Name: novel photoacoustic microscopy and optical coherence tomography dual-modality chorioretinal imaging in living rabbit eyes
Uploaded: 2018-02-08T15:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 20 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Novel Photoacoustic Microscopy and Optical Coherence Tomography Dual-modality Chorioretinal Imaging in Living Rabbit Eyes at JoVE.com

이 작품은 국립 눈 연구소 4K12EY022299의 관대 한 지원에 의해 지원 되었다 (YMP), 싸움에 대 한 시력-국제 망막 연구 재단 FFS GIA16002 (YMP), 실명 방지 연구에서 무제한 부서 지원 및 미시간 대학 부 안과 고 비주얼 과학. 이 작품 비전 연구 국립 눈 연구소에서 P30 EY007003에 의해 투자를 위한 핵심 센터를 활용.

토끼는 미국 농 무부 (USDA) 종 덮여 있습니다. 엄격한 규정에 따라 생물 의학 연구에 사용 해야 합니다. 모든 토끼 실험 대학 실험실 동물 프로토콜 승인 후 안과 및 비전 연구, 동물의 사용을 위한 ARVO (비전 및 안 과학에 있는 연구를 위한 협회) 문을 따라 수행 했다 위원회 및 동물 (UCUCA) 미시간 대학 (프로토콜 PRO00006486, PI Yannis Paulus)의 사용에.
1. 시스템 구성
<ol><li>Photoacoustic 현미경 (팸)<ol>
<li>맥 박 반복 비율 1 kHz, 펄스 기간 3-6 ns 및 가변 파장 범위 405-2600 nm와 같은 옵티컬 파라메트릭 발진기 (OPO) 레이저를 사용 하 여 PAM. 선택 적절 한 기술 사양 광원으로 다이오드 펌프 고체 레이저에 의해 펌핑.</li>
		<li>570에서 레이저에서 emanating 빔 반영 nm (M1 및 m 2), 두 개의 거울에 의해 반 파 판 감쇄 기 동력된 회전 무대, 그리고 마지막으로 초점, 필터에 통과 그리고 빔 겨냥 틀 (그림 1)에 의해 그것을 당기기. 빔 겨냥 틀의 디자인을 최적화 합니다. 빔 겨냥 틀의 예제 구성 포함 초점 렌즈 L1 (초점 길이 250 m m), 작은 구멍 (직경 50 µ m), 및 collimating 렌즈 L2 (초점 거리 30 m m).</li>
		<li>90/10 (반사/전송)의 분할 비율로 조명을된 빔 빔 스플리터 (BS1) 나눕니다. 펄스 대 펄스 레이저 에너지 모니터링에 대 한 광다이오드에 의해 전송 된 부분을 기록 합니다. 연속적으로 편향 거울 (M3)와 dichroic 거울 (DM) 및 래스터 스캔에 의해 반사 된 부분 2 차원 검 류 계를 사용 하 여. 검 류 계는 공유 구성 요소 스펙트럼 도메인 (SD)-10 월 시스템 (아래 설명 참조).</li>
		<li>망원경을 통해 스캔 한 빔 스캔 렌즈의 구성 제공 (초점 거리 36 m m)와 안과 렌즈 (OL, 초점 거리 10 m m) 마지막으로 토끼 눈 광학에 의해는 저에 그것을 집중.</li>
		<li>적절 한 기술 사양, 예를 들어 중심 주파수와 바늘 모양의 초음파 트랜스듀서를 선택 27 MHz, 양방향 −6 dB 대역폭 60%. 흥분된 photoacoustic 신호를 잡으려고 중앙 시각적인 축에서 결 막 접촉 장소.</li>
		<li>초음파 증폭기를 사용 하 여 신호를 증폭 (예를 들어 57 dB 이득), 저역 통과 필터에 의해 필터링 (예, 차단 주파수 32 m h z), 200 MS/s의 샘플링 속도 고속 디지타이저에 의해 디지털화 하 고.</li>
		<li>파워 미터 위의 토끼 눈 고 ANSI 안전 아래 계속 토끼 각 막에 레이저 펄스 에너지 측정 장소 제한 160 570 nm38에서 뉴저지. 빔 레이저 셔터 동기화 전자 통해 Matlab에서 제어를 사용 하 여 레이저 노출 과도 피하기 위해 차단.</li>
		<li>레이저, 검 류 계, 데이터 수집 (DAQ) 보드를 통해 디지타이저를 동기화 합니다. Matlab에서 시스템 제어 및 데이터 수집에 대 한 소프트웨어 프로그램.</li>
	</ol>
</li>
	<li>스펙트럼-도메인 광학 일관성 단층 촬영 (SD-10 월)<ol>
<li>참고 팔 (그림 1)에 안과 렌즈 (OL) 검사 렌즈 (SL) 후와 조각 분산 보상 유리 (DCG)를 추가 하 여 상업적으로 사용 가능한 시스템에 따라 SD 10 월 시스템을 적응. 수정은 OCT 시스템 토끼 눈의 뒤 세그먼트를 상상할 수 있습니다.</li>
		<li>샘플 팔의 광학 경로 길이와 일치를 보장 하기 위해 참조 팔의 길이 조정 하는 튜브 주택 확대를 사용 합니다. 최대 이미지 대비를 달성 하기 위해 토끼 안구 내부에서 빛의 강도 다시 흩어져와 일치를 보장 하기 위해 참조 복고풍 반영 빛의 강도 제어 하는 조리개를 사용 합니다.</li>
		<li>전 하 결합 소자 (CCD) 카메라는 조명 발광 다이오드 (LED)는 외부 조명 원본으로와 토끼 저의 실시간 시각화를 위한 스캔 머리에 캡슐화를 사용 합니다.</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. 시스템 맞춤
<ol><li>초기화는 검 류 계의 위치와 섬유 겨냥 틀 산과 beamsplitter 큐브의 나사를 조정 하 여 OCT 시스템을 맞춥니다. 참고: 단계별 절차 상업적으로 인수 10 월 시스템의 설명서에서 사용할 수 있으며 여기 적용 되지 않습니다. 이 단계는 주로 섬유 겨냥 틀, 참조 팔, 그리고 OCT 시스템의 성능을 최대화 하기 위해 스캔 렌즈의 올바른 정렬입니다.</li>
	<li>공간적으로 레이저 광선을 필터링 하 여 극대 레이저 에너지를 전송 초점 렌즈의 초점 주위 pinhole의 x, y및 z 위치를 조정 합니다. 전후에 그들은 동일을 높이 측정 도구를 사용 하 여 핀 홀 레이저 광선의 높이 확인 합니다.</li>
	<li>편심, 기울기 및 collimating 렌즈 l 2 필터링 된 빔 당기기에 z 위치를 조정 합니다. 빔에 대략 같은 크기와 높이 근처 필드와 끝 필드에서 관찰 될 때.</li>
	<li>공동 축방향 결합 팸 레이저 빔 OCT 광선 미러와 DM의 경사를 조정 하 여. 이 단계 후 팸 레이저와 10 월 빛 완벽 하 게 일치 해야 하 고 토끼 저 스캔 영역 같습니다.</li>
	<li>기울기를 조정 및 올바르게 광학 경로에 정렬 OL 렌즈의 편심. 완료 되 면, 이중 적임 시스템은 이미징에 대 한 준비. 참고: 하나 사용할 수 자동 준 방법이를 위해, 즉, 가벼운 사건으로 같은 길을 따라 다시가 되도록 OL 렌즈 표면에 의해 다시 반영 하는 빛을 확인.</li>
</ol>3. 토끼 준비
<ol><li>동물 시설 및 몸 무게와 동물 번호 기록 개인정보에서 뉴질랜드 화이트 토끼를 가져가 라.</li>
	<li>바디 지원 및 이미징 시스템 아래 광학 테이블에 머리 지원을 포함 한 토끼 플랫폼을 탑재 합니다. 물 순환 난방 담요를 몸에 지원에 넣고 순환 물 온도를 38 ° C의 실험 및 복구 하는 동안 따뜻한 토끼의 체온을 유지할 수 있도록 설정.</li>
