Name: multimodal volumetric retinal imaging by oblique scanning laser ophthalmoscopy (oslo) and optical coherence tomography (oct)
Uploaded: 2018-08-04T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy oSLO and Optical Coherence Tomography OCT at JoVE.com

Finanzierung ist von Evans medizinische Stiftung Fördermittel aus Boston Medical Center sowie einen Untervertrag von NIH 5R01CA183101, BU-CTSI Pilot gewähren, 1UL1TR001430, BU-Joslin pilot-Programm und BU-CTSI KL2TR001411.

Alle hier beschriebene Methoden wurden von Animal Care und Nutzung Ausschuss (ACUC) von Boston Medical Center genehmigt.
1. System-Setup
<ol><li>oSLO-System<ol>
<li>Verwenden einer Laserquelle Supercontinuum als System-Laserquelle.<ol>
<li>Höheren Wellenlängenbereich (650-2000 nm) Bereich des sichtbaren Lichts (450-650 nm) durch einen dichroitischen Spiegel (DM1) trennen. Erweitern Sie das Spektrum mit einem Paar dispersive Prismen nach den Strahl durch einen Strahlteiler Polarisation (PBS...

<ol>
	<li>Webb, R. H., Hughes, G. W., Delori, F. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Confocal+scanning+laser+ophthalmoscope.">Confocal scanning laser ophthalmoscope.</a> Applied Optics. 26 (8), 1492-1499 (1987).</li><li>Roorda, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+optics+scanning+laser+ophthalmoscopy.">Adaptive optics scanning laser ophthalmoscopy.</a> Optics Express. 10 (9), 405-412 (2002).</li><li>Huang, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography.">Optical coherence tomography.</a> Science. 254 (5035), 1178-1181 (1991).</li><li>de Carlo, T. E., Romano, A., Waheed, N. K., Duker, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+optical+coherence+tomography+angiography+(OCTA).">A review of optical coherence tomography angiography (OCTA).</a> International Journal of Retina and Vitreous. 1 (1), 5 (2015).</li><li>Jia, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+Optical+Coherence+Tomography+Angiography+of+Choroidal+Neovascularization+in+Age-Related+Macular+Degeneration.">Quantitative Optical Coherence Tomography Angiography of Choroidal Neovascularization in Age-Related Macular Degeneration.</a> Ophthalmology. 121 (7), 1435-1444 (2014).</li><li>Chen, C. -. L., Wang, R. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography+based+angiography+[Invited].">Optical coherence tomography based angiography [Invited].</a> Biomedical Optics Express. 8 (2), 1056-1082 (2017).</li><li>Yi, J., Chen, S. Y., Shu, X., Fawzi, A. 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=Human+retinal+imaging+using+visible-light+optical+coherence+tomography+guided+by+scanning+laser+ophthalmoscopy.">Human retinal imaging using visible-light optical coherence tomography guided by scanning laser ophthalmoscopy.</a> Biomedical Optics Express. 6 (10), 3701-3713 (2015).</li><li>Zhang, X. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-band+spectral-domain+optical+coherence+tomography+for+in+vivo+imaging+the+spectral+contrasts+of+the+retinal+nerve+fiber+layer.">Dual-band spectral-domain optical coherence tomography for in vivo imaging the spectral contrasts of the retinal nerve fiber layer.</a> Optics Express. 19 (20), 19653-19667 (2011).</li><li>Delori, F. C., Webb, R. H., Sliney, D. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximum+permissible+exposures+for+ocular+safety+(ANSI+2000),+with+emphasis+on+ophthalmic+devices.">Maximum permissible exposures for ocular safety (ANSI 2000), with emphasis on ophthalmic devices.</a> Journal of the Optical Society of America a-Optics Image Science and Vision. 24 (5), 1250-1265 (2007).</li><li>Zhang, L., 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=Volumetric+fluorescence+retinal+imaging+in+vivo+over+a+30-degree+field+of+view+by+oblique+scanning+laser+ophthalmoscopy+(oSLO).">Volumetric fluorescence retinal imaging in vivo over a 30-degree field of view by oblique scanning laser ophthalmoscopy (oSLO).</a> Biomedical Optics Express. 9 (1), 25-40 (2018).</li></ol>

Hier haben wir beschrieben, oSLO, eine in Vivo Volumetrische fluoreszierende Retinal imaging Technik mit einem FOV über 30°. Im Vergleich zu OCT, eines aktuellen Behandlungsstandards bildgebendes Verfahren in der Augenheilkunde, oSLO bietet eine ähnliche 3D imaging-Funktion doch erlaubt Fluoreszenz-Kontrast, der OAT nicht anfällig ist. Der Vorteil von oSLO ist, dass es nur einen rasterscan erfordert und die nahtlose Kombination von OCT erlaubt, die zwei sich ergänzende Techniken für Struktur- und fluoreszi...

Augenheilkunde und Vision Wissenschaft profitieren von der modernen optischen bildgebenden Verfahren, da die Netzhaut mit Licht leicht erreicht werden kann. Fluoreszenz retinale Bildgebung ist ein wichtiges Instrument bei der Diagnose und Behandlung von Gefäßerkrankungen chorioretinalen wie Diabetische Retinopathie (DR) und Altersbedingte Makula-Degeneration (AMD), die Ursachen von Blindheit in den Vereinigten Staaten führen.
Jedoch ist es immer noch schwierig, ein großes Sichtfeld (FOV), dreidimensionale (3D) Retinal imaging mit Fluoreszenz-Bildgebung zu erwerben. Fundus-Fotografie verfügt nicht über die Tiefe-Lösung von Fähigkeit und diffuses Licht nicht ablehnen. Die Vermischung von Signalen unterschiedlicher Tiefe reduziert dadurch die Bildqualität. Scanning Laser Ophthalmoskopie (SLO) und konfokale SLO (cSLO) kann die Wirkung von diffusem Licht mithilfe konfokale gating1reduzieren. Es ist jedoch schwierig für SLO oder cSLO eine menschliche Netzhaut 3D-Bild aufgrund der Begrenzung der Schärfentiefe zu erwerben. Adaptiver Optik SLO (AOSLO) bieten hervorragende Auflösung und Kontrast korrigieren der Wavefront Aberrationen durch das menschliche Auge eingeführt. Jedoch müsste AOSLO Z-Stapeln für Volumetrische Bildverarbeitung2. Optische Kohärenz Tomographie (OCT)3 und OCT angiographiesysteme (OCTA) überwinden diese Einschränkungen um dreidimensionale (3D) anatomische und vaskuläre Bilder4,5,6, sondern die Farbstoff-freie Natur bieten Oktober kann nicht auslaufen bezeichnend für vaskuläre Dysfunktion visualisieren.
Dieses Protokoll beschreibt eine neuartigen multimodale Plattform für 3D Volumetrische Fluoreszenz Retinal imaging, nämlich schräg scanning Laser Ophthalmoskopie (oSLO). In diese imaging-System eine schräge Abtastung entsteht durch eine Taube Schweif Schieberegler und eine endgültige imaging-System orientiert sich in einem Winkel zur Fluoreszenz Kreuz Schnittbilder zu erkennen. Das System nutzt Laser-scanning-Methoden, und diese Techniken ermöglichen einfache Einbindung mit OCT als ergänzende volumetrischen strukturellen bildgebenden Modalität. Die aktuelle Tiefe Auflösung beträgt etwa 25 µm in der Ratte Netzhaut und das Sichtfeld beträgt 30°. Im Wesentlichen der oSLO ermöglicht eine fluoreszierende Version Okt. und sind gleichzeitig mit OCT kombinierbar und OCTA über einem großen FOV.
In diesem Protokoll werden wir das Setup des oSLO, die Methode der Ausrichtung und den Bau, die Methode der in-Vivo Bildgebung der Ratte Netzhaut und die repräsentativen Ergebnisse beschreiben.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Supercontinuum Laser Source</td>
			<td>NKT Photonics</td>
			<td>SuperK EXTREME EXU-OCT6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichroic Mirror (DM1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DMLP650R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichroic Mirror (DM2)</td>
			<td>Chroma</td>
			<td>ZT514/1064rpc</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dichroic Mirror (DM3)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DMLP900R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single Mode Fiber (SMF 1)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>P3-460B-FC-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Single Mode Fiber (SMF 2)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>P3-780A-FC-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optic Fiber Coupler</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>TW850R5A2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1:1 Telescope System</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC254-100-A&#215;2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3:1 Telescope System</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC254-150-A&#215;2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3:1 Telescope System</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC254-50-A&#215;2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1:1 Telescope System</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AC254-100-A&#215;2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Galvo Mirrors (GM1,GM2)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>GVS201&#215;2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>De-sacn Galvo Mirrors (GM3)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>GVS011</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Objective Lens</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>UplanSApo 20&#215;/0.75</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Final imaging system</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>UplanFL N 10&#215;/0.3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Final imaging system</td>
			<td>Computar</td>
			<td>12-36mm/1:2.8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Camera</td>
			<td>PCO</td>
			<td>Pco.pixelfly usb</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FEL0800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounted Continuously Variable ND Filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>NDC-50C-4M-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Line Scan Camera</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>SPL2048-140K</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analog Output Board (AO1)</td>
			<td>National Instrument</td>
			<td>PCI-6731</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Analog Output Board (AO2)</td>
			<td>National Instrument</td>
			<td>PCIe-6351</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Long pass filter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FEL0800</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

multimodal volumetric retinal imaging by oblique scanning laser ophthalmoscopy (oslo) and optical coherence tomography (oct)

Während Fluoreszenz-Bildgebung in der Augenheilkunde weit verbreitet ist, ist ein großes Sichtfeld (FOV) dreidimensionale (3D) Fluoreszenz Netzhautbild nach wie vor eine große Herausforderung mit der State-of-the-Art-Retinal bildgebende Modalitäten, weil sie Z-Stapeln, erfordern würde Kompilieren Sie eine Volumetrische Dataset. Neuere optische Kohärenztomografie (OCT) und OCT angiographiesysteme (OCTA) überwinden diese Einschränkungen um dreidimensionale (3D) anatomische und vaskuläre Bilder liefern, aber die Farbstoff-freie Art der OCT kann nicht auslaufen bezeichnend für vaskuläre visualisieren Dysfunktion. Dieses Protokoll beschreibt eine neuartige schräge scanning Laser Ophthalmoskopie (oSLO) Technik, die 3D Volumetrische Fluoreszenz retinale Bildgebung. Das Setup von dem abbildenden System generiert die schräge Abtastung durch eine Taube Schweif Schieberegler und richtet die endgültige imaging-System in einem Winkel, fluoreszierende Schnittbilder zu erkennen. Das System nutzt die Laser-scanning-Methode und ermöglicht daher eine einfache Einbindung von OCT als ergänzende volumetrischen strukturellen bildgebenden Modalität. In-Vivo Bildgebung auf Ratte Netzhaut wird hier gezeigt. Fluorescein Lösung wird intravenös injiziert, um Volumetrische Fluorescein Angiographie (vFA) zu produzieren.

Abbildung 4a zeigt ein Querschnitt OCT-Bild der Ratte Netzhaut. Abbildung 4 b -4 c zeigen die gleichen retinalen Schnittbilder von OCTA und oSLO vFA zur gleichen Zeit erworben. Der oSLO ermöglicht Cross-Sectional FA analog zu der OCT B-Scan. Im Vergleich zu OCTA identifiziert das oSLO vFA Cross-Sectional Bild eindeutig die Schiffe in der nervenfaserschicht (NFL) und Ganglion Zellschicht (GCL) und Kapillaren in d...

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

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um ein großes Sichtfeld (FOV) dreidimensionale (3D) Fluoreszenz und OCT Netzhautbild mithilfe eine neuartige bildgebende multimodale Plattform abrufen. Wir werden das System-Setup, die Methode der Ausrichtung und der operativen Protokolle vorstellen. In-Vivo Bildgebung werden demonstriert und repräsentative Ergebnisse zur Verfügung gestellt werden.

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 ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

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

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

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

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 ...

Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications

Wideband Optical Detector von Ultraschall für medizinische Imaging-Anwendungen

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

Biofunctionalized Prussian Blue Nanoparticles for Multimodal Molecular Imaging Applications

Biofunktionalisierten Prussian Blue Nanopartikel für Molekulare Bildgebung Multimodale Anwendungen

Multimodal, molecular imaging allows the visualization of biological processes at cellular, subcellular, and molecular-level resolutions using multiple, ...

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 ...

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 ...

Near Simultaneous Laser Scanning Confocal and Atomic Force Microscopy (Conpokal) on Live Cells

Near Simultaneous Laser Scanning Confocal and Atomic Force Microscopy Conpokal on Live Cells

Nahezu simultanes Laserscanning Konfokal- und Atomkraftmikroskopie (Conpokal) auf lebenden Zellen

Techniques available for micro- and nano-scale mechanical characterization have exploded in the last few decades. From further development of the scanning ...

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

Dual Raster-Scanning Photoakustischer Kleintier-Imager für Vaskuläre Visualisierung

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

In vivo Structural Assessments of Ocular Disease in Rodent Models using Optical Coherence Tomography

In-vivo-Strukturbewertungen von Augenerkrankungen in Nagetiermodellen mittels optischer Kohärenztomographie

Spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) is useful for visualizing retinal and ocular structures in vivo. In research, SD-OCT is a valuable ...

Quantifying Fibrillar Collagen Organization with Curvelet Transform-Based Tools

Quantifizierung der Fibrillar Collagen Organisation mit Curvelet Transform-Based Tools

Fibrillar collagens are prominent extracellular matrix (ECM) components, and their topology changes have been shown to be associated with the progression ...