mevcut klinik ABD görüntüleme sistemleri ile uyumlu değildir veri. Ancak son zamanlarda, ham veri erişimi olan ticari klinik ABD makineleri kullanılabilir22haline gelmiştir. Bu çalışmada, PAI fizibilite ile bir el set-up bir klinik ABD platformu kullanarak göstermek hedefliyoruz. Bu non-invaziv görüntüleme sentinel Lenf bezleri (SLNs) küçük bir hayvan modelinde göstererek göstermek hedefliyoruz.

İnvaziv meme tümörleri kadınlar arasında kanser ölüm sebeplerinden biridir. Tanılama ve meme kanseri erken evreleme hastanın prognozu içinde önemli bir rol oynamaktadır tedavi stratejileri, karar vermek için hayati önem taşımaktadır. Meme için hazırlama sentinel lenf nodu biyopsisi (SLNB) genellikle kanser23,24kullanılır. SLN birincil lenf nodu burada kanser hücreleri bulma olasılığı en yüksek metastaz nedeniyle olmasıdır. SLNBs bir boya veya bir radyoaktif izleyici, ardından küçük bir kesi ile alanı açık kesme ve görsel olarak boya durumunda veya durumunda radyoaktif bir izleyiciyi Geiger sayacı yardımıyla SLN bulma enjekte içerir. Kimlik sonra birkaç SLN histopatolojik çalışmalar24,25için kaldırılır. Pozitif SLNB tümör yakındaki lenf düğümlerine ve belki diğer organlara metastaz yapmış gösterir. Negatif SLNB metastaz olasılığını ihmal edilebilir26olduğunu gösterir. SLNB kol uyuşma, Lenfödem, ilişkili SLNB komplikasyonlar ortadan kaldırmak için vb27 gibi ilişkili birçok komplikasyonları vardır, bir non-invaziv görüntüleme tekniği gereklidir.

SLN eşlemesindeki küçük hayvanlar ve insanlar için Imaging PA kapsamlı farklı kontrast ajanlar15,28,29,30,31 yardımıyla araştırılmalıdır , 32. ancak, şu anda kullanılan sistemler klinik bir senaryoda daha önce belirtildiği gibi kullanılamaz. Ele alınması gereken bir diğer endişe SLNB28dahil cerrahi işlemdir. İnce iğne aspirasyon biyopsisi için minimal invaziv yordamlar adapte (FNAB) kurtarma süresini ve hastalar yan etkileri azaltmak için ihtiyaç vardı. Bu çalışmada, bir klinik ABD sistemi kullanıldı için kombine ABD ve PA görüntüleme kullanıldı. Klinik Kur kullanımı kolaylaştırmak için bir özel yapılmış el sahibi konut fiber optik ve UST için tasarlanmıştır. Metilen mavisi (MB) belirlenmesi ve eşleme SLNs. Ayrıca, komplikasyonlar SLNB cerrahi ile ilişkili ortadan kaldırmak için kullanılan non-invaziv gerçek zamanlı iğne izleme de gösterdi.

Protokol

tüm hayvan deneyleri onaylı kurallara ve yönetmeliklere göre kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi Nanyang Teknoloji Üniversitesi, Singapur tarafından gerçekleştirilmiştir (hayvan iletişim kuralı numarası ARF-SBS / NIe-A0263).