	<li>사전 절차 생체 기록 전체 동물 상태, 점 막, 심장 박동, 호흡 속도, 색상과 직장 온도 포함 하 여. 케 타 민 (40 mg/kg)와 근육 (IM) 주사를 통해 xylazine (5 mg/kg)의 혼합물으로 토끼를 anesthetize 하 고 마 취 제 (일정 III 물질)의 사용을 기록 합니다. 마 취 수준 그것의 심장 박동, 호흡 속도, 및 전반적인 상태를 확인 하 여 확인 합니다.</li>
	<li>각 Tropicamide 1% 안과 및 안과 phenylephrine 염 2.5%의 한 방울을 사용 하 여 토끼 눈동자 같은데요</li>
	<li>검 경을 사용 하 여 개최 하는 눈 꺼 풀 방식의 고 방울 눈 각 막 축 축 하 게 윤 활 유를 적용. 국 소 Tetracaine의 한 방울 한 방울 씩 이미징 절차 전에 눈에 0.5%. 참고: 프로시저에 대 한 더 이상 동물을 가능한 불편 절차, 제공 토끼 동물 편안 함을 보장 하기 위해 실험 전에 meloxicam의 피하 주사를 합니다.</li>
</ol>4. SD 10 월 영상
<ol><li>임상 저 카메라의 이미징 플랫폼에 토끼를 전송 고 50도 저, 무료, 빨강과 autofluorescence 이미지 이미징 세션 10 월 전에. 눈의 광학 투명도 확인 하 고 저 그릇 형태와, 시 신경 등 골 수 광선 망막 맥 관 구조를 인식할 수 있습니다.</li>
	<li>OCT 시스템의 플랫폼에 토끼를 전송 하 고 약 하나 OL 아래 눈의 위치를 그것의 자세를 조정 합니다. LED 빛을 사용 하 여 눈을 밝게. 참고: 기술의 임상 번역을 촉진 하기 위하여 토끼 눈은 하지 안정 다른 방법을 사용 하 여 그리고 토끼 머리는 그냥 어떤 고정 없이 머리 지원에.</li>
	<li>10 월 소프트웨어 열고는 저의 CCD 카메라 이미지를 먼저 확인 합니다. 정밀 하 게 높이 헤드 지원 카메라의와 같은 안 혈관과 망막 혈관, 시야 (FOV) 내의 관심사 (ROIs)의 영역을 보장 하기 위해 필요한 경우의 각도 조정 합니다. 참고: 경우 토끼가 좋은 마 취 수준에서 하나의 순차 이미징 세션 지난 수 있습니다 만큼 토끼 머리를 다시 조정 하는 필요 없이 10 분.</li>
	<li>관심의 10 월 B-스캔을 대표 하 고 검색 시작에 직선을 그립니다. OCT 이미지를 시각화 하 고 선명한 이미지를 얻을 10 월 소프트웨어에서 분산 보상 요소 최적화 참조 팔 길이 조정 합니다. 참고: 참조 팔 길이 조정 하는 경우 두 개의 미러 10 월 이미지 표시 됩니다 다른 후 하나. 올바른 이미지 저 해부학의 사전 지식에 따라 구별 될 수 있습니다.</li>
	<li>픽셀 및 평균, 수 등 데이터 수집 매개 변수를 설정 하 고 이미지를 저장 합니다.</li>
	<li>호흡 속도 심장 박동 마 취 수준 및 동물을 추정 하는 토끼의 편안 함. 더 이상 세션에 대 한 보충 케 타 민 또는 흡입된 isoflurane의 1/3 복용량 필요할 때 마 취의 평면을 유지 하기 위해 endotracheal 삽 관 법, V-젤, 또는 얼굴 마스크 간주 수 있습니다.</li>
	<li>각 막 표면 punctate 상피 각 막 표면 탈수를 방지 하는 실험 동안 2 분 마다 눈 속임으로 토끼 각 막을 헹 구 십시오. 모니터링 하 고 기록 동물 생체 매 15 분.</li>
</ol>5입니다. 팸 영상
<ol><li>적절 한 레이저 안전 고글을 착용 하 고 오 포 레이저를 켭니다.</li>
	<li>PAM 제어 소프트웨어를 시작, 대상된 chromophores (헤모글로빈에 대 한예를 들어, 570 nm)의 흡수 봉우리의 레이저 파장을 조정, 검 류 계, 그리고 되도록 토끼 각 막 전에 모니터 레이저 에너지의 위치를 초기화 ANSI 안전 제한 이다입니다.</li>
	<li>3 차원 (3D) 번역 단계에 초음파 트랜스듀서를 탑재 하 고는 저를 가리키는 토끼 결 접촉 트랜스듀서 팁의 위치. 더 나은 부부 변환기 팁과 토끼 결 막 눈 윤 활 유에의 한 방울을 사용 합니다.</li>
	<li>LED 조명 라이트를 켜고 Matlab 소프트웨어를 통해 토끼 저를 시각화.</li>
	<li>설정 검색 투자 수익 (망막 혈관 또는 안 배) 센터와 실제 크기를 포함합니다. 레이저 셔터를 열고 광선의 B-스캔을 시작 합니다. 여 약 변환기 정렬, 검색된 photoacoustic 볼 수 있어야 하나는 오실로스코프에 신호. 그렇지 않은 경우에 각 막의 다른 영역을 스캔 또는 다른 눈에 전환 위의 프로세스를 반복 하 눈 위치를 약간 조정.</li>
	<li>준수 검색된 photoacoustic 오실로스코프에 신호 및 전체 B-스캔에 따라 신호 강도 극대화 하기 위해 변환기 위치를 정밀 하 게 조정 합니다. 참고: 때문에 제한 된 빔 폭, 초음파 변환기 일반적으로 작은 FOV41. 이 단계는 최종 팸 이미지의 배경 변조를 결정합니다. 부정합와 이미지 품질을 크게 저하 팸 이미지 유형이 다른 배경으로 이어질 것입니다.</li>
	<li>데이터 수집 매개 변수를 설정 합니다. 이 포함 하는 픽셀 수 (예., 256 × 256 픽셀), 샘플링 속도 (예., 200 MS/s), 시간 지연. 데이터 수집을 시작 합니다. Matlab 소프트웨어 자동으로 시작 하 고 빔 레이저 노출 과도 피하기 위해 완료를 차단 하는 셔터를 닫을 때 레이저 광선을 통과 하는 셔터를 열 것 이다. 참고: 레이저의 펄스 반복 속도 (1 kHz)에 의해 제한, 그것은 256 × 256 픽셀 이미지의 데이터 수집을 완료 약 1 분 걸립니다.</li>
	<li>원시 데이터를 처리 하 고 체적 렌더링38팸 이미지 최대 강렬 투 상 (MIP)13 2 차원 (2D) 이나 3 차원에서 시각화.</li>
	<li>초음파 변형기를 분리, 이온된 수를 사용 하 여 팁을 헹 구 고 다시 저장 케이스에 넣어.</li>
	<li>저 카메라에 토끼를 전송 하 고 다시는 저를 검사 하십시오. 이 단계 이미징 세션 후는 저의 어떤 형태학 상 변화 있는지 여부를 확인 하는 데 도움이 됩니다.</li>
	<li>각 막 표면 탈수와 각을 방지 하기 위해 실험 하는 동안 눈 속임과 토끼 각 막 마다 두 분을 씻어. 모니터링 하 고 기록 동물 생체 매 15 분. 참고: 팸, 10 월, 그리고 저 세션 이미징 약 1 시간 소요.</li>
</ol>6. 게시물 이미징
<ol><li>검사 후에 저 다시 저 카메라를 사용 하 여, V-젤 경우 연결을 분리 합니다. 눈 속임을 사용 하 여 눈을 씻어, flurbiprofen 안과 네오 마이 신 및 polymyxin B 황산 염 및 dexamethasone 안과 연 고를 적용 하 고 눈을 닫습니다.</li>
	<li>복구 챔버에 물 순환 담요와 토끼를 전송. 빛에서 상자를 보호 하 고 토끼 깨어나면 자연스럽 게 될 때까지 기다립니다. 이 기간 동안 동물 생체 15 분 마다 모니터링 하 고 기록 유지 기록을 위해 동물 시설에는 복사본을 반환.</li>
	<li>토끼를 일단은 활성, 경보 그리고 일반적으로, 동물 시설에 다시 그것을 전송. 급성 실험을 계획 하는 경우에, 안락사 안락사 솔루션을 사용 하 여 동물 (예., Beuthanasia, 0.22 mL/kg, 한계 귀 정 맥에 주사)는 시체의 처분.</li>
	<li>소프트웨어와 레이저 끄십시오. 광학 벤치를 청소.</li>
</ol>

