Техника назвала «единственный импульс, фотоакустическая компьютерная томография (ДОГОВОР ГЛОТКА)» использует лучший из и из света и из ультразвука, чтобы всмотреться в живущих животных. Исследователи в Университете Дюка и Калифорнийском технологическом институте показали, что эта гибридная технология формирования изображений нарушает давнюю резолюцию и барьеры скорости в отображении целого тела мелкого животного. Это обеспечивает полный поперечный вид в сечении внутренних функций мелкого животного в режиме реального времени.
Результаты кажутся онлайн 10 мая 2017, по своей природе Биоинженерия.«Фотоакустическое отображение, как высоко ожидали, получит отображение целого тела в реальном времени мелкого животного с богатой функциональной информацией», сказал Джанджи Яо, доцент биоинженерии в Университете Дюка. «С этим прогрессом могут легко смотреть исследователи, поскольку наркотики распределены всюду по животному и отслеживают, как различные органы отвечают».
Фотоакустическое отображение объединяет множество методов отображения в одну платформу.Традиционная основанная на свете микроскопия обеспечивает быстрые, изображения с высоким разрешением, которые сохраняют важную функциональную информацию на основе длин волны света (т.е., цвета), который ткань поглощает, отражает или испускает. Существенное количество света, который рассеивается, поскольку это едет через ткань, однако, ограничивает глубину световой микроскопии всего к нескольким миллиметрам.Волны ультразвука легко едут через ткань, обеспечивая намного больше всестороннего представления, но не имеют способности прочитать химические компоненты ткани и пропустить большую часть важной информации, которую свет несет с ним.
Магнитно-резонансная томография (MRI) может также видеть глубоко в ткань, но требует сильного магнитного поля и часто занимает секунды к минутам, чтобы сформировать изображение. Рентген и томография эмиссии позитрона (PET) обеспечивают слишком много радиации предмету, чтобы быть практичными за долговременные периоды.
Фотоакустическое отображение использует сильные но чрезвычайно короткие лазерные взрывы, которые безопасно заставляют клетки испускать волны ультразвука, которые тогда едут беспрепятственная спина через ткань.«Это в основном сжимает одну секундную ценность солнечного света летнего полудня по области ногтя в единственную наносекунду», сказал Яо, который работал с технологией в течение почти десятилетия. «Когда лазер поражает клетку, энергия заставляет его подогревать крошечный бит и расширяться мгновенно, создавая ультразвуковую волну. Это похоже на различие между тем, чтобы спешить чего-то, чтобы медленно переместить его и нанесение удара его, чтобы вызвать вибрацию».
Результат – метод отображения, который может всмотреться до пяти сантиметров в типичную биологическую ткань с sub-millimeter-level резолюцией, сохраняя функциональную информацию, предоставленную традиционной оптической микроскопией. Например, меланин поглощает почти инфракрасный свет, в то время как реакция крови осветить отличается в зависимости от того, сколько кислорода это несет.В новой газете Яо и коллеги во главе с доктором Лихонгом Ваном в Калифорнийском технологическом институте добавляют высоко желаемую скорость и панорамные виды к репертуару технологии формирования изображений. Они построили круглый сверхзвуковой датчик и быструю систему сбора данных, которая может разбить на треугольники происхождение ультразвуковой волны отовсюду в теле мелкого животного.
И с помощью быстрого лазера, который работает в пределе безопасности, модернизированное устройство может изображение полное поперечное сечение взрослой крысы 50 раз в секунду, предоставляя подробным фильмам ее внутренних работ с резолюцией на 120 микрометров.«Панорамный эффект предоставляет информацию от всех направлений и всех углов, таким образом, Вы не теряете информации от каждого лазерного выстрела», сказал Яо. «Вы видите динамику тела в действии – перекачка сердца, расширение артерий, функционирование различных тканей».В газете Яо и коллеги описывают, как они используют эти способности отследить злокачественные клетки меланомы, перемещающиеся через кровеносные сосуды мыши.
Они также демонстрируют способность наблюдать все нейронные сети, стреляющие в режиме реального времени.«Этот подход особенно силен, потому что он не полагается на инъекцию никакого типа контрастного агента», сказал Яо. «Вы можете быть уверены, что изменения не вызваны иностранными переменными.
Мы думаем, что эта технология поддерживает большой потенциал и для преклинического отображения и для клинического перевода».