1. el gerçek zamanlı klinik PA ve bizi düşsel sistem

  1. el klinik PAI sistem 33 şeması Şekil 1a ile gösterilir. Bir frekans iki katına nanosaniye pulsed ND: YAG pompası tarafından bir fiber optik çatallı bohça ( Şekil 1b) lazerdir optik parametrik osilatör (OPO) lazer oluşur, özel yapım bir 3D baskılı el prob tutucu) şekil 1 c) 33, klinik çift kalıcı ABD ve PA sistemi ve klinik olarak uyumlu bir doğrusal dizi UST (tablo malzemeleri görmek).
  2. Yanında tıkırtı üstünde kutsal kişilerin resmi--dan okul sırası bilgisayar yazılımı için klinik ABD sistemi üreticisi tarafından sağlanan yazılımı çalıştırmak.
  3. Dokunmatik ekranından ' araştırma ' ABD sistem araştırma modunda çalıştırmak için düğme. Kombine üzerinde ABD ve komut dosyası komut dosyaları listesinden Imaging PA tıklatın ve görüntüleme kombine modunda çalıştır düğmesini tıklatın.
  4. Senkronize klinik ABD sistemi ile lazer lazer tetiği kullanarak veya bir fotodiyot kullanma.
    Not: sabit belgili tanımlık sync dışarı ABD sistemi eşitlemek için lazer bağlayın. Pozitif transistör transistör mantık (TTL) sinyal eşitleme sinyali olarak verdiğinizden emin olun. Fotodiyot sinyal eşitleme amaç için de kullanılabilir. ABD sistemi eşitlemede fotodiyot önyargı modülü kullanılarak fotodiyot dedektörü bağlıdır. Lazer ON olduğunda, fotodiyot tetiklemek ve lazer ve ABD sistemi eşitleme için bir sinyal verir. Her zaman bu adımı gerçekleştirin.
  5. Lazer üzerinde açmak için AC gücüyle geçin ve lazer denetleyicisi üzerine anahtarı çevir. Tekrar kontrol ettikten sonra lazer başlatmak 10 Hz oranıdır (F10 ekranda görüntülenir) ve Q-switch gecikmesi düşük lazer enerji sağlamak için 170 µs düşüktür. Gecikme değeri ve 170 artırmak görene gecikme ayarlamak için Seç tuşuna basın.
    Not: Lazer yaklaşık 20 dk sıcak yukarıya için alır
  6. Açık bir bilgisayarda yazılım arayüzü ve goto menüsüne girin dalga boyu 675 nm ve basın ' başlangıç ' 675 dalga boyunu ayarlamak için düğmeyi nm.
    Not: Lazer 670 2.500 için ayarlanan nm, ancak, 670 kararsız olduğunu nm.
  7. Obtüratör butonuna basın ve lazer için giriş fiber lazer ışını hizalamak için anahtarını kullanarak açın.
  8. Öyle ki tüm ışık üstünde belgili tanımlık fiber giriş son düşer bir 1 inç (2,5 cm) çapı plano dışbükey lens odak uzaklığı 15 mm, odak fiber paket için lazer ışını kullanarak.
    Not: Fiber optik birlikte birlikte 1600 küçük lifleri vardır. 800 optik lifler sahip iki dikdörtgen çıkış ucu ile orta bölündü. 800 lifleri 0.1 x 4 cm, bir alana UST boyutlarla eşleşecek şekilde paketlenir. Her optik fiber göbek çapı 0,22 sayısal bir diyafram ile 185 µm olduğunu.
  9. Lazer hizalama sonra geçiş.
  10. --Dan 4 sonda sahipleri farklı açılardan aydınlatma (0°, 5°, 10° ve 15°) tabanlı uygulama (görüntüleme, nesnenin boyutunu, nesnenin şeklini ve nesnenin konumu derinlik) uygun prob tutucu seçin.
    Not: Sonda sahipleri tasarlanmış ve 3D laboratuarda yazdırılır. Üç yuvası, iki çatallı optik lifler ve UST için merkezi bir vardır. Sonda sahibinin Boyut boyutları fiber optik ve UST dayanıyordu. Monte Carlo simülasyonları SLNs daha yüksek derinlikte görüntüleme için gerekli ışık aydınlatma çalışma yapıldı. SNR ayaktakımı arasında 15 ° 33 ' ün bir aydınlatma için daha yüksek.
  11. 15˚ bir ışık aydınlatma açıyla 3D yazdırılan sonda tutucusuna çatallı fiber optik uygun.
  12. UST sahibinin Merkezi yuvasına takın.
    Not: Resim 1 d fiber optik ve UST ile sonda sahibi fotoğrafı gösterir. Doğrusal UST dizi 128 dizi öğesine sahip. UST Merkezi sıklığını 8,5 MHz ve kesirli bant genişliği % 95. UST 3,85 cm uzunluğundadır. Ancak, sistem yalnızca 64 paralel veri toplama donanım ve iki nabız 128 elementlerden veri toplamak için lazer gerektirir. Bu nedenle, sistemin etkili kare hızı 5 çerçevelemek-de ikinci 34 olan lazer, yarım darbe tekrarlama oranı olur.
  13. Tarafındaki vidaları gevşeterek tarafından UST ve 1 cm fiber bitiş arasındaki mesafeyi ayarlamak ve olan tam uzaklığını ayarladıktan sonra sıkın.
    Not: Parametreleri SLN simülasyon ve hayalet deneyler 33 ile görüntüleme için optimize edilmiştir. UST sonda kutusunda iki vida ile güvenli. Bu fiber optik ve UST arasındaki uzaklığı değiştirmek için esneklik verir.
  14. Anahtarı ON lazer ve dikdörtgen lazer ışını elde etmek emin olun spot UST önünde.
  15. Anahtarı lazer kapalı. Lazer enerjisi (gecikme artırarak) için istediğiniz değeri görüntüleme amaçla artırmak.
    Not: ND: Yag Lazer için ayarlanabilir maksimum gecikme için el kitabına bakın. SLN görüntüleme için bu sistem için istenen gecikme değeri 210 için ayarlandı.

