Name: pulsed laser diode-based desktop photoacoustic tomography for monitoring wash-in and wash-out of dye in rat cortical vasculature
Uploaded: 2019-05-30T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Pulsed Laser Diode-Based Desktop Photoacoustic Tomography for Monitoring Wash-In and Wash-Out of Dye in Rat Cortical Vasculature at JoVE.com

Forskningen er støttet av Singapore Ministry of Health ' s National Medical Research Council (NMRC/OFIRG/0005/2016: M4062012). Forfatterne vil gjerne takke Mr. Chow WAI Hoong Bobby for maskinen butikken støtte.

Alle dyr eksperimenter ble utført i henhold til retningslinjene og forskriftene som er godkjent av den institusjonelle dyre omsorgen og bruks komité Nanyang Technological University, Singapore (Animal Protocol Number ARF-SBS/NIE-A0331).
1. system beskrivelse
<ol><li>Monter PLD laser i den sirkulære skanneren og Monter den optiske ventilen (OD) foran PLD exit vinduet for å gjøre output strålen homogen, som vist i figur 1a. Koble PLD til laser driver enheten...

<ol>
	<li>Lin, 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=Single-breath-hold+photoacoustic+computed+tomography+of+the+breast.">Single-breath-hold photoacoustic computed tomography of the breast.</a> Nature Communications. 9 (1), 2352 (2018).</li><li>Upputuri, P. 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=Fast+photoacoustic+imaging+systems+using+pulsed+laser+diodes:+a+review.">Fast photoacoustic imaging systems using pulsed laser diodes: a review.</a> Biomedical Engineering Letters. 8 (2), 167-181 (2018).</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=Recent+progress+in+photoacoustic+molecular+imaging.">Recent progress in photoacoustic molecular imaging.</a> Current Opinion in Chemical Biology. 45, 104-112 (2018).</li><li>Upputuri, P. 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+advances+toward+preclinical+and+clinical+translation+of+photoacoustic+tomography:+a+review.">Recent advances toward preclinical and clinical translation of photoacoustic tomography: a review.</a> Journal of Biomedical Optics. 22 (4), 041006 (2017).</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+microscopy.">Photoacoustic microscopy.</a> Laser &amp; Photonics Reviews. 7 (5), 758-778 (2013).</li><li>Awasthi, N., Kalva, S. K., Pramanik, M., Yalavarthy, P. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+Guided+Filtering+for+Improving+Photoacoustic+Tomographic+Image+Reconstruction.">Image Guided Filtering for Improving Photoacoustic Tomographic Image Reconstruction.</a> Journal of Biomedical Optics. 23 (9), 091413 (2018).</li><li>Kalva, 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=Experimental+validation+of+tangential+resolution+improvement+in+photoacoustic+tomography+using+a+modified+delay-and-sum+reconstruction+algorithm.">Experimental validation of tangential resolution improvement in photoacoustic tomography using a modified delay-and-sum reconstruction algorithm.</a> Journal of Biomedical Optics. 21 (8), 086011 (2016).</li><li>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=Improving+tangential+resolution+with+a+modified+delay-and-sum+reconstruction+algorithm+in+photoacoustic+and+thermoacoustic+tomography.">Improving tangential resolution with a modified delay-and-sum reconstruction algorithm in photoacoustic and thermoacoustic tomography.</a> The Journal of the Optical Society of America. 31 (3), 621-627 (2014).</li><li>Xu, 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=Universal+back-projection+algorithm+for+photoacoustic+computed+tomography.">Universal back-projection algorithm for photoacoustic computed tomography.</a> Physical Review E. 71 (1), 016706 (2005).</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>Sivasubramanian, K., Periyasamy, V., 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=Non-invasive+sentinel+lymph+node+mapping+and+needle+guidance+using+clinical+handheld+photoacoustic+imaging+system+in+small+animal.">Non-invasive sentinel lymph node mapping and needle guidance using clinical handheld photoacoustic imaging system in small animal.</a> Journal of Biophotonics. 11 (1), e201700061 (2018).</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> Optics Letters. 36 (7), 1134-1136 (2011).</li><li>Stein, E. W., 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=Noninvasive,+in+vivo+imaging+of+blood-oxygenation+dynamics+within+the+mouse+brain+using+photoacoustic+microscopy.">Noninvasive, in vivo imaging of blood-oxygenation dynamics within the mouse brain using photoacoustic microscopy.</a> Journal of Biomedical Optics. 14 (2), 020502 (2009).</li><li>Ku, G., Wang, X. D., Xie, X. Y., 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=Imaging+of+tumor+angiogenesis+in+rat+brains+in+vivo+by+photoacoustic+tomography.">Imaging of tumor angiogenesis in rat brains in vivo by photoacoustic tomography.