Name: a coregistered ultrasound and photoacoustic imaging protocol for the transvaginal imaging of ovarian lesions
Uploaded: 2023-03-03T14:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Coregistered Ultrasound and Photoacoustic Imaging Protocol for the Transvaginal Imaging of Ovarian Lesions at JoVE.com

Detta arbete stöddes av NCI (R01CA151570, R01CA237664). Författarna tackar hela GYN-onkologigruppen ledd av Dr. Mathew Powell för att hjälpa till med att rekrytera patienter, radiologerna Drs. Cary Siegel, William Middleton och Malak Itnai för att hjälpa till med de amerikanska studierna och patologen Dr. Ian Hagemann för att hjälpa till med patologitolkningen av data. Författarna erkänner tacksamt Megan Luthers och GYN-studiekoordinatorernas ansträngningar för att samordna studiescheman, identifiera patienter för studien och få informerat samtycke.

All forskning som utfördes godkändes av Washington University Institutional Review Board.
1. Systemkonfiguration: Optisk belysning (figur 1)
<ol><li>Använd en Nd:YAG-laser som pumpar en pulserad, avstämbar (690-890 nm) Ti-safirlaser vid 10 Hz.</li>
	<li>Expandera laserstrålen genom att först divergera strålen med en plano-konkav lins och sedan kollimera strålen med en plano-konvex lins. Använd två speglar för att rikt...

