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

tüm hayvan deneyleri onaylı kurallara ve yönetmeliklere göre kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi Nanyang Teknoloji Üniversitesi, Singapur tarafından gerçekleştirilmiştir (hayvan iletişim kuralı numarası ARF-SBS / NIe-A0263).
 1. el gerçek zamanlı klinik PA ve bizi düşsel sistem <ol><li>el klinik PAI sistem 33 şeması Şekil 1a ile gösterilir. Bir frekans iki katına nanosaniye pulsed ND: YAG pompası tarafından bir fiber optik çatallı bohça ( Şekil 1b) lazerdir optik parametrik osilatör (OPO) lazer oluşur, özel yapım bir 3D baskılı el prob tutucu) şekil 1 c) 33, klinik çift kalıcı ABD ve PA sistemi ve klinik olarak uyumlu bir doğrusal dizi UST (tablo malzemeleri görmek).</li>
	<li>Yanında tıkırtı üstünde kutsal kişilerin resmi--dan okul sırası bilgisayar yazılımı için klinik ABD sistemi üreticisi tarafından sağlanan yazılımı çalıştırmak.</li>
	<li>Dokunmatik ekranından &#39; araştırma &#39; ABD sistem araştırma modunda çalıştırmak için düğme. Kombine üzerinde ABD ve komut dosyası komut dosyaları listesinden Imaging PA tıklatın ve görüntüleme kombine modunda çalıştır düğmesini tıklatın.</li>
	<li>Senkronize klinik ABD sistemi ile lazer lazer tetiği kullanarak veya bir fotodiyot kullanma. 
	Not: sabit belgili tanımlık sync dışarı ABD sistemi eşitlemek için lazer bağlayın. Pozitif transistör transistör mantık (TTL) sinyal eşitleme sinyali olarak verdiğinizden emin olun. Fotodiyot sinyal eşitleme amaç için de kullanılabilir. ABD sistemi eşitlemede fotodiyot önyargı modülü kullanılarak fotodiyot dedektörü bağlıdır. Lazer ON olduğunda, fotodiyot tetiklemek ve lazer ve ABD sistemi eşitleme için bir sinyal verir. Her zaman bu adımı gerçekleştirin.</li>
	<li>Lazer üzerinde açmak için AC gücüyle geçin ve lazer denetleyicisi üzerine anahtarı çevir. Tekrar kontrol ettikten sonra lazer başlatmak 10 Hz oranıdır (F10 ekranda görüntülenir) ve Q-switch gecikmesi düşük lazer enerji sağlamak için 170 µs düşüktür. Gecikme değeri ve 170 artırmak görene gecikme ayarlamak için Seç tuşuna basın. 
	Not: Lazer yaklaşık 20 dk sıcak yukarıya için alır</li>
	<li>Açık bir bilgisayarda yazılım arayüzü ve goto menüsüne girin dalga boyu 675 nm ve basın &#39; başlangıç &#39; 675 dalga boyunu ayarlamak için düğmeyi nm. 
	Not: Lazer 670 2.500 için ayarlanan nm, ancak, 670 kararsız olduğunu nm.</li>
	<li>Obtüratör butonuna basın ve lazer için giriş fiber lazer ışını hizalamak için anahtarını kullanarak açın.</li>
	<li>Öyle ki tüm ışık üstünde belgili tanımlık fiber giriş son düşer bir 1 inç (2,5 cm) çapı plano dışbükey lens odak uzaklığı 15 mm, odak fiber paket için lazer ışını kullanarak. 
	Not: Fiber optik birlikte birlikte 1600 küçük lifleri vardır. 800 optik lifler sahip iki dikdörtgen çıkış ucu ile orta bölündü. 800 lifleri 0.1 x 4 cm, bir alana UST boyutlarla eşleşecek şekilde paketlenir. Her optik fiber göbek çapı 0,22 sayısal bir diyafram ile 185 µm olduğunu.</li>
	<li>Lazer hizalama sonra geçiş.</li>
	<li>--Dan 4 sonda sahipleri farklı açılardan aydınlatma (0°, 5°, 10° ve 15°) tabanlı uygulama (görüntüleme, nesnenin boyutunu, nesnenin şeklini ve nesnenin konumu derinlik) uygun prob tutucu seçin. 
	Not: Sonda sahipleri tasarlanmış ve 3D laboratuarda yazdırılır. Üç yuvası, iki çatallı optik lifler ve UST için merkezi bir vardır. Sonda sahibinin Boyut boyutları fiber optik ve UST dayanıyordu. Monte Carlo simülasyonları SLNs daha yüksek derinlikte görüntüleme için gerekli ışık aydınlatma çalışma yapıldı. SNR ayaktakımı arasında 15 ° 33 ' ün bir aydınlatma için daha yüksek.</li>
	<li>15˚ bir ışık aydınlatma açıyla 3D yazdırılan sonda tutucusuna çatallı fiber optik uygun.</li>
	<li>UST sahibinin Merkezi yuvasına takın. 
	Not: Resim 1 d fiber optik ve UST ile sonda sahibi fotoğrafı gösterir. Doğrusal UST dizi 128 dizi öğesine sahip. UST Merkezi sıklığını 8,5 MHz ve kesirli bant genişliği % 95. UST 3,85 cm uzunluğundadır. Ancak, sistem yalnızca 64 paralel veri toplama donanım ve iki nabız 128 elementlerden veri toplamak için lazer gerektirir. Bu nedenle, sistemin etkili kare hızı 5 çerçevelemek-de ikinci 34 olan lazer, yarım darbe tekrarlama oranı olur.</li>
	<li>Tarafındaki vidaları gevşeterek tarafından UST ve 1 cm fiber bitiş arasındaki mesafeyi ayarlamak ve olan tam uzaklığını ayarladıktan sonra sıkın. 
	Not: Parametreleri SLN simülasyon ve hayalet deneyler 33 ile görüntüleme için optimize edilmiştir. UST sonda kutusunda iki vida ile güvenli. Bu fiber optik ve UST arasındaki uzaklığı değiştirmek için esneklik verir.</li>
	<li>Anahtarı ON lazer ve dikdörtgen lazer ışını elde etmek emin olun spot UST önünde.</li>
	<li>Anahtarı lazer kapalı. Lazer enerjisi (gecikme artırarak) için istediğiniz değeri görüntüleme amaçla artırmak. 
	Not: ND: Yag Lazer için ayarlanabilir maksimum gecikme için el kitabına bakın. SLN görüntüleme için bu sistem için istenen gecikme değeri 210 için ayarlandı.</li>
</ol> 2. Çözünürlük karakterizasyonu <ol><li>piyasada bulunan tavuk doku levha alın ve bir 6 x 6 cm 2 levha kesti. Bir bıçak kullanılarak kesme bu 0,5 cm kalınlığında dilimler halinde.</li>
	<li>23 G iğne çapının tavuk meme dokusu üzerine 0.6 mm gibi bir point nesnesini yerleştirin.</li>
	<li>Anahtarı ON lazer. 
	Dikkat: Protokol geri kalanı için lazer ile çalışırken koruyucu gözlük takılmalıdır. Lazer enerjisi zayıf olduğu için hizalama işlemi sırasında bir özel durum yapıldı.</li>
	<li>Birden fazla tavuk istifleme tarafından farklı derinliklerde iğne görüntülerini almak PA altında kalınlığı 0,5 cm tek tek dilim doku kadar bize kaplin geliştirmek için tavuk göğsü doku katmanları arasında 3 cm. Uygula u.s. jel için meme.</li>
	<li>.Mat dosyası olarak kaydedin ve ışın oluşan görüntüler.</li>
	<li>Lazer geçiş.</li>
	<li>İşlem verileri kullanarak görüntü işleme yazılımı 17 şirket içi koduyla. 
	Not: Aksiyel ve yanal çözünürlük belirlemek için ilgili yönergeleri boyunca normalleştirilmiş PA sinyalleri noktası yayıldı fonksiyonu bulmak ve bunları bir Gauss dağılımı işlevi 17 ' ye uygun. Tam genişliği yarım maksimum elde edilir. Noktaya yayılmış işlevi elde etmek için bir nokta görüntü için gereklidir. Ancak, bir nokta hedef görüntüleme (bizim durumumuzda bir çok küçük nokta hedef için sinyal oldukça küçük ve bu nedenle biz biraz daha büyük bir hedef kullanmak gibi) zor çoğu zaman bir noktaya yayılmış işlev elde etmek başka bir yolu yoktur. Hedef büyük ise, yerine doğrudan konudan işlevi yayılmış, tek bir yayılmış kenar işlev elde edebilirsiniz. Sonra yayıldı kenar fonksiyonun ilk türevi alarak, bir noktaya yayılmış işlev elde edebilirsiniz. Bu nedenle, çözünürlük 22 hesaplamak için bir nokta hedef kullanmak kesinlikle gerekli değildir.</li>
</ol> 3. SLN görüntüleme için hayvan hazırlık Not: yukarıda açıklanan el klinik görüntüleme sistemi küçük hayvan SLN görüntüleme için gösterilmiştir. Deneyler için 6 - için 8-hafta-yaşlı sağlıklı, dişi fareler (NTac:Sprague Dawley, 220 ± 30 g) tedarik. Erkek rats Meme Kanserinde oluşumu daha az sık olduğundan dişi rats kullanılır. Ancak, erkek rats çalışmaları için de kullanılabilir. Ayrıca, literatürde, dişi rats kullanılır SLN görüntüleme için daha geniş.
<ol><li>Sıçan anesthetization <ol><li>görüntüleme önce bir kokteyl ketamin (100 mg/mL), xylazine (20 mg/mL) ve bir kısmı 2 adlı enjekte edilebilir serum fizyolojik içeren anestezi çözüm fareyle anestezi: 1:1. Kokteyl hayvan ağırlığının 100 gr başına 0.2 mL steril cerrahi 1 mL şırınga iğne ile (27 G, ½ inç) ekleyin.</li>
		<li>Scruff fare el tarafından boyun ve sağ alt çeyreğinde karın bir alkol bez ile dezenfekte. Anestezi çözüm hayvan vücuda enjekte.</li>
		<li>Hayvan ayak çimdik üzerinde refleks denetleyerek anaesthetized emin olmak.</li>
	</ol></li> <li>İçin SLN görüntüleme, Kaldır saç yavaşça piyasada bulunan saç dökücü krem ile ilgi bir bölge. Gerekli olduğu kadar tamamen alanı kapsayacak şekilde kullanın. Bir ıslak pamuk bez ile krem uygulama 3-5 dk sonra kaldırın. Göz kuruluğu ve yanlışlıkla lazer hasar önlemek için suni gözyaşı merhem uygulamak.</li>
	<li>Yer mavi masaya underpad ve hayvan yan üzerinde konumlandırın. Deneyler sırasında anestezi altında hayvan korumak için inhalasyon anestezi burun konisi (isoflurane oksijen (1.2 L/dak) ile birlikte % 0.75) aracılığıyla yönetmek. Kalp hızı ve periferik oksijen doygunluğu deneyler boyunca izlemek için farenin arka pençe için nabız oksimetre klip. 
	Not: hayvan hayvan kullanımı için onaylanmış bir Isıtma yastığını kullanarak sıcak olduğundan emin olun.</li>
</ol> 4. Vivo SLN Imaging fareler <ol><li>önce görüntüleme, 0.5-1 mL ABD jel kullanarak cilt uygulamak ve iyi bir aplikatör kullanarak yayıldı. Görüntüleme alanının boyutu 6 cm x 6 cm bir 0,5 cm kalınlığında tavuk göğsü doku dilim yerleştirin ve kaplin geliştirmek için tavuk doku daha ABD jöle uygulamak. 
	Not: Bürosu (içinde 2-3 mm) Cilt Sıçanlarda altında bulunur. İnsanlarda, göçmenlik bir, 1 cm. derinlikte dolayısıyla, tavuk doku fare insan görüntüleme senaryo taklit etmek için görüntüleme alanına yerleştirilir. Alternatif olarak, hayaletler taklit doku-ebilmek var olmak kullanılmış tavuk doku yerine.</li>
	<li>Anahtarı lazer üzerinde. Yer tavuk doku ve inceden inceye gözden geçirmek üstünde el prob tutucu BT (sağdan sola hareket sahibi) kombine ABD ve PA modunda. 
	Not: Lazer ışını alan yaklaşık 3 cm 2 ve Amerikan Ulusal Standartlar Enstitüsü (ANSI) Emanet sınırı (20 mJ/cm 2) daha az olan yaklaşık 8 mJ/cm 2, akım hesaplanır 35 . Görüntüleme derinliği 2 cm için klinik ABD sistemi ayarlanır. Koruyucu gözlük her zaman lazer açıldığında, yıpranmış.</li>
	<li>Görüntüleme derinliği 2 cm için Imaging PA için ayarlamak.</li>
	<li>El prob yan yana önce kontrast ajanın enjeksiyon hareket ettirerek bölgenin ilgi ön bacak göğüs alanında, yukarıda bir denetim görüntüsünü elde etmek. 
	Not: Tüm verileri ışın biçimlendirilmiş veriler kaydedilir girin daha fazla işlemek için.</li>
	<li>Kontrast Ajan, (Yani, MB (10 mg/mL)) hayvan forepaw 0.2 mL enjekte ve lenf düğümleri lenf damarları arasında kontrast Aracısı hareketi kolaylaştırmak 2 dk için iyi masaj.</li>
	SLN PA sinyal yardımıyla bulmak için tavuk doku boyunca <li>tarama el ile 5 dk sonra soruşturma. 
	Not: Tüm çerçeveleri ışın biçimlendirilmiş veri türü kaydedilir.</li>
	<li>Tıklayın &#39; donma &#39; düğme--dan belgili tanımlık ABD sistemi ve tıkırtı denetimlere &#39; Seçili çerçevelerin verme &#39; kaydedilen veri vermek için dokunmatik ekran monitör düğmesinden. 
	Not: Veri farklı biçimlerde depolanabilir Yani, oluşan ışın, dönüştürülmüş tarama, kanal ve IQ</li>
	<li>2 daha fazla katman 0,5 cm kalınlığında tavuk doku dilimleri üstünde tepe-in belgili tanımlık hayvan tek tek ekleyip 1,5 cm'ye kadar görüntüleme derinliği fizibilite göstermek için SLN bulun.</li>
	<li>Görüntüleme sonra bütün tavuk dokusu dilimlerin kaldırmak</li>
	<li>Lazer geçiş.</li>
</ol> 5. PA spektroskopisi SLN <ol><li>0,5 cm kalınlığında tavuk göğsü doku dilim üzerinde fare yerleştirin.</li>
	<li>Lazer dalga boyu 670 ayarla yazılımı kullanarak nm.</li>
	<li>Anahtarı lazer üzerinde. SLN PA sinyal yardımıyla bulun bölgede tavuk meme dokusu boyunca sonda tarama'yı.</li>
	<li>SLN belirledikten sonra sonda kararlı tutun.</li>
	<li>Sağlanan yazılımı ayarlama lazer dalga boyu 800 olarak girin nm lazer yazılımında hızı 10 nm/s ayarlayın ve tıklayın &#39; başlangıç &#39; düğmesini. 
	Not: Bu dalga boyu 670 üzerinden değişir nm 800 nm 10 nm/s hızında. Çeşitlendirilecek dalga boyu aralığı kullanılan kontrast Ajan soğurma spektrumu bağlıdır. MB olan yaklaşık 670 zirve keskin bir nm.</li>
	<li>PA sinyal değişikliği dalga boyu değişikliği ile gözlemlemek.</li>
	<li>Lazer geçiş.</li>
	<li>Tavuk doku dilim kaldırmak.</li>
</ol> 6. Gerçek zamanlı iğne PAI izleme kullanarak <ol><li>yer 0,5 cm kalınlığında tavuk göğsü doku dilim hayvan. Dalga boyu 675 için ayarla nm.</li>
	<li>Anahtarı lazer üzerinde. Bulup da ekranda PA sinyal yardımıyla tanımlamak için de sonda taşımak.</li>
	<li>Gerçek zamanlı iğne izleme <ol><li>boyutları 0,6 x 32 mm 2, içinde rehberlik ederken SLN ulaşmak için hayvan içine UST tavuk doku ile paralel bir 23 G iğne enjekte klinik ABD Sistem Monitörü hakkında gerçek zamanlı.</li>
	</ol></li> <li>Lazer deneyler sonra kapatın. Tavuk dokuyu ve nabız oksimetre hayvan ve hayvan tezgah için hareket. Ultrason jeli pamuk mendil fareyle üzerine temiz.</li>
	<li>Hayvan onun yatak üzerinde yerleştirin ve bilincinin tekrar yerine geleceğinden izlemek.</li>
	<li>Davranışını normaldir sonra onun kafes hayvan dönün.</li>
</ol>

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

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

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

Algılama ve kanserinin evreleme için farklı görüntüleme teknikleri kullanılabilir. Bazı yaygın olarak kullanılan görüntüleme yöntemleri manyetik rezonans görüntüleme (MRG), x-ışını Bilgisayarlı Tomografi (BT), röntgen, ultrason (bizi), Pozitron emisyon tomografisi (PET), görüntüleme, Floresan vb1,2, 3 , 4. ama varolan görüntüleme teknikleri ya da bazı invaziv, zararlı radyasyon var, ya da yavaş, pahalı, hantal veya hastalara düşmanca. Böylece, yeni, teşhis ve tedavi5için hızlı ve uygun maliyetli görüntüleme teknikleri geliştirmek için sürekli bir ihtiyaç vardır.
Photoacoustic (PAI) görüntüleme zengin optik kontrast bir daha derin görüntüleme derinliğini5,6,7,8ultrasonik yüksek çözünürlükte birleştirir gelişmekte olan bir görüntüleme tekniği olduğunu, 9. PAI içinde kısa lazer nabzı doku ışınlama için kullanılır. Işık küçük sıcaklık yükselmeye neden doku tarafından absorbe. Thermoelastic genişleme nedeniyle basınç dalgaları (akustik dalgalar biçiminde) doku içinde oluşturulur. Oluşturulan akustik dalgalar (photoacoustic) (PA) dalga olarak da bilinir) bir geniş bant ultrason çevirici ile iktisap (UST) doku sınır dışında. Alınan bu PA sinyaller PA görüntüleri, doku içinde yapısal ve fonksiyonel bilgi vermeden yeniden oluşturmak için kullanılabilir. PAI uygulamaları da dahil olmak üzere, geniş bir dizi vardır: damar görüntüleme, sentinel lenf nodu görüntüleme, beyin damarlara görüntüleme, tümör görüntüleme, moleküler görüntüleme, vb10,11,12, 13,14,15 PAI vardır sayısız uygulama avantajları nedeniyle, yani: derin penetrasyon derinliği, iyi Uzaysal çözünürlük ve yüksek yumuşak doku kontrast. PAI içinde kontrast kan, melanin, vbendojen olabilir. Endojen kontrast yeterince güçlü değil, eksojen kontrast ajanlar gibi organik Boyar maddeler, nano tanecikleri, kuantum nokta, vb16,17,18,19, 20 , 21 karşıtlığı artırmak için kullanılabilir.
PAI göre diğer görüntüleme teknikleri çok sayıda avantaj bulunsa da, klinik çeviri hala çok büyük bir sorundur. Ana kısıtlama kullanılan lazerler hantal doğası vardır, çoğu veri toplama için kullanılan USTs klinik ABD sistemleri ve non-durumu için ham kanal erişim vermek ticari olarak mevcut klinik ABD görüntüleme sistemleri ile uyumlu değildir veri. Ancak son zamanlarda, ham veri erişimi olan ticari klinik ABD makineleri kullanılabilir22haline gelmiştir. Bu çalışmada, PAI fizibilite ile bir el set-up bir klinik ABD platformu kullanarak göstermek hedefliyoruz. Bu non-invaziv görüntüleme sentinel Lenf bezleri (SLNs) küçük bir hayvan modelinde göstererek göstermek hedefliyoruz.
İnvaziv meme tümörleri kadınlar arasında kanser ölüm sebeplerinden biridir. Tanılama ve meme kanseri erken evreleme hastanın prognozu içinde önemli bir rol oynamaktadır tedavi stratejileri, karar vermek için hayati önem taşımaktadır. Meme için hazırlama sentinel lenf nodu biyopsisi (SLNB) genellikle kanser23,24kullanılır. SLN birincil lenf nodu burada kanser hücreleri bulma olasılığı en yüksek metastaz nedeniyle olmasıdır. SLNBs bir boya veya bir radyoaktif izleyici, ardından küçük bir kesi ile alanı açık kesme ve görsel olarak boya durumunda veya durumunda radyoaktif bir izleyiciyi Geiger sayacı yardımıyla SLN bulma enjekte içerir. Kimlik sonra birkaç SLN histopatolojik çalışmalar24,25için kaldırılır. Pozitif SLNB tümör yakındaki lenf düğümlerine ve belki diğer organlara metastaz yapmış gösterir. Negatif SLNB metastaz olasılığını ihmal edilebilir26olduğunu gösterir. SLNB kol uyuşma, Lenfödem, ilişkili SLNB komplikasyonlar ortadan kaldırmak için vb27 gibi ilişkili birçok komplikasyonları vardır, bir non-invaziv görüntüleme tekniği gereklidir.
SLN eşlemesindeki küçük hayvanlar ve insanlar için Imaging PA kapsamlı farklı kontrast ajanlar15,28,29,30,31 yardımıyla araştırılmalıdır , 32. ancak, şu anda kullanılan sistemler klinik bir senaryoda daha önce belirtildiği gibi kullanılamaz. Ele alınması gereken bir diğer endişe SLNB28dahil cerrahi işlemdir. İnce iğne aspirasyon biyopsisi için minimal invaziv yordamlar adapte (FNAB) kurtarma süresini ve hastalar yan etkileri azaltmak için ihtiyaç vardı. Bu çalışmada, bir klinik ABD sistemi kullanıldı için kombine ABD ve PA görüntüleme kullanıldı. Klinik Kur kullanımı kolaylaştırmak için bir özel yapılmış el sahibi konut fiber optik ve UST için tasarlanmıştır. Metilen mavisi (MB) belirlenmesi ve eşleme SLNs. Ayrıca, komplikasyonlar SLNB cerrahi ile ilişkili ortadan kaldırmak için kullanılan non-invaziv gerçek zamanlı iğne izleme de gösterdi.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Q-switched Nd:YAG laser</td>
			<td>Continuum</td>
			<td>Surelite</td>
			<td>Pump laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical parametric oscillator</td>
			<td>Continuum</td>
			<td></td>
			<td>OPO laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clinical ultrasound imaging system</td>
			<td>Alpinion</td>
			<td>E-CUBE 12R</td>
			<td>Dual modal ultrasound and photoacoustic imaging system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Linear array ultrasound transducer</td>
			<td>Alpinion</td>
			<td>L3-12</td>
			<td>128 element linear array transducer with centre frequency of 8.5 MHz, fractional bandwidth of 95%,</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bifurcated optical fiber</td>
			<td>CeramOptec</td>
			<td>Custom made</td>
			<td>To couple the light from the laser to the handheld fiber holder</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LB1869</td>
			<td>Focus light from the laser to the optical fiber</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound gel</td>
			<td>Progress/parker acquasonic gel</td>
			<td>PA-GEL-CLEA-5000</td>
			<td>Acoustic coupling</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image Processing software</td>
			<td>Mathworks</td>
			<td>Matlab</td>
			<td>Home made program using Matlab</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthetic Machine</td>
			<td>medical plus pte ltd</td>
			<td>Non-Rebreathing Anaesthesia machine with oxygen concentrator.</td>
			<td>Supplies oxygen and isoflurane to animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulse Oxymeter portable</td>
			<td>Medtronic</td>
			<td>PM10N with veterinary sensor</td>
			<td>Monitors the pulse oxymetry of the animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal distributor</td>
			<td>In Vivos Pte Ltd, Singapore</td>
			<td></td>
			<td>Animal distributor that supplies small animals for research purpose.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Breathing mask</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>Used along with animal holder to supply anesthesia mixture to the animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>chicken breast tissue</td>
			<td>Pasar</td>
			<td></td>
			<td>Used to add depth to mimic human imaging scenario</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>23G needle</td>
			<td>BD Precisionglide</td>
			<td>23G,1 and half inch</td>
			<td>Used for realtime needle guidance</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holder for the fiber optic cable</td>
			<td>Custom made</td>
			<td></td>
			<td>To hold the input end of the bifurcated cable</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Handheld probe</td>
			<td>Custom made 3D printed</td>
			<td></td>
			<td>With two slots for the two output ends of the optical fiber and one slot for the ultrasound transducer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methylene blue (10 mg/mL)</td>
			<td>Sterop</td>
			<td></td>
			<td>Contrast agent for PA imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser tuning software</td>
			<td>Surelite OPO PLUS</td>
			<td>SLOPO</td>
			<td>Software to tune the wavelength of OPO laser</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SP05/M</td>
			<td>To detect the laser pulse to trigger the ultrasound system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodiode bias module</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PBM42</td>
			<td>To amplify the photodiode signal to tigger ultrasound signal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Depilatory cream</td>
			<td>Reckitt Benckiser</td>
			<td>Veet</td>
			<td>Used to remove hair from the imaging area</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser power meter</td>
			<td>Ophir</td>
			<td>Starlite, p/n: 7Z01565</td>
			<td>Used to measure the laser power</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

hand-held clinical photoacoustic imaging system for real-time non-invasive small animal imaging

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

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56649/56649fig1.jpg"> 
Şekil 1: Sistem tanımı. Çift kalıcı klinik ABD sistemi PAI sistemiyle (a) şematik gösterimi. OPO - OF - fiber optik paket optik parametrik osilatör, FH - lif tutucu, USM - klinik ABD makine. Fiber tutucu UST ve iki çıkış fiber optik paket bütünleştirir. İsoflurane ve oksijen sağlayan anestezi makine deneyler sırasında hayvan anestezi altında tutmak i?...

Watch this Scientific Journal Video about Hand-held Clinical Photoacoustic Imaging System for Real-time Non-invasive Small Animal Imaging at JoVE.com

Hand-held Clinical Photoacoustic Imaging System for Real-time Non-invasive Small Animal Imaging

Görüntüleme sistemi gerçek zamanlı Non-invaziv küçük hayvan görüntüleme için el klinik Photoacoustic

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

Translation of photoacoustic imaging into the clinic is a major challenge. Handheld real-time clinical photoacoustic imaging systems are very rare. Here, ...

hand-held-clinical-photoacoustic-imaging-system-for-real-time-non

Research

JoVE Journal

Bioengineering

11.4K Görüntüleme.  Nanyang Technological University. Klinik bir el photoacoustic görüntüleme sistemi gerçek zamanlı non-invaziv küçük hayvan görüntüleme için gösterilecektir.

Video: Hand-held Clinical Photoacoustic Imaging System for Real-time Non-invasive Small Animal Imaging

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As the mainstays of in vivo three-dimensional (3-D) optical microscopy, single-/multi-photon fluorescence microscopy and optical coherence tomography (OCT) have demonstrated their extraordinary sensitivities to fluorescence and optical scattering contrasts, respectively. However, the optical absorption contrast of biological tissues, which encodes essential physiological/pathological information, has not yet been assessable. 
The emergence of biomedical photoacoustics has led to a new branch of optical microscopy optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM)1, where the optical irradiation is focused to the diffraction limit to achieve cellular1 or even subcellular2 level lateral resolution. As a valuable complement to existing optical microscopy technologies, OR-PAM brings in at least two novelties. First and most importantly, OR-PAM detects optical absorption contrasts with extraordinary sensitivity (i.e., 100%). Combining OR-PAM with fluorescence microscopy3 or with optical-scattering-based OCT4 (or with both) provides comprehensive optical properties of biological tissues. Second, OR-PAM encodes optical absorption into acoustic waves, in contrast to the pure optical processes in fluorescence microscopy and OCT, and provides background-free detection. The acoustic detection in OR-PAM mitigates the impacts of optical scattering on signal degradation and naturally eliminates possible interferences (i.e., crosstalks) between excitation and detection, which is a common problem in fluorescence microscopy due to the overlap between the excitation and fluorescence spectra. 
Unique for optical absorption imaging, OR-PAM has demonstrated broad biomedical applications since its invention, including, but not limited to, neurology5, 6, ophthalmology7, 8, vascular biology9, and dermatology10. In this video, we teach the system configuration and alignment of OR-PAM as well as the experimental procedures for in vivo functional microvascular imaging.

Optical-resolution photoacoustic microscopy (OR-PAM) is an emerging technology capable of imaging optical absorption contrasts in vivo with cellular resolution and sensitivity. Here, we provide a visualized instruction on the experimental protocols of OR-PAM, including system configuration, system alignment, typical in vivo experimental procedures, and functional imaging schemes.

Üç boyutlu optik çözünürlük foto akustik Mikroskopi

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

Biyomühendislik

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 ...

Using Cell-substrate Impedance and Live Cell Imaging to Measure Real-time Changes in Cellular Adhesion and De-adhesion Induced by Matrix Modification

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and other matrix-modifying oxidants/enzymes released during inflammation) are implicated in triggering pathological changes in cellular function, phenotype and viability in a number of diseases. Here, we describe how cell-substrate impedance and live cell imaging approaches can be readily employed to accurately quantify real-time changes in cell adhesion and de-adhesion induced by matrix modification (using endothelial cells and myeloperoxidase as a pathophysiological matrix-modifying stimulus) with high temporal resolution and in a non-invasive manner. The xCELLigence cell-substrate impedance system continuously quantifies the area of cell-matrix adhesion by measuring the electrical impedance at the cell-substrate interface in cells grown on gold microelectrode arrays. Image analysis of time-lapse differential interference contrast movies quantifies changes in the projected area of individual cells over time, representing changes in the area of cell-matrix contact. Both techniques accurately quantify rapid changes to cellular adhesion and de-adhesion processes. Cell-substrate impedance on microelectrode biosensor arrays provides a platform for robust, high-throughput measurements. Live cell imaging analyses provide additional detail regarding the nature and dynamics of the morphological changes quantified by cell-substrate impedance measurements. These complementary approaches provide valuable new insights into how myeloperoxidase-catalyzed oxidative modification of subcellular extracellular matrix components triggers rapid changes in cell adhesion, morphology and signaling in endothelial cells. These approaches are also applicable for studying cellular adhesion dynamics in response to other matrix-modifying stimuli and in related adherent cells (e.g., epithelial cells).

Here, we present a protocol to continuously quantify cell adhesion and de-adhesion processes with high temporal resolution in a non-invasive manner by cell-substrate impedance and live cell imaging analyses. These approaches reveal the dynamics of cell adhesion/de-adhesion processes triggered by matrix modification and their temporal relationship to adhesion-dependent signaling events.

Matrix Modifikasyon Bağlı Hücresel Yapışma ve De-yapışma Real-time Değişiklikleri Tedbir Hücre-substrat Empedans ve Canlı Hücre Görüntüleme kullanma

Cell-matrix adhesion plays a key role in controlling cell morphology and signaling. Stimuli that disrupt cell-matrix adhesion (e.g., myeloperoxidase and ...

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound (HIFU) Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU)

Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU) is a technique that can perform and monitor high-intensity focused ultrasound (HIFU) ablation. An oscillatory motion is generated at the focus of a 93-element and 4.5 MHz center frequency HIFU transducer by applying a 25 Hz amplitude-modulated signal using a function generator. A 64-element and 2.5 MHz imaging transducer with 68kPa peak pressure is confocally placed at the center of the HIFU transducer to acquire the radio-frequency (RF) channel data. In this protocol, real-time monitoring of thermal ablation using HIFU with an acoustic power of 7 W on canine livers in vitro is described. HIFU treatment is applied on the tissue during 2 min and the ablated region is imaged in real-time using diverging or plane wave imaging up to 1,000 frames/second. The matrix of RF channel data is multiplied by a sparse matrix for image reconstruction. The reconstructed field of view is of 90&#176; for diverging wave and 20 mm for plane wave imaging and the data are sampled at 80 MHz. The reconstruction is performed on a Graphical Processing Unit (GPU) in order to image in real-time at a 4.5 display frame rate. 1-D normalized cross-correlation of the reconstructed RF data is used to estimate axial displacements in the focal region. The magnitude of the peak-to-peak displacement at the focal depth decreases during the thermal ablation which denotes stiffening of the tissue due to the formation of a lesion. The displacement signal-to-noise ratio (SNRd) at the focal area for plane wave was 1.4 times higher than for diverging wave showing that plane wave imaging appears to produce better displacement maps quality for HMIFU than diverging wave imaging.

Real-time Monitoring of High Intensity Focused Ultrasound HIFU Ablation of In Vitro Canine Livers Using Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound HMIFU

This article describes real-time monitoring of HIFU ablation in canine liver with high frame rate ultrasound imaging using diverging and plane wave imaging. Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound is used to image the decrease of acoustic radiation force induced displacement in the ablated region.

Yüksek Yoğunluk Gerçek zamanlı izleme Ultrason (HIFU) Ablasyonu Odaklı<em&gt; İn Vitro</em&gt; Odaklı Ultrason Harmonik Hareket Görüntüleme kullanma Köpek karaciğerler (HMIFU)

Harmonic Motion Imaging for Focused Ultrasound (HMIFU) is a technique that can perform and monitor high-intensity focused ultrasound (HIFU) ablation. An ...

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 ...

Switchable Acoustic and Optical Resolution Photoacoustic Microscopy for In Vivo Small-animal Blood Vasculature Imaging

Photoacoustic microscopy (PAM) is a fast-growing invivo imaging modality that combines both optics and ultrasound, providing penetration beyond the optical mean free path (~1 mm in skin) with high resolution. By combining optical absorption contrast with the high spatial resolution of ultrasound in a single modality, this technique can penetrate deep tissues. Photoacoustic microscopy systems can have either a low acoustic resolution and probe deeply or a high optical resolution and probe shallowly. It is challenging to achieve high spatial resolution and large depth penetration with a single system. This work presents an AR-OR-PAM system capable of both high-resolution imaging at shallow depths and low-resolution deep-tissue imaging of the same sample in vivo. A lateral resolution of 4 &#181;m with 1.4 mm imaging depth using optical focusing and a lateral resolution of 45 &#181;m with 7.8 mm imaging depth using acoustic focusing were successfully demonstrated using the combined system. Here,&#160;in vivo&#160;small-animal blood vasculature imaging is performed to demonstrate its biological imaging capability.

Switchable Acoustic and Optical Resolution Photoacoustic Microscopy for In Vivo Small-animal Blood Vasculature Imaging

Here a switchable acoustic resolution (AR) and optical resolution (OR) photoacoustic microscopy (AR-OR-PAM) system capable of both high resolution imaging at shallow depth and low resolution deep tissue imaging on the same sample in vivo is demonstrated.

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

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

A High-performance Compact Photoacoustic Tomography System for In Vivo Small-animal Brain Imaging

In vivo small-animal imaging has an important role to play in preclinical studies. Photoacoustic tomography (PAT) is an emerging hybrid imaging modality that shows great potential for both preclinical and clinical applications. Conventional optical parametric oscillator-based PAT (OPO-PAT) systems are bulky and expensive and cannot provide high-speed imaging. Recently, pulsed-laser diodes (PLDs) have been successfully demonstrated as an alternative excitation source for PAT. Pulsed-laser diode PAT (PLD-PAT) has been successfully demonstrated for high-speed imaging on photoacoustic phantoms and biological tissues. This work provides a visualized experimental protocol for in vivo brain imaging using PLD-PAT. The protocol includes the compact PLD-PAT system configuration and its description, animal preparation for brain imaging, and a typical experimental procedure for 2D cross-sectional rat brain imaging. The PLD-PAT system is compact and cost-effective and can provide high-speed, high-quality imaging. Brain images collected in vivo at various scan speeds are presented.

A High-performance Compact Photoacoustic Tomography System for In Vivo Small-animal Brain Imaging

A compact pulsed-laser diode-based photoacoustic tomography (PLD-PAT) system for high-speed in vivo brain imaging in small animals is demonstrated.

Için yüksek performanslı bir Kompakt Fotoakustik Tomografi Sistemi<emIn vivo</em&gt; Küçük Hayvanlı Beyin Görüntüleme

In vivo small-animal imaging has an important role to play in preclinical studies. Photoacoustic tomography (PAT) is an emerging hybrid imaging modality ...

A Protocol for Real-time 3D Single Particle Tracking

Real-time three-dimensional single particle tracking (RT-3D-SPT) has the potential to shed light on fast, 3D processes in cellular systems. Although various RT-3D-SPT methods have been put forward in recent years, tracking high speed 3D diffusing particles at low photon count rates remains a challenge. Moreover, RT-3D-SPT setups are generally complex and difficult to implement, limiting their widespread application to biological problems. This protocol presents a RT-3D-SPT system named 3D Dynamic Photon Localization Tracking (3D-DyPLoT), which can track particles with high diffusive speed (up to 20 &#181;m2/s) at low photon count rates (down to 10 kHz). 3D-DyPLoT employs a 2D electro-optic deflector (2D-EOD) and a tunable acoustic gradient (TAG) lens to drive a single focused laser spot dynamically in 3D. Combined with an optimized position estimation algorithm, 3D-DyPLoT can lock onto single particles with high tracking speed and high localization precision. Owing to the single excitation and single detection path layout, 3D-DyPLoT is robust and easy to set up. This protocol discusses how to build 3D-DyPLoT step by step. First, the optical layout is described. Next, the system is calibrated and optimized by raster scanning a 190 nm fluorescent bead with the piezoelectric nanopositioner. Finally, to demonstrate real-time 3D tracking ability, 110 nm fluorescent beads are tracked in water.

This protocol details the construction and operation of a real-time 3D single particle tracking microscope capable of tracking nanoscale fluorescent probes at high diffusive speeds and low photon count rates.

Gerçek zamanlı 3D tek parçacık izleme için bir iletişim kuralı

Real-time three-dimensional single particle tracking (RT-3D-SPT) has the potential to shed light on fast, 3D processes in cellular systems. Although ...

Targeting Neuronal Fiber Tracts for Deep Brain Stimulation Therapy Using Interactive, Patient-Specific Models

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for movement disorders and is being applied to a growing number of disorders. Computational modeling has been successfully used to predict the clinical effects of DBS; however, there is a need for novel modeling techniques to keep pace with the growing complexity of DBS devices. These models also need to generate predictions quickly and accurately. The goal of this project is to develop an image processing pipeline to incorporate structural magnetic resonance imaging (MRI) and diffusion weighted imaging (DWI) into an interactive, patient specific model to simulate the effects of DBS. A virtual DBS lead can be placed inside of the patient model, along with active contacts and stimulation settings, where changes in lead position or orientation generate a new finite element mesh and solution of the bioelectric field problem in near real-time, a timespan of approximately 10 seconds. This system also enables the simulation of multiple leads in close proximity to allow for current steering by varying anodes and cathodes on different leads. The techniques presented in this paper reduce the burden of generating and using computational models while providing meaningful feedback about the effects of electrode position, electrode design, and stimulation configurations to researchers or clinicians who may not be modeling experts.

The goal of this project is to develop an interactive, patient-specific modeling pipeline to simulate the effects of deep brain stimulation in near real-time and provide meaningful feedback as to how these devices influence neural activity in the brain.

Etkileşimli, hastanın özel modelleri kullanarak derin beyin stimülasyonu tedavisi için nöronal Fiber yolları hedefleme

Deep brain stimulation (DBS), which involves insertion of an electrode to deliver stimulation to a localized brain region, is an established therapy for ...

Dual Raster-Scanning Photoacoustic Small-Animal Imager for Vascular Visualization

Imaging of vascular networks on small animals has played an important role in basic biomedical research. Photoacoustic imaging technology has great potential for application in the imageology of small animals. The wide-field photoacoustic imaging of small animals can provide images with high spatiotemporal resolution, deep penetration, and multiple contrasts. Also, the real-time photoacoustic imaging system is desirable to observe the hemodynamic activities of small-animal vasculature, which can be used to research the dynamic monitoring of small-animal physiological features. Here, a dual-raster-scanning photoacoustic imager is presented, featuring a switchable double-mode imaging function. The wide-field imaging is driven by a two-dimensional motorized translation stage, while the real-time imaging is realized with galvanometers. By setting different parameters and imaging modes, in vivo visualization of small-animal vascular network can be performed. The real-time imaging can be used to observe pulse change and blood flow change of drug-induced, etc. The wide-field imaging can be used to track the growth change of tumor vasculature. These are easy to be adopted in various areas of basic biomedicine research.

A dual raster-scanning photoacoustic imager was designed, which integrated wide-field imaging and real-time imaging.

Vasküler Görselleştirme için Çift Raster Taramalı Fotoakoustik Küçük Hayvan Görüntüleyici

Imaging of vascular networks on small animals has played an important role in basic biomedical research. Photoacoustic imaging technology has great ...