We would like to acknowledge the Department of Pathology at the University of Illinois at Chicago for financial support. Histology and visible imaging services were provided by the Research Resources Center - Research Histology and Tissue Imaging Core at the University of Illinois at Chicago established with the support of the Vice Chancellor of Research, in particular we would like to thank Ryan Deaton and Andy Hall for their expertise. We would also like to thank Agilent Technologies, in particular Frank Weston for support and loaning of additional IR lens.

1. Doku Görüntüleri bir FT-IR Mikroskop kurma ve Kazanılması <ol><li> Bölüm bir mikrotomu kullanarak IR uyumlu slayta 4 mikron kalınlığında bir formalin ile fikse parafine gömülü doku bloğu. Seçenek olarak ise, bölüm bir kriyostat kullanarak bir IR uyumlu slayt üzerine 4 mm kalınlığında bir sıvı azot dondurulmuş doku. NOT: Genellikle, bir seri bölüm cam slayt üzerinde elde edilecek ve ya immünohistokimyasal leke (örneğin Hematoksilen ve Eosin (H &amp; E) gibi) özel ile boyandı. Buna ek olarak, kültürlenmiş hücre çizgileri İR uyumlu slaytlar üzerinde yetiştirilir. IR uyumlu slaytlar iletim modu görüntüleme için yansıma modu görüntüleme (örneğin, MirrIR slayt, altın) veya IR şeffaf slaytlar IR yansıtıcı slaytlar olabilir (örneğin, BaF 2, CaF2). </li><li> Sistemden atmosferik su çıkarmak için kuru hava veya kuru azot gazı kullanarak FT-IR mikroskop ve spektrometresi temizleyin. Ayrıntılı purg sağlamak için görüntüleme öncesi en az 45 dakika bekleyinör. </li><li> Serin FPA dedektör hem (79 K) ve sıvı azot kullanılarak FT-IR mikroskop iç MCT dedektör. Dedektörleri yaklaşık her 6 saat soğutulur. DİKKAT! Sıvı nitrojen bir kriyojenik sıvı ve soğuk yanıklara, donmaya ve kapalı alanlarda boğulma içinde neden olabilir. </li><li> FT-IR görüntüleme için mikroskop sahnede örnek slayt monte edin. </li><li> Görünür ışık emin olun sonra ya dürbün ya da (bir gerçek zamanlı doku görünür görüntü sağlar) örnek yakalama programı kullanarak &quot;AÇIK&quot; ve bir numune üzerinde odaklanmak. </li><li> Böyle yanlısı kararları gibi paket yazılım paketi açın ve &#39;Toplama&#39; tıklayın, ardından &#39;Tanı&#39; ve ardından &#39;Hizala Spektrometre&#39; tıklayın. Spektrometre iç dedektöre ışın yolu tıkalı olmadığından emin olun. </li><li> &#39;Görüntüleme Kur&#39; üzerine tıklayın. </li><li> &#39;Elektronik&#39; sekmesinde, Sa Altında &#39;, uygun&#39; Speed ​​&#39;seçeneğinimpling Oranı (SDR) &#39;ve&#39; sistemine bağlı Filtreler &#39;ayarları. NOT: Bu örnekte, ayar, SDR = 4 ve Filtreler = Yok Hız = 2.5 KHz olduğunu. </li><li> &#39;Optics&#39;in sekmesinde&#39; Orta IR kaynağı &#39;,&#39; Açık diyafram &#39;ve&#39;% 100 kiriş zayıflatıcı &#39;seçili olduğundan emin olun. </li><li> &#39;Optics&#39;in sekmesinde&#39; Ground &#39;olarak seçin&#39; Dedektör &#39;sistemini, kalibre etmek için,&#39; Sol &#39;olarak&#39; Mikroskop Dedektörü &#39;, ve sonra türüne bağlı olarak&#39; Geçirgenlik &#39;ya da&#39; Optik modu &#39;altında&#39; Yansıtılması &#39;birini seçin kullanılarak hazırlanmıştır kaydırın. </li><li> &#39;Lancer Kontrolü&#39; pencere açılacaktır, Kur&#39;u tıklatın. NOT: yansıma modu 1.12 ve 1.13 ve iletim modu 1,14-1,16 yönergeleri izleyin talimatlarını takip edin. Yansıma ve iletim hem de 1.17 den devam edin. </li><li> Yansıma modu için, içinde &amp;# 8216; Raw &#39;Lancer Denetimi&#39; üzerine tıklayın &#39;. Sahne Kontrol çubuğunu kullanarak ve FT-IR interferogram görüntüde (sağ üst resim) canlı görünümünü izlerken, slayt üzerinde temiz bir alana taşıyın. </li><li> Yaklaşık 8.000 sayıları entegrasyon süresini ayarlayın. Sonraki, yapıyla doku parçası, bir doku tercihen kenarına bulmak için sahneye taşımak ve görüntünün odağını mükemmel. Değişim &#39;Sıcaklık&#39; ve odaklama geliştirmek için bir görüntü oluşturmak yardımcı olmak için &#39;Kontrast&#39; seçeneği, bu kızılötesi veri üzerinde hiçbir etkisi olmayacaktır. 1.18 den devam edin. </li><li> &#39;Raw&#39; üzerinde &#39;Lancer Denetimi&#39; tıklama iletim modu için. Sahne Kontrol çubuğunu kullanarak ve FT-IR interferogram görüntüde (sağ üst resim) canlı görünümünü izlerken, slayt temiz bir alana taşıyın. </li><li> Yaklaşık 8.000 sayıları entegrasyon süresini ayarlayın. </li><li> Onun büyük zıplama için sayıyı artırmak için odaklama / kondansatör hedefi alt ayarlayınm. Bu görünüşte Gauss ve nispeten homojen olduğundan emin olmak için Lancer Kontrol sağ alt görüntünün şeklini izlemek. Yaklaşık 8.000 sayıları yeniden entegrasyon süresini ayarlayın. NOT: FT-IR interferogram görüntüdeki piksellerin herhangi bir beyaz açarsanız, entegrasyon süresini azaltmak. </li><li> Yapısı ile bir doku parçası, bir doku tercihen kenarını bulmak ve görüntünün odağını mükemmel sahne taşıyın. İsteğe bağlı olarak, odaklama geliştirmek için bir görüntü oluşturmak yardımcı olmak için sıcaklık ve kontrast seçeneklerini değiştirmek, ancak kızılötesi veri üzerinde hiçbir etkisi olmayacaktır. </li><li> Sahne Kontrol çubuğunu kullanarak, slayt temiz bir alana taşıyın. &#39;CALIBRATE&#39; düğmesine basın. Emin olun &#39;Range (OOR) Out Of&#39; değeri 50&#39;den az olan ve &#39;High Flux&#39; ve &#39;Düşük Flux&#39; sayımları arasındaki fark en az 4.000 sayar. </li><li> Iki kez &#39;Tamam&#39; seçeneğini seçin. Optik sekmelerde seçin; &#39;Dedektörü&#39; = &#39;MCT&#39;, &#39;MicrosDedektörü &#39;=&#39; Sağ baş &#39;ve ardından&#39; Setup &#39;. Bu noktada, ekranda bir FT-IR interferogram olacaktır. &#39;Centerburst Bul&#39; üzerine tıklayın. &#39;Tamam&#39; düğmesine tıklayın. </li><li> &#39;Optics&#39;in sekmesinde,&#39; Dedektörü &#39;=&#39; Ground &#39;,&#39; Mikroskop Dedektörü &#39;=&#39; Setup &#39;&#39; Sol &#39;ve seçin yeniden seçin. </li><li> Lancer Denetim - resim temiz bir alanda hala sağlamak ve tekrar &#39;Kalibre&#39; tıklayın. &#39;Tamam&#39; düğmesine tıklayın. </li><li> Sonraki, atmosfer, sistem ve slayt absorbans düzeltmek için bir plan FT-IR görüntü toplamak. &#39;Electronics&#39;in&#39; sekmesine gidin ve 4 cm -1 veya 8 cm -1 dokusu için tipik, uygun spektral çözünürlüğü seçin. </li><li> &#39;Arka Plan&#39; sekmesine gidin ve &#39;işbirliği eklemek için tarar&#39; de 128 yazın. &#39;Yeni Dosya ...