Bu eser Ulusal Bilim Vakfı kariyer tarafından desteklenen ödül yok. CBET-1254767 ve Ulusal Enstitüsü alerji ve enfeksiyon hastalıkları Hayır verin. R01 AI104960. Biz minnetle Patrick Griffin ve Dan Tran mikro-CT görüntüleme için karakterizasyonu ölçümleri ve Texas A & M kardiyovasküler patoloji laboratuvarı onların yardımını kabul edersiniz.

1. seçimi ve matris malzeme özellikleri doğrulama
<ol><li>(Şekil 1) hayalet üretim işlemine başlamadan önce görüntüleme wavelength(s) faiz biyolojik doku için emme ve azaltılmış saçılma katsayıları bulmak. Ön tahminler başvurular35,36bulunabilir. Ancak, doğrulama optik katsayıları gerekli olabilir.</li>
	<li>Emilim, µbirve azaltılmış saçılma katsayısı, µsiçin arama tabloları kullanarak ', 488, 535, 632 ve 775 nm dalga boyu (Tablo 1-4 ve rakamlar 2–3), çini mürekkebi konsantrasyonları seçin ve Titanyum istenen optik özellikleri yaklaşık dioksit (TiO2). Bu tarifleri PDMS ile fabrikasyon hayaletler özgüdür. Bu tabloları ayrı dalga boylarında, deneysel veri sağlamak gibi en iyi duruma getirme tarifin belirli uygulama için gerekli olabilir.</li>
	<li>
Bir polydimethylsiloxane (PDMS) levha onay optik özellikleri Seçili tarifin imal.
	<ol>
<li>10:1 oranı PDMS reçine kür aracısına, ağırlığını kullanarak aşağıdaki sırada karıştırma bardağa malzemeler dökün: PDMS reçine, TiO2, çini mürekkebi, Ajan kür PDMS. Not: Burada, iki yemek tarifleri test: 1) 2 mg TiO2 + g PDMS başına 3,5 µL çini mürekkebi ve 2) 1 mg TiO2 + 10 µL çini mürekkebi g PDMS başına. Her reçete için 4,5 g PDMS reçine ve 0,45 g PDMS kür Ajan optik parçacıklar karşılık gelen tutarları ile kullanılır.</li>
		<li>Bir hızlı karıştırıcı karışımı ( Tablo malzemelerigörmek) 60 s. Eğer TiO2 parçacıklar karıştırma için sopa (TiO2yüksek konsantrasyonları ile muhtemel) Kupası, parçacıklar Kupası tabandan ayırabilir için el ile karıştırın ve karıştırıcı için başka bir 30 mix s.</li>
		<li>Kuyu veya Petri yemekler ince yapmak karışımı dökmek (0.1-1 mm) döşeme karışımı.</li>
		<li>Degas döşeme için bir hava geçirmez negatif basınç odası, o zaman önceden ısıtılmış fırında 30-60 dakika süreyle 80 ° C'de yerde yerleştirerek 10 dk fırından çıkarın ve soğumaya bırakın.</li>
		<li>Soğutmalı polimer levha, kapsayıcıdan kaldır. Bir düz, tek levha bırakmak kenarları kırpın. Çap pergeli kullanarak levha kalınlığı ölçmek.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Geçirgenliği (T) ve yansıma (R) slab(s) entegre bir küre kullanarak ölçer. Ek ayrıntılar ve talimatları ters ekleme iki katına (IAD) el ile37' bulunabilir.
	<ol>
<li>Işık kaynağı ve entegre küre kurulumunun Spektrometre açın. Küçük bir emin olmak için sistem hizalamasını denetleyin, kiriş collimated entegre küre giriş ve çıkış noktalarında ortalanır.</li>
		<li>Entegre küre sistemi kalibre.<ol>
<li>Kaynak açın çıkış bağlantı noktası entegre kürenin kap ve üç karanlık spectra kaydetmek.</li>
			<li>Kaynak iletim başvuru şapkalı çıkış bağlantı noktası ve giriş bağlantı noktası boş ile elde etmek için yeniden açın. Üç spectra kaydedin.</li>
			<li>Yansıma standard(s) kullanarak yansıma başvuru ölçümler elde. Her standart küre çıkış limanında yerleştirin. Her yansıma standart için üç spectra kaydedin.</li>
		</ol>
</li>
		<li>Levha geçirgenliği ölçmek. Çıkış portu kapağı ile levha iletim ölçüm için entegre kürenin giriş noktasında yerleştirin. Üç spectra kaydedin.</li>
		<li>Yansıma levhanın ölçmek. Çıkış bağlantı noktası kapağını çıkarın ve yansıma ölçüm için çıkış noktasında levha yerleştirin. Üç spectra kaydedin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Optik özellikleri İçişleri yazılım kullanarak belirler. Yazılım tam bir eğitsel Yazılım İndir37,38ile İçişleri kılavuzda bulunabilir.