2. Çözünürlük karakterizasyonu

  1. piyasada bulunan tavuk doku levha alın ve bir 6 x 6 cm 2 levha kesti. Bir bıçak kullanılarak kesme bu 0,5 cm kalınlığında dilimler halinde.
  2. 23 G iğne çapının tavuk meme dokusu üzerine 0.6 mm gibi bir point nesnesini yerleştirin.
  3. Anahtarı ON lazer.
    Dikkat: Protokol geri kalanı için lazer ile çalışırken koruyucu gözlük takılmalıdır. Lazer enerjisi zayıf olduğu için hizalama işlemi sırasında bir özel durum yapıldı.
  4. Birden fazla tavuk istifleme tarafından farklı derinliklerde iğne görüntülerini almak PA altında kalınlığı 0,5 cm tek tek dilim doku kadar bize kaplin geliştirmek için tavuk göğsü doku katmanları arasında 3 cm. Uygula u.s. jel için meme.
  5. .Mat dosyası olarak kaydedin ve ışın oluşan görüntüler.
  6. Lazer geçiş.
  7. İşlem verileri kullanarak görüntü işleme yazılımı 17 şirket içi koduyla.
    Not: Aksiyel ve yanal çözünürlük belirlemek için ilgili yönergeleri boyunca normalleştirilmiş PA sinyalleri noktası yayıldı fonksiyonu bulmak ve bunları bir Gauss dağılımı işlevi 17 ' ye uygun. Tam genişliği yarım maksimum elde edilir. Noktaya yayılmış işlevi elde etmek için bir nokta görüntü için gereklidir. Ancak, bir nokta hedef görüntüleme (bizim durumumuzda bir çok küçük nokta hedef için sinyal oldukça küçük ve bu nedenle biz biraz daha büyük bir hedef kullanmak gibi) zor çoğu zaman bir noktaya yayılmış işlev elde etmek başka bir yolu yoktur. Hedef büyük ise, yerine doğrudan konudan işlevi yayılmış, tek bir yayılmış kenar işlev elde edebilirsiniz. Sonra yayıldı kenar fonksiyonun ilk türevi alarak, bir noktaya yayılmış işlev elde edebilirsiniz. Bu nedenle, çözünürlük 22 hesaplamak için bir nokta hedef kullanmak kesinlikle gerekli değildir.