&#39; düğmesini seçin ve uygun kat arka plan dosyasını yerleştiriner. Mosaicing 1. Click &#39;Arka Plan&#39; 1 sağlamak için &#39;Imaging&#39;e&#39; sekmesini kontrol edin, bitirmek ve nerede dosyayı kaydetmek için onaylamak için tarama bekleyin. Arka plan FT-IR görüntü üzerinde bir bölgeyi tıklayın ve spektrumu kontrol edin. </li><li> Numunenin büyük bir mozaik görüntü çekmek için, &#39;Imaging&#39;e&#39; sekmesini seçin ve kazanmak isteyen mozaik boyutu için X ve Y kare sayısını yerleştirin. </li><li> &#39;Setup&#39; tıklayın ve Lancer Kontrol ilgi alanı bulmak için canlı IR görünümünü kullanın. Bir mozaik alarak Eğer, ilgi alanının ortasında canlı yem merkezi. &#39;Tamam&#39; düğmesine tıklayın. &#39;Electronics&#39;in&#39; sekmesine gidin ve (doku için 2 ve 16 taramalar arasında tipik bir değer) işbirliği eklemek için taramalar sayısını yazın. &#39;Tara&#39; tıklayın. </li><li> O odaklanmış görünüyor emin olmak için ekranda toplanan FT-IR görüntü kontrol edin. Bu konumdan bir IR spektrumunu getirmek ve gürültü kabul edilebilir bir sinyal var görünüyor olmadığını kontrol için resmin üzerine tıklayınız. Acquiörnek bir görünür bir görüntü yeniden. </li><li> Görüntü kaydetme ve ENVI-IDL gerekli biçime ihracat. </li></ol> 2. Yüksek çözünürlüklü Yetenekleri için bir FT-IR Mikroskop Uyarlama NOT: Çoğu FT-IR sistemleri yaklaşık objektif 15X büyütme ve 0.5 sayısal açıklık (NA) ile donatılmıştır. Yüksek çözünürlüklü modunda görüntü, bir kızılötesi uyumlu 36X veya YOK 74X objektif kırınım sınırlı görüntüleme yetenekleri vermek için kullanılabilir. <ol><li> Saat yönünün tersine sökerek sistemin 15X objektif çıkarın. </li><li> Onun yerine 36X veya YOK 74X objektif ya vidalayın. Kullanmadan önce hedefi hizalayın. Numune yeterince objektif yakın getirmek için objektif uzatma tüpleri kullanın. </li><li> Yeni hedef altında dokuyu yerleştirin ve dürbün ya da örnek Yakalama programı kullanarak görünür ışık kullanarak odak. NOT: Yüksek çözünürlüklü görüntüleme iletim modunda yapılmalıdır. çok yakın çalışma mesafesise hedefleri (1-2 mm) ve odak derinliği çok sığ örneği dokunmadan hedefi düşürmek için zaman ayırdığınız, yavaş ve dikkatli bir şekilde odaklama gerektirir. </li><li> 1,6-1,11 yönergeleri izleyin. NOT: anlamlı odaklanmak için daha zor ve dedektör ulaşan çok daha az ışık olmak nedeniyle, aşağıdaki protokol 1.14 dayalı ayarlanır. </li><li> İletim modunda, &#39;Raw&#39; üzerine tıklayın. Sahne Kontrol çubuğunu kullanarak ve FT-IR interferogram görüntüde (sağ üst resim) canlı görünümünü izlerken, dokuya taşımak ve (bir kenarında ideal) odaklanmak. NOT: Bu nedenle (bu seçenekler IR verileri etkilemez var) odaklama geliştirmek için bir görüntü oluşturmak yardımcı olmak için &#39;Sicakkanlilik&#39; ve &#39;Kontrast&#39; seçeneklerini ayarlamak zor olabilir. </li><li> Bir kez sahne kontrol joystick ve slayt temiz bir alanda canlı IR görünümü hareket kullanarak, odaklı. Yaklaşık 8.000 sayıları entegrasyon süresini ayarlayın. Amacını odaklama alt ayarlayınonun maksimum sayıyı artırmak. Yaklaşık 8.000 sayıları yeniden entegrasyon süresini ayarlayın. </li><li> Yapısı ile bir doku parçası, bir doku tercihen kenarına bulmak için sahneye taşımak ve görüntünün odağını mükemmel. </li><li> Yüksek çözünürlükte bir görüntü Mozaikleme ise, doğru mozaikleme için mesafeler boyunca gereken doğru hareketine izin vermek üzere sahneye ayarlayın. Sahne mesafe ayarlarını değiştirmek için, Lancer Kontrolü &#39;Kur aşamasında&#39; gidin ve doğru Mozaikleme sağlamak için yatay ve dikey hizalama ayarlarını. </li><li> Slayt temiz bir alanda sahne kumanda kolu hareket kullanma. &#39;CALIBRATE&#39; düğmesine basın. Menzil (OOR) değeri Out Of olun hem 36x ve YOK 74X hedefleri için daha az 50&#39;dir. Yüksek Flux ve Düşük Akı değerleri arasındaki fark YOK 74X hedefi için en az 1.000 sayımları ve 36X objektif için 2.000 sayımları olduğundan emin olun. </li><li> 1,19-1,27 devam edin. 1.23 yılında tarama sayısı ve1.25 arka plan görüntüsü için yaklaşık 256 tarama ve doku görüntüsü için 16-128 taramalar indirgenmiş sinyal nedeniyle ayarlanması gerekir. </li></ol> 3. görselleştirme ve Sınıflandırılması IR spektral veri kümeleri NOT: Bu bölümde, biz görselleştirmek ve ENVI + IDL gibi yazılımları coğrafi görüntü işleme kullanarak ve analiz spektral görüntü veri ayıklamak nasıl görüşecek, ancak süreç gibi MATLAB gibi CytoSpec gibi özgür yazılım olarak herhangi bir alternatif yazılım için çok benzer veya alet geliştirici kendi yazılım. İR veri gerçekleştirilebilir birkaç farklı spektral işleme teknikleri vardır. <ol><li> Açık coğrafi görüntü işleme ve analiz yazılımları ve kızılötesi veri dosyası yüklenemedi. </li><li> &quot;Spektral araçları&quot; seçerek IR verilerine bir temel düzeltme algoritması uygulayın ve aşağı kaydırın ve &quot;Absorbans spektrumları&quot; tıklayın. Bir pop-up menü gözlemlemek ve &quot;Temel correction &quot; NOT: Temel düzeltme nedeniyle saçılma veri bir başlangıç ​​ofset eğim kaldıracaktır </li><li> Spektrumları tanımlanmış bir bölge altında belli bir spektral tepe (genellikle Amid I (1.650 cm -1) veya Amid II (1.550 cm -1)) ya da bölgeye verileri oranlama yoluyla, spektral normalleşme gerçekleştirin. &quot;Absorbans Spectra&quot; menü seçenekleri altında &quot;Normal spektrumları&quot; seçerek yapın. NOT: spektrumları herhangi bir farklılık gerçek biyokimyasal farklılıklar ve kalın nedeniyle veya numune arasındaki yoğunluk farkı böylece spektral normalleşme yapılır. </li><li> Gerekli 28 ise spektrumları gürültü çıkarmak için bir gürültü azaltma algoritması kullanın. . Başlangıç ​​düzeltme, spektral normalleşme ve gürültü azaltma çoğu yazılım inşa otomatik algoritmalar sahip, elde edilebilir ulaşabilirsiniz birden yaklaşımlar vardır ek olarak, düzeltmek olacak yaklaşımlar ortaya çıkan bir sayısı vardır: NOTdetaylı 29-42 tartışılmıştır spektral sapmaları; Ancak, toplum henüz gerekli bu hangi kabul etmez. </li><li> (Tipik olarak 900 ile 4000 cm spektral aralıkta -1) görüntü içinde toplanan tüm IR frekansları listesi gözlemleyin. Seçilen frekansta doku bir görüntü gözlemlemek için özel biyomoleküllerin karşılık frekanslarda tıklayın. <ol><li> Örneğin, numunedeki protein dağılımını gözlemlemek için 1650 cm -1 bant tıklayın. Alternatif olarak numune nükleik asitlerin dağılımını gözlemlemek için 1080 cm -1 bant tıklayın. 1.650 cm dalgasayısı kullanın -1. </li></ol></li><li> Farklı biyomoleküler bileşenlerin görünüm için izin verecek vb spektral pik yükseklik oranları, pik alanı oranları hesaplanarak ek görüntüler oluşturun. &#39;Spektral Araçlar&#39; üzerine tıklayın ve ardından seçin ya &#39;Tepe Yükseklik Oranlarını&#39; veya &#39;Görüntü Alan hesaplayın&#39;görüntüler oluşturmak için. </li><li> Aydınlık görüntüleri yakalar ayrı bir bütün slayt görüntüleyici sistemi kullanılarak lekeli karşılık gelen komşu doku bölümü tarayın. IR görüntüsünün yanı sıra, görünür bir görüntü programı ile boyanmış doku dijital görüntüsünü getirmek. </li><li> Sağ ilgi bölgede resmin üzerine tıklayın ve &#39;Z profili&#39; seçeneğini seçin. Bu seçilen piksel spektral bilgi verecektir. </li><li> Bu hücre tipleri, hastalık durumlarını karşılaştırılması gibi çeşitli sınıflar, birden fazla piksel IR spektrumları bak. &#39;İlgi Bölgeler&#39; (ROI) aracını kullanarak resmin Mark belirli piksel. Bu gerçekleştirmek için, resmin üzerine sağ tıklayın ve &#39;ROI aracını&#39; seçeneğini seçin. Normal örneğin, displazi ve kanser sınıfları için, etiketlenmesine sınıfları oluşturun. &#39;Nokta&#39; - Sonra, &#39;ROI türünü&#39; seçin. Ardından için piksel seçmek ve IR görüntüsünün uygun piksel çizmek için sınıfı seçin. Ortalama spektrumları f türetveya &#39;Ortalama ROI&#39; aracını kullanarak sınıfların her. </li><li> Grafik yazılımı komplo ile elde spektrumları karşılaştırın. </li></ol>

