La tomografia fotoacustica, o PAT, è una modalità di imaging biomedico ibrido di imaging, che combina sia l'imaging ottico che quello ad ultrasuoni per monitorare i cambiamenti dinamici nei piccoli cervelli animali. Si tratta di un sistema di imaging ad alta velocità portatile ed economico che utilizza la velocità di imaging a meno di mezzo secondo. A dimostrare la procedura con Sandeep saranno Praveen, dottorando, Dr.Paul, ricercatore, e Rhonnie, assistente di ricerca.
Iniziare montando tutti i trasduttori ad ultrasuoni a singolo elemento su ogni supporto del trasduttore uno alla volta, in modo che la superficie di ogni riflettore acustico sia rivolto verso il centro dell'area di scansione. Utilizzare cavi di collegamento per collegare ogni cavo trasduttore all'amplificatore a basso segnale di rumore. Accendere l'alimentatore del refrigeratore e accendere l'interruttore del refrigeratore per impostare la temperatura tra 20 e 25 gradi Celsius.
Accendere l'alimentatore a bassa tensione e ruotare lentamente il controllo della corrente a 0,3 ampere. Impostare la tensione su 12 volt e verificare che la corrente non superi 0,1 ampere. Accendere l'alimentatore ad alta tensione e premere il pulsante preimpostato per impostare la corrente su un amplificatore e la tensione su zero volt.
Abilitare il pulsante di uscita e accendere l'alimentazione del generatore di funzioni. Premere il pulsante di richiamo e selezionare una configurazione di due kilohertz per generare gli impulsi laser a questa velocità di ripetizione. Posizionare il serbatoio acrilico all'interno dello scanner e riempire il serbatoio con acqua fino a quando le superfici di rilevamento dei trasduttori sono completamente immerse.
Quindi accendere l'alimentazione dell'amplificatore a basso segnale di rumore. Posizionare il ratto anestetizzato nella posizione prona sul piano di lavoro. Dopo aver confermato una mancanza di risposta al dito del fuoco, utilizzare un trimmer per capelli per rimuovere la pelliccia sul cuoio capelluto.
Applicare delicatamente la crema depilatoria per rimuovere completamente la pelliccia dalla pelle esposta utilizzando un batuffolo di cotone per rimuovere la crema dopo quattro o cinque minuti. Applicare un unguento agli occhi dell'animale e montare un porta animali su misura dotato di una maschera respiratoria su un jack da laboratorio. Posizionare il topo nella posizione prona sul supporto con la testa appoggiata sulla piattaforma orizzontale del supporto.
Utilizzare il nastro chirurgico per fissare l'animale al supporto. Fissare l'ossimetro a impulsi a un arto posteriore per monitorarne le condizioni fisiologiche. Utilizzare un applicatore con punta di cotone per applicare uno strato di gel ecografico incolore sul cuoio capelluto.
Quindi regolare la posizione del jack da laboratorio al centro dello scanner. Regolare manualmente l'altezza del jack in modo che il piano di imaging si trova al centro del riflettore acustico. Dopo aver impostando i parametri nel software di acquisizione dati per una scansione di acquisizione a 360 gradi, consentire all'uscita del generatore di funzioni di attivare l'emissione laser a diodo laser pulsato.
Aumentare lentamente la tensione dell'alimentazione variabile ad alta tensione a 120 volt per l'energia massima per impulso. Eseguire il programma software di acquisizione dati per ruotare tutti e otto i trasduttori a 360 gradi in un tempo di scansione di quattro secondi. Disabilitare l'uscita del generatore di funzioni per disattivare l'emissione laser.
Utilizzando l'algoritmo di ricostruzione nel software di elaborazione dati, determinare il raggio di scansione di tutti e otto i trasduttori per tentativi ed errori, utilizzando l'algoritmo di retroproiezione. Impostare i parametri nel software di acquisizione dati per un'acquisizione di 45 gradi in un tempo di scansione di 0,5 secondi. Consentire all'uscita del generatore di funzioni di attivare l'emissione laser.
Eseguire il programma software di acquisizione dati per ruotare tutti e otto i trasduttori di 45 gradi per ottenere i dati di controllo iniziali. Disabilitare l'uscita del generatore di funzioni per disattivare l'emissione laser. Successivamente, iniettare 0,3 millilitri di verde indocyanina nella vena di coda del topo.
Consentire all'uscita del generatore di funzioni di attivare l'emissione laser. Quindi eseguire il software di acquisizione dati per acquisire linee A su un tempo di scansione di 0,5 secondi in una rotazione di 45 gradi. Al termine dell'acquisizione, utilizzare l'algoritmo di retroproiezione per ricostruire l'immagine cerebrale sezionale trasversale dalle linee A salvate.
Qui vengono mostrate le immagini cerebrali di un topo femmina da 98 grammi, raccolte a velocità di scansione di quattro e 0,5 secondi. Il seno sagittale e il seno di trasferimento sono chiaramente visibili in entrambe le immagini. Le fotografie mostrano la stessa regione del cervello del topo prima e dopo aver rimosso il cuoio capelluto.
L'imaging tomografico fotoacustico può ottenere la stessa visualizzazione in modo non invasivo con la pelle e il cranio intatti. In questa trama, si possono osservare aumenti del segnale fotoacustico medio nel seno sagittale a causa di aumenti e successivamente diminuzioni nell'assorbimento ottico da parte del verde indocyanina a lunghezze d'onda di 860 nanometri nel tempo. Prestare sempre particolare attenzione quando si inietta il colorante ICG nella vena di coda dell'animale.
Questo sistema di tomografia fotoacustica desktop a basso costo può essere utilizzato per l'imaging dinamico di piccoli vasculure cerebrali animali ad alta risoluzione speciale a una velocità di scansione di 0,5 secondi. Altre applicazioni di questo sistema di imaging includono l'imaging del tumore al cervello, l'imaging di diversi organi in piccoli animali e altre applicazioni terapeutiche.