<ol>
	<li>Nandy, S., 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=Evaluation+of+ovarian+cancer:+Initial+application+of+coregistered+photoacoustic+tomography+and+US.">Evaluation of ovarian cancer: Initial application of coregistered photoacoustic tomography and US.</a> Radiology. 289 (3), 740-747 (2018).</li><li>Amidi, E., 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=Role+of+blood+oxygenation+saturation+in+ovarian+cancer+diagnosis+using+multi-spectral+photoacoustic+tomography.">Role of blood oxygenation saturation in ovarian cancer diagnosis using multi-spectral photoacoustic tomography.</a> Journal of Biophotonics. 14 (4), 202000368 (2021).</li><li>Dogan, B. E., 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=Optoacoustic+imaging+and+gray-scale+US+features+of+breast+cancers:+Correlation+with+molecular+subtypes.">Optoacoustic imaging and gray-scale US features of breast cancers: Correlation with molecular subtypes.</a> Radiology. 292 (3), 564-572 (2019).</li><li>Menezes, G. L. G., 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=Downgrading+of+breast+masses+suspicious+for+cancer+by+using+optoacoustic+breast+imaging.">Downgrading of breast masses suspicious for cancer by using optoacoustic breast imaging.</a> Radiology. 288 (2), 355-365 (2018).</li><li>Neuschler, E. I., 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+pivotal+study+of+optoacoustic+imaging+to+diagnose+benign+and+malignant+breast+masses:+A+new+evaluation+tool+for+radiologists.">A pivotal study of optoacoustic imaging to diagnose benign and malignant breast masses: A new evaluation tool for radiologists.</a> Radiology. 287 (2), 398-412 (2018).</li><li>von Knorring, T., Mogensen, M. <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+for+assessment+and+quantification+of+cutaneous+and+metastatic+malignant+melanoma+-+A+systematic+review.">Photoacoustic tomography for assessment and quantification of cutaneous and metastatic malignant melanoma - A systematic review.</a> Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 33, 102095 (2021).</li><li>Han, S., Lee, H., Kim, C., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+on+multispectral+photoacoustic+analysis+of+cancer:+Thyroid+and+breast.">Review on multispectral photoacoustic analysis of cancer: Thyroid and breast.</a> Metabolites. 12 (5), 382 (2022).</li><li>Kim, 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=Multiparametric+photoacoustic+analysis+of+human+thyroid+cancers+in+vivo.">Multiparametric photoacoustic analysis of human thyroid cancers in vivo.</a> Cancer Research. 81 (18), 4849-4860 (2021).</li><li>Basij, M., Karpiouk, A., Winer, I., Emelianov, S., Mehrmohammadi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-illumination+ultrasound/photoacoustic+system+for+cervical+cancer+imaging.">Dual-illumination ultrasound/photoacoustic system for cervical cancer imaging.</a> IEEE Photonics Journal. 13 (1), 6900310 (2021).</li><li>Agrawal, S., 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=development,+and+multi-characterization+of+an+integrated+clinical+transrectal+ultrasound+and+photoacoustic+device+for+human+prostate+imaging.">development, and multi-characterization of an integrated clinical transrectal ultrasound and photoacoustic device for human prostate imaging.</a> Diagnostics. 10 (8), 566 (2020).</li><li>Kothapalli, S. -. R., 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=Simultaneous+transrectal+ultrasound+and+photoacoustic+human+prostate+imaging.">Simultaneous transrectal ultrasound and photoacoustic human prostate imaging.</a> Science Translational Medicine. 11 (507), 2169 (2019).</li><li>Leng, X., 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=Assessing+rectal+cancer+treatment+response+using+coregistered+endorectal+photoacoustic+and+US+imaging+paired+with+deep+learning.">Assessing rectal cancer treatment response using coregistered endorectal photoacoustic and US imaging paired with deep learning.</a> Radiology. 299 (2), 349-358 (2021).</li><li>Surveillance, Epidemiology, and End Results Program. Cancer of the Ovary - Cancer Stat Facts. National Cancer Institute Available from: <a target="_blank" href="https://seer.cancer.gov/statfacts/html/ovary.html">https://seer.cancer.gov/statfacts/html/ovary.html</a> (2022)</li><li>Temkin, S. M., 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=Outcomes+from+ovarian+cancer+screening+in+the+PLCO+trial:+Histologic+heterogeneity+impacts+detection,+overdiagnosis+and+survival.">Outcomes from ovarian cancer screening in the PLCO trial: Histologic heterogeneity impacts detection, overdiagnosis and survival.</a> European Journal of Cancer. 87, 182-188 (2017).</li><li>Kobayashi, H., 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+randomized+study+of+screening+for+ovarian+cancer:+A+multicenter+study+in+Japan.">A randomized study of screening for ovarian cancer: A multicenter study in Japan.</a> International Journal of Gynecological Cancer. 18 (3), 414-420 (2008).</li><li>Andreotti, R. F., 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=O-RADS+US+risk+stratification+and+management+system:+A+consensus+guideline+from+the+ACR+ovarian-adnexal+reporting+and+data+system+committee.">O-RADS US risk stratification and management system: A consensus guideline from the ACR ovarian-adnexal reporting and data system committee.</a> Radiology. 294 (1), 168-185 (2020).</li><li>Salehi, H. S., 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=Design+of+optimal+light+delivery+system+for+coregistered+transvaginal+ultrasound+and+photoacoustic+imaging+of+ovarian+tissue.">Design of optimal light delivery system for coregistered transvaginal ultrasound and photoacoustic imaging of ovarian tissue.</a> Photoacoustics. 3 (3), 114-122 (2015).</li><li>Oppenheim, A. V., Schafer, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Digital Signal Processing. , (1975).</li><li>Zou, Y., Amidi, E., Luo, H., Zhu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound-enhanced+Unet+model+for+quantitative+photoacoustic+tomography+of+ovarian+lesions.">Ultrasound-enhanced Unet model for quantitative photoacoustic tomography of ovarian lesions.</a> Photoacoustics. 28, 100420 (2022).</li><li>Prince, J. L., Links, J. 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> Medical Imaging Signals and Systems. , (2006).</li><li>Kim, 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=Programmable+Real-time+Clinical+Photoacoustic+and+Ultrasound+Imaging+System.">Programmable Real-time Clinical Photoacoustic and Ultrasound Imaging System.</a> Scientific Reports. 6, 35137 (2016).</li></ol>

Optisk belysning Antalet fibrer som används är baserat på två faktorer: ljusbelysningens enhetlighet och systemkomplexitet. Det är viktigt att ha ett enhetligt ljusbelysningsmönster på hudytan för att undvika heta fläckar. Det är också viktigt att hålla systemet enkelt och robust med ett minimalt antal fibrer. Användningen av fyra separata fibrer har tidigare visat sig vara optimal för att skapa enhetlig belysning på flera millimeters djup och därutöver. Dessutom är ljuskopplingen ti...

