Name: integrated photoacoustic ophthalmoscopy and spectral-domain optical coherence tomography
Uploaded: 2013-01-15T12:00:00
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Wir danken für die großzügige Unterstützung durch die National Science Foundation (CAREER CBET-1.055.379) und den National Institutes of Health (1RC4EY021357, 1R01EY019951). Wir erkennen auch die Unterstützung aus dem China Scholarship Council Wei Song.

Ein. System Configuration <ol><li> PAOM Subsystem <ol><li> Beleuchtungsquelle: ein Nd: YAG-Laser (SPOT-10-100, Elforlight Ltd, UK: 20 uJ / Puls; 2 nsec Pulsdauer; 30 kHz maximalen Impulswiederholungsrate). </li><li> Der Ausgang Lasers bei 1064 nm wird frequenzverdoppelten bis 532 nm durch ein Beta-Barium-Borat (BBO)-Kristall (Castech, San Jose, CA). Nach weiteren Spaltung durch eine Laserlinie Spiegel, wird 532 nm Licht durch eine Single-Mode-Lichtleitfaser (P1-460A-FC-5, Thorlabs) geliefert und 1064 nm-Laser...

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	<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 präsentieren wir eine detaillierte Anleitung bei gleichzeitiger in vivo Netzhaut von Ratten Augen mit PAOM mit SD-OCT kombiniert. Optical-Streuung auf SD-OCT ist vielleicht die klinische &quot;Goldstandard&quot; für die Netzhaut 3, jedoch ist es nicht empfindlich auf die optische Absorption in der Netzhaut zu erkennen. Der neu entwickelte PAOM ist das einzige optische Absorption basierende ophthalmische Bildgebungsmodalität die optischen Absorptionseigenschaften der Netzhaut 6 biet...

integrated photoacoustic ophthalmoscopy and spectral-domain optical coherence tomography

Sowohl die klinische Diagnose und grundlegende Untersuchung der wichtigsten Augenkrankheiten stark von verschiedenen nicht-invasive ophthalmologische Bildgebung Technologien profitieren. Bestehende Netzhaut Modalitäten wie Fundusfotografie 1, konfokale Laser-Scanning-Ophthalmoskopie (cSLO) 2, und die optische Kohärenztomographie (OCT) 3 haben wesentliche Beiträge bei der Überwachung Krankheit Einsätze und Progressionen, und die Entwicklung neuer therapeutischer Strategien. Jedoch verlassen sie überwiegend auf den Back-reflektierten Photonen von der Netzhaut. Als Folge sind die optischen Absorptionseigenschaften der Netzhaut, die üblicherweise stark mit retinalen Pathophysiologie Status verbunden, unzugänglich durch die traditionellen Imaging-Technologien. Photoakustische Ophthalmoskopie (PAOM) ist eine aufstrebende Netzhaut Modalität, die den Nachweis der optischen Absorption Kontraste im Auge ermöglicht mit einer hohen Empfindlichkeit 4-7. In PAOM nanosecond Laserpulse durch die Pupille geliefert und abgetastet über den hinteren Auge photoakustischen (PA) Signalen, die durch einen unfokussierten Ultraschall-Wandler an dem Augenlid erkannt werden induzieren. Wegen der starken optischen Absorption von Hämoglobin und Melanin ist PAOM fähig nichtinvasiv Bildgebung die retinale und choroidale Blutgefäßverteilungen und dem retinalen Pigmentepithel (RPE) Melanin bei hohen Kontrasten 6,7. Noch wichtiger ist, basierend auf dem gut ausgebauten spektroskopische photoakustische Bildgebung 5,8 hat PAOM das Potenzial, die Sauerstoffsättigung des Hämoglobins in retinalen Gefäßen, die entscheidend sein Studium der Physiologie und Pathologie von mehreren blendenden Krankheiten 9 wie diabetische Retinopathie kann abzubilden und neovaskulärem altersbedingter Makula-Degeneration. Darüber hinaus ist das einzig existierende optische Absorption basierenden Augenheilkunde Bildgebungsverfahren können PAOM mit etablierten klinischen ophthalmologische Bildgebung te integriert werdenchniques zu erreichen umfassendere anatomische und funktionelle Auswertungen des Auges auf mehreren optischen Kontrast 6,10 berechnet. In dieser Arbeit, integrieren wir PAOM und Spektral-Domain-OCT (SD-OCT), um gleichzeitig in vivo Netzhaut von Ratten, bei denen sowohl optische Absorption und Streuung Eigenschaften der Netzhaut enthüllt. Die Konfiguration des Systems, System-Ausrichtung und Imaging Acquisition dargestellt.

Abbildung 2 zeigt die 2-D Fundus Bilder von SD-OCT und PAOM erworbenen gleichzeitig in einem Albino-Ratte (A und B) und einer pigmentierten Ratte (C und D), jeweils. In den SD-OCT Fundus Bilder (2A und 2C), haben Netzhautgefäße dunkles Aussehen aufgrund der Hämoglobinabsorption der Sondierung Licht. Neben Netzhautgefäße (RV in 2B), visualisiert PAOM die Aderhaut Blutgefäßverteilungen (CV in 2B) in albino Auge weg...

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Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

Photoakustischen Ophthalmologie (PAOM), eine optische Absorption-basierenden Bildgebungsmodalität, bietet der ergänzenden Bewertung der Netzhaut zu den derzeit verfügbaren ophthalmische Imaging-Technologien. Wir berichten über die Verwendung von PAOM mit spektraler-Domain Optischen Kohärenztomographie (SD-OCT) zur gleichzeitigen multimodalen Netzhaut bei Ratten integriert.

Integrierte Photoakustische Ophthalmoskopie und Spectral-Domain 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

Dreidimensionale Optische Auflösung photoakustische Mikroskopie

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

Forschung

Biotechnik

Detection and Isolation of Circulating Melanoma Cells using Photoacoustic Flowmetry

Erkennung und Isolierung von zirkulierenden Melanomzellen mit Photoakustische Flowmetrie

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

Photoakustische Zystographie

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

Vorbereitung und photoakustische Analyse von Zell Fahrzeuge, die Gold-Nanostäbchen

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

Computertomographie und Optical Imaging von Osteogenesis-Angiogenese-Kopplung an Integration von Schädelknochen Autografts und Allografts Beurteilen

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

Umschaltbare akustische und optische Auflösung Photoakustische Mikroskopie für<em&gt; In vivo</em&gt; Kleintier-Blut-Vaskulatur-Bildgebung

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

Ein leistungsstarkes kompaktes Fotoakustik-Tomographie-System für<em&gt; In vivo</em&gt; Kleintier Gehirn Bildgebung

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 von schrägen Scanning Laser Ophthalmoskopie (oSLO) und optische Kohärenztomografie (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

Zerstörungsfreie Überwachung der abbaubaren Gerüst-basierten Tissue-Engineering Blutgefäß Entwicklung mit optischen Kohärenztomographie

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

Gepulste Laser-Diode-Based Desktop photoakustische Tomographie für die Überwachung von Wash-In und Wash-Out of Dye in Rat Cortical Vasculature

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