</a> Applied Optics. 44 (5), 770-775 (2005).</li><li>Ma, R., Taruttis, A., Ntziachristos, V., 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=Multispectral+optoacoustic+tomography+(MSOT)+scanner+for+whole-body+small+animal+imaging.">Multispectral optoacoustic tomography (MSOT) scanner for whole-body small animal imaging.</a> Optics Express. 17 (24), 21414-21426 (2009).</li><li>Zhou, 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=A+Phosphorus+Phthalocyanine+Formulation+with+Intense+Absorbance+at+1000+nm+for+Deep+Optical+Imaging.">A Phosphorus Phthalocyanine Formulation with Intense Absorbance at 1000 nm for Deep Optical Imaging.</a> Theranostics. 6 (5), 688-697 (2016).</li><li>Li, 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=Single-impulse+panoramic+photoacoustic+computed+tomography+of+small-animal+whole-body+dynamics+at+high+spatiotemporal+resolution.">Single-impulse panoramic photoacoustic computed tomography of small-animal whole-body dynamics at high spatiotemporal resolution.</a> Nature Biomedical Engineering. 1 (1), 0071 (2017).</li><li>Sivasubramanian, 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=High+frame+rate+photoacoustic+imaging+at+7000+frames+per+second+using+clinical+ultrasound+system.">High frame rate photoacoustic imaging at 7000 frames per second using clinical ultrasound system.</a> Biomedical Optics Express. 7 (2), 312-323 (2016).</li><li>Upputuri, P. 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=Dynamic+in+vivo+imaging+of+small+animal+brain+using+pulsed+laser+diode-based+photoacoustic+tomography+system.">Dynamic in vivo imaging of small animal brain using pulsed laser diode-based photoacoustic tomography system.</a> Journal of Biomedical Optics. 22 (9), 090501 (2017).</li><li>Upputuri, P. K., Periyasamy, V., Kalva, 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=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.</a> Journal of Visualized Experiments. (124), e55811 (2017).</li><li>Upputuri, P. 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=Pulsed+laser+diode+based+optoacoustic+imaging+of+biological+tissues.">Pulsed laser diode based optoacoustic imaging of biological tissues.</a> Biomedical Physics &amp; Engineering Express. 1 (4), 045010-045017 (2015).</li><li>Arabul, M. U., 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=Toward+the+detection+of+intraplaque+hemorrhage+in+carotid+artery+lesions+using+photoacoustic+imaging.">Toward the detection of intraplaque hemorrhage in carotid artery lesions using photoacoustic imaging.</a> Journal of Biomedical Optics. 22 (4), (2016).</li><li>Daoudi, K., 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=Handheld+probe+integrating+laser+diode+and+ultrasound+transducer+array+for+ultrasound/photoacoustic+dual+modality+imaging.">Handheld probe integrating laser diode and ultrasound transducer array for ultrasound/photoacoustic dual modality imaging.</a> Optics Express. 22 (21), 26365-26374 (2014).</li><li>Allen, J. S., 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=Pulsed+near-infrared+laser+diode+excitation+system+for+biomedical+photoacoustic+imaging.">Pulsed near-infrared laser diode excitation system for biomedical photoacoustic imaging.</a> Optics Letters. 31 (23), 3462-3464 (2006).</li><li>Upputuri, P. 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=Performance+characterization+of+low-cost,+high-speed,+portable+pulsed+laser+diode+photoacoustic+tomography+(PLD-PAT)+system.">Performance characterization of low-cost, high-speed, portable pulsed laser diode photoacoustic tomography (PLD-PAT) system.</a> Biomed Opt Express. 6 (10), 4118-4129 (2015).</li><li>Kalva, S. K., Upputuri, P. 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=High-speed,+low-cost,+pulsed-laser-diode-based+second-generation+desktop+photoacoustic+tomography+system.">High-speed, low-cost, pulsed-laser-diode-based second-generation desktop photoacoustic tomography system.</a> Optics Lett. 44 (1), 81-84 (2019).</li><li>Kalva, S. K., Hui, Z. 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=Calibrating+reconstruction+radius+in+a+multi+single-element+ultrasound-transducer-based+photoacoustic+computed+tomography+system.">Calibrating reconstruction radius in a multi single-element ultrasound-transducer-based photoacoustic computed tomography system.</a> J Opt Soc Am A. 35 (5), 764-771 (2018).</li><li>Kalva, 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=Use+of+acoustic+reflector+to+make+compact+photoacoustic+tomography+system.">Use of acoustic reflector to make compact photoacoustic tomography system.</a> Journal of Biomedical Optics. 22 (2), 026009 (2017).</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=American+National+Standard+for+Safe+Use+of+Lasers.">American National Standard for Safe Use of Lasers.</a> ANSI Standard Z136.1-2007. , (2007).</li></ol>