The authors have nothing to disclose.

FT-IR patoloji tanı mevcut standart iyileştirmede önemli bir role sahip potansiyeline sahip, doku kesitlerinin etiket ücretsiz biyokimyasal görüntüleme için gelişmekte olan bir yöntemdir. patoloji mevcut altın standart dokular, parafin gömülü, formalin sabit, biopsi birden çok kez kesitli ve birden fazla lekeler ile boyanmış gerektirir. Bir yüksek eğitimli patolog öznel görsel bir tanıyı belirlemek için doku yapısı ve hücresel morfoloji değerlendirmek zorundadır. Burada bölümlerin aynı tip yüksek çözünürlüklü kızılötesi görüntüleri toplamak ve hücre tipleri ve hastalık durumlarında arasındaki kimyasal farklılıkları incelemek için hesaplamalı yaklaşımlar bazı tartışmak nasıl gösterir. Bu protokol kapsamında kritik adımlar dokular çok dikkatli odaklı olmasını sağlamak için vardır ve sistem de çok kaliteli spektroskopik verileri sağlamak için kalibre edilir. sisteminin kurulması bakım özellikle criti olduğunu<html> cal yüksek büyütme hedefleri ile çalışırken. Sorun giderme yardımcı olmak için, aşağıdaki liste karşılaşılan olası bazı zorlukları kapsar; Sorun: yansıma görüntüleme Düşük IR şiddeti. Çözüm: yansıtıcı kaplama slayt yanlış tarafında olabilecek IR slayt yönünü kontrol edin. Sorun: Lancer Kontrol Düşük sinyal / Kırmızı uyarı işareti. Çözüm: LN2 ile serin dedektörler. Sıvı azot çalışması FPA dedektörler için gereklidir ve periyodik tepesinde olmak gerektirir. Sorun: Hız hatası / hareket hataları. Çözüm: spektrometre Reset ve titreşimleri azaltır. Titreşimler interferometreye hareketli ayna rahatsız neden olur. Sorun: veri Su buharı ani. Çözüm: sistemde tasfiye artırın ve havadan örnek korumak. Sorun: Geçersiz centerburst. Çözüm: centerburst bulun. e_content &quot;&gt; Sorun:. iletim Düşük akı fark odaklı olsa Çözüm:. kızılötesi ışık örnek üzerinde bir noktaya odaklanmış değil gibi alt kondansatörü ayarlayın Bu oluşacaktır. Bu yazıda, iletim veya transflectance modunda ya dokuların yüksek çözünürlüklü kızılötesi görüntüleri elde etmek için nasıl odaklanmıştır. FT-IR görüntüleme doğası, bu tür alt-tabaka tipine tespit tekniği, örnek kalınlığı, spektral çözünürlük, interferometre ayna hızı vb Bu parametrelerin etkisi olarak veri toplama ile yapılabilir çok modifikasyonlar olmasıdır var Son zamanlarda 4,5,17,51 geniş detaylı olarak tartışılmıştır. ATR modunda 10,24,26 içinde görüntüleme de dahil olmak üzere yüksek çözünürlüklü IR görüntüleme sağlamak için nano ölçekli termal yaklaşımlar 52,53 kullanılarak görüntüleme sistemi yapılabilir değişiklikler vardır. yüksek çözünürlüklü kızılötesi görüntüleme ile ana sınırlama ti olduğunussues (tipik olarak 4 um kalınlığında) üzerinden geçmesi için dikkatli bir şekilde hazırlanan ve IR için yeterince ince olması gerekir. Buna ek olarak, iletim ve yansıtma FT-IR görüntüleme nedeniyle su IR absorbans kuru olmasını örnekleri gerektirir. Ancak, FT-IR görüntüleme ki, diğer tekniklere göre önemli avantajlara sahiptir it can doku çok hızlı görüntü büyük alanlar, zengin ve ayrıntılı biyokimyasal bilgi türetmek ederken. Bir etiket-serbest bir şekilde biyokimyasal bilgileri elde Diğer benzer teknikler Raman spektroskopisi, ancak veri toplama zamanı görüntüleri elde etmek için çok daha yavaş olduğunu bulunmaktadır. Yeni Raman görüntüleme yaklaşımları Uyarılmış Raman saçılımı (SRS) ve Tutarlı Antistokes Raman saçılımı (CARS) dahil ortaya çıkıyor; Ancak, onlar erişim sınırlı spektral aralığı veya tek frekanslı görüntüleme var. veri toplama, uzamsal çözünürlük ve hesaplamalı yaklaşımlar durumu hızındaki gelişmeler FT-IR imag yapımında büyük değeri olmuşturpatolojide yeni bir görüntüleme aracı olarak çeviri için bir daha uygun bir yaklaşım ing. mekansal çözünürlükte son gelişmeler nedeniyle konvansiyonel FT-IR görüntüleme sistemleri kullanılarak çözülebilir olmayan anahtar hücre tiplerine doku patolojisi için özellikle önemli olmuştur. Reddy ve ark son kağıt. FT-IR görüntüleme sisteminin 5 optimum uzaysal çözünürlüğü elde etmek için ideal bir sistemi modellemek için nasıl gösterdi. Bu yazıda sunulan böbrek doku örneği glomerüler yapılar (Şekil 3 ve Şekil 5) biyokimyasal bilgileri ayıklamak amacıyla daha yüksek uzaysal çözünürlükte önemini ortaya koymaktadır. Gelecekte, Kuantum Cascade Lazerler çok parlak kızılötesi ışık kaynaklarının yeni gelişmeler 54-57, 3D spektral görüntüleme 58, ve nano ölçekli IR teknolojileri alanında devrimler 52,53,59,60 olabilir araştırma heyecan verici yeni yollar tutun doku görüntüleme gelecekte büyük etkileri. <p cldiagnostik değere sahip olabilir ek biyokimyasal bilgi için bir ihtiyaç vardır burada eşek = &quot;jove_content&quot;&gt; ve karaciğer ve böbrek hastalığı uygulama örnekleri sunulmuştur. Chicago Illinois Üniversitesi Patoloji Anabilim spektral Patoloji Laboratuarı hastalığı tanısı iyileştirilmesine yönelik IR görüntüleme teknolojilerinin çeviri odaklı ve hasta sonucun tahmin artırıldı. FT-IR görüntüleme kantitatif ve objektif bilgiler gerekli patoloji uygulamada mevcut sınırlamalar bazılarının üstesinden gelmek olabilir. Özellikle, gelecekteki iş akım teknikleri yeterli tanı duyarlılığını sağlamak veya sınırlı bilgi sağlamak için başarısız mevcut patoloji uygulamada alanların belirlenmesi üzerine odaklanmıştır. Bir açık bir ihtiyaç patoloji mevcut uygulamaların iyileştirilmesi ve yüksek çözünürlüklü FT-IR görüntüleme kullanarak ulaşılabilir olabilecek bir hastanın hastalık durumu hakkında patolog, daha fazla bilgi vererek doğru var.