Fotoakustisk avbildning eller tomografi (PAT) är en hybridbildmodalitet som mäter den optiska absorptionsfördelningen vid amerikansk upplösning och djup långt bortom vävnadens optiska diffusionsgräns (~ 1 mm). I PAT används en nanosekund laserpuls för att excitera biologisk vävnad, vilket orsakar en övergående temperaturökning på grund av optisk absorption. Detta leder till en initial tryckstegring, och de resulterande fotoakustiska vågorna mäts av amerikanska givare. Multispektral PAT innebär användning av antingen en avstämbar laser eller flera lasrar som arbetar vid olika våglängder för att belysa vävnaden, vilket möjliggör rekonstruktion av optiska absorptionskartor vid flera våglängder. Baserat på differentiell absorption av syresatt och deoxygenerat hemoglobin i det nära infraröda (NIR) fönstret kan multispektral PAT beräkna fördelningarna av syresatta och deoxygenerade hemoglobinkoncentrationer, den totala hemoglobinkoncentrationen och blodets syremättnad, som alla är funktionella biomarkörer relaterade till tumörangiogenes och blodsyreförbrukning eller tumörmetabolism. PAT har visat framgång i många onkologiska applikationer, såsom äggstockscancer1,2, bröstcancer 3,4,5, hudcancer 6, sköldkörtelcancer7,8, livmoderhalscancer9, prostatacancer 10,11 och kolorektal cancer 12.
Äggstockscancer är den dödligaste av alla gynekologiska maligniteter. Endast 38% av äggstockscancer diagnostiseras i ett tidigt (lokaliserat eller regionalt) stadium, där 5-årsöverlevnaden är 74,2% till 93,1%. De flesta diagnostiseras i ett sent skede, för vilket 5-årsöverlevnaden är 30,8% eller mindre13. Nuvarande kliniska diagnosmetoder, inklusive transvaginalt ultraljud (TUS), Doppler US, serumcancerantigen 125 (CA 125) och humant epididymisprotein 4 (HE4), visar sig sakna sensitivitet och specificitet för tidig äggstockscancerdiagnos14,15,16. Dessutom kan en stor del av godartade äggstocksskador vara svåra att diagnostisera exakt med nuvarande bildteknik, vilket leder till onödiga operationer med ökade sjukvårdskostnader och kirurgiska komplikationer. Således behövs ytterligare noggranna icke-invasiva metoder för riskstratifiering av adnexala massor för att optimera hanteringen och resultaten. Det är uppenbart att en teknik som är känslig och specifik för äggstockscancer i tidigt stadium och mer exakt för att identifiera maligna från godartade lesioner behövs.
Vår grupp har utvecklat ett samregistrerat transvaginalt USA- och PAT-system (USPAT) för diagnos av äggstockscancer genom att kombinera ett kliniskt amerikanskt system, en skräddarsydd sondmantel för att hysa de optiska fibrerna för ljusleverans och en avstämbar laser1. Den totala hemoglobinkoncentrationen (relativ skala, rHbT) och syremättnaden i blodet (% sO2) härledd från USPAT-systemet har visat stor potential för upptäckt av äggstockscancer i tidigt stadium och för noggrann diagnos av äggstocksskador för effektiv riskbedömning och minskning av onödiga godartade lesionsoperationer 1,2. Det aktuella systemschemat visas i figur 1 och kontrollblocksdiagrammet visas i figur 2. Denna strategi har potential att integreras i befintliga TUS-protokoll för diagnos av äggstockscancer samtidigt som funktionella parametrar (rHbT, %sO2) tillhandahålls för att förbättra känsligheten och specificiteten hos TUS.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Clinical US imaging system</td>
			<td>Alpinion Medical Systems</td>
			<td>EC-12R</td>
			<td>Fully programmable clinical US system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dielectric mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>BB1-E03</td>
			<td>Used to reflect light along the optical path</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Endocavity US transducer</td>
			<td>Alpinion Medical Systems</td>
			<td>EC3-10</td>
			<td>Transvaginal ultrasound probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser power meter</td>
			<td>Coherent</td>
			<td>LabMax TOP</td>
			<td>Used to measure laser energy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-mode optical fiber</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FP1000ERT</td>
			<td>Couple laser light to the endocavity ultrasound probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-polarizing beam splitter plate</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>BSW11</td>
			<td>For splitting laser beam into sensors to measure energy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plano-concave lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LC1715</td>
			<td>For laser beam expansion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plano-convex lens&#160;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA1484-B</td>
			<td>For laser beam collimation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plano-convex lens&#160;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA1433-B</td>
			<td>Used to focus light into four optical fibers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarizing beam splitter cube</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PBS252</td>
			<td>For splitting laser beam into four beams</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protective probe shealth</td>
			<td>Custom 3D printed</td>
			<td></td>
			<td>Hold and protect the four optical fibers at the tip of the ultrasound probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Right angle prism mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MRA25-E03</td>
			<td>Used to reflect light along the optical path</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tunable laser system</td>
			<td>Symphotic TII</td>
			<td>LS-2145-LT50PC</td>
			<td>Light source for multispectral PAT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USPAT control software</td>
			<td>Custom developed in C++</td>
			<td></td>
			<td>Controls acquisition parameters of the ultrasound machine and the laser wavelength</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USPAT image display software</td>
			<td>Custom developed in C++</td>
			<td></td>
			<td>Displays the US/PAT B-scans and sO2/rHbT maps in real time</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a coregistered ultrasound and photoacoustic imaging protocol for the transvaginal imaging of ovarian lesions