<ol>
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저자는 공개 없다.

그대로 하 고 정기적으로 눈물 필름 높은-품질 저 이미지에 대 한 필수적입니다. 불규칙 하 고 악화 눈물 영화 이미지 품질42저하 크게 수 있습니다. 눈물 영화의 무결성을 유지 하 고 각 막 표면 punctate 각 방지, 기름칠을 각 막 눈 속임을 사용 하 여 매우 빈번 하 게, 약 2 분 마다 중요 하다. 눈의 불투명도 관한 질문이 있다면 슬릿 램프를 사용 하 고 fluorescein 스트립 각 막 상태를 확인 하기.
여러 가지 어려움은 특히 높은 주파수 구성 요소, 각 막의 탈수 및 광학 착오에 대 한 거리와 photoacoustic 신호 감쇄를 포함 하 여 더 큰 동물의 눈의 뒤 세그먼트 이미징 존재할 수 있습니다. Photoacoustic 신호 진폭은 일반적으로 전에 바늘 모양의 초음파 트랜스듀서에 의해 감지 되 고 상당한 감쇄를 경험 한다. 큰 안구 크기, 더 큰 감쇠. 토끼 (~18.1mm)의 안구 크기는 약 3 배 쥐 보다 크고 6 배 큰 쥐, 토끼 눈 영상 특히 어려운 게 보다. 달성 이미징 품질, 합리적인 작은 직경 (2 mm이이 연구에서 빔 겨냥 틀 후)와 조명을된 파면 (이상적으로 평면 파면) 레이저 광선은 선호 때문에 그것은 최소한의 내장 광학 착오에 의해 영향을 받을 것 이다는 각 막 및 망막에 잘 집중 될 수 있습니다. 이 점은 레이저 노출 복용량 감소 및 이미지 해상도 개선 중요 있습니다. 또한, 27 m h z의 중심 주파수 보다는 최대한 초음파 임을 나타내는 실험 결과 때문에 더 높은 중심 주파수 초음파 트랜스듀서는이 거리에서 신호.
10 월 동안 OCTA 확고 기술 눈의 해 부와 기능적인 화상 진 찰을 위해 병원에 사용 되는, 그들의 분자 이미징 기능 대비 메커니즘43인해 제한 됩니다. 팸은 신흥 눈 이미징 적임 기반 눈 조직의 광 흡수 대조 이다. 그것은 내 인 성 및 외 인 chromophores, 헤모글로빈, 멜 라 닌, 등 외부 관리 조 영제에 과민 하다입니다. 이 작품에서 혈관 구조를 시각화 팸의 많은 응용 프로그램 중 하나입니다. 다른 중요 한 애플리케이션으로 등 혈액 흐름 속도 감지, 헤모글로빈 농도 정량화, 산소 포화 매핑, 바이오 마커 시각화의 병 태 생리학을 연구 하는 중요 한 기능 및 분자 영상 망막 혈관 질환, 당뇨병 성 망막 증, 황 반 변성, 망막 정 맥 않기, 망막 동맥 않기, 낫 세포 망막, 그리고 몇 가지 이름이 추정된 눈 증후군을 포함 하 여 무수 한 또한, PAM polypoidal 안 vasculopathy, 중앙 액 chorioretinopathy, pachychoroid 질병, 그리고 안 neovascularization 등 몇 가지 안 질환의 연구에 적합 하 게 하는 10 월 보다 더 침투 깊이 있다. 이러한 관점에서 팸 10 월 유용한 보완 정보를 제공할 수 있을 수도 있습니다 그리고 나중에 눈 질병의 포괄적인 평가 주고 OCTA.

