Name: switchable acoustic and optical resolution photoacoustic microscopy for in vivo small-animal blood vasculature imaging
Uploaded: 2017-06-26T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Switchable Acoustic and Optical Resolution Photoacoustic Microscopy for In Vivo Small-animal Blood Vasculature Imaging at JoVE.com

Författarna skulle vilja erkänna det ekonomiska stödet från ett Tier 2-bidrag finansierat av utbildningsdepartementet i Singapore (ARC2 / 15: M4020238). Författarna skulle också vilja tacka mr Chow Wai Hoong Bobby för hjälp med maskinbutiken.

Alla djurförsök utfördes enligt de godkända bestämmelserna och riktlinjerna för den institutionella djurvårds- och användningskommittén för Nanyang Technological University, Singapore (Animal Protocol Number ARF-SBS / NIE-A0263). 1. AR-OR-PAM-system ( Figur 1 ) <ol><li> Systemkonfiguration: AR-PAM <ol><li> Använd ett nanosekund avstämbart lasersystem som består av en diodpumpad, solid state Nd-YAG laser (532 nm) och en färglaser ...

<ol>
	<li>Hu, S., 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+imaging+and+characterization+of+the+microvasculature.">Photoacoustic imaging and characterization of the microvasculature.</a> J Biomed Opt. 15, 011101-01-011101-15 (2010).</li><li>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=Going+deeper+than+microscopy:+the+optical+imaging+frontier+in+biology.">Going deeper than microscopy: the optical imaging frontier in biology.</a> Nat Methods. 7 (8), 603-614 (2010).</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, 627-638 (2016).</li><li>Zhou, Y., 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=Tutorial+on+photoacoustic+tomography.">Tutorial on photoacoustic tomography.</a> J Biomed Opt. 21 (6), 061007 (2016).</li><li>Upputuri, P. K., Sivasubramanian, K., Mark, C. S. 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+Developments+in+Vascular+Imaging+Techniques+in+Tissue+Engineering+and+Regenerative+Medicine.">Recent Developments in Vascular Imaging Techniques in Tissue Engineering and Regenerative Medicine.</a> BioMed Res Intl. 2015, (2015).</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+Brain+Imaging:+from+Microscopic+to+Macroscopic+Scales.">Photoacoustic Brain Imaging: from Microscopic to Macroscopic Scales.</a> Neurophotonics. 1 (1), 011003-1-011003-13 (2014).</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>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>Pan, D. <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>Cai, X., Kim, C., Pramanik, M., 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+of+foreign+bodies+in+soft+biological+tissue.">Photoacoustic tomography of foreign bodies in soft biological tissue.</a> J Biomed Opt. 16 (4), 046017 (2011).</li><li>Pan, D. <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>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. Photon. 3 (9), 503-509 (2009).</li><li>Zhang, E. Z., Laufer, J. G., Pedley, R. B., Beard, P. C. <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+high-resolution+3D+photoacoustic+imaging+of+superficial+vascular+anatomy.">In vivo high-resolution 3D photoacoustic imaging of superficial vascular anatomy.</a> Phys. Med. Biol. 54 (4), 1035-1046 (2009).</li><li>Park, S., Lee, C., Kim, J., Kim, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acoustic+resolution+photoacoustic+microscopy.">Acoustic resolution photoacoustic microscopy.</a> Biomed.l Eng. Lett. 4 (3), 213-222 (2014).</li><li>Zhang, H. F., Maslov, K., Stoica, G., 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=Functional+photoacoustic+microscopy+for+high-resolution+and+noninvasive+in+vivo+imaging.">Functional photoacoustic microscopy for high-resolution and noninvasive in vivo imaging.</a> Nat. Biotechnol. 24 (7), 848-851 (2006).</li><li>Maslov, K., Stoica, G., 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+dark-field+reflection-mode+photoacoustic+microscopy.">In vivo dark-field reflection-mode photoacoustic microscopy.</a> Opt Lett. 30 (6), 625-627 (2005).</li><li>Strohm, E. M., Moore, M. J., Kolios, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+Cell+Photoacoustic+Microscopy:+A+Review.">Single Cell Photoacoustic Microscopy: A Review.</a> IEEE J Sel Top Quantum Electron. 22 (3), 6801215 (2016).</li><li>Kim, J. Y., Lee, C., Park, K., Lim, G., Kim, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fast+optical-resolution+photoacoustic+microscopy+using+a+2-axis+water-proofing+MEMS+scanner.">Fast optical-resolution photoacoustic microscopy using a 2-axis water-proofing MEMS scanner.</a> Sci Rep. 5, 07932 (2015).</li><li>Matthews, T. P., Zhang, C., Yao, D. K., 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+microscopy+of+peripheral+nerves.">Label-free photoacoustic microscopy of peripheral nerves.</a> J Biomed Opt. 19 (1), 016004 (2014).</li><li>Hai, P., Yao, J., Maslov, K. I., Zhou, 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+optical-resolution+photoacoustic+microscopy.">Near-infrared optical-resolution photoacoustic microscopy.</a> Opt Lett. 39 (17), 5192-5195 (2014).</li><li>Danielli, A. <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+nanoscopy.">Label-free photoacoustic nanoscopy.</a> J Biomed Opt. 19 (8), 086006 (2014).</li><li>Zhang, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reflection-mode+submicron-resolution+in+vivo+photoacoustic+microscopy.">Reflection-mode submicron-resolution in vivo photoacoustic microscopy.</a> J Biomed Opt. 17 (2), 020501 (2012).</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=Second-generation+optical-resolution+photoacoustic+microscopy+with+improved+sensitivity+and+speed.">Second-generation optical-resolution photoacoustic microscopy with improved sensitivity and speed.</a> Opt Lett. 36 (7), 1134-1136 (2011).</li><li>Maslov, K., Zhang, H. F., Hu, S., 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=Optical-resolution+photoacoustic+microscopy+for+in+vivo+imaging+of+single+capillaries.">Optical-resolution photoacoustic microscopy for in vivo imaging of single capillaries.</a> Opt Lett. 33 (9), 929-931 (2008).</li><li>Upputuri, P. K., Krishnan, 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=Microsphere+enabled+sub-diffraction+limited+optical+resolution+photoacoustic+microscopy:+a+simulation+study.">Microsphere enabled sub-diffraction limited optical resolution photoacoustic microscopy: a simulation study.</a> J Biomed Opt. 22, 045001 (2017).</li><li>Upputuri, P. K., Wen, Z. B., Wu, Z., 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=Super-resolution+photoacoustic+microscopy+using+photonic+nanojets:+a+simulation+study.">Super-resolution photoacoustic microscopy using photonic nanojets: a simulation study.</a> J Biomed Opt. 19 (11), 116003 (2014).</li><li>Allen, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+fibre+lasers+as+excitation+sources+for+photoacoustic+tomography+and+microscopy+et+al.">Novel fibre lasers as excitation sources for photoacoustic tomography and microscopy et al.</a> Proc SPIE. , 97080W (2016).</li><li>Xing, W., Wang, L., 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=Integrated+optical-and+acoustic-resolution+photoacoustic+microscopy+based+on+an+optical+fiber+bundle.">Integrated optical-and acoustic-resolution photoacoustic microscopy based on an optical fiber bundle.</a> Opt Lett. 38 (1), 52-54 (2013).</li><li>Estrada, H., Turner, J., Kneipp, M., Razansky, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+optoacoustic+brain+microscopy+with+hybrid+optical+and+acoustic+resolution.">Real-time optoacoustic brain microscopy with hybrid optical and acoustic resolution.</a> Laser Phys Lett. 11 (4), 045601 (2014).</li><li>Jeon, S., Kim, J., Kim, C. <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+switchable+optica-+and+acoustic+-+resolution+photoacoustic+microscopy.">In vivo switchable optica- and acoustic - resolution photoacoustic microscopy.</a> Proc SPIE. , 970845 (2016).</li><li>Song, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+integrated+reflection-mode+photoacoustic,+two-photon,+and+second+harmonic+generation+microscopy+in+vivo.">Fully integrated reflection-mode photoacoustic, two-photon, and second harmonic generation microscopy in vivo.</a> Sci Rep. 6, 32240 (2016).</li><li>Park, 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=Delay-multiply-and-sum-based+synthetic+aperture+focusing+in+Photoacoustic+microscopy.">Delay-multiply-and-sum-based synthetic aperture focusing in Photoacoustic microscopy.</a> J Biomed Opt. 21 (3), 036010-10 (2016).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ANSI+Standard+Z136.1-2000.">ANSI Standard Z136.1-2000.</a> American National Standard for Safe Use of Lasers. , (2000).</li><li>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=Performance+Characterization+of+a+Switchable+Acoustic+Resolution+and+Optical+Resolution+Photoacoustic+Microscopy+System.">Performance Characterization of a Switchable Acoustic Resolution and Optical Resolution Photoacoustic Microscopy System.</a> Sensors. 17 (2), 357 (2017).</li></ol>

Sammanfattningsvis har ett omkopplingsbart AR- och OR-PAM-system som kan uppnå både högupplösande avbildning vid lägre bilddjup och bildbehandling med lägre upplösning vid högre bilddjup har utvecklats. Sidans upplösning och bildningsdjup för det omkopplingsbara systemet bestämdes. Fördelarna med detta omkopplingsbara PAM-system inkluderar: (1) högupplösande avbildning med snäv optisk fokusering; (2) djupvävnadsbildningen med hjälp av akustisk fokusering; 3) mörkfältbelysningen för AR-PAM, vilket fö...

Högupplösta optiska bildhanteringsmodaliteter, såsom optisk koherens-tomografi, konfokalmikroskopi och multiphotonmikroskopi, har många fördelar. Den rumsliga upplösningen minskar emellertid signifikant då bilddjupet ökar. Detta beror på den diffusa naturen av ljustransport i mjukvävnad 1 , 2 . Integreringen av optisk excitering och ultraljuddetektering ger en lösning för att övervinna utmaningen med optisk bildbehandling med hög upplösning i djupa vävnader. Photoacoustic microscopy (PAM) är en sådan modalitet som kan ge djupare avbildning än andra optiska bildhanteringsmodaliteter. Det har framgångsrikt använts för in vivo strukturell, funktionell, molekylär och cellbildning 3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 </sup&gt; , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 studier genom att kombinera den starka optiska absorptions kontrasten med den höga rumsliga upplösningen från ultraljud. I PAM bestrålar en kort laserpuls vävnaden / provet. Ljusabsorptionen av kromoforer ( t.ex. melanin, hemoglobin, vatten etc. ) resulterar i en temperaturökning, vilket i sin tur resulterar i produktion av tryckvågor i form av akustiska vågor (fotoakustiska vågor). De genererade fotoakustiska vågorna kan detekteras av en bredbandig ultraljudstransduktor utanför vävnadsgränsen. Användning av svag optisk och stram akustisk inriktning kan bildas med djupvävnad i akustisk upplösningsfotoakustisk mikroskopi (AR-PAM) 14 , 15 , 16 . I AR-PAM, en sidoprocess på 45 μm och ett bilddjup upp till 3 mm har visats 15 . För att lösa enskilda kapillärer (~ 5 μm) akustiskt krävs ultraljudsgivare som arbetar med&gt; 400 MHz centrala frekvenser. Vid sådana höga frekvenser är penetrationsdjupet mindre än 100 pm. Problemet som orsakas av hårt akustisk fokusering kan lösas med tät optisk fokusering. Optisk upplösning fotoakustisk mikroskopi (OR-PAM) kan lösa enskilda kapillärer, eller till och med en enda cell 17 , och en lateral upplösning av 0,5 μm har uppnåtts 18 , 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 . Användningen av en fotonisk nanojet kan hjälpa till att uppnå en upplösning utöver den diffraktion begränsade resolutioN 25 , 26 . I OR-PAM är penetrationsdjupet begränsat på grund av ljusfokusering och det kan bilda upp till ~ 1,2 mm inuti den biologiska vävnaden 23 . Därför kan AR-PAM bilden djupare, men med en lägre upplösning, och OR-PAM kan bild med mycket hög upplösning, men med begränsat bilddiameter. Bildhastigheten för AR- och OR-PAM-systemet beror huvudsakligen på pulsrepetitionshastigheten hos laserkällan 27 . Kombinera AR-PAM och OR-PAM kommer att vara till stor nytta för applikationer som kräver både högupplösning och djupare bildbehandling. Liten ansträngning har gjorts för att kombinera dessa system tillsammans. Vanligtvis används två olika bildskannrar för bildbehandling, vilket kräver att provet flyttas mellan båda systemen, vilket gör det svårt att utföra in vivo bildbehandling. Imidlertid möjliggör hybridbildning med både AR och OR PAM bildbehandling med skalbara resolutioner aNd djup. I ett tillvägagångssätt används en optisk fiberbunt för att leverera ljus för både AR- och OR-PAM. I detta tillvägagångssätt används två separata lasrar (en högenergilaser vid 570 nm för AR och en låg-energi, högrepetitionshastighetslaser vid 532 nm för OR), vilket gör systemet obekvämt och dyrt 28 . OR-PAM-laservåglängden är fast, och många studier, t.ex. på syremättnad, är inte möjliga med detta kombinerade system. Jämförande studier mellan AR och OR PAM är inte heller möjliga på grund av skillnaden i laservåglängder mellan AR och OR. Dessutom använder AR-PAM ljusfältbelysning; Därför begränsar starka bildakustiska signaler från hudytan bildkvaliteten. Av detta skäl kan systemet inte användas för många bioimaging applikationer. I ett annat tillvägagångssätt för att utföra AR och ELLER PAM, skiftas det optiska och ultraljudsfokus, vilket gör att fokuseringen på ljus och ultraljud inte är inriktad. Bildkvaliteten är således inte optimal <suP class = &quot;xref&quot;&gt; 29. Med denna teknik kan AR-PAM och OR-PAM uppnå endast 139 μm respektive 21 μm resolutioner, vilket gör det till ett system med dålig upplösning. Ett annat tillvägagångssätt, som innefattar att ändra optisk fiber och kollimeringsoptik, rapporterades att växla mellan AR och OR PAM, vilket gör anpassningsförfarandet svårt 30 . I alla dessa fall använde AR-PAM inte mörkfältbelysning. Användningen av mörkfältbelysning kan minska genereringen av starka fotoakustiska signaler från hudytan. Därför kan djupvävnadsavbildning utföras med användning av ringformad belysning, eftersom detekteringsfrekvensen hos djupa fotoakustiska signaler blir högre jämfört med ljusfältbelysningen. I det här arbetet rapporteras ett omkopplingsbart AR- och OR-PAM-system (AR-OR-PAM) som möjliggör både högupplösta bilder och lågupplösning av djupvävnad av samma prov, med samma laser och scanner för båda systemenems. Utförandet av AR-OR-PAM-systemet karakteriserades genom att bestämma den rumsliga upplösningen och bildningsdjupet med hjälp av fantomförsök. In vivo blodkärl avbildades på ett musör för att demonstrera dess biologiska avbildningskapacitet.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="939">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Q-switched Nd:YAG laser</td>
			<td style="width:232px;">Edgewave</td>
			<td style="width:177px;">BX80-2-L</td>
			<td style="width:227px;">Pump laser&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Credo-High Repetition Rate Dye Laser</td>
			<td>Spectra physics</td>
			<td style="width:177px;">CREDO-DYE-N</td>
			<td>Dye laser</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Precision Linear Stage</td>
			<td>Physik Instrumente</td>
			<td>PLS 85&#160;</td>
			<td>XY raster scanning stage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Translation stage</td>
			<td>Physik Instrumente</td>
			<td>VT 80&#160;</td>
			<td>Confocal determine</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mounted Silicon photodiode</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SM05PD1A</td>
			<td>Triggering/Pulse variation</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Motorized continuous Rotational stage&#160;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CR1/M-Z7</td>
			<td>Diverting laser beam</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Mounted Continuously Variable ND Filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NDC-50C-4M</td>
			<td>Intensity variable</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fiber Patch Cable</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>M29L01</td>
			<td>Multimode fiber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Microscope objective</td>
			<td>Newport</td>
			<td>M-10X</td>
			<td>Objective&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">XY translating mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CXY1</td>
			<td>Translating mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Plano convex lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA1951</td>
			<td>Collimating lens</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Conical lens&#160;</td>
			<td>Altechna</td>
			<td>APX-2-B254</td>
			<td>Ring shape beam</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Translation stage</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CT1</td>
			<td>Translating stage</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Optical condenser</td>
			<td style="width:232px;">Home made</td>
			<td style="width:177px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Ultrasonic transducer</td>
			<td>Olympus-NDT</td>
			<td>V214-BB-RM</td>
			<td>50MHz transducer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Plano concave lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LC4573</td>
			<td>Acoustic lens</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Pulser/Receiver</td>
			<td>Olympus-NDT</td>
			<td>5073PR</td>
			<td>Pulse echo amplifier&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Mounted standard iris</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>ID12/M</td>
			<td>Beam shaping</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Plano convex lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA4327</td>
			<td>Condenser lens</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Mounted precision pinhole</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>P50S</td>
			<td>Spatial filtering</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Single mode fiber patch cable</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>P1-460B-FC-1</td>
			<td>Single mode fiber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Fiber coupler</td>
			<td>Newport</td>
			<td>F-91-C1</td>
			<td>Single mode coupling</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Achromatic doublet lens</td>
			<td style="width:232px;">Edmund Optics</td>
			<td>32-317</td>
			<td>Achromatic doublet</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Protected silver elliptical mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PFE10-P01</td>
			<td>Mirror</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Right angle kinematic mirror mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>KCB1</td>
			<td>Mirror mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Z-Axis Translation Mount</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SM1Z</td>
			<td>z translator</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Lens tube</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SM05L10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">UV Fused Silica Right-Angle Prism</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PS615</td>
			<td>Right angle prism</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Rhomboid prism</td>
			<td style="width:232px;">Edmund Optics</td>
			<td>47-214</td>
			<td>Shear wave</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Dimethylpolysiloxane</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>DMPS1M</td>
			<td>Silicon oil</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Amplifier</td>
			<td>Mini Circuits</td>
			<td>ZFL-500LN</td>
			<td>Amplifier</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">16 bit high speed digitizer</td>
			<td>Spectrum</td>
			<td>M4i.4420</td>
			<td>Data acquisition card</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Oscilloscope</td>
			<td style="width:232px;">Agilent Technologies</td>
			<td style="width:177px;">DS06014A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Mice&#160;</td>
			<td style="width:232px;">InVivos Pte.Ltd</td>
			<td style="width:177px;">ICR</td>
			<td>Animal model</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Ultrasound gel&#160;</td>
			<td>Progress/parker acquasonic gel</td>
			<td>PA-GEL-CLEA-5000</td>
			<td>Acoustic coupling</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Water tank</td>
			<td style="width:232px;">Home made</td>
			<td style="width:177px;"></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Translation stage</td>
			<td style="width:232px;">Homemade</td>
			<td style="width:177px;"></td>
			<td>Switching AR-OR</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Gold nanoparticles</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td align="right">742031</td>
			<td>Lateral resolution</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Sterile ocular ointment</td>
			<td style="width:232px;">Alcon</td>
			<td style="width:177px;">Duratears</td>
			<td>Animal imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">1951 USAF resolution test target</td>
			<td style="width:232px;">Edmund Optics</td>
			<td align="right" style="width:177px;">38257</td>
			<td>Confocal alignment</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Data acquisition software</td>
			<td style="width:232px;">National Instrument</td>
			<td style="width:177px;">Labview</td>
			<td>Home made software using Labview</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:303px;">Image Processing software</td>
			<td style="width:232px;">Mathworks</td>
			<td style="width:177px;">Matlab</td>
			<td>Home made program using Matlab</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

switchable acoustic and optical resolution photoacoustic microscopy for in vivo small-animal blood vasculature imaging

Photoacoustic microscopy (PAM) är en snabbväxande invivo imagingmodalitet som kombinerar både optik och ultraljud, vilket ger penetration utöver den optiska medelfria vägen (~ 1 mm i huden) med hög upplösning. Genom att kombinera optisk absorptionskontrast med ultraljudets höga rumsliga upplösning i en enda modalitet kan denna teknik penetrera djupa vävnader. Fotoakustiska mikroskopiosystem kan antingen ha en låg akustisk upplösning och sond djupt eller en hög optisk upplösning och sond nedåt. Det är utmanande att uppnå stor rymdupplösning och stor djupinträngning med ett enda system. I detta arbete presenteras ett AR-OR-PAM-system som kan användas både i högupplösande avbildning på grunda djup och med lågupplösning av djupvävnad av samma prov in vivo . En lateral upplösning på 4 μm med 1,4 mm bilddiameter med optisk fokusering och en sidoprocess på 45 μm med 7,8 mm bilddiameter med akustisk fokusering lyckadesDemonstreras genom att använda det kombinerade systemet. Här utföres in vivo avbildning av blodkärlsvasculatur för att visa sin biologiska avbildningskapacitet.

Schematiken för AR-OR-PAM-systemet visas i Figur 1 . I denna inställning integrerades samtliga komponenter i en optisk burinstallation. Användningen av ett bursystem gör AR-OR-PAM-skanningshuvudet kompakt och enkelt monterat, inriktat och integrerat på ett enda skanningsteg. Tvådimensionell kontinuerlig rasterskanning av bildhögtalaren användes under bildupptagning. De tidsupplösta PA-sig...

Watch this Scientific Journal Video about Switchable Acoustic and Optical Resolution Photoacoustic Microscopy for In Vivo Small-animal Blood Vasculature Imaging at JoVE.com

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

Här visas ett system för akustisk upplösning (AR) och optisk upplösning (OR), fotoakustisk mikroskopi (AR-OR-PAM) som kan användas för både högupplösande avbildning vid grunt djup och djupvävnad med låg upplösning på samma prov in vivo .

Bytbar akustisk och optisk upplösning Photoacoustic Microscopy for<em&gt; In vivo</em&gt; Blodvasculature Imaging

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

Tredimensionell optisk upplösning photoacoustic Mikroskopi

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

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

Integrerad fotoakustisk oftalmoskopi och Spectral-domän optisk koherens tomografi

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

Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications

Wideband optisk detektor av ultraljud för medicinsk bildåtergivning

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic ...

High-resolution Spatiotemporal Analysis of Receptor Dynamics by Single-molecule Fluorescence Microscopy

Högupplöst Spatiotemporal Analys av Receptor Dynamics av ​​Single-molekyl fluorescensmikroskopi

Single-molecule microscopy is emerging as a powerful approach to analyze the behavior of signaling molecules, in particular concerning those aspect (e.g., ...

Preparation of Mica Supported Lipid Bilayers for High Resolution Optical Microscopy Imaging

Beredning av Mica stöds lipidbiskikten för högupplöst optisk mikroskopi Imaging

Supported lipid bilayers (SLBs) are widely used as a model for studying membrane properties (phase separation, clustering, dynamics) and its interaction ...

Fluorescence-quenching of a Liposomal-encapsulated Near-infrared Fluorophore as a Tool for In Vivo Optical Imaging

Fluorescence-quenching of a Liposomal-encapsulated Near-infrared Fluorophore as a Tool for In Vivo Optical Imaging

Fluorescens-släckning av en Liposomal-inkapslad Nära-infraröd fluoroforen som ett verktyg för<em&gt; In Vivo</em&gt; Optisk avbildning

Optical imaging offers a wide range of diagnostic modalities and has attracted a lot of interest as a tool for biomedical imaging. Despite the enormous ...

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

Ett högpresterande kompaktfotoakustiskt tomografisystem för<em&gt; In vivo</em&gt; Små djurhårbilder

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

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

Handhållna kliniska Photoacoustic Imaging System för realtid noninvasiv små djur Imaging

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

Rigid Embedding of Fixed and Stained, Whole, Millimeter-Scale Specimens for Section-free 3D Histology by Micro-Computed Tomography

Styv inbäddning av fixeras och färgas, hela Millimeter-skala prover för avsnitt-gratis 3D histologi av mikro-datortomografi

For over a hundred years, the histological study of tissues has been the gold standard for medical diagnosis because histology allows all cell types in ...

Visualizing Adhesion Formation in Cells by Means of Advanced Spinning Disk-Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy

Visualisera vidhäftning bildandet i celler med hjälp av avancerade Spinning Disk-totalt inre reflektion fluorescensmikroskopi

In living cells, processes such as adhesion formation involve extensive structural changes in the plasma membrane and the cell interior. In order to ...