Name: computed tomography-guided time-domain diffuse fluorescence tomography in small animals for localization of cancer biomarkers
Uploaded: 2012-07-17T13:00:00
Duration: 12 min 24 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Computed Tomography-guided Time-domain Diffuse Fluorescence Tomography in Small Animals for Localization of Cancer Biomarkers at JoVE.com

Bu çalışma, Ulusal Kanser Enstitüsü hibe R01 CA120368, R01 CA109558 (KMT, hasadı, FEG, BWP), RO1 CA132750 (MJ, BWP) ve K25 CA138578 (FL) tarafından finanse edilen ve Sağlık Araştırması doktora sonrası dostluk ödülü Kanada Enstitüleri (KMT edilmiştir ). Floresans tomografi sisteminin geliştirilmesi kısmen İleri Araştırma Teknolojileri (Montreal, QC) tarafından finanse edildi.

1. Hayvan Hazırlık <ol><li> Ketamin-ksilazin (10 mg / kg ip 100 mg / kg) periton içi enjeksiyon ile çıplak fare (Charles River, Wilmington, MA) uyutmak. </li><li> Stereotaktik çerçeve yerleştirin fare, kafatasının sol tarafında kafa derisi içine bir kesi yapmak ve 18-gauge iğne kullanılarak, bir merkez hattından kafatası 2 mm içine 1 mm çaplı delik ve arkasında 2 mm oluşturmak bregma. </li><li> Yüzeyinin altında yaklaşık 2 mm derinlikte sol serebral hemisfer içine fosfat tampon çözeltisi 5 ul 5 × 10 5 U251 insan nöronal glioblastoma hücreleri (nazik Dartmouth College, Hanover, NH Dr Mark İsrail tarafından sağlanan) enjekte beyin. Hamilton mikro şırınga 18 ve künt kullanın hücre implantasyonu için 27-gauge iğne uçlu ve hücreler için bir cep oluşturmak için 1 mm çekilme sonra kafatasının dış yüzeyinden 3 mm iğne ucu takın ve. </li><li> Sütür kesi ve yeniden izincerrahiden covery. </li><li> Tümör görüntüleme önce büyümeye izin verecek ~ 14 gün bekleyin. </li></ol> 2. Floresans Tomografi Sistemi Kalibrasyon <ol><li> Fare görüntüleme gününde, sistemi başlatmak ve sistem duyarlılığı sürüklenir önlemek için yaklaşık 20 dakika süreyle lazer ve ışık detektörleri ısınmaya-up sağlar. </li><li> Yerleştirin, 100 °-by-4 ° görüntüleme gantry doğrudan merkezinde mühendislik hattı difüzör (Thorlabs, Newton, NJ), uyarma lazer normal: Bir pikosaniye-pulsed 80-MHz modlu 635 nm lazer diyot (PicoQuant Fotonik Kuzey America Inc, Westfield, MA). Tüm beş ışık toplama kanalları tarafından algılanan sinyal miktarını maksimize etmek difizör açısını ayarlayın. Görüntüleme geometrisi tam bir tanıtımı başka 11,14,15 sağlanır. </li><li> Yerleştirin OD Tüm floresan algılama photomultiplier tüpler (PMT) ve OD 1 nötral yoğunluk filtreleri önünde 2 nötral yoğunluk filtreleri (Thorlabs, Newton, NJ) (ThTüm geçirgenliği algılama PMT önünde orlabs, Newton, NJ). Lazer darbeli 100 zamansal yayılma profilleri (TPSF), a-1 s entegral süre ile, her Collect. </li><li> Her dedektör için tüm tekrarlamalar üzerinden zamansal lazer referans sürüklenme ve ortalama için doğru, lazer referans her TPSF Normale. Bu ortalama TPSFs optik görüntü rekonstrüksiyon kullanılan dedektör özel alet tepki fonksiyonları (IRF) vardır. </li></ol> 3. Görüntüleme Protokolü <ol><li> Oksijen (1 L / dk) izofluran% 2 ile fare uyutmak. </li><li> Tümör epidermal büyüme faktörü reseptör ekspresyonu hedef öncesinde görüntüleme için fosfat tampon çözeltisi, periton, 12 saat 100 ul yılında IRDye 800CW-EGF 1 nanomole ve Alexa Fluor 647 1 nanomole enjekte edilir. </li><li> Burnunu izoflurandan teslim bir koni içinde kalacak şekilde mouse düzenleme, görüntüleme yatak destekler fiberglas üzerine fare yerleştirin. </li><li> Enyatak floresans tomografi sistemi içine sabitlenir fare görüntüleme gantry yaklaşık merkezinde olduğunu, yani: fare yatakta uygun bir konumda olduğundan emin olun. Bu konumlandırma lazer odak noktası her açıda lazer perspektifinden fare merkezi kabaca bir nokta yanmasını sağlayarak, fare hakkında uyarma lazer 180 ° döndürmeyi rehberliğinde edilebilir. </li><li> Bir kez konumlandırılmış, mikroBT (ON Odağı, GE Healthcare, Londra, keşfetmek) tarayıcıya görüntüleme yatak ve fare dikkatle aktarmak ve farenin tüm başı için 93-mikron izotropik bir çözünürlükte anatomik bilgi toplamak. </li><li> BT görüntü yığını görselleştirin ve floresan tomografi sistemi ile Görüntülenecek dilim (ler) i seçin. </li><li> Dikkatle floresans tomografi sistemi geri görüntüleme yatak ve fare aktarın. Her görüntüleme dilim için fare ile ilgili veri toplamak için kaynak pozisyonların sayısını seçine (32), her bir TPSF ölçümü (1 s), her bir kaynak pozisyonu (10) için adım sayısının ve Basamak 3.6 &#39;den CT görüntü yığından pozisyonu ve istenen görüntüleme dilimleri sayısı için entegre süresi. Parantez içindeki sayılar görüntüleme dilim başına veri toplama ~ 5 dakika veren her görüntüleme parametre için tipik değerlerdir. </li><li> Doygunluğu önlemek için floresans dedektör ulaşmasını herhangi bir lazer ışığı kısıtlamak için floresans dedektör PMT önünde üçlü çentik filtreler (Chroma Technology Corp, Falls, VT Körük), ve geçirgenlik algılama PMT önünde OD 2 nötral yoğunluk filtreleri yerleştirin Bu dedektörlerin. </li><li> Her tanımlı kaynak dedektör pozisyonda ve her dalgaboyu (sırasıyla Alexa Fluor 647 ve IRDye 800CW-EGF izleyiciler, heyecanlandırmak için 635 nm ve 755 nm) floresans ve geçirgenlik TPSFs toplama, veri toplama yazılımını çalıştırın. TPSFs Toplanan her set için, izlemek ve lazer yoğunluğu kayıtbir referans PMT kanalı. </li></ol> 4. Görüntü Oluşturma <ol><li> Fare dış yüzey ve CT görüntülerden görüntüleme yatağı mesnet çubuklarının konumunu belirlemek ve ayrı ayrı fare sınırları ve görüntüleme çubuklar kapsar maskeleri oluşturabilir. </li><li> NIRFAST yazılımı 19 kullanarak bir hayvan sonlu eleman ağı üretmek için fare maskesi kullanın. </li><li> MikroBT ve floresans mekansal kaydı koordinatlara 20 dayanan örgü yüzeyinde floresans tomografi sisteminden kaynağı ve detektör pozisyonları lokalize. </li><li> Görüntüleme yatak destek çubuklarının konumu ile etkileşime kaynak veya dedektör pozisyonları ile ilişkili optik veri noktaları çıkarın. </li><li> Deneysel testleri ile belirlenmiştir lazer referans temporal sürüklenme için doğru ve filtre hassasiyetleri için doğru lazer referans olarak her kaynak dedektör pozisyonunda toplanan veriler,, Normale<html> Satın alma 15 sırasında. </li><li> Her kaynak-dedektör pozisyonu için veri tarihi Oranı (floresans geçirgenlik bölünmüş) alın ve düzgün optik özellikleri için sonlu elemanlar hayvan hasır dayalı geçirgenliği bir ileri modeli simülasyon ile çarpın. Bu, kaynak veya detektör-doku kavrama 21 ile bağlantılı hataları hafifletmek için modeli 22 üzere veri kalibre edilmesi ve modele veri uyumsuzluğu 23,24 diğer yönleri için veri ayarlamak için yapılır. </li><li> Her iki dalga boyunda toplanan doğan oranı verilerin ölçekli farkı oluşan bir veri vektörü oluşturmak. Ölçeklendirme faktörü EGFR bağlayıcı kontrast maksimize etmek için seçilir. Bir girdi olarak her bir algılama kanalı için TPSF kullanarak kalibre farkı verileri ile time-domain görüntü rekonstrüksiyon yapılması ve kontrastlı hedeflenen izleyici 15 floresan haritaları oluşturun. </li></ol> 5.. Temsilcisi Sonuçlar &quot;&gt; Bir U251 ortotopik glioma tümör Şekil 1b sunulmaktadır ile bir fare kafasından bir ortak kayıtlı BT anatomik görüntü ile kaplanmış bir floresan yeniden bir örnek. Floresan rekonstrüksiyonu (Şekil 1b tarafından belirlenen glioma kütle merkezi ) manyetik rezonans görüntüleme (Şekil 1a) kontrast arttırmak tarafından belirlenen kütlenin tümör merkezinin 1 mm içinde idi. BT ve MR görüntüleri birlikte kayıtlı bir karşılıklı bilgi dönüşümü esas alınmıştır. <img src="/files/ftp_upload/4050/4050fig1.jpg" alt="Şekil 1" /> Şekil 1. Kontrastlı (Gadolinyum) fare kafa manyetik rezonans görüntüleme (a). Fare U251 insan glioma hücre hattı ile orthotopically aşılandı. Normal beyin daha fazla kontrast madde emer tümörün yeri, sol serebral hemisfer (sağ görüntü olarak) görülen ve beyaz ok ile gösterilen edilebilir. Corresponding bilgisayarlı tomografi görüntüsü (fare kafasına aynı yerden) (b), epidermal büyüme faktörü floresans eksi hedefsiz floresans yeniden overlaid hedef ile tasvir edilir. Floresans birim ters mm olan ve onun kuantum verimi ile ve konsantrasyonu ile çarpılır bağlı hedeflenen floresans emilim katsayısı ile ilgilidir.

<ol>
	<li>Rudin, M., Weissleder, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+imaging+in+drug+discovery+and+development.">Molecular imaging in drug discovery and development.</a> Nat. Rev. Drug Discov. 2, 123-131 (2003).</li><li>Arridge, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+tomography+in+medical+imaging.">Optical tomography in medical imaging.</a> Inverse Problems. 15, R41-R93 (1999).</li><li>Leblond, F., Davis, S. C., Valdes, P. A., Pogue, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pre-clinical+whole-body+fluorescence+imaging:+Review+of+instruments,+methods+and+applications.">Pre-clinical whole-body fluorescence imaging: Review of instruments, methods and applications.</a> J. Photochem. Photobiol. B. 98, 77-94 (2010).</li><li>Cao, J., Moosman, A., Johnson, V. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Bayesian+chi-squared+goodness-of-fit+test+for+censored+data+models.">A Bayesian chi-squared goodness-of-fit test for censored data models.</a> Biometrics. 66, 426-434 (2010).</li><li>Da Silva, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+calibration+protocol+for+an+x-ray+and+optical+multimodality+tomography+system+dedicated+to+small-animal+examination.">Optical calibration protocol for an x-ray and optical multimodality tomography system dedicated to small-animal examination.</a> Appl. Optics. 48, 151-162 (2009).</li><li>Deliolanis, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Free-space+fluorescence+molecular+tomography+utilizing+360+degrees+geometry+projections.">Free-space fluorescence molecular tomography utilizing 360 degrees geometry projections.</a> Opt. Lett. 32, 382-384 (2007).</li><li>Guo, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+combined+fluorescence+and+microcomputed+tomography+system+for+small+animal+imaging.">A combined fluorescence and microcomputed tomography system for small animal imaging.</a> IEEE Trans. Biomed. Eng. 57, 2876-2883 (2010).</li><li>Lin, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+fluorescence+tomography+using+a+combined+tri-modality+FT/DOT/XCT+system.">Quantitative fluorescence tomography using a combined tri-modality FT/DOT/XCT system.</a> Opt. Express. 18, 7835-7850 (2010).</li><li>Zhang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-resolution+reconstruction+of+fluorescent+inclusion+in+mouse+thorax+using+anatomically+guided+sampling+and+parallel+Monte+Carlo+computing.">High-resolution reconstruction of fluorescent inclusion in mouse thorax using anatomically guided sampling and parallel Monte Carlo computing.</a> Biomedical Optics Express. 2, 2449-2460 (2011).</li><li>Dominguez, J. B., Berube-Lauziere, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diffuse+light+propagation+in+biological+media+by+a+time-domain+parabolic+simplified+spherical+harmonics+approximation+with+ray-divergence+effects.">Diffuse light propagation in biological media by a time-domain parabolic simplified spherical harmonics approximation with ray-divergence effects.</a> Appl. Optics. 49, 1414-1429 (2010).</li><li>Kepshire, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microcomputed+tomography+guided+fluorescence+tomography+system+for+small+animal+molecular+imaging.">A microcomputed tomography guided fluorescence tomography system for small animal molecular imaging.</a> Rev. Sci. Instrum. 80, 043701 (2009).</li><li>Lin, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+photo-multiplier+tube-based+hybrid+MRI+and+frequency+domain+fluorescence+tomography+system+for+small+animal+imaging.">A photo-multiplier tube-based hybrid MRI and frequency domain fluorescence tomography system for small animal imaging.</a> Phys. Med. Biol. 56, 4731-4747 (2011).</li><li>Niedre, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Early+photon+tomography+allows+fluorescence+detection+of+lung+carcinomas+and+disease+progression+in+mice+in+vivo.">Early photon tomography allows fluorescence detection of lung carcinomas and disease progression in mice in vivo.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 105, 19126-19131 (2008).</li><li>Kepshire, D. L., Dehghani, H., Leblond, F., Pogue, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Automatic+exposure+control+and+estimation+of+effective+system+noise+in+diffuse+fluorescence+tomography.">Automatic exposure control and estimation of effective system noise in diffuse fluorescence tomography.</a> Opt. Express. 17, 23272-23283 (2009).</li><li>Tichauer, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+workflow+and+calibration+for+CT-guided+time-domain+fluorescence+tomography.">Imaging workflow and calibration for CT-guided time-domain fluorescence tomography.</a> Biomedical Optics Express. 2, 3021-3036 (2011).</li><li>Kennedy, J. C., Pottier, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endogenous+protoporphyrin+IX,+a+clinically+useful+photosensitizer+for+photodynamic+therapy.">Endogenous protoporphyrin IX, a clinically useful photosensitizer for photodynamic therapy.</a> Journal of photochemistry and photobiology. 14, 275-292 (1992).</li><li>Leblond, F., Tichauer, K. M., Holt, R., El-Ghussein, F., Pogue, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Towards+whole-body+optical+imaging+of+rats+using+single-photon+counting+fluorescence+tomography.">Towards whole-body optical imaging of rats using single-photon counting fluorescence tomography.</a> Opt. Lett. 36, 3723-3725 (2011).</li><li>Gibbs-Strauss, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Noninvasive fluorescence monitoring for functional assessment of murine glioma treatment [dissertation]. , (2008).</li><li>Dehghani, H. <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+optical+tomography+using+NIRFAST:+Algorithm+for+numerical+model+and+image+reconstruction.">Near infrared optical tomography using NIRFAST: Algorithm for numerical model and image reconstruction.</a> Commun. Numer. Meth. En. 25, 711-732 (2009).</li><li>Holt, R., El-Ghussein, F., Tichauer, K. M., Leblond, F., Pogue, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Proceedings of SPIE. , 789213 (2011).</li><li>Ntziachristos, V., Weissleder, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+three-dimensional+fluorescence+reconstruction+of+diffuse+media+by+use+of+a+normalized+Born+approximation.">Experimental three-dimensional fluorescence reconstruction of diffuse media by use of a normalized Born approximation.</a> Opt. Lett. 26, 893-895 (2001).</li><li>Davis, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Magnetic+resonance-coupled+fluorescence+tomography+scanner+for+molecular+imaging+of+tissue.">Magnetic resonance-coupled fluorescence tomography scanner for molecular imaging of tissue.</a> The Review of scientific instruments. 79, 064302 (2008).</li><li>Leblond, F., Tichauer, K. M., Pogue, B. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Singular+value+decomposition+metrics+show+limitations+of+detector+design+in+diffuse+fluorescence+tomography.">Singular value decomposition metrics show limitations of detector design in diffuse fluorescence tomography.</a> Biomedical Optics Express. 1, 1514-1531 (2010).</li><li>Soubret, A., Ripoll, J., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+fluorescent+tomography+in+the+presence+of+heterogeneities:+Study+of+the+normalized+born+ratio.">Accuracy of fluorescent tomography in the presence of heterogeneities: Study of the normalized born ratio.</a> Ieee T. Med. Imaging. 24, 1377-1386 (2005).</li><li>Zhu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+three-dimensional+finite+element+model+and+image+reconstruction+algorithm+for+time-domain+fluorescence+imaging+in+highly+scattering+media.">A three-dimensional finite element model and image reconstruction algorithm for time-domain fluorescence imaging in highly scattering media.</a> Phys. Med. Biol. 56, 7419-7434 (2011).</li><li>Weissleder, R., Pittet, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+in+the+era+of+molecular+oncology.">Imaging in the era of molecular oncology.</a> Nature. 452, 580-589 (2008).</li><li>Tichauer, K. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+quantification+of+tumor+receptor+binding+potential+with+dual-reporter+molecular+imaging.">In vivo quantification of tumor receptor binding potential with dual-reporter molecular imaging.</a> Mol. Imag. Biol. , (2011).</li></ol>

Çıkar çatışması ilan etti.

Floresans tomografi (FT) biyolojik doku ile görünür ve yakın-kızılötesi ışık ulaştırma dayanan hassas, iyonize radyasyon serbest moleküler görüntüleme yöntemidir. FT ilginin çoğu deneysel modellerinde 1 ve araştırma bir anahtar alan kanser biyomarker ifade ve moleküler tedaviler 26 yanıt çalışma olmuştur küçük hayvan ilaç keşfi ve gelişimi hızlandırmak için potansiyel odaklanmıştır. Şu anda, FT sistem tasarımı için iki rakip yaklaşım vardır. En yaygın tasarım flüoresan tespiti için 4-9 soğutmalı şarj bağlı cihaz (CCD) kameralar dayanmaktadır. Bu tasarım CCD kamera her piksel beri doku örnekleme maksimize doku ile eşsiz bir yol alır ışığı algılayabilir, ölçümleri yüksek yoğunluğu sağlar. Ancak, CCD kamera sınırlı dinamik aralığı vardır ve okuma-out gürültü nihai hassasiyeti sınırlar. İkinci tasarım potansiyel kısıt önler<html> photomultiplier tüpler veya çığ fotodiyotları 10-13 gibi dedektörleri kullanımına dayanan çok hassas tek foton sayma teknolojisinin kullanıldığı CCD kamera algılama esas alınarak seçilebilir. Bu daha hassas tespit yöntemleri dezavantajı, her detektörü, sadece tek bir aşamada hafif toplayabilir olmasıdır, bu nedenle yoğun bir doku örnekleme elde etmek için, pek çok detektörleri ya (çok pahalı olan) kullanılmak üzere, ya da bir çok projeksiyon görüntü işlenebilir zorunda aynı detektör (zaman alıcı olabilir) ile. Küçük hayvan FT için doku örnekleme optimal düzeyde kararlaştırılan olmamıştır, ve bir vaka ile ayrı ayrı değişebilir iken, tek foton sayma enstrümantasyon iyi açısından FT hassasiyet sınırları keşfetmek için uygun kabul edilmektedir onkogenezinde düşük konsantrasyonlarda tespit etme yeteneğidir. Bu çalışmada, tümörlü farelerdeki lokalize etmek için tek fotonlu sayım algılama alet kullanarak MS gerçekleştirmek için olan bir yöntem sağlar. ent &quot;&gt; zaman-bağıntılı tek foton sayma FT ile sağlam veri setleri üretmek için ilgili dört kritik adımlar vardır. İlk uygun ve basit kalibrasyon prosedürünün uygulanmasıdır. sunulan yöntem, her bir algılama kanalının ilgili hassasiyetleri muhasebeleştirilir Her Dedektör 15 ışık eşit kesirler yönlendirmek için tasarlanmış bir çizgi-difüzör vasıtasıyla iletilen uyarma ışık temel bir ölçüt toplayarak için. Ayrıca, bir deney esnasında tespit ışığı sürekli hem yoğunluğu açısından, lazer referans kalibre ve ortalama olarak . bir lazer referans kanal 11,15 çalışması ile, zaman içinde dalgalanma olabilir-zaman, ikinci önemli adım, rehberli floresan rekonstrüksiyon için anatomik görüntüleme doğru toplanması ve ortak kaydı FT veriler tek başına herhangi bir anatomik bilgi sunar.; Bu nedenle, hafif bir taşıma modeli yaratmak için yeniden lo için kullanılabileceğiniNumunenin yüzeyine tespit edilen ikinci bir floresans numunesi içinde flüoresan kaynaklardan katyon, FT sistemi ile ilişkili olarak numune anatomisinin doğru bilinmelidir. Bizim sistemde, anatomik bilgi mekansal FT sistemi 15,20 olanlar tescil edilmiş olan uzaysal koordinatları ile bir mikro-bilgisayarlı tomografi sistemi ile kazanılır. Üçüncü önemli adım optimum pozlama (yani, her bir lazer projeksiyon için toplam foton algılama zamanı) her kaynak-dedektör pozisyonunda istihdam edilmektedir olmasını garanti eder. Bu iki nedenden dolayı önemlidir: Birincisi, algılama birimleri zarar verebilecek dedektörü doygunluk, önlemek için her bir algılama konumunda sinyal-gürültü yeterli ve ikinci olmasını sağlamak için. Her bir detektör konumunda uygun maruz elde etmek için, bir otomatik maruz kontrolü kullanılmaktadır, esas olarak iki, düşük sinyal maruz 14 den optimum maruz triangulates hangi. Dördüncü kritikYöntemde adım iletilen eksitasyon ışık miktarı ile toplanan veriler floresans referans edilir. Bu referans genellikle tarihi oranı denilen ve model-veri uyuşmazlığı hataları 23,24 bir hafifletme olmanın ana biri ile, FT için birçok yarar sağlar. Sunulan sistemin kanalize 2 ayrı photomultiplier tüpleri içine her bir algılama kanalda ışık tarafından eş zamanlı floresans ve iletilen hem uyarılma ışığı algılamak için tasarlandı. Bunu yaparak, biz tarihi oranının doğruluğunu hareket etkilerini önlemek. Sağlam bir veri kümesi onu eli ile, time-domain veri görüntü oluşturma ifadesi olan sonlu eleman mesh ters problem çözme içerir: d = Jx Burada d n kaynak-dedektör projeksiyonları ve m TPSF zaman kapıları n x m elemanlı bir vektör ise; J bir n x m-by-l duyarlılığı mesh l düğümleri için matris (veya Jacobian); ve x boyutuna sahip l, her bir düğüm floresans optik özelliklerinin vektörü d deneyi ve J sırasında toplanan veriler kalibre sonlu eleman çözeltisi kullanılarak simüle olmasıdır. floresans ulaşım 25 saat etki difüzyon yakınlaştırılmasına. J zaman boyutu da dedektörü özel alet tepki fonksiyonları ile convolved edilir. X faiz floresans haritanın bir ifadesidir ve Tikhonov regülarizasyonu 15 ile Levenberg-Marqardt negatif olmayan en küçük kareler yaklaşımı kullanılarak çözülmüştür. Metodolojisi, floresan algılama sayma derece duyarlı foton kullanarak farelerde floresan ile işaretlenmiş tümörlerin lokalize yetenekli bir prosedür tanımlayan, burada sunulan FT sınırlarını zorlamaya potansiyeline sahiptir. Daha önceki bir çalışmada, potansiyel Bu istihdamBu tür fareler, hem de fare ölçekli örneklerde mevcut sistem tasarımları üzerinde gelişmiş hassasiyet gibi daha büyük-daha-fare hayvan modelleri, yaklaşım, 17 gösterildi. Bu yaklaşımın derhal uygulama yüksek verimlilik sayesinde ilaç etkinliğini değerlendirmek için küçük bir hayvan tümör modellerinde in vivo biyomarker ifade izlenmesi için olacaktır. Çoklu dalga boylarındaki floresans heyecanlandırmak ve tespit sistemi yeteneği çok floresan belirteçlerin eş zamanlı olarak algılanmasını sağlar. Ek floresan işaretleri gibi in vivo bağlama potansiyeli ölçme çift muhabiri yöntemleri, reseptör yoğunluğunun bir göstergesi olarak daha nicel görüntüleme yaklaşımları istihdam etmek, aynı anda, bir patoloji çok yönlü sorgularken, ya da bu araştırmada olduğu gibi, kullanılabilecek bir yol sağlar 26,27.

<table border="1"><tbody><tr><td> Reaktif Adı </td><td> Şirket </td><td> Katalog numarası </td><td> Yorumlar (isteğe bağlı) </td></tr><tr><td> IRDye 800CW-EGF </td><td> LI-COR Biosciences </td><td> 926-08446 </td><td></td></tr><tr><td> Alexa Fluor 647, süksinimidil ester </td><td> Yaşam Teknolojileri </td><td> A20106 </td><td> Spesifik olmayan bağlanma en aza indirmek için su ile reaksiyona sokulur </td></tr></tbody></table>

computed tomography-guided time-domain diffuse fluorescence tomography in small animals for localization of cancer biomarkers

Küçük hayvan floresan moleküler görüntüleme (FMI) preklinik ilaç keşfi ve geliştirilmesi çalışmaları 1 için güçlü bir araç olabilir. Ancak, doku kromoforlar (örneğin, hemoglobin, su, lipidler, melanin) tarafından ışık emme genellikle birkaç milimetre 2 büyük kalınlıkları ile optik sinyal yayılımı sınırlar. Diğer görünür dalga boyları için doku emilimini karşılaştırıldığında kırmızı ve yakın kızılötesi (yakın-IR) ışık emme önemli ölçüde azaltır ve elastik olmayan saçılma hakim ışık-doku etkileşimi mekanizması haline gelir. Yakın-IR aralığı (600-1000 nm), ışığı absorbe ve yayan floresan ajanların yeni bir gelişme küçük hayvanlar 3 üç boyutlu görüntüleme tüm vücut elde edebilirsiniz görüntüleme sistemleri ve ışık yayılım modellerinin geliştirilmesi sürdü. Bu alanda büyük atılımlar rağmen, diffüz floresans tomografi kötü poz doğanın önemli bir kalıristikrar, kontrast kurtarma ve görüntü oluşturma teknikleri ve küçük hayvanlarda FMI için optimal yaklaşım mekansal çözünürlükte için problem üzerinde mutabık kalınacak henüz. Grubumuzun ve birkaç diğerleri 10-13 derece yüksek hassasiyet dedektörleri dayalı sistemler yapmış ise araştırma gruplarının çoğunluğu, şarj bağlı cihaz (CCD) tabanlı bol doku örnekleme ama optimal hassasiyet 4-9 sağlayan sistemlere yatırım yaptık , şu anda yoğun doku örneklemesi düşük görüntüleme verimlilik pahasına sadece sağlanabilir bulunmasını sağlar. Burada bir fare modelinde kanserli bir beyin lezyonu lokalize bir floresan tomografi sisteminde tek foton algılama teknolojisi uygulamak için metodoloji göstermektedir. Floresans tomografi (FT) sistemi photomultiplier tüpler (PMT) ve temassız bir konformasyon 11 bilgi açısından zengin bir time-domain ışık algılama kullanarak sayma tek foton istihdam. Bu eşzamanlı col sağlariletilen uyarma ve emisyon ışık toplama noktasına ve küçük bir hayvan bilgisayarlı tomografi (mikroBT) sistemi 15 ile otomatik floresans eksitasyon pozlama kontrolü 14, lazer referans ve co-kayıt içerir. A çıplak fare modelinde görüntüleme için kullanılmıştır. Hayvan sol serebral hemisferde bir insan glioma hücre hattı (U251) ile orthotopically inoküle ve 2 hafta sonra görüntülendi. Tümör bir floresan izleyici enjekte floresan yapıldı, IRDye 800CW-EGF epidermal büyüme faktörü reseptörü hedeflenmiş (LI-COR Biosciences, Lincoln, NE), bir hücre zarı U251 tümör hattında aşırı eksprese olduğu bilinen protein ve diğer birçok kanser 18. İkinci, hedefsiz floresan tracer, Alexa Fluor 647 (Life Technologies, Grand Island, NY) de izleyici bağlayıcı ve reseptör durumu / yoğunluk nicel hale getirmek sağlamak için hedeflenen izleyici alımı üzerine non-reseptör aracılı etkiler hesaba enjekte edildi 27. Bir BT eşliğinde, time alan algoritma fare beyninin her iki floresan izleyiciler yeri (yani, tümörün yerini) ve tümör kontrastlı manyetik rezonans görüntüleme ile tanı doğrulandı lokalize yeteneklerini yeniden kullanıldı. Rağmen bir glioma fare modelinde floresans görüntüleme gösterdi, bu video sunulan metodoloji bir sıçan 17 boyutuna kadar çeşitli potansiyel küçük hayvan modellerinde farklı tümör modellerinde kadar uzatılabilir.

Watch this Scientific Journal Video about Computed Tomography-guided Time-domain Diffuse Fluorescence Tomography in Small Animals for Localization of Cancer Biomarkers at JoVE.com

Computed Tomography-guided Time-domain Diffuse Fluorescence Tomography in Small Animals for Localization of Cancer Biomarkers

Diffüz floresans tomografi preklinik için yüksek boyunca nispeten düşük maliyetli ve potansiyel bir yaklaşım sunuyor<em&gt; In vivo</em&gt; Tümör görüntüleme. Optik veri toplama, kalibrasyon ve görüntü oluşturma metodolojisi floresan bir fare glioma modelinde tümör belirteç epidermal büyüme faktörü reseptörü hedef kullanarak bilgisayarlı tomografi eşliğinde temassız time-domain sistemi için sunulmuştur.

Kanser BİYOMARKÖRLERİN Yerelleştirme Küçük Hayvanlarda Bilgisayarlı Tomografi eşliğinde Zaman alanı Diffüz Floresans Tomografi

Small animal fluorescence molecular imaging (FMI) can be a powerful tool for preclinical drug discovery and development studies1. However, light ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Retrograde Perfusion and Filling of Mouse Coronary Vasculature as Preparation for Micro Computed Tomography Imaging

Mikro Bilgisayarlı Tomografi Görüntüleme için hazırlık olarak retrograd perfüzyon ve Fare Koroner damarları doldurulması

Visualization of the vasculature is becoming increasingly important for understanding many different disease states. While several techniques exist for ...

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

Manyetik Rezonans Görüntüleme, Volumetrik Bilgisayarlı Tomografi ve Ultrason Kullanımı Meme Kanseri Kemik metastazı bir Nude Rat Model Angiogenezis Multi-modal Görüntüleme

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

Assessment of Viability of Human Fat Injection into Nude Mice with Micro-Computed Tomography

Mikro-Bilgisayarlı Tomografi ile Çıplak Fareler içine İnsan Yağ Enjeksiyonu Canlılığına Değerlendirilmesi

Lipotransfer is a vital tool in the surgeon&#8217;s armamentarium for the treatment of soft tissue deficits of throughout the body. Fat is the ideal soft ...

Using Micro-computed Tomography for the Assessment of Tumor Development and Follow-up of Response to Treatment in a Mouse Model of Lung Cancer

Tümör Gelişim Değerlendirme Mikro bilgisayarlı Tomografi ile ve Takibi Tedavi Yanıtın Akciğer Kanseri Fare Modeli

Lung cancer is the most lethal cancer in the world. Intensive research is ongoing worldwide to identify new therapies for lung cancer. Several mouse ...

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

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

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

Disposable Dosators for Pulmonary Insufflation of Therapeutic Agents to Small Animals

Küçük Hayvanlarda Terapötik Ajanların Pulmoner Burundan çekmek için tek kullanımlık dozlandırıcılara

Development of new therapeutic products requires efficacy testing in an animal model. The pulmonary route of administration can be utilized to deliver ...

Identifying Coronary Artery Calcification on Non-gated Computed Tomography Scans

Koroner arter kalsifikasyon tespit sigara geçitli hesaplanan tomografi inceden inceye gözden geçirmek

Coronary artery calcification (CAC) provides an objective measure of coronary artery disease and can readily be identified on non-gated computed ...

Continuous Blood Sampling in Small Animal Positron Emission Tomography/Computed Tomography Enables the Measurement of the Arterial Input Function

Küçük hayvan Pozitron Emisyon Tomografi/Bilgisayarlı tomografi sürekli kan örnekleme arteriyel giriş fonksiyon ölçümü sağlar

For quantitative analysis and bio-kinetic modeling of positron emission tomography/computed tomography (PET/CT) data, the determination of the temporal ...

Sample Preparation for Computed Tomography-based Three-dimensional Visualization of Murine Hind-limb Vessels

Murine Hind-limb Damarlarının Bilgisayarlı Tomografi Tabanlı Üç Boyutlu Görselleştirilmesi için Örnek Hazırlık

Blood vessels are complex networks with tree-like structures, and vascular networks are essential for maintaining both circulation and maintaining organ ...

Four-Dimensional Computed Tomography-Guided Valve Sizing for Transcatheter Pulmonary Valve Replacement

Transkateter Pulmoner Kapak Replasmanı için Dört Boyutlu Bilgisayarlı Tomografi Kılavuzluğunda Kapak Boyutlandırma

The measurements of the right ventricle (RV) and pulmonary artery (PA), for selecting the optimal prosthesis size for transcatheter pulmonary valve ...