최근 수십 년간 생물 의학 photoacoustic 이미징1,2,3,,45,6,7 분야의 폭발적인 발전을 목격 했다 ,8. 소리에 빛의 에너지 변환에 따라 신흥 photoacoustic 이미징 organelles, 세포, 조직, 장기에서 작은 동물 몸 전체에 비늘에 생물 학적 샘플을 시각화 수 및 그것의 해부학을 밝힐 수 있다, 기능, 분자, 유전, 그리고 대사 정보1,2,9,10,,1112. Photoacoustic 이미징 생물 의학 분야, 세포 생물학13,14, 혈관 생물학15,16, 신경과17,18 범위에서 고유 응용 프로그램을 발견 했습니다. , 종양학19,20,,2122, 피부과23,24, 약리학 및 혈액학25,26. 안과, 즉, photoacoustic 눈에 그것의 응용 프로그램 이미징, 과학자와 임상 모두에서 상당한 관심을 모으고 있다 고 현재 활성 조사를 받고 있습니다.
달리 일상적으로 사용 하 눈 이미징 기술27, fluorescein angiography (FA)와 녹색 indocyanine 제품은 (ICGA) (형광 대비 기준), 광학 일관성 단층 촬영 (OCT) (광 산란 대비 기준) 그리고 그것의 파생 10 월 혈관 (혈액 세포의 모션 대비 기준), 대비 메커니즘으로 사용 하 여 광 흡수를 이미징 photoacoustic 안구. 이것은 기존의 눈 이미징 기술과 하 고 독특한 도구 눈 조직28의 병 태 생리 상태와 일반적으로 관련 된 눈의 광 흡수 속성을 공부를 제공 합니다. 현재까지, 중요 한 뛰어난 작품 photoacoustic29,30,31,32,33,,3435, 이미징 눈에서 완료 되었습니다. 36,37, 하지만이 연구는 쥐와 쥐 같은 작은 동물의 눈의 뒤 세그먼트에 초점. 선구적인 연구 잘 인 photoacoustic 이미징의 타당성을 설명 하지만 여전히 쥐 및 쥐의 안구 크기부터 기술의 임상 번역 쪽으로 갈 길이 훨씬 더 작은 (1/3 미만) 보다 인간. 때문에 크게 장거리 초음파 파도의 전파, 신호 강도 및 이미지 품질 이미징 큰 눈의 뒤 세그먼트에 대 한 기법을 사용 하는 경우 크게 고통을 수 있습니다.
이 목표를 향해 우리 최근 보고 비 침범 성, 살아있는 토끼를 사용 하 여 레이블 무료 chorioretinal 이미징 통합 photoacoustic 현미경 (PAM) 및 스펙트럼 도메인 OCT (SD-10 월)38. 시스템 우수한 성능을 있으며 망막과 맥락 막 생 흡수 및 산란 대비 안구 조직에 따라 더 큰 동물의 눈의 시각화 수 있습니다. 토끼에서 예비 결과 PAM noninvasively 개별 망막과 안 혈관 레이저 노출 복용량을 사용 하 여를 구별할 수 있는 표시 (~ 80 뉴저지) 미국 국립 표준 협회 (ANSI) 안전 한계 이하로 크게 (160 뉴저지) 570에 nm39; 그리고 다른 망막, 맥락 막, 레이어와 sclera OCT 해결 명확 하 게 수 있습니다. PAM을 사용 하 여 더 큰 동물의 후부 세그먼트 영상의 첫 데모 이며 토끼 (18.1 m m)40 의 안구 크기의 축 길이의 거의 80%는 고려 기술의 임상 번역을 향한 큰 걸음이 될 수도 있습니다. 인간 (23.9 m m)입니다.
이 작품에서 우리는 이중 적임 이미징 시스템 및 비 침 투, 레이블 없는 chorioretinal 이미징 생활 토끼에 사용 되는 실험 프로토콜에 대 한 자세한 설명을 제공 하 고 대표 망막을 통해 시스템 성능을 입증 하 고 안 이미징 결과입니다.

<table><tbody><tr><td>&lt;strong&gt;Dual-modality imaging system&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>OPO laser</td><td>Ekspla (Vilnius, Lithuania)</td><td>NT-242</td><td></td></tr><tr><td>Beam attenuator</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>AHWP10M-600</td><td></td></tr><tr><td>Motorized rotation stage</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>PRM1/MZ8</td><td></td></tr><tr><td>Motorized rotation stage controller</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>TDC001</td><td></td></tr><tr><td>Focusing lens</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>AC254-250-B</td><td></td></tr><tr><td>Pinhole</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>P50S</td><td></td></tr><tr><td>Collimating lens</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>AC127-030-B</td><td></td></tr><tr><td>Photodiode</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>PDA36A&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Laser shutter</td><td>Vincent Associates Inc. (Toronto, Canada)</td><td>LS6S2T0</td><td></td></tr><tr><td>Laser shutter driver</td><td>Vincent Associates Inc. (Toronto, Canada)</td><td>VCM-D1</td><td></td></tr><tr><td>Dichroic mirror</td><td>Semrock, Inc. (Rochester, NY, USA)</td><td>Di03-R785-t3-25&amp;times;36</td><td></td></tr><tr><td>Scan lens</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>OCT-LK3-BB</td><td></td></tr><tr><td>Ophthalmic lens</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>AC080-010-B-ML</td><td></td></tr><tr><td>Ultrasonic transducer</td><td>Optosonic Inc. (Arcadia, CA, USA)</td><td>Custom</td><td></td></tr><tr><td>Amplifier</td><td>L3 Narda-MITEQ (Hauppauge, NY, USA)</td><td>AU-1647</td><td></td></tr><tr><td>Band-pass filter</td><td>Mini-Circuits (Brooklyn, NY, USA)</td><td>BLP-30+</td><td></td></tr><tr><td>Digitizer</td><td>DynamicSignals LLC (Lockport, IL, USA)</td><td>PX1500-4&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Synchronization electronics</td><td>National Instruments Corporation (Austin, TX, USA)</td><td>USB-6353</td><td></td></tr><tr><td>OCT module</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>Ganymede-II-HR</td><td></td></tr><tr><td>Dispersion compensation glass</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>LSM03DC</td><td></td></tr><tr><td>Illumination LED light</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>MCWHF2&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Power meter</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>S121C&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Power meter interface</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>PM100USB&amp;nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Height measurement tool&amp;nbsp;</td><td>Thorlabs, Inc. (Newton, NJ, USA)</td><td>BHM1</td><td></td></tr><tr><td>Fundus camera</td><td>Topcon Corporation (Tokyo, Japan)&amp;nbsp;</td><td>TRC 50EX</td><td></td></tr><tr><td>Matlab</td><td>MathWorks (Natick, MA, USA)</td><td>2017a</td><td></td></tr><tr><td>Oscilloscope</td><td>Teledyne LeCroy (Chestnut Ridge, NY, USA)</td><td>WaveJet 354T</td><td></td></tr><tr><td>&lt;strong&gt;Animal experiment&lt;/strong&gt;</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Water-circulating blanket</td><td>Stryker Corporation (Kalamazoo, MI, USA)</td><td>TP-700</td><td></td></tr><tr><td>Ketamine hydrochloride injection</td><td>Par pharmaceutical, Inc. (Woodcliff Lake, NJ, USA)</td><td>NDC code 42023-115-10</td><td></td></tr><tr><td>Xylazine hydrochloride</td><td>VetOne (Boise, ID, USA)</td><td>NDC code 13985-704-10</td><td></td></tr><tr><td>Tropicamide ophthalmic</td><td>Akorn Pharmaceuticals Inc. (Lake Forest, IL, USA)</td><td>NDC code 17478-102-12</td><td></td></tr><tr><td>Phenylephrine hydrochloride ophthalmic</td><td>Paragon BioTeck, Inc. (Portland, OR, USA)</td><td>NDC code 42702-102-15</td><td></td></tr><tr><td>Eye lubricant</td><td>Hub Pharmaceuticals LLC (Rancho Cucamonga, CA, USA)</td><td>NDC code 17238-610-15</td><td></td></tr><tr><td>Eyewash</td><td>Altaire Pharmaceuticals, Inc. (Aquebogue, NY, USA)</td><td>NDC code 59390-175-18</td><td></td></tr><tr><td>Tetracaine hydrochloride ophthalmic solution</td><td>Bausch &amp;amp; Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA)</td><td>NDC code 24208-920-64</td><td></td></tr><tr><td>Flurbiprofen sodium ophthalmic solution</td><td>Bausch &amp;amp; Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA)</td><td>NDC code 24208-314-25</td><td></td></tr><tr><td>Neomycin and Polymyxin B Sulfates and Dexamethasone Ophthalmic Ointment</td><td>Bausch &amp;amp; Lomb, Inc. (Rochester, NY, USA)</td><td>NDC code 24208-795-35</td><td></td></tr><tr><td>Meloxicam injection</td><td>Henry Schein Inc. (Queens, NY, USA)</td><td>NDC code 11695-6925-1</td><td></td></tr></tbody></table>