IR spektroskopisi 1930&#39;lardan beri bazı şeklinde kullanılabilir bir analitik araç olmuştur; Ancak, sadece FT-IR ile doku görüntüleme alanı patladı son on yıl içinde be. nedeniyle büyük Odak Düzlemi Array durumu (FPA) genellikle IR duyarlı dedektörler 1 binlerce dedektörler için veri toplama 1) artış hızı: doku görüntüleme için FT-IR gelişmeler üç temel gelişmelerin büyük bir bölümünde tahrik edilmiştir gelişmiş işleme algoritmaları ve büyük hiperspektral verileri işlemek için hesaplama gücü 2, 2) geliştirme 3. setleri, ve FT-IR görüntüleme sistemlerinin 3) modelleme uzaysal çözünürlüğü 4,5 maksimize etmek. Dokulardan 17 point spektrumları veya haritalar elde etmek için adımlar detayı Doğa Protokolleri kağıda ek olarak çok sayıda yüksek kaliteli ve son zamanlarda 6-16 FT-IR spektroskopisi alanını gözden çok geniş makaleler, olmuştur. Bu yazıda, prot üzerinde durulacakocol yüksek çözünürlüklü yetenekleri ile modifiye FT-IR sisteminde 128 x 128 FPA dedektör kullanılarak dokuların görüntüleri elde etmek. FT-IR görüntüleme uzun nedeniyle her piksel biyokimyasal bilgi hazinesi olan görüntüleri elde etmek için yeteneği hücre ve doku görüntüleme için bir potansiyel arzu araç olarak öne sürülmüştür. FT-IR görüntüleme, bir numunedeki farklı biyomoleküllerin kantitatif orta kızıl ötesi farklı bölgelerini emeceği ilkesine dayanmaktadır; Bu bir &#39;biyokimyasal parmak izi&#39; türetilmesi için izin verir. Bu parmak izi farklı hücre tipleri ve hastalık durumları arasında değiştirmek için birçok çalışmalarda gösterilmiştir olmuştu. Lekeleri ve immünohistokimyasal belirteçler görselleştirmek ve tanı ve tedavi seçeneklerini yönlendirmek için kullanılan hücre tiplerini ve doku yapıları belirlemek için kullanılması gereken geleneksel patoloji uygulamada aksine, FT-IR görüntüleri doku doğal biyokimya dayanarak oluşturulmuştur. Mevcut techniqTanı için boyama dokusunun vi zaman alıcı, zahmetli, yıkıcı ve FT-IR Bu süreç, hızlı tahribatsız, yüksek otomasyonlu ve daha objektif hale getirmek için potansiyeli sunmaktadır ise, patolog öznel uzmanlık gerektirir. Buna ek olarak, FT-IR, geleneksel boyama teknikleri kullanılarak kolayca erişilebilir olmayabilir ilave biyokimyasal bilgi elde etmek için yeni bir yol sağlar. Son yılların en heyecan verici gelişmelerden biri artık hücre tipleri ve kapsamlı bir hastalık tanısı için kritik olan doku yapılarının görselleştirme ve karakterizasyonu için izin yüksek çözünürlüklü görüntüleme yaklaşımlarının kullanılabilirliği olmuştur. Bu tekniklerden biri de birçok heyecan verici çalışma uygulamaları 19-25 gösteren, yüksek çözünürlüklü görüntüleme 18 sağlayan bir yüksek kırılma indeksi, bir katı daldırma lens (SIL) içerir zayıflatılmış Toplam Yansıtma (ATR) FT-IR olduğunu. Buna ek olarak, ağırlıkolarak son zamanlarda ATR görüntüleme ile ilişkili artmış uzaysal çözünürlüğü endotelyal ve meme kanseri teşhisi 26 kilit bileşeni oluşturan meme dokusunda miyoepitelyal hücrelerin görselleştirme ve sınıflandırılması için izin olduğunu göstermiştir. ATR görüntüleme çok yararlı olmakla birlikte, bu teknik, FT-IR görüntü oluşturmak için doku ile iletişim kurmak için SIL gerektirmektedir; bu nedenle, bir kullanımı bir bakıma dokuların büyük bir kısmının hızlı bir şekilde görüntülenmiştir gereken doku patolojisi ile sınırlıdır. İkinci bir yaklaşım IR parlak bir kaynağı olarak bir sinkrotron kullanan varolan bir FT-IR, sisteme yüksek bir büyütme amacı birleştirilmesi ile gösterilmiştir, tamamen 0.54 x 0.54 um etkili bir piksel boyutuna sahip bir FPA ve resmi de aydınlatılması mümkündür. Bize konvansiyonel FT-IR sistemleri 4 kullanılarak çözülebilir değildi meme ve prostat dokularında önemli yapıları görselleştirmek için bu izin. IR görüntü mekansal çözünürlük bu dramatik artışlar olurkenn kullanımı nedeniyle sinkrotron gerektiren sınırlı kalmıştır, heyecan verici idi. Daha sonra, optimal sistem aynı zamanda yüksek çözünürlüklü görüntüleme bir sinkrotron kaynağı gereksinimi olmadan 1.1 x 1.1 mikron piksel boyutu ile yetenekleri değil, geleneksel bir globar IR kaynağı 5 kullanmak için izin verebilir dizayn edilmiştir. Bu makalede, biz çoklu IR hedefleri (15X, 36X ve YOK 74X) kullanarak gürültü oranı kabul edilebilir bir sinyal ile dokuların kırınım sınırlı IR görüntüleme için izin varolan ticari FT-IR görüntüleme sistemi değiştirmek için nasıl gösterir. Üç hedefleri ile etkin piksel boyutu 5.5 x 5.5 mm (15X), 2.2 x 2.2 mm (36X) ve 1.1 x 1.1 mm (YOK 74X). Daha sonra karaciğer ve böbrek biyopsileri 27 hastalık tespiti için mekansal çözünürlükte kazanımların önemini bazı örnekler vermek.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1102">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:336px;">Cary 600 Series FT-IR system</td>
			<td style="width:308px;">Agilent</td>
			<td style="width:192px;">Multiple configurations&#160;</td>
			<td style="width:267px;">Alternate FT-IR imaging systems exist</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:336px;">Adjustable ReflX Objective 74X/0.65NA IR</td>
			<td style="width:308px;">Edmund Optics</td>
			<td style="width:192px;">66-592</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Adjustable ReflX Objective 36X/0.5NA IR</td>
			<td style="width:308px;">Edmund Optics</td>
			<td style="width:192px;">66-586</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:336px;">MirrIR slide</td>
			<td style="width:308px;">Kevley Technologies</td>
			<td style="width:192px;">CFR</td>
			<td>For FT-IR reflection-mode measurements</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:336px;">Barium Fluoride slides</td>
			<td style="width:308px;">International Crystal Laboratories</td>
			<td style="width:192px;">Multiple sizes</td>
			<td>For FT-IR transmission-mode measurements</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:336px;">Calcium Fluoride slides</td>
			<td style="width:308px;">International Crystal Laboratories</td>
			<td style="width:192px;">Multiple sizes</td>
			<td>For FT-IR transmission-mode measurements</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:336px;">Dry Nitrogen/Dry Air gas</td>
			<td style="width:308px;">Multiple gas suppliers</td>
			<td style="width:192px;">Multiple sizes</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:336px;">Hexane</td>
			<td style="width:308px;">Sigma Aldrich</td>
			<td style="width:192px;">Multiple sizes</td>
			<td>For deparafinizing tissue</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:336px;">Liquid Nitrogen</td>
			<td style="width:308px;">Multiple cryogenic liquid suppliers</td>
			<td style="width:192px;">Multiple sizes</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:336px;">ENVI-IDL software</td>
			<td style="width:308px;">Exelis-Vis</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td>Other software packages available</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:336px;">Whole slide Imager</td>
			<td style="width:308px;">Scanscope (Aperio) or Nanozoomer (Hamamatsu)</td>
			<td style="width:192px;"></td>
			<td>To image stained slides</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high-definition fourier transform infrared (ft-ir) spectroscopic imaging of human tissue sections towards improving pathology

Yüksek çözünürlüklü Fourier Kızılötesi (FT-IR) spektroskopik görüntüleme biyokimyasal bilgi ilişkili olan detaylı görüntüler elde etmek gelişmekte olan bir yaklaşımdır Transform. Doku FT-IR görüntüleme orta kızıl ötesi farklı bölgeleri, varlığı ve bileşimine bağlı olabilir (örneğin, C = O, CH, NH) hücre veya doku içinde farklı kimyasal bağlar tarafından absorbe edilir prensibine dayanır biyomoleküllerin (örneğin, lipidler, DNA, glikojen, protein, kollajen). FT-IR görüntüsü olarak, görüntü içindeki her bir piksel daha sonra, hücre tipi veya hastalık tipi sınıflandırma için yararlanılabilir hücrelerin biyokimyasal durumu hakkında bilgi verebilir tüm Kızılötesi (IR) spektrum içerir. Bu yazıda göstermek: Bir FT-IR sistemini kullanarak insan dokularından IR görüntüleri edinme, yüksek çözünürlüklü görüntüleme yetenekleri için izin ve nasıl FT-IR görüntüleri görselleştirmek için mevcut enstrümantasyon değiştirmek nasıl. Daha sonra FT-IR bazı uygulamaları sunmakpatoloji için örnek olarak karaciğer ve böbrek kullanarak. FT-IR görüntüleme hastalık süreçlerinin bir parçası olarak biyomoleküler değişiklikler yeni fikir veren yönelik tamamen etiket ücretsiz olmayan bozucu rota hücreleri ve doku biyokimyasal bilgi edinmek için yeni bir rota sağlayan heyecan verici uygulamaları tutar. Ayrıca, bu biyokimyasal bilgiler potansiyel hastalık tanısı bazı yönlerinin nesnel ve otomatik analiz için izin verebilirsiniz.

FT-IR görüntüleme ilgi IR frekansına bağlı olarak farklı kontrastlar verebilir doku IR görüntülerinin türetilmesi için izin verir. Buna ek olarak, bir IR görüntüsü ile, her bir piksel hücresi türleri veya hastalık hallerinin (Şekil 1) biyokimyasal özellikleri hakkında bilgi verebilir farklı biyomoleküllerin karşılık gelen farklı zirveleri ile tüm İR spektrumu içerir. Burada, biz ancak daha gelişmiş otomatik sınıflandırma yapılabilir gibi Bayes sınıflandırma, Rastgele Orman, Yapay Sinir Ağları, ve Hiyerarşik Kümeleme Analizi gibi ek algoritmaları 3,43-50 kullanarak mümkündür, sınıflar arasındaki spektral imza karşılaştırmak nasıl göstermiştir Eldeki. Kontrollü Sınıflandırma yaklaşımlar hücre tipi veya hastalık durumunun otomatik tanıma izin verecek şekilde eğitilmiş bir sınıflandırıcı yapımı için izin verir. Denetimsiz sınıflandırma yaklaşımları doğal dif oluşan bakmak için kullanılabilirdokuda farklar veya biyokimyasal varyans nedeniyle hücreler. FT-IR enstrümantasyon, Cassegrain hedeflerini kullanarak görüntüleme modu IR opak delikleri kullanarak tek bir nokta / eşleme modunda ölçüm kullanarak ya da iletim modunda bir toplama amaç ya da tek bir amacı ile birleştiğinde bir aydınlatıcı objektif gelen, son birkaç on yıl içinde gelişti yanar ve yansıma modda toplar (Şekil 2), hem o. Son zamanlarda iletim modunda toplama hedefi toplanan IR görüntülerin 4,5 mekansal çözünürlükte önemli artışlara yol açar kırılma sınırlı IR görüntüleme için izin vermek için daha yüksek büyütme ve sayısal açıklık hedefi için dışarı açık olması ispatlandı. Şimdi, örneğin, böbrek, glomerüllerinde fonksiyonel birimleri hücre tiplerini ve doku yapıları belirlemek gibi doku görüntüleme için mekansal çözünürlükte gelişmeler içi uyarlanmış kullanarak, kritik öneme olmuşturFT-IR sistemleri (Şekil 3). Yüksek çözünürlüklü FT-IR görüntüleme anormal bölgeleri tespit etmek ve farklı hücre tipleri arasındaki biyokimyasal farklılıkları belirlemek için incelenecek dokuların ayrıntılı görüntüler sağlar. Bir karaciğer dokusu çekirdek olarak, displazi ve olmayan displastik siroz (Şekil 4) iki farklı alanlarını ayıran fibrozis infiltratif hepatositlerin ve bölgeleri görselleştirmek mümkündür. Biz karaciğer hastalığı zor durumlarda kullanılmak üzere otomatik tanı araçları haline getirme yolunda bu yararlanabilmesi için çalışıyoruz. Önemlisi, artan uzaysal çözünürlüğü şimdi bize histolojik değişiklikler belirgindir önce kimyasal hastalık modifiye edilebilir spesifik yapısal özellikleri izole etmek izin verebilirsiniz. Örneğin, daha önce, böyle Bowman kapsül, mesangium, glomerüler bazal membran ve boru şeklindeki bazal membran olarak böbrek glomerüler yapılarında biyokimyasal değişikliklerin belirlenmesi odaklandık<html> patolog tarafından belirlenen değişiklikler (Şekil 5) görülebilir. Özellikle, biz mevcut teknikler başarılı müdahale için erken yeterli şekilde değişiklikleri tanımlamak için başarısız transplant hastalarında, diyabetik nefropati ve kronik rejeksiyon ilerlemesi ile ilişkili değişikliklerin belirlenmesi ilgilendi. <img alt="Şekil 1," src="/files/ftp_upload/52332/52332fig1.jpg" /> (A), H &amp; E (B) karaciğer biyopsisi ve aynı iç bölmede seri IR absorbans görüntülerden çekirdek lekeli 3286 cm-1 ve (C) 2603 bir karaciğer çekirdek Şekil 1. FT-IR görüntü ve spektrumu. Resim farklı yapısal özellikler vurgulanan cm -1. Etiketli önemli tepe noktalarının (D) doku Tipik IR spektrumu,. Ölçek çubuğu = 100 mikron.fig1large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; bu rakamın daha büyük bir versiyonunu görmek için burayı tıklayınız. <img alt="Şekil 2," src="/files/ftp_upload/52332/52332fig2.jpg" /> Şekil 2. Optik şematik detaylandırma FT-IR mikroskop çalışma modları. (A) iletim modunda, numune alt amaç ile aydınlatılmış ve numune geçen ışık üst hedefi ile toplanır. Yansıma modunda (B), üst amacı hem örnek aydınlatmak ve yansıyan ışık toplamak için hizmet vermektedir. Alt amaç kullanılmaz. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52332/52332fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 3," src="/files/ftp_upload/52332/52332fig3.jpg" /> Ayırıcı Şekil 3. Karşılaştırılması2,925 cm -1 NA ile. (A) 15X toplama hedefi = 0.5 (5.5 x 5.5 mikron piksel boyutu) bir böbrek glomerül FT-IR görüntüleri t mikroskop hedefleri. NA ile (B) 36X toplama amacı = 0.5 (2.2 x 2.2 mikron piksel boyutunda). NA ile objektif toplama (C) YOK 74X 0.65 (1.1 x 1.1 mikron piksel boyutu) =. Ölçek çubuğu = 50 mikron. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52332/52332fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 4," src="/files/ftp_upload/52332/52332fig4.jpg" /> Şekil karaciğer çekirdeğinde fibrozis ve hepatositler arasında 4. spektral farklılıklar. Karaciğer biyopsisi (A) H &amp; E boyalı çekirdek. (B) FT-IR taranan bir seri bölüm çekirdek (36X objektif kurulum) resmi. (C) Tecrüberesentative (A) &#39;de oklarla gösterilmektedir doku bölgelerden alınan hepatositlerin ve fibrozis spektrumu ve (B). Ölçek çubuğu = 100 mikron. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52332/52332fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a> <img alt="Şekil 5," src="/files/ftp_upload/52332/52332fig5.jpg" /> Yüksek çözünürlüklü bir FT-IR görüntüleme kullanılarak böbrek doku biyopsisi özellikler Şekil 5 farklılaşması. Özelliklere sahip, (A) periyodik asit-Schiff Kesitler etiketli ekstre edilecek. (B), aynı doku seri bölümünün CH 2 asimetrik uzanan coğrafyada (36X objektif kurulum) Yüksek çözünürlüklü FT-IR görüntü. (C), (A) kimyasal dif edebilmek için (B) FT-IR görüntü kullanılarak ekstre etiketli ÖzelliklerDört doku özelliklerini farklılaştıran. Ölçek çubuğu = 50 mikron. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52332/52332fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about High-definition Fourier Transform Infrared FT-IR Spectroscopic Imaging of Human Tissue Sections towards Improving Pathology at JoVE.com

High-definition Fourier Transform Infrared FT-IR Spectroscopic Imaging of Human Tissue Sections towards Improving Pathology

Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopic imaging is a fast and label-free approach to obtain biochemical data sets of cells and tissues. Here, we demonstrate how to obtain high-definition FT-IR images of tissue sections towards improving disease diagnosis.

Yüksek çözünürlüklü Fourier Patoloji iyileştirilmesi yönünde İnsan Doku Bölümler Kızılötesi (FT-IR) Spektroskopik Görüntüleme Dönüşümü

High-definition Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopic imaging is an emerging approach to obtain detailed images that have associated ...

high-definition-fourier-transform-infrared-ft-ir-spectroscopic

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Electrical Engineering

Medicine

Unit 1

High-definition Fourier Transform Infrared (FT-IR) Spectroscopic Imaging of Human Tissue Sections towards Improving Pathology

z-Transform

SCIENTISTS IN ACTION

33.0K Görüntüleme.  University of Illinois at Chicago. Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopic imaging is a fast and label-free approach to obtain biochemical data sets of cells and tissues. Here, we demonstrate how to obtain high-definition FT-IR images of tissue sections towards improving disease diagnosis. 

Video: High-definition Fourier Transform Infrared FT-IR Spectroscopic Imaging of Human Tissue Sections towards Improving Pathology

Technique and Considerations in the Use of 4x1 Ring High-definition Transcranial Direct Current Stimulation (HD-tDCS)

High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) has recently been developed as a noninvasive brain stimulation approach that increases the accuracy of current delivery to the brain by using arrays of smaller "high-definition" electrodes, instead of the larger pad-electrodes of conventional tDCS. Targeting is achieved by energizing electrodes placed in predetermined configurations. One of these is the 4x1-ring configuration. In this approach, a center ring electrode (anode or cathode) overlying the target cortical region is surrounded by four return electrodes, which help circumscribe the area of stimulation. Delivery of 4x1-ring HD-tDCS is capable of inducing significant neurophysiological and clinical effects in both healthy subjects and patients. Furthermore, its tolerability is supported by studies using intensities as high as 2.0 milliamperes for up to twenty minutes.
Even though 4x1 HD-tDCS is simple to perform, correct electrode positioning is important in order to accurately stimulate target cortical regions and exert its neuromodulatory effects. The use of electrodes and hardware that have specifically been tested for HD-tDCS is critical for safety and tolerability. Given that most published studies on 4x1 HD-tDCS have targeted the primary motor cortex (M1), particularly for pain-related outcomes, the purpose of this article is to systematically describe its use for M1 stimulation, as well as the considerations to be taken for safe and effective stimulation. However, the methods outlined here can be adapted for other HD-tDCS configurations and cortical targets.

Technique and Considerations in the Use of 4x1 Ring High-definition Transcranial Direct Current Stimulation HD-tDCS

High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS), with its 4x1-ring montage, is a noninvasive brain stimulation technique that combines both the neuromodulatory effects of conventional tDCS with increased focality. This article provides a systematic demonstration of the use of 4x1 HD-tDCS, and the considerations needed for safe and effective stimulation.

4x1 Yüzük Kullanımı Yüksek çözünürlüklü Transkraniyal Doğru Akım Uyarım (HD-TEKMER) olarak Teknik ve Düşünceler

High-definition transcranial direct current stimulation (HD-tDCS) has recently been developed as a noninvasive brain stimulation approach that increases ...

Tıp

Tissue-simulating Phantoms for Assessing Potential Near-infrared Fluorescence Imaging Applications in Breast Cancer Surgery

Inaccuracies in intraoperative tumor localization and evaluation of surgical margin status result in suboptimal outcome of breast-conserving surgery (BCS). Optical imaging, in particular near-infrared fluorescence (NIRF) imaging, might reduce the frequency of positive surgical margins following BCS by providing the surgeon with a tool for pre- and intraoperative tumor localization in real-time. In the current study, the potential of NIRF-guided BCS is evaluated using tissue-simulating breast phantoms for reasons of standardization and training purposes.
Breast phantoms with optical characteristics comparable to those of normal breast tissue were used to simulate breast conserving surgery. Tumor-simulating inclusions containing the fluorescent dye indocyanine green (ICG) were incorporated in the phantoms at predefined locations and imaged for pre- and intraoperative tumor localization, real-time NIRF-guided tumor resection, NIRF-guided evaluation on the extent of surgery, and postoperative assessment of surgical margins. A customized NIRF camera was used as a clinical prototype for imaging purposes.
Breast phantoms containing tumor-simulating inclusions offer a simple, inexpensive, and versatile tool to simulate and evaluate intraoperative tumor imaging. The gelatinous phantoms have elastic properties similar to human tissue and can be cut using conventional surgical instruments. Moreover, the phantoms contain hemoglobin and intralipid for mimicking absorption and scattering of photons, respectively, creating uniform optical properties similar to human breast tissue. The main drawback of NIRF imaging is the limited penetration depth of photons when propagating through tissue, which hinders (noninvasive) imaging of deep-seated tumors with epi-illumination strategies.

Near-infrared fluorescence (NIRF) imaging may improve therapeutic outcome of breast cancer surgery by enabling intraoperative tumor localization and evaluation of surgical margin status. Using tissue-simulating breast phantoms containing fluorescent tumor-simulating inclusions, potential clinical applications of NIRF imaging in breast cancer patients can be assessed for standardization and training purposes.

Meme Kanseri Cerrahisinde Potansiyel Yakın kızılötesi Floresans Görüntüleme Uygulamaları değerlendirilmesi için Phantom Doku-simüle

Inaccuracies in intraoperative tumor localization and evaluation of surgical margin status result in suboptimal outcome of breast-conserving surgery ...

Cerenkov Luminescence Imaging of Interscapular Brown Adipose Tissue

Brown adipose tissue (BAT), widely known as a &#8220;good fat&#8221; plays pivotal roles for thermogenesis in mammals. This special tissue is closely related to metabolism and energy expenditure, and its dysfunction is one important contributor for obesity and diabetes. Contrary to previous belief, recent PET/CT imaging studies indicated the BAT depots are still present in human adults. PET imaging clearly shows that BAT has considerably high uptake of 18F-FDG under certain conditions. In this video report, we demonstrate that Cerenkov luminescence imaging (CLI) with 18F-FDG can be used to optically image BAT in small animals. BAT activation is observed after intraperitoneal injection of norepinephrine (NE) and cold treatment, and depression of BAT is induced by long anesthesia. Using multiple-filter Cerenkov luminescence imaging, spectral unmixing and 3D imaging reconstruction are demonstrated. Our results suggest that CLI with 18F-FDG is a practical technique for imaging BAT in small animals, and this technique can be used as a cheap, fast, and alternative imaging tool for BAT research.

In this video report, we show the application of Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for interscapular brown adipose tissue in mice under activated and depressed conditions.

Interskapular kahverengi adipoz dokuda arasında Çerenkov Lüminesans Görüntüleme

Brown adipose tissue (BAT), widely known as a &#8220;good fat&#8221; plays pivotal roles for thermogenesis in mammals. This special tissue is closely ...

Working with Human Tissues for Translational Cancer Research

Medical research for human benefit is greatly impeded by the necessity for human tissues and subjects. However, upon obtaining consent for human specimens, precious samples must be handled with the greatest care in order to ensure integrity of organs, tissues, and cells to the highest degree. Unfortunately, tissue processing by definition requires extraction of tissues from the host, a change which can cause great cellular stress and have major repercussions on subsequent analyses. These stresses could result in the specimen being no longer representative of the site from which it was retrieved. Therefore, a strict protocol must be adhered to while processing these specimens to ensure representativeness. The desired assay(s) must also be taken into consideration in order to ensure that an optimal technique is used for sample processing. Outlined here is a protocol for tissue retrieval, processing and various analyses which may be performed on processed tissue in order to maximize downstream production from limited tissue samples.

Translational cancer research is dependent on extraction of human tissues. Much work has gone into optimizing extraction methods for ex vivo analysis. Here, we describe tissue processing methods allowing for maximal data output from limited samples.

Translational Kanser Araştırma İnsan Doku ile Çalışma

Medical research for human benefit is greatly impeded by the necessity for human tissues and subjects. However, upon obtaining consent for human ...

Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of stroke than relying on indirect measurements, and will be a potent and robust vascular research tool. We use an optical imaging approach that labels thrombi with a molecular imaging thrombus marker&#160;&#8212; a Cy5.5 near-infrared fluorescent (NIRF) probe that is covalently linked to the fibrin strands of the thrombus by the fibrin-crosslinking enzymatic action of activated coagulation factor XIIIa during the process of clot maturation. A micro-computed tomography (microCT)-based approach uses thrombus-seeking gold nanoparticles (AuNPs) functionalized to target the major component of the clot: fibrin. This paper describes a detailed protocol for the combined in vivo microCT and ex vivo NIRF imaging of thromboemboli in a mouse model of embolic stroke. We show that in vivo microCT and fibrin-targeted glycol-chitosan AuNPs (fib-GC-AuNPs) can be used for visualizing both in situ thrombi and cerebral embolic thrombi. We also describe the use of in vivo microCT-based direct thrombus imaging to serially monitor the therapeutic effects of tissue plasminogen activator-mediated thrombolysis. After the last imaging session, we demonstrate by ex vivo NIRF imaging the extent and the distribution of residual thromboemboli in the brain. Finally, we describe quantitative image analyses of microCT and NIRF imaging data. The combined technique of direct thrombus imaging allows two independent methods of thrombus visualization to be compared: the area of thrombus-related fluorescent signal on ex vivo NIRF imaging vs. the volume of hyperdense microCT thrombi in vivo.

This protocol describes the application of combined near-infrared fluorescent (NIRF) imaging and micro-computed tomography (microCT) for visualizing cerebral thromboemboli. This technique allows the quantification of thrombus burden and evolution. The NIRF imaging technique visualizes fluorescently labeled thrombus in excised brain, while the microCT technique visualizes thrombus inside living animals using gold-nanoparticles.

Doğrudan Serebral emboli görselleştirme için Kombine Yakın kızılötesi Floresan Görüntüleme ve Mikro bilgisayarlı Tomografi

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of ...

3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS images are constructed from calibrated freehand 2D B-mode ultrasound images, which are positioned into a voxel array. Ultrasound (US) imaging allows quantification of muscle size, fascicle length, and angle of pennation. These morphological variables are important determinants of muscle force and length range of force exertion. The presented protocol describes an approach to determine volume and fascicle length of m.&#160;vastus lateralis and m.&#160;gastrocnemius medialis. 3DUS facilitates standardization using 3D anatomical references. This approach provides a fast and cost-effective approach for quantifying 3D morphology in skeletal muscles. In healthcare and sports, information on the morphometry of muscles is very valuable in diagnostics and/or follow-up evaluations after treatment or training.

3D ultrasound imaging (3DUS) allows fast and cost-effective morphometry of musculoskeletal tissues. We present a protocol to measure muscle volume and fascicle length using 3DUS.

3D ultrason görüntüleme: hızlı ve uygun maliyetli morfometri kas-iskelet dokusunun

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS ...

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic demand. Reactive hyperemia (in response to a brief period of tissue ischemia) is an independent predictor of cardiovascular events and provides important insight into vascular health and vasodilatory capacity. Skeletal muscle oxidative capacity is equally important in health and disease, as it determines the energy supply for myocellular processes. Here, we describe a simple, non-invasive approach using near-infrared spectroscopy to assess each of these major clinical endpoints (reactive hyperemia, neurovascular coupling, and muscle oxidative capacity) during a single clinic or laboratory visit. Unlike Doppler ultrasound, magnetic resonance images/spectroscopy, or invasive catheter-based flow measurements or muscle biopsies, our approach is less operator-dependent, low-cost, and completely non-invasive. Representative data from our lab taken together with summary data from previously published literature illustrate the utility of each of these end-points. Once this technique is mastered, application to clinical populations will provide important mechanistic insight into exercise intolerance and cardiovascular dysfunction.

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with &#039;One Stop Shop&#039; Near-infrared Spectroscopy

Here, we describe a simple, non-invasive approach using near-infrared spectroscopy to assess reactive hyperemia, neurovascular coupling and skeletal muscle oxidative capacity in a single clinic or laboratory visit.

Kas iskelet nörovasküler kaplin, oksidatif kapasite ve mikrovasküler işlevi 'One Stop Shop' yakın kızılötesi spektroskopi ile

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic ...

Characterization of Immune Cells in Human Adipose Tissue by Using Flow Cytometry

Infiltration of immune cells in the subcutaneous and visceral adipose tissue (AT) deposits leads to a low-grade inflammation contributing to the development of obesity-associated complications such as type 2 diabetes. To quantitatively and qualitatively investigate the immune cell subsets in human AT deposits, we have developed a flow cytometry approach. The stromal vascular fraction (SVF), containing the immune cells, is isolated from subcutaneous and visceral AT biopsies by collagenase digestion. Adipocytes are removed after centrifugation. The SVF cells are stained for multiple membrane-bound markers selected to differentiate between immune cell subsets and analyzed using flow cytometry. As a result of this approach, pro- and anti-inflammatory macrophage subsets, dendritic cells (DCs), B-cells, CD4+ and CD8+ T-cells, and NK cells can be detected and quantified. This method gives detailed information about immune cells in AT and the amount of each specific subset. Since there are numerous fluorescent antibodies available, our flow cytometry approach can be adjusted to measure various other cellular and intracellular markers of interest.

This article describes a method to analyze immune cell content of adipose tissue by isolation of immune cells from adipose tissue and subsequent analysis using flow cytometry.

Akış Sitometresi kullanarak insan yağ dokusu içinde bağışıklık hücreleri karakterizasyonu

Infiltration of immune cells in the subcutaneous and visceral adipose tissue (AT) deposits leads to a low-grade inflammation contributing to the ...

Nanoscopic Imaging of Human Tissue Sections via Physical and Isotropic Expansion

In modern pathology, optical microscopy plays an important role in disease diagnosis by revealing microscopic structures of clinical specimens. However, the fundamental physical diffraction limit prevents interrogation of nanoscale anatomy and subtle pathological changes when using conventional optical imaging approaches. Here, we describe a simple and inexpensive protocol, called expansion pathology (ExPath), for nanoscale optical imaging of common types of clinical primary tissue specimens, including both fixed-frozen or formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) tissue sections. This method circumvents the optical diffraction limit by chemically transforming the tissue samples into tissue-hydrogel hybrid and physically expanding them isotropically across multiple scales in pure water. Due to expansion, previously unresolvable molecules are separated and thus can be observed using a conventional optical microscope.

Nanoscale imaging of clinical tissue samples can improve understanding of disease pathogenesis. Expansion pathology (ExPath) is a version of expansion microscopy (ExM), modified for compatibility with standard clinical tissue samples, to explore the nanoscale configuration of biomolecules using conventional diffraction limited microscopes.

Fiziksel ve İzotropik Genişleme Yoluyla İnsan Doku Bölümlerinin Nanoskobik Görüntülemesi

In modern pathology, optical microscopy plays an important role in disease diagnosis by revealing microscopic structures of clinical specimens. However, ...

DIPLOMA Approach for Standardized Pathology Assessment of Distal Pancreatectomy Specimens

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is one of the most lethal malignant cancers. A minority (20%) of PDACs are found in the pancreatic body and tail. Accurate pathology assessment of the pancreatic specimen is essential for providing prognostic information and it may guide further treatment strategies. The recent 8th edition of the American Joint Committee on Cancer/Union for International Cancer Control (AJCC/UICC) staging system for pancreatic tumors has incorporated significant changes to tumor (pT) stage, which is predominantly based on tumor size. This change emphasizes the importance of careful block selection. Owing to the greater prevalence of tumors in the head of the pancreas, efforts are made to standardize the assessment of pancreatoduodenectomy specimens. However, consensus regarding the macroscopic assessment of distal (i.e., left) pancreatectomy specimens is lacking. The DIPLOMA approach includes the standardized measurement of pancreas and other resected organs, inking of relevant surgical margins and anatomical surfaces without removing covering layers of fat, measurement of tumor size (for T-stage), together with assessment of splenic vessel involvement (and other organs if present). All relevant margins are assessed, and relevant blocks are selected to confirm these parameters microscopically. The current protocol describes a standardized approach to the macroscopic assessment of distal pancreatectomy specimens. This approach was developed during several meetings with pathologists and surgeons during the preparation phase for an international multicenter trial (DIPLOMA, ISRCTN44897265), which focuses on radicality of distal pancreatectomy for pancreatic ductal adenocarcinoma. This standardized approach can be instrumental in the design of studies and will uniform reporting on the outcomes of distal pancreatectomy. The described technique is used in the DIPLOMA trial for pancreatic ductal adenocarcinoma but may also be useful for other indications.

The current study highlights a standardized approach to the macroscopic assessment of distal pancreatectomy specimens for pancreatic ductal adenocarcinoma, with special emphasis on the measurement of pancreatic dimensions and those of other organs, inking of margins, measurement of tumor size and proximity to margins, lymph node sampling and block selection.

Distal Pancreatektomi Örneklerinin StandartPatoloji Değerlendirmesi için Diploma Yaklaşımı

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is one of the most lethal malignant cancers. A minority (20%) of PDACs are found in the pancreatic body and tail. ...