Äggstockscancer är fortfarande den dödligaste av alla gynekologiska maligniteter på grund av bristen på tillförlitliga screeningverktyg för tidig upptäckt och diagnos. Fotoakustisk avbildning eller tomografi (PAT) är en framväxande bildmodalitet som kan ge den totala hemoglobinkoncentrationen (relativ skala, rHbT) och syremättnad i blodet (% sO2) av äggstocks- / adnexala lesioner, som är viktiga parametrar för cancerdiagnos. I kombination med samregistrerat ultraljud (US) har PAT visat stor potential för att upptäcka äggstockscancer och för att noggrant diagnostisera äggstocksskador för effektiv riskbedömning och minskning av onödiga operationer av godartade lesioner. Men PAT-avbildningsprotokoll i kliniska tillämpningar, såvitt vi vet, varierar i stor utsträckning mellan olika studier. Här rapporterar vi ett transvaginalt avbildningsprotokoll för äggstockscancer som kan vara till nytta för andra kliniska studier, särskilt de som använder kommersiella ultraljudsmatriser för detektion av fotoakustiska signaler och standardalgoritmer för fördröjning och summa strålformning för avbildning.

Här visar vi exempel på maligna och normala äggstocksskador avbildade av USPAT. Figur 3 visar en 50-årig premenopausal kvinna med bilaterala multicystiska adnexala massor avslöjade av kontrastförstärkt CT. Figur 3A visar den amerikanska bilden av vänster adnexa med ROI som markerar den misstänkta fasta knölen inuti den cystiska lesionen. Figur 3B visar PAT rHbT-kartan överlagrad på USA och visas i rött. rHbT uppvisade ...

Watch this Scientific Journal Video about A Coregistered Ultrasound and Photoacoustic Imaging Protocol for the Transvaginal Imaging of Ovarian Lesions at JoVE.com

A Coregistered Ultrasound and Photoacoustic Imaging Protocol for the Transvaginal Imaging of Ovarian Lesions

Vi rapporterar ett samregistrerat ultraljud och fotoakustiskt avbildningsprotokoll för transvaginal avbildning av äggstocks-/adnexala lesioner. Protokollet kan vara värdefullt för andra translationella fotoakustiska avbildningsstudier, särskilt de som använder kommersiella ultraljudsmatriser för detektion av fotoakustiska signaler och standardalgoritmer för fördröjning och summa strålformning för avbildning.

Ett samregistrerat ultraljud och fotoakustiskt avbildningsprotokoll för transvaginal avbildning av äggstocksskador

Ovarian cancer remains the deadliest of all the gynecological malignancies due to the lack of reliable screening tools for early detection and diagnosis. ...