novel photoacoustic microscopy and optical coherence tomography dual-modality chorioretinal imaging in living rabbit eyes

Photoacoustic 눈 이미징 신흥 이미징 기술을 음파에 빛 에너지를 변환 하 여 눈 조직을 시각화 noninvasively 수를 집중 조사를 받고 현재는 안과입니다. 그러나, 대부분 보고 날짜를 작업 작은 안구 크기 때문에 임상 인간의 번역에 대 한 도전 포즈는 쥐와 쥐, 작은 동물의 눈의 후부 세그먼트의 이미지에 초점을 맞추고. 이 원고는 소설 photoacoustic 현미경 (PAM) 토끼 같은 더 큰 동물의 눈의 뒤 세그먼트 이미징 광학 일관성 단층 촬영 (OCT) 듀얼-모달 시스템을 설명합니다. 시스템 구성, 시스템 맞춤, 동물 준비 및 듀얼-모달 실험 프로토콜 비보, 비 침범 성, 레이블 없는 chorioretinal 토끼에서 이미징에 대 한 자세히 나와 있습니다. 방법의 효과 망막과 안 맥 관 구조 팸과 10 월 여를 비롯 한 대표적인 실험 결과 통해 보여 줍니다. 이 원고는 토끼에서 이미징 결과 재현 하 고 더 큰 동물에 photoacoustic 눈 영상 발전에 실질적인 가이드를 제공 합니다.

이중 적임 이미징 시스템 및 실험 프로토콜 성공적으로 테스트 되었습니다 4 뉴질랜드 백색 토끼를 사용 하 여 작성자의 실험실에. 다음 몇 가지 대표적인 결과를 보여줍니다.
그림 1 팸과 SD 10 월 듀얼 적임 이미징 시스템의 회로도 보여준다. 그것은 다음 모듈의 구성 된다: photoacoustic 라이트 소스, 가변 레이저 감쇄 기, 빔 겨냥 틀, 에너지 미터, 스캔 머리, photoacoustic 검색 및 수집 모듈, 10 월 단위 및 동기화 전자. 자세한 시스템 구성 섹션 1.1에 항목별로 있습니다.
그림 2 에서는 일반적인 이미징 결과 토끼 안 맥 관 구조 이중 적임 이미징 시스템을 사용 하 여 인수를 보여 줍니다. 그림 2 (a)는 안 혈관에 걸쳐 토끼 저의 대개 망막 혈관 골 수 광선에서 수감 되는 동안 보여주는 저 사진입니다. 그림 2 (b)는 저 사진에서 안 맥 관 구조를 보여주는 전형적인 팸 이미지. 안 혈관 고해상도 측면에서 구분 된 했다. 그림 2 (c)를 보면서 저 해부학 인수 10 월 B-스캔 이미지 이며 안 혈관의 존재를 확인 합니다. 망막, 맥락 막, 공 막 엔 축 고해상도 망막 안료 상피 (RPE) 레이어 아래 안 배와 구상 될 수 있었다.
그림 3 에서는 망막 맥 관 구조 이중 적임 이미징 시스템을 사용 하 여 인수 토끼의 일반적인 이미징 결과 보여 줍니다. 그림 3(a) 및 3(b) 2D 성능 측정 및 팸, 각각 얻은 망막 혈관의 3D 체적 렌더링 있습니다. 그림 3 (c)는 3D 이미지의 직교 분할 영역을 보여줍니다. 결과 보여 PAM 또한 RPE 레이어 위에 거짓말, 개별 망막 혈관을 시각화 수 있는 그리고 망막 혈관과 안 배는 다른 깊이에 확인. 그림 3 (d) 개별 망막 혈관의 횡단면 및 신경 섬유 층 (NFL) 해당 10 월 B-스캔 이미지를 보여 줍니다.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57135/57135fig1.jpg"> 그림 1. 통합된 photoacoustic 현미경 및 광학 일관성 단층 촬영 듀얼 적임 이미징 시스템의 구조도. 오 포: 옵티컬 파라메트릭 발진기; 학사: 빔 스플리터; PD: 포토 다이오드; M: 거울; DM: dichroic 거울; SL: 스캔 렌즈; OL: 안과 렌즈; SMF: 싱글 모드 섬유; DCG: 분산 보상 유리; CCD: 충전-결합 소자입니다. <a href="/files/ftp_upload/57135/57135fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57135/57135fig3.jpg"> 그림 2. 토끼 안 혈관의 팸과 10 월 듀얼 적임 이미징. (a) 저 사진에는 안 배 (CVs)에 걸쳐 전체 저 이후 토끼는 merangiotic 동물 망막 혈관 (RVs) 골 수 광선에서 수감 되는 동안 보여주는. (CVs 보여주는 팸 고해상도 측면에서 CVs를 나타내는 수의 b) 팸 C-스캔 이미지. (c) 10 월 B-스캔 이미지 저와 안 배 축 위치 토끼의 해 부 구조를 보여주는. GCL: 신경 절 세포 층; INL: 안 핵 층; IPL: 내부 plexiform 레이어; ONL: 외부 핵 층; OPL: 외부 plexiform 레이어; 옴: 외부 제한 막; EZ: 둥글지 영역; MZ: myoid 영역; 운영 체제: 외부 세그먼트; BM, Bruch의 막; 오늘: interdigitation 영역38 <a href="/files/ftp_upload/57135/57135fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57135/57135fig2.jpg"> 그림 3. 토끼에서 망막 혈관의 팸과 10 월 듀얼 적임 이미징. (RVs와 CVs. PAM 이미지의 (b) 3 차원 체적 렌더링의 a) 팸 C-스캔 이미지. (RVs 및 CVs는 다른 깊이 보여주는 팸 이미지의 c) 2D 직교 분할 영역. (d) 10 월 B-스캔 이미지 보여주는 RVs, NFL, sclera38. <a href="/files/ftp_upload/57135/57135fig2large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.</a>

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

이 원고 소설 설정과 운영 photoacoustic 현미경와 토끼 같은 더 큰 동물의 비 침범 성, 레이블 없는 chorioretinal 이미징 광학 일관성 단층 촬영 듀얼 모달 시스템의 절차에 설명 합니다.

살아있는 토끼 눈에 소설 Photoacoustic 현미경 및 광학 일관성 단층 촬영 듀얼 적임 Chorioretinal 이미징

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

novel-photoacoustic-microscopy-optical-coherence-tomography-dual

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

10.8K 조회수.  University of Michigan. 이 원고 소설 설정과 운영 photoacoustic 현미경와 토끼 같은 더 큰 동물의 비 침범 성, 레이블 없는 chorioretinal 이미징 광학 일관성 단층 촬영 듀얼 모달 시스템의 절차에 설명 합니다.

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

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

Both the clinical diagnosis and fundamental investigation of major ocular diseases greatly benefit from various non-invasive ophthalmic imaging technologies. Existing retinal imaging modalities, such as fundus photography1, confocal scanning laser ophthalmoscopy (cSLO)2, and optical coherence tomography (OCT)3, have significant contributions in monitoring disease onsets and progressions, and developing new therapeutic strategies. However, they predominantly rely on the back-reflected photons from the retina. As a consequence, the optical absorption properties of the retina, which are usually strongly associated with retinal pathophysiology status, are inaccessible by the traditional imaging technologies.
Photoacoustic ophthalmoscopy (PAOM) is an emerging retinal imaging modality that permits the detection of the optical absorption contrasts in the eye with a high sensitivity4-7 . In PAOM nanosecond laser pulses are delivered through the pupil and scanned across the posterior eye to induce photoacoustic (PA) signals, which are detected by an unfocused ultrasonic transducer attached to the eyelid. Because of the strong optical absorption of hemoglobin and melanin, PAOM is capable of non-invasively imaging the retinal and choroidal vasculatures, and the retinal pigment epithelium (RPE) melanin at high contrasts 6,7. More importantly, based on the well-developed spectroscopic photoacoustic imaging5,8 , PAOM has the potential to map the hemoglobin oxygen saturation in retinal vessels, which can be critical in studying the physiology and pathology of several blinding diseases 9 such as diabetic retinopathy and neovascular age-related macular degeneration.
Moreover, being the only existing optical-absorption-based ophthalmic imaging modality, PAOM can be integrated with well-established clinical ophthalmic imaging techniques to achieve more comprehensive anatomic and functional evaluations of the eye based on multiple optical contrasts6,10 . In this work, we integrate PAOM and spectral-domain OCT (SD-OCT) for simultaneously in vivo retinal imaging of rat, where both optical absorption and scattering properties of the retina are revealed. The system configuration, system alignment and imaging acquisition are presented.

Photoacoustic ophthalmology (PAOM), an optical-absorption-based imaging modality, provides the complementary evaluation of the retina to the currently available ophthalmic imaging technologies. We report the using of PAOM integrated with spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) for simultaneous multimodal retinal imaging in rats.

통합 Photoacoustic Ophthalmoscopy 및 스펙트럼 도메인 광 결맞음 단층 촬영 장치

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

연구

생체공학

Multimodal Volumetric Retinal Imaging by Oblique Scanning Laser Ophthalmoscopy (oSLO) and Optical Coherence Tomography (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 challenge with the state-of-the-art retinal imaging modalities because they would require z-stacking to compile a volumetric dataset. Newer optical coherence tomography (OCT) and OCT angiography (OCTA) systems overcome these restrictions to provide three-dimensional (3D) anatomical and vascular images, but the dye-free nature of OCT cannot visualize leakage indicative of vascular dysfunction. This protocol describes a novel oblique scanning laser ophthalmoscopy (oSLO) technique that provides 3D volumetric fluorescence retinal imaging. The setup of the imaging system generates the oblique scanning by a dove tail slider and aligns the final imaging system at an angle to detect fluorescent cross-sectional images. The system uses the laser scanning method, and therefore, allows an easy incorporation of OCT as a complementary volumetric structural imaging modality. In vivo imaging on rat retina is demonstrated here. Fluorescein solution is intravenously injected to produce volumetric fluorescein angiography (vFA).

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

Here, we present a protocol to get a large field of view (FOV) three-dimensional (3D) fluorescence and OCT retinal image by using a novel imaging multimodal platform. We will introduce the system setup, the method of alignment, and the operational protocols. In vivo imaging will be demonstrated, and representative results will be provided.

복합 체적 망막 이미징 오블리크 스캐닝 레이저 Ophthalmoscopy (오슬로) 및 광학 일관성 단층 촬영 (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 ...

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

Spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) is useful for visualizing retinal and ocular structures in vivo. In research, SD-OCT is a valuable tool to evaluate and characterize changes in a variety of retinal and ocular disease and injury models. In light induced retinal degeneration models, SD-OCT can be used to track thinning of the photoreceptor layer over time. In glaucoma models, SD-OCT can be used to monitor decreased retinal nerve fiber layer and total retinal thickness and to observe optic nerve cupping after inducing ocular hypertension. In diabetic rodents, SD-OCT has helped researchers observe decreased total retinal thickness as well as decreased thickness of specific retinal layers, particularly the retinal nerve fiber layer with disease progression. In mouse models of myopia, SD-OCT can be used to evaluate axial parameters, such as axial length changes. Advantages of SD-OCT include in vivo imaging of ocular structures, the ability to quantitatively track changes in ocular dimensions over time, and its rapid scanning speed and high resolution. Here, we detail the methods of SD-OCT and show examples of its use in our laboratory in models of retinal degeneration, glaucoma, diabetic retinopathy, and myopia. Methods include anesthesia, SD-OCT imaging, and processing of the images for thickness measurements.

Here, we describe the use of spectral-domain optical coherence tomography (SD-OCT) to visualize retinal and ocular structures in vivo in models of retinal degeneration, glaucoma, diabetic retinopathy, and myopia.

광학 간섭 단층 촬영을 사용한 설치류 모델에서 안구 질환의 생체 내 구조 평가

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

Ultrahigh Resolution Mouse Optical Coherence Tomography to Aid Intraocular Injection in Retinal Gene Therapy Research

HR-SD-OCT is utilized to monitor the progression of photoreceptor degeneration in live mouse models, assess the delivery of therapeutic agents into the subretinal space, and to evaluate toxicity and efficacy in vivo. HR-SD-OCT uses near infrared light (800-880 nm) and has optics specifically designed for the unique optics of the mouse eye with sub-2-micron axial resolution. Transgenic mouse models of outer retinal (photoreceptor) degeneration and controls were imaged to assess the disease progression. Pulled glass microneedles were used to deliver sub retinal injections of adeno-associated virus (AAV) or nanoparticles (NP) via a trans-scleral and trans-choroidal approach. Careful positioning of the needle into the subretinal space was required prior to a calibrated pressure injection, which delivers fluid into the sub retinal space. Real time subretinal surgery was conducted on our retinal imaging system (RIS). HR-SD-OCT demonstrated progressive uniform retinal degeneration due to expression of a toxic mutant human mutant rhodopsin (P347S) (RHOP347S) transgene in mice. HR-SD-OCT allows rigorous quantification of all the retinal layers. Outer nuclear layer (ONL) thickness and photoreceptor outer segment length (OSL) measurements correlate with photoreceptor vitality, degeneration, or rescue. The RIS delivery system allows real-time visualization of subretinal injections in neonatal (~P10-14) or adult mice, and HR-SD-OCT immediately determines success of delivery and maps areal extent. HR-SD-OCT is a powerful tool that can evaluate the success of subretinal surgery in mice, in addition to measuring vitality of photoreceptors in vivo. HR-SD-OCT can also be used to identify uniform animal cohorts to evaluate the extent of retinal degeneration, toxicity, and therapeutic rescue in preclinical gene therapy research studies.

Here we demonstrate a novel approach to using high resolution spectral-domain optical coherence tomography (HR-SD-OCT) to assist delivery of gene therapy agents into the subretinal space, assess its areal coverage, and characterize photoreceptor vitality.

초고 해상도 마우스 광학 일관성 단층 촬영 망막 유전자 치료 연구에서 안 구내 주사를 돕기 위해

HR-SD-OCT is utilized to monitor the progression of photoreceptor degeneration in live mouse models, assess the delivery of therapeutic agents into the ...

의학

In Vivo Imaging of Cx3cr1gfp/gfp Reporter Mice with Spectral-domain Optical Coherence Tomography and Scanning Laser Ophthalmoscopy

Spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT) and scanning laser ophthalmoscopy (SLO) are extensively used in experimental ophthalmology. In the present protocol, mice expressing green fluorescent protein (gfp) under the promoter of Cx3cr1 (BALB/c-Cx3cr1gfp/gfp) were used to image microglia cells in vivo in the retina. Microglia are resident macrophages of the retina and have been implicated in several retinal diseases1,2,3,4,5,6. This protocol provides a detailed approach for generation of retinal B-scans, with SD-OCT, and imaging of microglia cell distribution in Cx3cr1gfp/gfp mice with SLO in vivo, using an ophthalmic imaging platform system. The protocol can be used in several reporter mouse lines. However, there are some limitations to the protocol presented here. First, both SLO and SD-OCT, when used in the high-resolution mode, collect data with high axial resolution but the lateral resolution is lower (3.5 &#181;m and 6 &#181;m, respectively). Moreover, the focus and saturation level in SLO is highly dependent on parameter selection and correct alignment of the eye. Additionally, using devices designed for human patients in mice is challenging due to the higher total optical power of the mouse eye compared to the human eye; this can lead to lateral magnification inaccuracies7, which are also dependent on the magnification by the mouse lens among others. However, despite that the axial scan position is dependent upon lateral magnification, the axial SD-OCT measurements are accurate8.

In Vivo Imaging of Cx3cr1gfp/gfp Reporter Mice with Spectral-domain Optical Coherence Tomography and Scanning Laser Ophthalmoscopy

This protocol describes how high-resolution imaging techniques such as spectral domain optical coherence tomography and scanning laser ophthalmoscopy can be utilized in small rodents, using an ophthalmic imaging platform system, to obtain information on retinal thickness and microglial cell distribution, respectively.

Vivo에서 스펙트럼-도메인 광학 일관성 단층 촬영 스캐닝 레이저 Ophthalmoscopy와 Cx3cr1gfp/gfp 기자 쥐의 이미징

Spectral domain optical coherence tomography (SD-OCT) and scanning laser ophthalmoscopy (SLO) are extensively used in experimental ophthalmology. In the ...

Transpupillary Two-Photon In Vivo Imaging of the Mouse Retina

The retina transforms light signals from the environment into electrical signals that are propagated to the brain. Diseases of the retina are prevalent and cause visual impairment and blindness. Understanding how such diseases progress is critical to formulating new treatments. In vivo&#160;microscopy in animal models of disease is a powerful tool for understanding neurodegeneration and has led to important progress towards treatments of conditions ranging from Alzheimer&#39;s disease to stroke. Given that the retina is the only central nervous system structure inherently accessible by optical approaches, it naturally lends itself towards in vivo imaging. However, the native optics of the lens and cornea present some challenges for effective imaging access.
This protocol outlines methods for in vivo two-photon imaging of cellular cohorts and structures in the mouse retina at cellular resolution, applicable for both acute- and chronic-duration imaging experiments. It presents examples of retinal ganglion cell (RGC), amacrine cell, microglial, and vascular imaging using a suite of labeling techniques including adeno-associated virus (AAV) vectors, transgenic mice, and inorganic dyes. Importantly, these techniques extend to all cell types of the retina, and suggested methods for accessing other cellular populations of interest are described. Also detailed are example strategies for manual image postprocessing for display and quantification. These techniques are directly applicable to studies of retinal function in health and disease.

In vivo imaging is a powerful tool for the study of biology in health and disease. This protocol describes transpupillary imaging of the mouse retina with a standard two-photon microscope. It also demonstrates different in vivoimaging methods to fluorescently label multiple cellular cohorts of the retina.

경동공 이광자 마우스 망막의 생체 내 이미징

The retina transforms light signals from the environment into electrical signals that are propagated to the brain. Diseases of the retina are prevalent ...

신경과학

Application of Optical Coherence Tomography to a Mouse Model of Retinopathy

Optical coherence tomography (OCT) offers a noninvasive method for the diagnosis of retinopathy. The OCT machine can capture retinal crosssectional images from which the retinal thickness can be calculated. Although OCT is widely used in clinical practice, its application in basic research is not as prevalent, especially in small animals such as mice. Because of the small size of their eyeballs, it is challenging to conduct fundus imaging examinations in mice. Therefore, a specialized retinal imaging system is required to accommodate OCT imaging on small animals. This article demonstrates a small-animal-specific system for OCT examination procedures and a detailed method for image analysis. The results of retinal OCT examination of very-low-density lipoprotein receptor (Vldlr) knockout mice and C57BL/6J mice are presented. The OCT images of C57BL/6J mice showed retinal layers, while those of Vldlr knockout mice showed subretinal neovascularization and retinal thinning. In summary, OCT examination could facilitate the noninvasive detection and measurement of retinopathy in mouse models.

Here, we describe an in vivo imaging technique using optical coherence tomography to facilitate the diagnosis and quantitative measurement of retinopathy in mice.

망막병증의 마우스 모델에 대한 광학 간섭 단층 촬영의 적용

Optical coherence tomography (OCT) offers a noninvasive method for the diagnosis of retinopathy. The OCT machine can capture retinal crosssectional images ...

Image-Guided Optical Coherence Tomography to Assess Structural Changes in Rodent Retinas

Ocular diseases, such as age-related macular degeneration, glaucoma, retinitis pigmentosa, and uveitis, are always accompanied by retinal structural changes. These diseases affecting the fundus always exhibit typical abnormalities in certain cell types in the retina, including photoreceptor cells, retinal ganglion cells, cells in the retinal blood vessels, and cells in the choroidal vascular cells. Noninvasive, highly efficient, and adaptable imaging techniques are required for both clinical practice and basic research. Image-guided optical coherence tomography (OCT) satisfies these requirements because it combines fundus photography and high-resolution OCT, providing an accurate diagnosis of tiny lesions as well as important changes in the retinal architecture. This study details the procedures of data collection and data analysis for image-guided OCT and demonstrates its application in rodent models of choroidal neovascularization (CNV), optic nerve crush (ONC), light-induced retinal degeneration, and experimental autoimmune uveitis (EAU). This technique helps researchers in the eye field to identify rodent retinal structural changes conveniently, reliably, and tractably.

The protocol presented here details the procedures of data collection and data analysis for image-guided optical coherence tomography (OCT) and demonstrates its application in multiple rodent models of ocular diseases.

Ocular diseases, such as age-related macular degeneration, glaucoma, retinitis pigmentosa, and uveitis, are always accompanied by retinal structural ...

Subretinal Transplantation of Human Embryonic Stem Cell Derived-retinal Pigment Epithelial Cells into a Large-eyed Model of Geographic Atrophy

Geographic atrophy (GA), the late stage of dry age-related macular degeneration is characterized by loss of the retinal pigment epithelial (RPE) layer, which leads to subsequent degeneration of vital retinal structures (e.g., photoreceptors) causing severe vision impairment. Similarly, RPE-loss and decrease in visual acuity is seen in long-term follow up of patients with advanced wet age-related macular degeneration (AMD) receiving intravitreal anti-vascular endothelial growth factor (VEGF) treatment. Therefore, on the one hand, it is fundamental to efficiently derive RPE cells from an unlimited source that could serve as replacement therapy. On the other hand, it is important to assess the behavior and integration of the derived cells in a model of the disease entailing surgical and imaging methods as close as possible to those applied in humans. Here, we provide a detailed protocol based on our previous publications that describes the generation of a preclinical model of GA using the albino rabbit eye, for evaluation of the human embryonic stem cell derived retinal pigment epithelial cells (hESC-RPE) in a clinically relevant setting. Differentiated hESC-RPE are transplanted into naive eyes or eyes with NaIO3-induced GA-like retinal degeneration using a 25 G transvitreal pars plana technique. Evaluation of degenerated and transplanted areas is performed by multimodal high-resolution non-invasive real-time imaging.

Retinal pigment epithelial cells could serve as a cell-replacement therapy for the advanced form of dry age-related macular degeneration. This protocol describes the generation of a large-eyed model of geographic atrophy and the subretinal transplantation of human embryonic stem cell-derived retinal pigment epithelial cells into this model of disease.

지리적 위축의 눈이 큰 모델에 인간 배아 줄기 세포 유래 망막 색소 상피 세포의 subretinal 이식

Geographic atrophy (GA), the late stage of dry age-related macular degeneration is characterized by loss of the retinal pigment epithelial (RPE) layer, ...

생물학

Longitudinal In Vivo Imaging of Retinal Cells with Tailored Adeno-Associated Virus Serotypes via Confocal Scanning Laser Ophthalmoscopy

The dynamic nature of retinal cellular processes necessitates advancements in gene delivery and live monitoring techniques to enhance the understanding and treatment of ocular diseases. This study introduces an optimized adeno-associated virus (AAV) approach, utilizing specific serotypes and promoters to achieve optimal transfection efficiency in targeted retinal cells, including retinal ganglion cells (RGCs) and M&#252;ller glia. Leveraging the precision of confocal scanning laser ophthalmoscopy (CSLO), this work presents a non-invasive method for in vivo imaging that captures the longitudinal expression of AAV-mediated green fluorescent protein (GFP). This approach eliminates the need for terminal procedures, preserving the continuity of observation and the well-being of the subject. Furthermore, the GFP signal can be traced in AAV-infected RGCs along the visual pathway to the superior colliculus (SC) and lateral geniculate nucleus (LGN), enabling the potential for direct visual pathway mapping. These findings provide a detailed protocol and demonstrate the application of this powerful tool for real-time studies of retinal cell behavior, disease pathogenesis, and the efficacy of gene therapy interventions, offering valuable insights into the living retina and its connections.

This protocol describes the use of adeno-associated virus (AAV) vectors for cell-specific labeling and in vivo imaging using a confocal scanning laser ophthalmoscope (CSLO). This method enables the investigation of different retinal cell types and their contributions to retinal function and disease.

The dynamic nature of retinal cellular processes necessitates advancements in gene delivery and live monitoring techniques to enhance the understanding ...