3. SLN görüntüleme için hayvan hazırlık

< p sınıf "jove_con =Çadır "> Not: yukarıda açıklanan el klinik görüntüleme sistemi küçük hayvan SLN görüntüleme için gösterilmiştir. Deneyler için 6 - için 8-hafta-yaşlı sağlıklı, dişi fareler (NTac:Sprague Dawley, 220 ± 30 g) tedarik. Erkek rats Meme Kanserinde oluşumu daha az sık olduğundan dişi rats kullanılır. Ancak, erkek rats çalışmaları için de kullanılabilir. Ayrıca, literatürde, dişi rats kullanılır SLN görüntüleme için daha geniş.

  1. Sıçan anesthetization
    1. görüntüleme önce bir kokteyl ketamin (100 mg/mL), xylazine (20 mg/mL) ve bir kısmı 2 adlı enjekte edilebilir serum fizyolojik içeren anestezi çözüm fareyle anestezi: 1:1. Kokteyl hayvan ağırlığının 100 gr başına 0.2 mL steril cerrahi 1 mL şırınga iğne ile (27 G, ½ inç) ekleyin.
    2. Scruff fare el tarafından boyun ve sağ alt çeyreğinde karın bir alkol bez ile dezenfekte. Anestezi çözüm hayvan vücuda enjekte.
    3. Hayvan ayak çimdik üzerinde refleks denetleyerek anaesthetized emin olmak.
  2. İçin SLN görüntüleme, Kaldır saç yavaşça piyasada bulunan saç dökücü krem ile ilgi bir bölge. Gerekli olduğu kadar tamamen alanı kapsayacak şekilde kullanın. Bir ıslak pamuk bez ile krem uygulama 3-5 dk sonra kaldırın. Göz kuruluğu ve yanlışlıkla lazer hasar önlemek için suni gözyaşı merhem uygulamak.
  3. Yer mavi masaya underpad ve hayvan yan üzerinde konumlandırın. Deneyler sırasında anestezi altında hayvan korumak için inhalasyon anestezi burun konisi (isoflurane oksijen (1.2 L/dak) ile birlikte % 0.75) aracılığıyla yönetmek. Kalp hızı ve periferik oksijen doygunluğu deneyler boyunca izlemek için farenin arka pençe için nabız oksimetre klip.
    Not: hayvan hayvan kullanımı için onaylanmış bir Isıtma yastığını kullanarak sıcak olduğundan emin olun.

4. Vivo SLN Imaging fareler

  1. önce görüntüleme, 0.5-1 mL ABD jel kullanarak cilt uygulamak ve iyi bir aplikatör kullanarak yayıldı. Görüntüleme alanının boyutu 6 cm x 6 cm bir 0,5 cm kalınlığında tavuk göğsü doku dilim yerleştirin ve kaplin geliştirmek için tavuk doku daha ABD jöle uygulamak.
    Not: Bürosu (içinde 2-3 mm) Cilt Sıçanlarda altında bulunur. İnsanlarda, göçmenlik bir, 1 cm. derinlikte dolayısıyla, tavuk doku fare insan görüntüleme senaryo taklit etmek için görüntüleme alanına yerleştirilir. Alternatif olarak, hayaletler taklit doku-ebilmek var olmak kullanılmış tavuk doku yerine.
  2. Anahtarı lazer üzerinde. Yer tavuk doku ve inceden inceye gözden geçirmek üstünde el prob tutucu BT (sağdan sola hareket sahibi) kombine ABD ve PA modunda.
    Not: Lazer ışını alan yaklaşık 3 cm 2 ve Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI) Emanet sınırı (20 mJ/cm 2) daha az olan yaklaşık 8 mJ/cm 2, akım hesaplanır 35 . Görüntüleme derinliği 2 cm için klinik ABD sistemi ayarlanır. Koruyucu gözlük her zaman lazer açıldığında, yıpranmış.
  3. Görüntüleme derinliği 2 cm için Imaging PA için ayarlamak.
  4. El prob yan yana önce kontrast ajanın enjeksiyon hareket ettirerek bölgenin ilgi ön bacak göğüs alanında, yukarıda bir denetim görüntüsünü elde etmek.
    Not: Tüm verileri ışın biçimlendirilmiş veriler kaydedilir girin daha fazla işlemek için.
  5. Kontrast Ajan, (Yani, MB (10 mg/mL)) hayvan forepaw 0.2 mL enjekte ve lenf düğümleri lenf damarları arasında kontrast Aracısı hareketi kolaylaştırmak 2 dk için iyi masaj.
    6. SLN PA sinyal yardımıyla bulmak için tavuk doku boyunca
  6. tarama el ile 5 dk sonra soruşturma.
    Not: Tüm çerçeveleri ışın biçimlendirilmiş veri türü kaydedilir.
  7. Tıklayın ' donma ' düğme--dan belgili tanımlık ABD sistemi ve tıkırtı denetimlere ' Seçili çerçevelerin verme ' kaydedilen veri vermek için dokunmatik ekran monitör düğmesinden.
    Not: Veri farklı biçimlerde depolanabilir Yani, oluşan ışın, dönüştürülmüş tarama, kanal ve IQ
  8. 2 daha fazla katman 0,5 cm kalınlığında tavuk doku dilimleri üstünde tepe-in belgili tanımlık hayvan tek tek ekleyip 1,5 cm'ye kadar görüntüleme derinliği fizibilite göstermek için SLN bulun.
  9. Görüntüleme sonra bütün tavuk dokusu dilimlerin kaldırmak
  10. Lazer geçiş.

5. PA spektroskopisi SLN

  1. 0,5 cm kalınlığında tavuk göğsü doku dilim üzerinde fare yerleştirin.
  2. Lazer dalga boyu 670 ayarla yazılımı kullanarak nm.
  3. Anahtarı lazer üzerinde. SLN PA sinyal yardımıyla bulun bölgede tavuk meme dokusu boyunca sonda tarama'yı.
  4. SLN belirledikten sonra sonda kararlı tutun.
  5. Sağlanan yazılımı ayarlama lazer dalga boyu 800 olarak girin nm lazer yazılımında hızı 10 nm/s ayarlayın ve tıklayın ' başlangıç ' düğmesini.
    Not: Bu dalga boyu 670 üzerinden değişir nm 800 nm 10 nm/s hızında. Çeşitlendirilecek dalga boyu aralığı kullanılan kontrast Ajan soğurma spektrumu bağlıdır. MB olan yaklaşık 670 zirve keskin bir nm.
  6. PA sinyal değişikliği dalga boyu değişikliği ile gözlemlemek.
  7. Lazer geçiş.
  8. Tavuk doku dilim kaldırmak.

6. Gerçek zamanlı iğne PAI izleme kullanarak

  1. yer 0,5 cm kalınlığında tavuk göğsü doku dilim hayvan. Dalga boyu 675 için ayarla nm.
  2. Anahtarı lazer üzerinde. Bulup da ekranda PA sinyal yardımıyla tanımlamak için de sonda taşımak.
  3. Gerçek zamanlı iğne izleme
    1. boyutları 0,6 x 32 mm 2, içinde rehberlik ederken SLN ulaşmak için hayvan içine UST tavuk doku ile paralel bir 23 G iğne enjekte klinik ABD Sistem Monitörü hakkında gerçek zamanlı.
  4. Lazer deneyler sonra kapatın. Tavuk dokuyu ve nabız oksimetre hayvan ve hayvan tezgah için hareket. Ultrason jeli pamuk mendil fareyle üzerine temiz.
  5. Hayvan onun yatak üzerinde yerleştirin ve bilincinin tekrar yerine geleceğinden izlemek.
  6. Davranışını normaldir sonra onun kafes hayvan dönün.

Sonuçlar

figure-results-58
Şekil 1: Sistem tanımı. Çift kalıcı klinik ABD sistemi PAI sistemiyle (a) şematik gösterimi. OPO - OF - fiber optik paket optik parametrik osilatör, FH - lif tutucu, USM - klinik ABD makine. Fiber tutucu UST ve iki çıkış fiber optik paket bütünleştirir. İsoflurane ve oksijen sağlayan anestezi makine deneyler sırasında hayvan anestezi altında tutmak i?...

Tartışmalar

Şu anda tarama, tanı ve tedavi kanser maliyeti çok yüksektir. Görüntüleme yöntemleri hangi kanser tarama ve tanı için kullanılmakta olan farklı vardır. Ancak, bu görüntüleme teknikleri çok hantal makine boyutu, invaziv tanı, unfriendliness iyonizan radyasyon, hastalar, çok pahalı, gereksinim veya radyoaktif kontrast ajanlar kullanımı da dahil olmak üzere sınırlamalar. Bu nedenle, verimli, uygun maliyetli, gerçek zamanlı görüntüleme ve sistem rehberlik çok gereklidir. Kombine ABD ve PA gör?...

Açıklamalar

Yazarlar el yazması yok ilgili mali çıkarları ve hiçbir diğer potansiyel çıkar çatışmaları ifşa etmek hakkına sahiptir.

Teşekkürler

Yazarlar Singapur Milli Eğitim Bakanlığı tarafından finanse edilen Tier 1 araştırma bütçesi mali destekten kabul etmek istiyorum (RG48/16: M4011617) ve Singapur Milli Eğitim Bakanlığı tarafından finanse edilen Tier 2 araştırma bursu (ARC2/15: M4020238). Yazarlar Dr Rhonnie Avusturya Dienzo işleme hayvanla yardımını kabul etmek istiyorum.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
Q-switched Nd:YAG laserContinuumSurelitePump laser
Optical parametric oscillatorContinuumOPO laser
Clinical ultrasound imaging systemAlpinionE-CUBE 12RDual modal ultrasound and photoacoustic imaging system
Linear array ultrasound transducerAlpinionL3-12128 element linear array transducer with centre frequency of 8.5 MHz, fractional bandwidth of 95%,
Bifurcated optical fiberCeramOptecCustom madeTo couple the light from the laser to the handheld fiber holder
LensThorlabsLB1869Focus light from the laser to the optical fiber
Ultrasound gelProgress/parker acquasonic gelPA-GEL-CLEA-5000Acoustic coupling
Image Processing softwareMathworksMatlabHome made program using Matlab
Anesthetic Machinemedical plus pte ltdNon-Rebreathing Anaesthesia machine with oxygen concentrator.Supplies oxygen and isoflurane to animal
Pulse Oxymeter portableMedtronicPM10N with veterinary sensorMonitors the pulse oxymetry of the animal
Animal distributorIn Vivos Pte Ltd, SingaporeAnimal distributor that supplies small animals for research purpose.
Breathing maskCustom madeUsed along with animal holder to supply anesthesia mixture to the animal
chicken breast tissuePasarUsed to add depth to mimic human imaging scenario
23G needleBD Precisionglide23G,1 and half inchUsed for realtime needle guidance
Holder for the fiber optic cableCustom madeTo hold the input end of the bifurcated cable
Handheld probeCustom made 3D printedWith two slots for the two output ends of the optical fiber and one slot for the ultrasound transducer
Methylene blue (10 mg/mL)SteropContrast agent for PA imaging
Laser tuning softwareSurelite OPO PLUSSLOPOSoftware to tune the wavelength of OPO laser
PhotodiodeThorlabsSP05/MTo detect the laser pulse to trigger the ultrasound system
Photodiode bias moduleThorlabsPBM42To amplify the photodiode signal to tigger ultrasound signal
Depilatory creamReckitt BenckiserVeetUsed to remove hair from the imaging area
Laser power meterOphirStarlite, p/n: 7Z01565Used to measure the laser power

Referanslar

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

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

Biyom hendisliksorunu 128Photoacoustic g r nt lemek k hayvan g r nt lemeklinik g r nt leme sistemisentinel lenf nodu g r nt lemei ne rehberliknon invaziv g r nt leme

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır