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><tbody><tr><td>Cary 600 Series FT-IR system</td><td>Agilent</td><td>Multiple configurations&amp;nbsp;</td><td>Alternate FT-IR imaging systems exist</td></tr><tr><td>Adjustable ReflX Objective 74X/0.65 NA IR</td><td>Edmund Optics</td><td>66-592</td><td></td></tr><tr><td>Adjustable ReflX Objective 36X/0.5 NA IR</td><td>Edmund Optics</td><td>66-586</td><td></td></tr><tr><td>MirrIR slide</td><td>Kevley Technologies</td><td>CFR</td><td>For FT-IR reflection-mode measurements</td></tr><tr><td>Barium Fluoride slides</td><td>International Crystal Laboratories</td><td>Multiple sizes</td><td>For FT-IR transmission-mode measurements</td></tr><tr><td>Calcium Fluoride slides</td><td>International Crystal Laboratories</td><td>Multiple sizes</td><td>For FT-IR transmission-mode measurements</td></tr><tr><td>Dry Nitrogen/Dry Air gas</td><td>Multiple gas suppliers</td><td>Multiple sizes</td><td></td></tr><tr><td>Hexane</td><td>Sigma Aldrich</td><td>Multiple sizes</td><td>For deparafinizing tissue</td></tr><tr><td>Liquid Nitrogen</td><td>Multiple cryogenic liquid suppliers</td><td>Multiple sizes</td><td></td></tr><tr><td>ENVI-IDL software</td><td>Exelis-Vis</td><td></td><td>Other software packages available</td></tr><tr><td>Whole slide Imager</td><td>Scanscope (Aperio) or Nanozoomer (Hamamatsu)</td><td></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

33.1K 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

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting airways, whereas adenocarcinomas are typically more peripheral in location. Lung malignancy detection early in the disease process may be difficult due to several limitations: radiological resolution, bronchoscopic limitations in evaluating tissue underlying the airway mucosa and identifying early pathologic changes, and small sample size and/or incomplete sampling in histology biopsies. High resolution imaging modalities, such as optical frequency domain imaging (OFDI), provide non-destructive, large area 3-dimensional views of tissue microstructure to depths approaching 2 mm in real time (Figure 1)2-6. OFDI has been utilized in a variety of applications, including evaluation of coronary artery atherosclerosis6,7 and esophageal intestinal metaplasia and dysplasia6,8-10.
Bronchoscopic OCT/OFDI has been demonstrated as a safe in vivo imaging tool for evaluating the pulmonary airways11-23 (Animation). OCT has been assessed in pulmonary airways16,23 and parenchyma17,22 of animal models and in vivo human airway14,15. OCT imaging of normal airway has demonstrated visualization of airway layering and alveolar attachments, and evaluation of dysplastic lesions has been found useful in distinguishing grades of dysplasia in the bronchial mucosa11,12,20,21. OFDI imaging of bronchial mucosa has been demonstrated in a short bronchial segment (0.8 cm)18. Additionally, volumetric OFDI spanning multiple airway generations in swine and human pulmonary airways in vivo has been described19. Endobronchial OCT/OFDI is typically performed using thin, flexible catheters, which are compatible with standard bronchoscopic access ports. Additionally, OCT and OFDI needle-based probes have recently been developed, which may be used to image regions of the lung beyond the airway wall or pleural surface17.
While OCT/OFDI has been utilized and demonstrated as feasible for in vivo pulmonary imaging, no studies with precisely matched one-to-one OFDI:histology have been performed. Therefore, specific imaging criteria for various pulmonary pathologies have yet to be developed. Histopathological counterparts obtained in vivo consist of only small biopsy fragments, which are difficult to correlate with large OFDI datasets. Additionally, they do not provide the comprehensive histology needed for registration with large volume OFDI. As a result, specific imaging features of pulmonary pathology cannot be developed in the in vivo setting. Precisely matched, one-to-one OFDI and histology correlation is vital to accurately evaluate features seen in OFDI against histology as a gold standard in order to derive specific image interpretation criteria for pulmonary neoplasms and other pulmonary pathologies. Once specific imaging criteria have been developed and validated ex vivo with matched one-to-one histology, the criteria may then be applied to in vivo imaging studies. Here, we present a method for precise, one to one correlation between high resolution optical imaging and histology in ex vivo lung resection specimens. Throughout this manuscript, we describe the techniques used to match OFDI images to histology. However, this method is not specific to OFDI and can be used to obtain histology-registered images for any optical imaging technique. We performed airway centered OFDI with a specialized custom built bronchoscopic 2.4 French (0.8 mm diameter) catheter. Tissue samples were marked with tissue dye, visible in both OFDI and histology. Careful orientation procedures were used to precisely correlate imaging and histological sampling locations. The techniques outlined in this manuscript were used to conduct the first demonstration of volumetric OFDI with precise correlation to tissue-based diagnosis for evaluating pulmonary pathology24. This straightforward, effective technique may be extended to other tissue types to provide precise imaging to histology correlation needed to determine fine imaging features of both normal and diseased tissues.

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

A method to image ex vivo pulmonary resection specimens with optical frequency domain imaging (OFDI) and obtain precise correlation to histology is described, which is essential to developing specific OFDI interpretation criteria for pulmonary pathology. This method is applicable to other tissue types and imaging techniques to obtain precise imaging to histology correlation for accurate image interpretation and assessment. Imaging criteria established with this technique would then be applicable to image assessment in future in vivo studies.

Optik Frekans Domain Görüntüleme<em&gt; Ex vivo</em&gt; Pulmoner Rezeksiyon Örnekler: Histopatoloji Korelasyon için Birebir Görüntü Alınması

Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting ...

Biyomühendislik

Three-dimensional Imaging of Nociceptive Intraepidermal Nerve Fibers in Human Skin Biopsies

A punch biopsy of the skin is commonly used to quantify intraepidermal nerve fiber densities (IENFD) for the diagnosis of peripheral polyneuropathy 1,2. At present, it is common practice to collect 3 mm skin biopsies from the distal leg (DL) and the proximal thigh (PT) for the evaluation of length-dependent polyneuropathies 3. However, due to the multidirectional nature of IENFs, it is challenging to examine overlapping nerve structures through the analysis of two-dimensional (2D) imaging. Alternatively, three-dimensional (3D) imaging could provide a better solution for this dilemma.
In the current report, we present methods for applying 3D imaging to study painful neuropathy (PN). In order to identify IENFs, skin samples are processed for immunofluorescent analysis of protein gene product 9.5 (PGP), a pan neuronal marker. At present, it is standard practice to diagnose small fiber neuropathies using IENFD determined by PGP immunohistochemistry using brightfield microscopy 4. In the current study, we applied double immunofluorescent analysis to identify total IENFD, using PGP, and nociceptive IENF, through the use of antibodies that recognize tropomyosin-receptor-kinase A (Trk A), the high affinity receptor for nerve growth factor 5. The advantages of co-staining IENF with PGP and Trk A antibodies benefits the study of PN by clearly staining PGP-positive, nociceptive fibers. These fluorescent signals can be quantified to determine nociceptive IENFD and morphological changes of IENF associated with PN. The fluorescent images are acquired by confocal microscopy and processed for 3D analysis. 3D-imaging provides rotational abilities to further analyze morphological changes associated with PN. Taken together, fluorescent co-staining, confocal imaging, and 3D analysis clearly benefit the study of PN.

In order to study the changes of nociceptive intraepidermal nerve fibers (IENFs) in painful neuropathies (PN), we developed protocols that could directly examine three-dimensional morphological changes observed in nociceptive IENFs. Three-dimensional analysis of IENFs has the potential to evaluate the morphological changes of IENF in PN.

İnsan Cilt Biyopsiler içinde Nosiseptif İntraepidermal Sinir Elyaf üç boyutlu görüntüleme

A punch biopsy of the skin is commonly used to quantify intraepidermal nerve fiber densities (IENFD) for the diagnosis of peripheral polyneuropathy 1,2. ...

Tıp

Universal Hand-held Three-dimensional Optoacoustic Imaging Probe for Deep Tissue Human Angiography and Functional Preclinical Studies in Real Time

The exclusive combination of high optical contrast and excellent spatial resolution makes optoacoustics (photoacoustics) ideal for simultaneously attaining anatomical, functional and molecular contrast in deep optically opaque tissues. While enormous potential has been recently demonstrated in the application of optoacoustics for small animal research, vast efforts have also been undertaken in translating this imaging technology into clinical practice. We present here a newly developed optoacoustic tomography approach capable of delivering high resolution and spectrally enriched volumetric images of tissue morphology and function in real time. A detailed description of the experimental protocol for operating with the imaging system in both hand-held and stationary modes is provided and showcased for different potential scenarios involving functional and molecular studies in murine models and humans. The possibility for real time visualization in three dimensions along with the versatile handheld design of the imaging probe make the newly developed approach unique among the pantheon of imaging modalities used in today&#8217;s preclinical research and clinical practice.

We provide herein a detailed description of the experimental protocol for imaging with a newly developed hand-held optoacoustic (photoacoustic) system for three-dimensional functional and molecular imaging in real time. The demonstrated powerful performance and versatility may define new application areas of the optoacoustic technology in preclinical research and clinical practice.

Evrensel Real Time Derin Doku İnsan Anjiografi ve Fonksiyonel Preklinik Çalışmalar üç boyutlu Optoacoustic Görüntüleme Probe El

The exclusive combination of high optical contrast and excellent spatial resolution makes optoacoustics (photoacoustics) ideal for simultaneously ...

Expanding the Comprehension of the Tumor Microenvironment using Mass Spectrometry Imaging of Formalin-Fixed and Paraffin-Embedded Tissue Samples

Advances in immune-based therapies have revolutionized cancer treatment and research. This has triggered growing demand for the characterization of the tumor immune landscape. Although standard immunohistochemistry is suitable for studying tissue architecture, it is limited to the analysis of a small number of markers. Conversely, techniques such as flow cytometry can evaluate multiple markers simultaneously, although information about tissue morphology is lost. In recent years, multiplexed strategies that integrate phenotypic and spatial analysis have emerged as comprehensive approaches to the characterization of the tumor immune landscape. Herein, we discuss an innovative technology combining metal-labeled antibodies and secondary ion mass spectrometry focusing on the technical steps in assay development and optimization, tissue preparation, and image acquisition and processing. Before staining, a metal-labeled antibody panel must be developed and optimized. This hi-plex image system supports up to 40 metal-tagged antibodies in a single tissue section. Of note, the risk of signal interference increases with the number of markers included in the panel. After panel design, particular attention should be given to the metal isotope assignment to the antibody to minimize this interference. Preliminary panel testing is performed using a small subset of antibodies and subsequent testing of the entire panel in control tissues. Formalin-fixed, paraffin-embedded tissue sections are obtained and mounted on gold-coated slides and further stained. The staining takes 2 days and closely resembles standard immunohistochemical staining. Once samples are stained, they are placed in the image acquisition instrument. Fields of view are selected, and images are acquired, uploaded, and stored. The final stage is image preparation for the filtering and removal of interference using the system&#39;s image processing software. A disadvantage of this platform is the lack of analytical software. However, the images generated are supported by different computational pathology software.

In the era of cancer immunotherapy, interest in elucidating tumor microenvironment dynamics has increased strikingly. This protocol details a mass spectrometry imaging technique with respect to its staining and imaging steps, which allow for highly multiplexed spatial analysis.

Formalin-Sabit ve Parafin-Gömülü Doku Örneklerinin Kütle Spektrometrisi Görüntülemesini Kullanarak Tümör Mikroçevresinin Kavranmasının Genişletilmesi

Advances in immune-based therapies have revolutionized cancer treatment and research. This has triggered growing demand for the characterization of the ...

Kanser Araştırmaları

Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

This manuscript presents a protocol to handle, characterize, and image freshly excised human breast tumors using pulsed terahertz imaging and spectroscopy techniques. The protocol involves terahertz transmission mode at normal incidence and terahertz reflection mode at an oblique angle of 30&#176;. The collected experimental data represent time domain pulses of the electric field. The terahertz electric field signal transmitted through a fixed point on the excised tissue is processed, through an analytical model, to extract the refractive index and absorption coefficient of the tissue. Utilizing a stepper motor scanner, the terahertz emitted pulse is reflected from each pixel on the tumor providing a planar image of different tissue regions. The image can be presented in time or frequency domain. Furthermore, the extracted data of the refractive index and absorption coefficient at each pixel are utilized to provide a tomographic terahertz image of the tumor. The protocol demonstrates clear differentiation between cancerous and healthy tissues. On the other hand, not adhering to the protocol can result in noisy or inaccurate images due to the presence of air bubbles and fluid remains on the tumor surface. The protocol provides a method for surgical margins assessment of breast tumors.

Freshly excised human breast cancer tumors are characterized with terahertz spectroscopy and imaging following fresh tissue handling protocols. Tissue positioning is taken into consideration to enable effective characterization while providing analysis in a timely manner for future intraoperative applications.

Taze Eksire Lendirilen Meme Kanseri Tümörleri için Terahertz Görüntüleme ve Karakterizasyon Protokolü

This manuscript presents a protocol to handle, characterize, and image freshly excised human breast tumors using pulsed terahertz imaging and spectroscopy ...

Mühendislik

Multimodal Imaging and Spectroscopy Fiber-bundle Microendoscopy Platform for Non-invasive, In Vivo Tissue Analysis

Recent fiber-bundle microendoscopy techniques enable non-invasive analysis of in vivo tissue using either imaging techniques or a combination of spectroscopy techniques. Combining imaging and spectroscopy techniques into a single optical probe may provide a more complete analysis of tissue health. In this article, two dissimilar modalities are combined, high-resolution fluorescence microendoscopy imaging and diffuse reflectance spectroscopy, into a single optical probe. High-resolution fluorescence microendoscopy imaging is a technique used to visualize apical tissue micro-architecture and, although mostly a qualitative technique, has demonstrated effective real-time differentiation between neoplastic and non-neoplastic tissue. Diffuse reflectance spectroscopy is a technique which can extract tissue physiological parameters including local hemoglobin concentration, melanin concentration, and oxygen saturation. This article describes the specifications required to construct the fiber-optic probe, how to build the instrumentation, and then demonstrates the technique on in vivo human skin. This work revealed that tissue micro-architecture, specifically apical skin keratinocytes, can be co-registered with its associated physiological parameters. The instrumentation and fiber-bundle probe presented here can be optimized as either a handheld or endoscopically-compatible device for use in a variety of organ systems. Additional clinical research is needed to test the viability of this technique for different epithelial disease states.

Multimodal Imaging and Spectroscopy Fiber-bundle Microendoscopy Platform for Non-invasive, In Vivo Tissue Analysis

The assembly and use of a multimodal microendoscope is described which can co-register superficial tissue image data with tissue physiological parameters including hemoglobin concentration, melanin concentration, and oxygen saturation. This technique can be useful for evaluating tissue structure and perfusion, and can be optimized for individual needs of the investigator.

Multimodal Görüntüleme ve Non-invaziv için Spektroskopisi Fiber paket Mikroendoskopi Platformu,<em&gt; İn Vivo</em&gt; Doku Analizi

Recent fiber-bundle microendoscopy techniques enable non-invasive analysis of in vivo tissue using either imaging techniques or a combination of ...

Three-Dimensional Imaging of Tumor-Bearing Tissue Using the Iterative Bleaching Extends Multiplexity Approach

The spatial heterogeneity of the tumor microenvironment (TME) is a critical determinant of therapeutic response, particularly for immune-oncology agents, where success depends on the distribution of specific immune cell subpopulations. Over the past decade, multiple sophisticated technologies have been introduced to achieve detailed resolution of the TME using two-dimensional sections from either formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) or fixed-frozen tissues. While these thin sections are easier to procure and analyze, they lack the three-dimensional architecture needed to reliably and comprehensively characterize a tumor. To address this limitation, a tissue mounting and imaging technique was developed to enable the three-dimensional analysis of tumor lesions in their native in vivo state. This protocol outlines the procurement of human tumor tissue, the mounting of samples on custom-printed platforms, and staining procedures for post-fixation samples. The multiplexed immunofluorescence technique, IBEX (Iterative Bleaching Extends Multiplexity), was adapted to characterize the three-dimensional TME with up to 15 markers for tumor, immune, and stromal cells using commercially available antibodies. Imaging depths of up to 100 &#181;m were achieved using an inverted white-light laser confocal microscope with a custom-printed imaging adaptor and commercial glass-bottom dishes to ensure optimal tissue orientation. This protocol highlights the potential of the IBEX method to expand multiplexed immunofluorescence studies, providing a more comprehensive understanding of TME composition.

This article describes a protocol for multiplex immunofluorescence optimized to characterize the three-dimensional architecture of peritoneal metastases.

Yinelemeli Beyazlatma Genişletilmiş Çokluk Yaklaşımı kullanılarak tümör taşıyan dokunun üç boyutlu görüntülenmesi

The spatial heterogeneity of the tumor microenvironment (TME) is a critical determinant of therapeutic response, particularly for immune-oncology agents, ...

Real-Time, Two-Color Stimulated Raman Scattering Imaging of Mouse Brain for Tissue Diagnosis

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy has emerged as a powerful optical imaging technique for tissue diagnosis. In recent years, two-color SRS has been shown to be able to provide hematoxylin and eosin (H&amp;E)-equivalent images that allow fast and reliable diagnosis of brain cancer. Such capability has enabled exciting intraoperative cancer diagnosis applications. Two-color SRS imaging of tissue can be done with either a picosecond or femtosecond laser source. Femtosecond lasers have the advantage of enabling flexible imaging modes, including fast hyperspectral imaging and real-time, two-color SRS imaging. A spectral-focusing approach with chirped laser pulses is typically used with femtosecond lasers to achieve high spectral resolution. 
Two-color SRS acquisition can be realized with orthogonal modulation and lock-in detection. The complexity of pulse chirping, modulation, and characterization is a bottleneck for the widespread adoption of this method. This article provides a detailed protocol to demonstrate the implementation and optimization of spectral-focusing SRS and real-time, two-color imaging of mouse brain tissue in the epi-mode. This protocol can be used for a broad range of SRS imaging applications that leverage the high speed and spectroscopic imaging capability of SRS.

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy is a powerful, nondestructive, and label-free imaging technique. One emerging application is stimulated Raman histology, where two-color SRS imaging at the protein and lipid Raman transitions are used to generate pseudo-hematoxylin and eosin images. Here, we demonstrate a protocol for real-time, two-color SRS imaging for tissue diagnosis.

Doku Teşhisi için Fare Beyninin Gerçek Zamanlı, İki Renkli Uyarılmış Raman Saçılma Görüntülemesi

Stimulated Raman scattering (SRS) microscopy has emerged as a powerful optical imaging technique for tissue diagnosis. In recent years, two-color SRS has ...

<meta charset="utf8"></head><body>OPTIR-FISH Kullanarak Hücre Tanımlama ve Metabolik Analiz için Kapsamlı Protokol

Optical Photothermal Infrared-Fluorescence In Situ Hybridization (OPTIR-FISH)

Understanding the metabolic activities of individual cells within complex communities is critical for unraveling their role in human disease. Here, we present a comprehensive protocol for simultaneous cell identification and metabolic analysis with the OPTIR-FISH platform by combining rRNA-tagged FISH probes and isotope-labeled substrates. Fluorescence imaging provides cell identification by the specific binding of rRNA-tagged FISH probes, while OPTIR imaging provides metabolic activities within single cells by isotope-induced red shift on OPTIR spectra. Using bacteria cultured with 13C-glucose as a test bed, the protocol outlines microbial culture with isotopic labeling, fluorescence in situ hybridization (FISH), sample preparation, optimization of the OPTIR-FISH imaging setup, and data acquisition. We also demonstrate how to perform image analysis and interpret spectral data at the single-cell level with high throughput. This protocol&#39;s standardized and detailed nature will greatly facilitate its adoption by researchers from diverse backgrounds and disciplines within the broad single-cell metabolism research community.

<meta charset="utf8"></head><body>Yazar Spotlight: Karmaşık Ortamlarda Tek Hücreli Metabolik ve Kimlik Analizi için Entegre OPTIR-FISH

Here, we present a protocol using optical photothermal infrared-fluorescence in situ hybridization (OPTIR-FISH), also known as mid-infrared photothermal-FISH (MIP-FISH), to identify individual cells and understand their metabolism. This methodology can be applied broadly for diverse applications, including mapping cellular metabolism with single-cell resolution.

Optik Fototermal Kızılötesi-Floresan Yerinde Hibridizasyon (OPTIR-FISH)

Understanding the metabolic activities of individual cells within complex communities is critical for unraveling their role in human disease. Here, we ...

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

Özet

Daha Fazla Video Keşfet

PLAYLIST