Denne arbeide gaver en protokollen å bruk en desktop PLD-PAT system for gjennomfører eksperimenter opp på liten dyrene like rotter for inne vivo hjerne tenkelig og drivkraft rask-opptak og klaring forarbeide av kontrasten agenter like ICG. Klumpete, dyre OPO-PAT-systemer tar flere minutter (2-5 min) for å erverve et enkelt tverrsnitt i vivo-bilde. En kompakt, lav pris, første generasjons bærbare PLD-PAT-system gir enkelt tverrsnitt i vivo-bilder i 5 s. Til sammenligning gjengir en høyhastighets, kompakt, rimelig s...

Photoacoustic beregnet tomografi (pakt/Pat) er en lovende ikke-invasiv biomedisinsk Imaging modalitet kombinere rik optisk kontrast med høy ultrasond oppløsning1,2,3,4, 5. Når en nanosekund pulserende laser innskudd energi på lett absorberende chromophores stede i noen biologiske vev, lokale temperaturen øker fører til thermoelastic ekspansjon og sammentrekning av vevet, noe som resulterer i generering av trykkbølger. Disse trykkbølgene er kjent som ultralydbølger eller photoacoustic (PA) bølger, som kan oppdages av ultralyd transdusere rundt prøven. De oppdagede pa signalene er rekonstruert ved hjelp av ulike gjenoppbygging algoritmer6,7,8,9 for å generere Cross-Seksjons pa bilder. PA Imaging gir strukturelle og funksjonell informasjon fra makroskopisk organer til mikroskopiske organeller på grunn av bølgelengde avhengigheten av endogene chromophores stede inne i kroppen10. PAT Imaging har blitt brukt for brystkreft deteksjon1, Sentinel lymfe node Imaging11, kartlegging av oxyhemoglobin (HbO2), deoxyhemoglobin (HbR), total hemoglobinkonsentrasjon (HBT), oksygenmetning (so 2i det 12 flere , 13, tumor angiogenese14, små dyr hele kroppen Imaging15, og andre programmer.
Nd: YAG/OPO lasere er konvensjonelle eksitasjon kilder for første generasjon PAT systemer som er mye brukt i photoacoustic samfunnet for små dyr Imaging og dype vev Imaging16. Disse lasere gir ~ 100 mJ energi pulser på lav gjentakelse priser på ~ 10-100 Hz. PAT Imaging-systemer som bruker disse kostbare og store lasere er ikke egnet for høyhastighets avbildning med enkelt element ultralyd transdusere (SUTs), på grunn av den begrensede pulsen Repetisjonshastighet. Dette hemmer sanntidsovervåking av fysiologiske endringer som oppstår ved høye hastigheter inne i dyret. Ved hjelp av array-baserte transdusere som lineære, semi-sirkulære, sirkulære, og volum arrays med nd: YAG laser eksitasjon, høyhastighets Imaging er mulig. Disse svingere er imidlertid dyre og gir lavere følsomhet sammenlignet med SUTs; ennå, er bildefrekvensen begrenset av den lave repetisjonshastigheten på laseren. State-of-the-art single-impuls pakt systemer med tilpasset full-ring array svinger hente PA data ved 50 Hz bildefrekvenser17. Disse svingere trenger komplekse back-end-mottak elektronikk og signalforsterkere, noe som gjør det totale systemet dyrere og vanskelig for klinisk bruk.
Deres kompakte størrelse, lavere kostnader krav, og høyere puls repetisjon rate (rekkefølge av KHz) gjør pulserende laser dioder (PLDs) mer lovende for sanntids Imaging. På grunn av disse fordelene, PLDs brukes aktivt som en alternativ eksitasjon kilde i andre generasjon PAT systemer. PLD-baserte Pat systemer har blitt demonstrert med hell for High-Frame Rate Imagingbruke array-transdusere18, dyp-vev og hjernen Imaging19,20,21, kardiovaskulær sykdom diagnose22 og Rheumatology diagnose23. Som SUTs er svært følsomme og rimeligere i forhold til array transdusere, de er fortsatt mye brukt for PAT Imaging. Fiber-baserte PLD systemet har blitt demonstrert for Phantom Imaging24. Et bærbart PLD-PAT-system har tidligere blitt demonstrert ved å montere PLD inne i PAT-skanneren25. Med en SUT sirkulær skanner ble Phantom Imaging utført under 3 s av skanningen tid, og in vivo rotte hjernen Imaging ble utført i løpet av en 5 s periode ved hjelp av dette PLD-PAT systemet19.
Videre har det blitt gjort forbedringer i dette PLD-Pat-systemet for å gjøre det mer kompakt og opprette en stasjonær modell ved hjelp av åtte akustiske reflektor-baserte ultralyd transdusere med ett element (SUTRs)26,27. Her ble SUTs plassert i en vertikal i stedet for horisontal retning ved hjelp av en 90° akustisk reflektor28. Dette systemet kan anvendes for skanne tider på opptil 0,5 s og ~ 3 cm dypt i vev Imaging og in vivo små dyr hjernen Imaging. I dette arbeidet, er dette desktop PLD-PAT-systemet brukes til å gi den visuelle demonstrasjon av eksperimenter for in vivo hjernen Imaging i små dyr og for dynamisk visualisering av opptak og klaring prosessen av Food and Drug Administration (FDA)-godkjent indocyanine grønn (ICG) fargestoff i rotte hjerner.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>12 V power supply</td>
			<td>Voltcraft</td>
			<td>PPS-11810</td>
			<td>To supply operating voltage for PLD</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acoustic reflector</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>F102</td>
			<td>45 degree reflector augmented to the ultrasound transducer</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acrylic water tank</td>
			<td>NTU workshop</td>
			<td>Custom-made</td>
			<td>It is used to hold water that acts as an acoustic coupling medium between animal brain and detector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anesthetic Machine</td>
			<td>Medical plus pte ltd</td>
			<td>Non-Rebreathing Anaesthesia machine with oxygen concentrator.</td>
			<td>Supplies oxygen and isoflurane to animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal distributor</td>
			<td>In Vivos Pte Ltd, Singapore</td>
			<td></td>
			<td>Animal distributor that supplies small animals for research purpose</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Animal holder</td>
			<td>NTU workshop</td>
			<td>Custom-made</td>
			<td>Used for holding animal on its abdomen</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Breathing mask</td>
			<td>NTU workshop</td>
			<td>Custom-made</td>
			<td>Used along with animal holder to supply anesthesia mixture to the animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Circular Scanner</td>
			<td>NTU workshop</td>
			<td>Custom-made</td>
			<td>Scanner is made out of aluminum</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DAQ (Data acquisition) Card</td>
			<td>Spectrum</td>
			<td>M2i.4932-exp</td>
			<td>16 bit, 30 Ms/s, 8 channels, 1 Gs, PCIe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data acqusition software</td>
			<td>National Instruments Corporation,Austin,TX,USA)</td>
			<td>NI LabVIEW 2015 SP1 (32 bit)</td>
			<td>LabVIEW based program developed in our laboratory for controlling the stepper motor and acquring the PA singnals from the detector</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data processing software</td>
			<td>Matlab (Mathworks, Natick, MA, USA)</td>
			<td>Matlab R2015b</td>
			<td>Matlab code developed in our laboratory for reconstructing cross-sectional PA images</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Function generator</td>
			<td>RIGOL</td>
			<td>DG1022</td>
			<td>To change the repetition rate of the PLD. It will provide TTL signal to synchronize the DAQ with the laser excitation.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Low noise signal amplifier</td>
			<td>Genetron</td>
			<td>Custom-made using Mini-circuits, ZFL-500LN-BNC</td>
			<td>To receive, and amplify the PA signal from SUTR. Its gain is 24 dB.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Optical diffuser</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>DG-120</td>
			<td>Used to to make the laser beam homogeneous</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulsed laser diode</td>
			<td>Quantel, France</td>
			<td>QD-Q1924-ILO-WATER</td>
			<td>It is the excitation laser source with specifications of 816 nm wavelength, 3.4 mJ per pulse energy, 107 ns pulse width, 2 KHz maximum pulse repitition rate, dimensions : 13.0 x 7.6 x 5.0 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rats</td>
			<td>In Vivos Pte Ltd, Singapore</td>
			<td>NTac:SD, Sprague Dawley / SD</td>
			<td>Female, weight 100&#177;10g, strain of rats: Sprague Dawley, age: 4-5 weeks</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stepper motor with gearbox</td>
			<td>LIN Engineering (Servo Dynamics)</td>
			<td>Motor: CO-5718L-01P-RO, Gearbox: DPL64/1; Power supply PW-100-24</td>
			<td>To move the detector holder in a circular geometry. Torque: 2.08 N-m, Rotor inertia: 2.6 kg-cm2</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound gel</td>
			<td>Progress/parker acquasonic gel</td>
			<td>PA-GEL-CLEA-5000</td>
			<td>Clear ultrasound gel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ultrasound Transducer</td>
			<td>Olympus</td>
			<td>V309-SU/ U8423013</td>
			<td>Ultrasonic sensors used for photoacoustic detection. Central freqency 5 MHz, 0.5 in</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Variable high voltage power supply</td>
			<td>Elektro-Automatik</td>
			<td>EA-PS 8160-04 T</td>
			<td>To change the laser output power</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

pulsed laser diode-based desktop photoacoustic tomography for monitoring wash-in and wash-out of dye in rat cortical vasculature

Photoacoustic (PA) tomografi (PAT) Imaging er en ny biomedisinsk Imaging modalitet nyttig i ulike prekliniske og kliniske anvendelser. Skreddersydde sirkulær ring array-baserte transdusere og konvensjonelle klumpete nd: YAG/OPO lasere hemme oversettelse av PAT systemet til klinikker. Ultra-kompakt pulserende laser dioder (PLDs) blir for tiden brukt som en alternativ kilde til nesten infrarød eksitasjon for PA Imaging. Høyhastighets dynamisk in vivo Imaging har blitt demonstrert ved hjelp av et kompakt PLD-basert skrivebord PAT system (PLD-PAT). En visualisere eksperimentell protokoll ved hjelp av desktop PLD-PAT-systemet er gitt i dette arbeidet for dynamisk in vivo hjernen Imaging. Protokollen beskriver desktop PLD-PAT systemkonfigurasjonen, forberedelse av dyr for hjerne vaskulær tenkelig, og fremgangsmåte for drivkraft visualisering av indocyanine grønn (ICG) Dye opptak og klaring forarbeide inne rotten kortikale blodkar.

Potensialet av den beskrevne desktop PLD-PAT system for dynamisk in vivo hjernen Imaging har blitt vist frem i denne protokollen med tilsvarende resultater. Høy-fart tenkelig evnen av desktop PLD-PAT system var bevist av utføre inne vivo hjerne tenkelig av rask kvinner rotter. PA signaler ble samlet inn ved hjelp av åtte SUTRs roterende i 360 ° og 45 ° rundt rotte hjernen ved skanning hastigheter på 4 s og 0,5 s, henholdsvis. Figur 2a, B viser hjernen bilder av en k...

Watch this Scientific Journal Video about Pulsed Laser Diode-Based Desktop Photoacoustic Tomography for Monitoring Wash-In and Wash-Out of Dye in Rat Cortical Vasculature at JoVE.com

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

Pulserende laser diode-basert desktop Photoacoustic tomografi for avlytting vask-inne og vask-ute av Dye inne rotten kortikale blodkar

En kompakt pulserende laser diode-basert desktop photoacoustic tomografi (PLD-PAT)-systemet er demonstrert for høyhastighets dynamisk in vivo Imaging av små dyr kortikale blodkar.

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

Fotoakustisk tomografi, eller PAT, er en imaging hybrid biomedisinsk bildemodalitet, som kombinerer både optisk og ultralydavbildning for overvåking av dynamiske endringer i små dyrehjerner. Dette er et kostnadseffektivt, bærbart høyhastighets bildesystem som bruker bildehastighet så kort som et halvt sekund. Demonstrere prosedyren med Sandeep vil være Praveen, en ph.d.-student, Dr.Paul, en stipendiat, og Rhonnie, en forskningsassistent.Begynn med å montere alle ultralydtransdusere med ett enkelt element på hver transduserholder én om gangen, slik at overflaten på hver akustiske reflektor vender mot midten av skanneområdet. Bruk tilkoblingskabler til å koble hver transduserkabel til lavstøysignalforsterkeren. Slå på strømforsyningen til kjøleren og slå på kjølebryteren for å stille inn temperaturen mellom 20 og 25 grader Celsius.Slå på lavspenningsstrømforsyningen og vri strømkontrollen langsomt til 0,3 ampere. Sett spenningen på 12 volt og kontroller at strømmen ikke overstiger 0,1 amp. Slå på høyspenningsstrømforsyningen og trykk på den forhåndsinnstilte knappen for å sette strømmen til en amp og spenningen til null volt.Aktiver utdataknappen og slå på strømforsyningen til funksjonsgeneratoren. Trykk på tilbakekallingsknappen og velg en to kilohertz-konfigurasjon for å generere laserpulsene med denne repetisjonshastigheten. Plasser akryltanken inne i skanneren og fyll tanken med vann til de oppdagende overflatene på transduserne er helt nedsenket.Slå deretter på strømforsyningen til lav støysignalforsterkeren. Plasser den bedøvede rotten i utsatt stilling på arbeidsbenken. Etter å ha bekreftet mangel på respons på tåklemmen, bruk en hårtrimmer for å fjerne pelsen i hodebunnen.Påfør forsiktig hårfjerningskrem for å fjerne pelsen helt fra den eksponerte huden ved hjelp av en bomullspinne for å fjerne kremen etter fire til fem minutter. Påfør salve på dyrets øyne og monter en skreddersydd dyreholder utstyrt med en pustemaske på en labjack. Plasser rotten i utsatt posisjon på holderen med hodet hviler på holderens horisontale plattform.Bruk kirurgisk tape for å feste dyret til holderen. Klem pulsoksymeteret til ett baklem for å overvåke den fysiologiske tilstanden. Bruk en bomullstippapplikator til å påføre et lag med fargeløs ultralydgel i hodebunnen.Juster deretter labjackposisjonen til midten av skanneren. Juster høyden på kontakten manuelt slik at bildeplanet står i midten av den akustiske reflektoren. Etter å ha satt parametrene i datainnsamlingsprogramvaren for en 360 graders oppkjøpsskanning, gjør det mulig for utgangen av funksjonsgeneratoren å slå på pulserende laserdiodelaserutslipp.Øk spenningen til den variable høyspenningseffekttilførselen langsomt til 120 volt for maksimal per pulsenergi. Kjør datainnsamlingsprogrammet for å rotere alle åtte transduserne 360 grader over fire sekunders skannetid. Deaktiver utgangen av funksjonsgeneratoren for å slå av laserutslippet.Ved hjelp av rekonstruksjonsalgoritmen i databehandlingsprogramvaren, må du bestemme skanneradiusen til alle åtte transduserne ved prøving og feiling ved hjelp av tilbakeprojeksjonsalgoritmen. Angi parameterne i datainnsamlingsprogramvaren for et 45 graders oppkjøp over en skannetid på 0,5 sekunder. Aktiver utgangen av funksjonsgeneratoren for å slå på laserutslippet.Kjør datainnsamlingsprogrammet for å rotere alle åtte transduserne 45 grader for å få de første kontrolldataene. Deaktiver utgangen av funksjonsgeneratoren for å slå av laserutslippet. Deretter injiserer du 0,3 milliliter indokyaningrønn i rottens halevene.Aktiver utgangen av funksjonsgeneratoren for å slå på laserutslippet. Kjør deretter datainnsamlingsprogramvaren for å skaffe A-linjer over en 0,5 sekunders skannetid i en 45 graders rotasjon. På slutten av oppkjøpet, bruke back-projeksjon algoritmen til å rekonstruere tverrsnitt hjernebildet fra de lagrede A-linjer.Her vises hjernebilder fra en 98 gram hunnrotter, samlet ved fire og 0,5 andre skannehastigheter. Den sagittal sinus og overføring sinus er tydelig synlig i begge bildene. Fotografiene viser samme region av rottehjernen før og etter å ha fjernet hodebunnen.Fotoakustisk tomografiavbildning kan oppnå samme visualisering noninvasively med huden og skallen intakt. I dette plottet kan økninger i gjennomsnittlig fotoakustisk signal i sagittal sinus på grunn av økninger og senere reduseres i optisk absorpsjon av indokyaningrønn ved 860 nanometer bølgelengder over tid observeres. Vær alltid ekstra forsiktig når du injiserer ICG-fargestoffet i dyrets halevene.Dette rimelige stasjonære fotoakustiske tomografisystemet kan brukes til dynamisk avbildning av små dyrehjernevaskulaturer med høy spesiell oppløsning med 0,5 sekunder skannehastighet. Andre anvendelser av dette bildesystemet inkluderer hjernesvulstavbildning, avbildning av forskjellige organer hos små dyr og andre terapeutiske applikasjoner.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

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

Deteksjon og Isolering av Sirkulerende Melanom Cells bruke photoacoustic 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 ...

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

Integrert Photoacoustic ophthalmoscopy og Spectral-domene optisk koherens tomografi

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

Mass Cytometry: Protocol for Daily Tuning and Running Cell Samples on a CyTOF Mass Cytometer

Mass cytometri: Protokoll for Daily Tuning og kjører celleprøver på en CyTOF Mass cytometer

In recent years, the rapid analysis of single cells has commonly been performed using flow cytometry and fluorescently-labeled antibodies. However, the ...

Anatomical Reconstructions of the Human Cardiac Venous System using Contrast-computed Tomography of Perfusion-fixed Specimens

Anatomiske rekonstruksjoner av Human Cardiac venøse systemet ved hjelp av kontrast-computertomografi av Perfusjons-fast Prøver

A detailed  understanding of the complexity and relative variability within the human  cardiac venous system is crucial for the development of cardiac ...

Photoacoustic Cystography

Photoacoustic cystografi

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

Production of Metal Nanoparticles by Pulsed Laser-ablation in Liquids: A Tool for Studying the Antibacterial Properties of Nanoparticles

Produksjon av metall nanopartikler ved pulserende laserablation i væsker: Et verktøy for å studere de antibakterielle egenskapene til nanopartikler

The emergence of multidrug-resistant bacteria is a global clinical concern leading some to speculate about our return to a "pre-antibiotics" era of ...

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

Byttbar akustisk og optisk oppløsning Photoacoustic Microscopy for<em&gt; In vivo</em&gt; Små dyr blodprodusering av blodkar

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

Et høyytelses kompakt fotoakustisk tomografisystem for<em&gt; In vivo</em&gt; Små dyrs hjernedannelse

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

Proper Positioning and Restraint of a Rat Hind Limb for Focused High Resolution Imaging of Bone Micro-architecture Using In Vivo Micro-computed Tomography

Proper Positioning and Restraint of a Rat Hind Limb for Focused High Resolution Imaging of Bone Micro-architecture Using In Vivo Micro-computed Tomography

Riktig posisjonering og beherskelse av en rotte Hind lem ved fokusert høyoppløselig avbildning av bein mikroarkitektur bruker i Vivo mikro-beregnet tomografi

The use of in vivo micro-computed tomography (&#181;CT) is a powerful tool which involves the non-destructive imaging of internal structures at high ...