Som vi alla vet att äggstockscancer är den dödligaste av alla gynekologiska maligniteter, när äggstockscancer upptäcks i tidigare och lokaliserat skede, kan kirurgi och kemoterapi bota cirka 70 till 90% av patienterna jämfört med endast 20% eller färre när det diagnostiseras i senare skeden. Och nuvarande standardvårdsmetoder är kända för att ha en lägre känslighet för tidig upptäckt av äggstockscancer. Dessutom har standardvårdsmetoder mycket låg specificitet för noggrann riskbedömning av adnexala lesioner i äggstockarna, vilket leder till onödiga operationer så med potentiella kirurgiska komplikationer och den betydande sjukvårdskostnaden.Därför behövs vår teknik som är känslig för tidig upptäckt av äggstockscancer och specifik för noggrann diagnos av ovariella adnexala lesioner. Fotoakustisk tomografi eller PAT lyser med nära infrarött ljus vid specifika våglängder och absorberas selektivt av syresatt och deoxygenerat hemoglobin. Den fotoakustiska vågen som genereras från ljusabsorptionen kan kartlägga hemoglobinkontrast, och detta kan samregistreras till anatomiska strukturer avbildade av samregistrerat ultraljud.Den totala hemoglobinkoncentrationen och syremättnaden ger funktionell information om vävnadens vaskularitet och syreförbrukning. Eftersom maligna lesioner i allmänhet har högre totalt hemoglobin och lägre syremättnad, kan dessa två oberoende variabler hjälpa till att upptäcka äggstockscancer tidigare och skiljer maligna från godartade ovariella adnexala lesioner exakt för att förbättra rekommendationerna för kirurgisk hantering. Och vi har fått piloten av patientdata och resultat har visat att samregistrerad fotoakustisk avbildning i kombination med transvaginal ultraljud och äggstockscancer blodbiomarkör CA 125 faktiskt kan diagnostisera ovariella adnexala lesioner.Våra pilotdata visar också bevis för att samregistrerad fotoakustisk avbildning kan upptäcka äggstocks- och äggledarcancer i tidigt stadium. Och samregistrerad fotoakustisk och ultraljud har tillämpats på upptäckt och diagnos av bröstcancer, hudcancer, sköldkörtelcancer, livmoderhalscancer, prostatacancer och kolorektal cancer. Bildproberna varierar dock beroende på bildfönstret för olika organ.Det första kommersiella samregistrerade fotoakustiska och ultraljudsbröstbildningssystemet är tillgängligt från Sino Medical Instrument. Vi förväntar oss att fler kommersiella samregistrerade fotoakustiska ultraljudssystem kommer att finnas tillgängliga på marknaden. De transvaginala fotoakustiska och ultraljudsavbildande proberna måste dock utformas speciellt för bildbehandlingspatienter.För att börja, expandera laserstrålen genom att först divergera strålen med en plano konkav lins och sedan kollimera strålen med en plano konvex lins. Använd två speglar för att rikta strålen mot en stråldelare. Dela den ursprungliga strålen i två med en polariserande stråldelare och dela sedan de två strålarna med ytterligare två andra stegs stråldelare.På så sätt kommer den expanderade laserstrålen att delas upp i fyra strålar med lika energi. Montera fyra multi-mode optiska fibrer med fiberchuckar och använd fyra plano konvexa linser för att fokusera de fyra laserstrålarna i de fyra fibrerna. Täck alla optiska komponenter under en metalllåda för att säkerställa att den optiska vägen inte exponeras.Anslut en extra bildskärm till det programmerbara kliniska ultraljuds- eller ultraljudssystemet för att köra PATUS-visningsprogramvaran för realtidsvisualisering av det relativa totala hemoglobinet, blodets syremättnadskartor och andra funktionella parametrar. Anslut sedan laserns interna utlösare till ultraljudssystemets externa utlösare och förvärva sekventiellt fem på varandra följande PAT-ramar och en samregistrerad ultraljudsram. För att kalibrera systemet, ställ in laserpumpens energi på en fast nivå.Och för varje våglängd, kontrollera energiproduktionen per puls vid varje fiberspets för att säkerställa att den beräknade energitätheten vid varje vald våglängd är vid det förväntade värdet. För att förbereda PATUS-bildsystemet, slå på det kliniska ultraljudssystemet och starta ultraljudssystemets programvara. Tryck på givarknappen på ultraljudsmaskinens kontrollpanel för att öppna skärmen för val av givare.Välj sedan rätt ultraljudsgivare. Kalibrera lasersystemet och mata in den totala pulsenergin för varje våglängd i PATUS-displayprogramvaran. Montera PATUS-sonden genom att innesluta fibrerna och sonden inuti sondmanteln.För avbildning, justera placeringen av PATUS-givaren. Ett hypoekoiskt mål dyker långsamt upp i mitten av B-skanningen. Välj sedan önskat djup i PATUS-styrprogramvaran och klicka på skanning i styrprogramvaran för att starta den samregistrerade PATUS B-mode-datainsamlingen.Titta på PATUS-bildvisningsprogramvaran för att granska de samregistrerade ultraljuds- och PAT B-mode-bilderna i realtid. PA-data med enkel våglängd visas ovanpå ultraljudet när de förvärvas. Upprepa stegen för att få fler bilder, och om nödvändigt, avbilda den andra skadan.När datainsamlingen är klar får PATUS-displayprogramvaran en utlösare för att rekonstruera de funktionella kartorna. Här visar den vänstra panelen ultraljuds-B-skanningen, medan den högra panelen visar relativt totalt hemoglobin överlagrat med samregistrerat ultraljud. Välj en region av intresse eller ROI, här måläggstocken, för att beräkna SO2-kartan inom ROI.Denna bild visar en 50-årig premenopausal kvinna med bilaterala multicystiska adnexala massor avslöjade däremot förbättrad CT. Ultraljudsbilden av vänster adnexa med intresseområdet eller ROI som markerar den misstänkta fasta knölen inuti den cystiska lesionen visas här. PAT-relativ total hemoglobinkarta överlagrades på ultraljudet. Det relativa totala hemoglobinet uppvisade en omfattande diffus vaskulär fördelning i djupområdet en centimeter till fem centimeter och nivån var hög vid 17,1.Blodets syremättnadsfördelning överlagrades på ultraljudet och nivån var låg vid ett medelvärde av 46.4%Kirurgisk patologi avslöjade det väl differentierade endometrioida adenokarcinom hos både höger och vänster äggstockar. Djupet markerades på höger sida av B-scan-bilderna. Denna figur visar en 46-årig kvinna med bilaterala cystiska lesioner.Ultraljudet av rätt äggstock med en enkel cyste som mäter 4,2 centimeter i maximal diameter visas här. PAT-relativ total hemoglobinkarta överlagrad på den samregistrerade ultraljudet visar spridningssignaler på vänster sida av lesionen med en låg genomsnittlig nivå på 4,8. Blodets syremättnadskarta avslöjade högre syremättnadsinnehåll på 67,5%Den kirurgiska patologin avslöjade en normal höger äggstock med follikulära cyster.För varje våglängd, mät den totala energiproduktionen vid de fyra fiberspetsarna och jämför dem med ett tidigare rekord. Om mätningen är mer än en millijoule mindre än rekordet, justera optiken för att maximera energikopplingen. In vivo PAT med FDA-godkänt kliniskt ultraljudssystem är ett viktigt steg i den kliniska översättningen av PAT.Jämfört med ex vivo-avbildning presenterar mänsklig avbildning in vivo nya utmaningar vid datainsamling. Kliniska PAT-data kan vidare användas för datorstödd diagnosforskning. Vår teknikutveckling och det lovande pilotstudieresultatet inspirerar forskare och företag att utforska den fulla kapaciteten hos samregistrerad fotoakustik och ultraljud för tidig upptäckt av äggstockscancer och för kirurgisk riskhantering.

Research

JoVE Journal

Engineering

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

Rumslig separation av molekylära konformatorer och kluster

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

Snabb bildteknik för att studera Drop Impact Dynamics av ​​icke-newtonska vätskor

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Electron Kana Contrast Imaging för Rapid III-V heteroepitaxiell karakterisering

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

Användning av en flerfacks Dynamic enda enzym Phantom för studier av hyper Magnetic Resonance ombud

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

Nanostrukturerade Ag-zeolit ​​Composites som Luminescence-baserade Fuktsensorer

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Demonstration of a Hyperlens-integrated Microscope and Super-resolution Imaging

Demonstration av en Hyperlens-integrerat Mikroskop och super-upplösning Imaging

The use of super-resolution imaging to overcome the diffraction limit of conventional microscopy has attracted the interest of researchers in biology and ...

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer (IBEX) for Radiomics

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer IBEX for Radiomics

Riktlinjer och erfarenhet av att använda Imaging biomarkör Explorer (IBEX) för Radiomics

Imaging Biomarker Explorer (IBEX) is an open-source tool for medical imaging radiomics work. The purpose of this paper is to describe how to use IBEX's ...

Novel Photoacoustic Microscopy and Optical Coherence Tomography Dual-modality Chorioretinal Imaging in Living Rabbit Eyes

Roman Photoacoustic mikroskopi och optisk koherenstomografi Dual-modalitet korioretinal Imaging i levande kanin ögon

Photoacoustic ocular imaging is an emerging ophthalmic imaging technology that can noninvasively visualize ocular tissue by converting light energy into ...

Three-Dimensional Ultrasonic Needle Tip Tracking with a Fiber-Optic Ultrasound Receiver

Tredimensionellt ultraljud nål spets spårning med en fiberoptisk ultraljud mottagare

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. ...

Femtosecond Laser Filaments for Use in Sub-Diffraction-Limited Imaging and Remote Sensing

Femtosecond Laser glödtrådar för användning i Sub-Diffraction-begränsad Imaging och fjärranalys

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode ...