Name: integrated photoacoustic ophthalmoscopy and spectral-domain optical coherence tomography
Uploaded: 2013-01-15T12:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography at JoVE.com

Wij danken de gulle steun van de National Science Foundation (CARRIÈRE CBET-1055379) en de National Institutes of Health (1RC4EY021357, 1R01EY019951). We erkennen ook de steun van de China Scholarship Council te Wei Song.

1. Systeemconfiguratie <ol><li> PAOM Subsystem <ol><li> Verlichting bron: een Nd: YAG laser (SPOT-10-100, Elforlight Ltd, UK: 20 uJ / puls, 2 nsec pulsduur; 30 kHz maximale pulsherhalingssnelheid). </li><li> De uitgang laser bij 1064 nm frequentie verdubbelde tot 532 nm door een beta-barium-boraat (BBO) crystal (CasTech, San Jose, CA). Na verdere splitsing door een laserlijn spiegel is 532 nm licht geleverd door een single-mode optische vezel (P1-460A-FC-5, Thorlabs) en 1064 nm laser wordt geregistreerd door ...

<ol>
	<li>Kinyoun, J. L., Martin, D. C., Fujimoto, W. Y., Leonetti, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ophthalmoscopy+versus+fundus+photographs+for+detecting+and+grading+diabetic+retinopathy.">Ophthalmoscopy versus fundus photographs for detecting and grading diabetic retinopathy.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 33 (6), 1888-1893 (1992).</li><li>Schuman, J. S., Wollstein, G., Farra, T., Hertzmark, E., Aydin, A., Fujimoto, J. G., Paunescu, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+optic+nerve+head+measurements+obtained+by+optical+coherence+tomography+and+confocal+scanning+laser+ophthalmoscopy.">Comparison of optic nerve head measurements obtained by optical coherence tomography and confocal scanning laser ophthalmoscopy.</a> Am. J. Ophthalmol. 135 (4), 504-512 (2003).</li><li>Str&#248;m, C., Sander, B., Larsen, N., Larsen, M., Lund-Andersen, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diabetic+macular+edema+assessed+with+optical+coherence+tomography+and+stereo+fundus+photography.">Diabetic macular edema assessed with optical coherence tomography and stereo fundus photography.</a> Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 43 (1), 241-245 (2002).</li><li>Hu, S., Maslov, K., 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=Three-dimensional+Optical-resolution+Photoacoustic+Microscopy.">Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy.</a> J. Vis. Exp. (51), e2729 (2011).</li><li>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=Multiscale+photoacoustic+microscopy+and+computed+tomography.">Multiscale photoacoustic microscopy and computed tomography.</a> Nat. Photonics. 3 (9), 503-509 (2009).</li><li>Jiao, S., Jiang, M., Hu, J., Fawzi, A., Zhou, Q., Shung, K. K., Puliafito, C. A., Zhang, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+ophthalmoscopy+for+in+vivo+retinal+imaging.">Photoacoustic ophthalmoscopy for in vivo retinal imaging.</a> Opt. Express. 18 (4), 3967-3972 (2010).</li><li>Wei, Q., Liu, T., Jiao, S., Zhang, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+chorioretinal+vasculature+in+albino+rats+using+photoacoustic+ophthalmoscopy.">Image chorioretinal vasculature in albino rats using photoacoustic ophthalmoscopy.</a> J. Mod. Optic. 58 (21), 1997-2001 (2011).</li><li>Liu, T., Wei, Q., Wang, J., Jiao, S., Zhang, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=H.F+Combined+photoacoustic+microscopy+and+optical+coherence+tomography+can+measure+metabolic+rate+of+oxygen.">H.F Combined photoacoustic microscopy and optical coherence tomography can measure metabolic rate of oxygen.</a> Biomed. Opt. Express. 2 (5), 1359-1365 (2011).</li><li>Yu, D., Cringle, 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=Oxygen+distribution+and+consumption+within+the+retina+in+vascularised+and+avascular+retinas+and+in+animal+models+of+retinal+disease.">Oxygen distribution and consumption within the retina in vascularised and avascular retinas and in animal models of retinal disease.</a> Prog. Retin. Eye Res. 20 (2), 175-208 (2001).</li><li>Song, W., Wei, Q., Liu, T., Kuai, D., Burke, J. M., Jiao, S., Zhang, H. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrating+photoacoustic+ophthalmoscopy+with+scanning+laser+ophthalmoscopy,+optical+coherence+tomography,+and+fluorescein+angiography+for+a+multimodal+retinal+imaging+platform.">Integrating photoacoustic ophthalmoscopy with scanning laser ophthalmoscopy, optical coherence tomography, and fluorescein angiography for a multimodal retinal imaging platform.</a> J. Biomed. Opt. 17 (6), 061206 (2012).</li><li>Mark, 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> Brezinski Optical Coherence Tomography: Principles and Applications. , (2006).</li><li>Hu, S., Rao, B., Maslov, K., 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=Label-free+photoacoustic+ophthalmic+angiography.">Label-free photoacoustic ophthalmic angiography.</a> Opt. Lett. 35 (1), 1-3 (2010).</li><li>Zhang, H. F., Maslov, K., 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=In+vivo+imaging+of+subcutaneous+structures+using+functional+photoacoustic+microscopy.">In vivo imaging of subcutaneous structures using functional photoacoustic microscopy.</a> Nature protocols. 2, 797-804 (2007).</li><li>Ling, T., Chen, S. L., Guo, L. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-sensitivity+and+wide-directivity+ultrasound+detection+using+high+Q+polymer+microring+resonators.">High-sensitivity and wide-directivity ultrasound detection using high Q polymer microring resonators.</a> Appl. Phys. Lett. 98 (20), 204103 (2011).</li><li>Xie, Z., Jiao, S., Zhang, H. F., Puliafito, C. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laser-scanning+optical-resolution+photoacoustic+microscopy.">Laser-scanning optical-resolution photoacoustic microscopy.</a> Opt. Lett. 34, 1771-1773 (2009).</li></ol>

Hier presenteren we een gedetailleerde instructie over gelijktijdige in vivo netvlies beeldvorming van rat ogen met behulp van PAOM in combinatie met SD-okt. Optische verstrooiing gebaseerde SD-OCT is misschien het klinische &quot;gouden standaard&quot; voor retinale imaging 3, maar is niet gevoelig voor de optische absorptie te detecteren in de retina. De nieuw ontwikkelde PAOM is de enige optische-absorptie-based oogheelkundige beeldvormende modaliteit die optische absorptie-eigenschappen van het n...

integrated photoacoustic ophthalmoscopy and spectral-domain optical coherence tomography

Zowel de klinische diagnose en fundamenteel onderzoek van belangrijke oogziekten veel baat verschillende niet-invasieve beeldvorming oftalmische. Bestaande netvlies imaging modaliteiten, zoals fundusfotografie 1, confocale scanning laser oftalmoscopie (cSLO) 2, en optische coherentie tomografie (OCT) 3, hebben een belangrijke bijdrage bij het ​​toezicht op de ziekte aanzetten en progressies, en het ontwikkelen van nieuwe therapeutische strategieën. Maar ze voornamelijk afhankelijk van de back-gereflecteerde fotonen van het netvlies. Bijgevolg de optische absorptie eigenschappen van de retina, die gewoonlijk sterk geassocieerd met retinale pathofysiologie status, ontoegankelijk zijn voor de traditionele beeldvorming. Photoacoustische oftalmoscopie (PAOM) is een opkomende retinale beeldvormingsmodaliteit dat de detectie van de optische absorptie contrasten in het oog maakt met een hoge gevoeligheid 4-7. In PAOM nanosecond laser pulsen worden via de pupil en gescand over het achterste oog fotoakoestische (PA) signalen, die worden gedetecteerd door een ongericht ultrasone transducer aan het ooglid induceren. Door de sterke optische absorptie van hemoglobine en melanine, PAOM kan niet-invasief imaging de retinale en choroïdale vasculatures en het retinale pigmentepitheel (RPE) melanine bij hoge contrasten 6,7. Vooral gebaseerd op de goed ontwikkelde spectroscopische imaging fotoakoestische 5,8, PAOM heeft de potentie om de hemoglobine zuurstofverzadiging in retinale vaten, die kritisch in de fysiologie en pathologie van verscheidene ziekten 9 verblindende zoals diabetische retinopathie kaart en neovasculaire leeftijdsgebonden maculaire degeneratie. Bovendien is de enige bestaande optische-absorptie-based oogheelkundige beeldvormende modaliteit, kan PAOM worden geïntegreerd met gevestigde klinische oogheelkundige beeldvorming techniques om uitgebreidere anatomische en functionele evaluaties van het oog op basis van meerdere optische contrasten 6,10 te bereiken. In dit werk hebben we integreren PAOM en spectrale-domein OCT (SD-OCT) voor het gelijktijdig in vivo netvlies beeldvorming van de rat, waarbij zowel optische absorptie en verstrooiing eigenschappen van het netvlies worden onthuld. Het systeem configuratie, systeem uitlijning en imaging overname worden gepresenteerd.

Figuur 2 de 2-D beelden fundus van SD-OCT en PAOM verkregen gelijktijdig in een albino rat (A en B) en een gepigmenteerde rat (C en D) respectievelijk. In de SD-OCT fundus beelden (Figuren 2A en 2C), retinale vaten hebben een donkere uitstraling door de hemoglobine absorptie van indringende licht. Naast de retinale vaten (RV in figuur 2B), PAOM visualiseert de choroïdale vasculatures (CV in figuur 2B) in albino oog als...

Watch this Scientific Journal Video about Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography at JoVE.com

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

Fotoakoestische oogheelkunde (PAOM), een optische-absorptie-gebaseerde beeldvormende modaliteit, biedt de aanvullende evaluatie van het netvlies aan de op dat moment beschikbare oogheelkundige imaging technologieën. Wij rapporteren het gebruiken van PAOM geïntegreerd met spectrale-domein optische coherentie tomografie (SD-OCT) voor gelijktijdige multimodale netvlies imaging bij ratten.

Geïntegreerde Fotoakoestische oftalmoscopie en Spectral-domein Optical Coherence Tomography

Both the clinical diagnosis and fundamental investigation of major ocular diseases greatly benefit from various non-invasive ophthalmic imaging ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

Drie-dimensionale Optische resolutie Fotoakoestisch Microscopie

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

Detection and Isolation of Circulating Melanoma Cells using Photoacoustic Flowmetry

Detectie en isolatie van circulerende melanoom cellen met behulp van Fotoakoestisch Flowmetry

Circulating tumor cells (CTCs) are those cells that have separated from a macroscopic tumor and spread through the blood and lymph systems to seed ...

Photoacoustic Cystography

Fotoakoestische cystography

Conventional pediatric cystography, which is based on diagnostic X-ray using a radio-opaque dye, suffers from the use of harmful ionizing radiation. The ...

Preparation and Photoacoustic Analysis of Cellular Vehicles Containing Gold Nanorods

Voorbereiding en Fotoakoestisch Analyse van Cellular Voertuigen die goud nanorods

Gold nanorods are attractive for a range of biomedical applications, such as the photothermal ablation and the photoacoustic imaging of cancer, thanks to ...

Computed Tomography and Optical Imaging of Osteogenesis-angiogenesis Coupling to Assess Integration of Cranial Bone Autografts and Allografts

Computed Tomography en optische beeldvorming van Osteogenesis-angiogenese Koppeling te beoordelen Integratie van schedelbot Autografts en Allografts

A major parameter determining the success of a bone-grafting procedure is vascularization of the area surrounding the graft. We hypothesized that ...

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

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

Schakelbare akoestische en optische resolutie Photoacoustic Microscopy voor<em&gt; In Vivo</em&gt; Kleine dieren Bloedvasculaire Imaging

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

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

Een hoogwaardig Compact Photo Acoustic Tomography System voor<em&gt; In Vivo</em&gt; Kleine-dierlijke hersenbeelden

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

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy (oSLO) and Optical Coherence Tomography (OCT)

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy oSLO and Optical Coherence Tomography OCT

Multimodale volumetrische Retinal Imaging door schuine scannen Laser Ophthalmoscopy (oSLO) en optische coherentie tomografie (OCT)

While fluorescence imaging is widely used in ophthalmology, a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence retinal image is still a big ...

Nondestructive Monitoring of Degradable Scaffold-Based Tissue-Engineered Blood Vessel Development Using Optical Coherence Tomography

Niet-destructieve controle van afbreekbaar steiger gebaseerde weefsel-Engineered bloedvat ontwikkelen met behulp van optische coherentie tomografie

Engineered vascular grafts with structural and mechanical properties similar to natural blood vessels are expected to meet the growing demand for arterial ...

Pulsed Laser Diode-Based Desktop Photoacoustic Tomography for Monitoring Wash-In and Wash-Out of Dye in Rat Cortical Vasculature

Gepulseerde laser diode-gebaseerde desktop fotoakoestische tomografie voor het toezicht op Wash-in en wassen-out van kleurstof in de rat corticale Vasculatuur

Photoacoustic (PA) tomography (PAT) imaging is an emerging biomedical imaging modality useful in various preclinical and clinical applications. ...