	<ol>
<li>Ortalama üç spectra her ölçüm için satın aldı.</li>
		<li>Denklemler içinde IAD el ile37kullanarak, bu ölçümler R ve T değerlere dönüştürme. Gerekirse, spektrum boyunca örnekleme hızını azaltarak dosyaları sıkıştırmak.</li>
		<li>Giriş .rxt dosyası (ek malzeme 1) iç İşlerinde dalga boylarında, yansıma, geçirgenliği ve içinde IAD el ile37açıklandığı örnek kalınlığı ile hazırlayın. Komut İstemi (Windows OS) veya terminal (Mac OS) kullanarak, doğru yolu gidin. "' İç işleri çalıştırmak IAD girdi dosyası adı'" için yazın. Yazılım çıktı metin dosyası ile tahmini optik özellikleri üretecek.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Optik özellikleri istenen değerleri bir kabul edilebilir aralıkta (~ %15) yoksa, tarifi buna göre değiştirin ve adımları 1.3-1.5 tekrarlayın.</li>
</ol>2. eriyen 3D hazırlanması iç yapısı basılı
<ol><li>Bilgisayar kullanarak tasarım iç yapı tasarım (CAD) yazılım destekli. Yapı katı model üzerinde bir 3D printerlere harcama maddeler imalat için Stereolitografi dosya dönüştürmek. Kullanılabilir, parçalı tomografi de Stereolitografi dosyasına dönüştürülebilir Eğer iç yapısının sağlam bir modeli çizim yerine. Not: Burada kullanılan fraktal ağaç yapısı için CAD dosyası ek malzeme 2' sağlanır. Bu yazıda kullanılan yazıcı extruding bir yazıcı yüzden kırılabilir destek malzeme için tasarlanmıştır.</li>
	<li>Yazdırma, Poli vinil alkol (PVA) veya etkileyici polistiren (HIPS) gibi eriyen bir malzeme seçin (bkz. Tablo malzeme). Eriyen bu malzeme sağlam modelinde yazdırın.</li>
	<li>Basılı parçalar yeterince soğuyunca kırmak, dağıtılması veya yazdırılan bölümü kapalı destek malzeme makine. Dosya veya büyük herhangi bir kusurları kapalı kum.</li>
	<li>
Buhar Lehçe yüzey pürüzlülüğü azaltmak için yazdırılan bölümü.
	<ol>
<li>Mengeneye güvenli yazdırılan bölümü ile yazdırılan bölümü tabanındaki bir ince çelik veya nitinol tel için giriş izni ile bir delik.</li>
		<li>Paslanmaz çelik veya nitinol tel delikten iplik. Tel ucu eğmek ve birlikte kanca. Bu bölümü tamamen aseton buharı kabı içinde dalmış için izin verir. Tel ve bölümü bir kenara koyun.</li>
		<li>Büyük bir ölçek kabaca % 10 aseton tam doldurun. Süre Isıtma ile 100 ° c sıcak tabakta yer kabı Dikkat: bir duman hood aseton buharı teneffüs önlemek için bu adımı gerçekleştirin.</li>
		<li>Aseton yoğunlaşma ulaşır hakkında yarım kabı duvar kadar buhar, ilmekledi tel ikinci bir tel üzerinde sahte hava yolu ile asmak ve aseton buharı baskılı 15 – 30 s. sağlamak için askıya parçaları kabı dokunmayın duvar veya (parlatma Buhar her diğer Eğer birden çok bölümü bir kez).</li>
		<li>Yazdırılan bölümü kaldırmak ve boş kabı veya kapsayıcı üzerinde askıya alma. En az 4 h için Kuru parçası izin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>CAD tasarım, hoşgörü içinde iç yapı boyutlarının olduğundan gerektiği gibi doğrulayın. Doğruluk gereksinimlerine bağlı olarak, Çap pergeli veya 3D lazer tarayıcı yapısı ölçmek için kullanılabilir.</li>
</ol>3. ısıya dayanıklı kalıp inşaatı
Not: PDMS hayalet oluşturmak için sızıntı geçirmez, ısıya dayanıklı bir kalıp hazırlamak. Son hayalet tasarım en iyi sığacak bir kalıp geometri seçin. Burada, yeniden kullanılabilir bir dikdörtgen kalıp açıklanmıştır.
<ol><li>Bir katı model Bankası 3D yazdırma kalıp tasarım. Bu kalıp bir hayalet bir kaide 1.17 cm x 1,79 cm ile tasarlanmıştır. Kalıp tabanı 1 mm kalınlığında ve 5 mm derin ara hayalet Bankası eşleşen iç boyutları vardır. Bu kaldırılacak karosiyeri için kalıp ve kalıp demonte ve yeniden kullanılmak üzere sağlar.</li>
	<li>Bir iç kalıp karosiyeri güvenliğini sağlamak için yeterli genişlikte metin ile kalıp için bir üs yazdırın.</li>
	<li>Karosiyeri kalıp Bankası girinti içinde yerleştirin. Burada, 1 mm kalınlığında polikarbonat levhalar kalıp karosiyeri kullanılmıştır.</li>
	<li>Isıya dayanıklı bant kullanarak, kalıp kenarlarını kapatın. Tüm köşeler ve kenarlar yeterince kalıplama işlemi sırasında herhangi bir sızıntı önlemek için teyp yok kabarcıkları ile mühürlü olduğunu zorunludur.</li>
	<li>3.4. adımda hazırlanan kalıp içinde bir polikarbonat taban plakası yerleştirin. Bu taban plakası kalıp kaplama olarak aynı 1 mm kalınlığında polikarbonat levha ve hayalet temel kalıp Bankası 3D yazdırılan yüzey pürüzlülüğü olmadan pürüzsüz bir yüzey sağlar. Tutkal tamamen kuru buharı bölümü taban plakası için cilalı. Kuru yapıştırıcının yeterli zaman tanıyın.</li>
</ol>4. polimer Phantom imalatı
Not: belirli bir uygulama için 1. adımda belirlenen toplu matris malzeme için doğrulanmış tarifi kullanın. Protokolü 535 hayali bir sağlıklı fare Akciğer doku için adımları sağlar nm ile µs' in 40 cm-1 ile µbir 2 cm-1in. İmalat sürecinde bir referans olarak kullanmak için hiçbir optik parçacıkları ile ikinci bir hayalet imal etmek yararlı olabilir.
<ol><li>PDMS reçine 9.1 g karıştırma plastik bir kap dökün. Rutil TiO2çini mürekkebi 35 µl tarafından takip, 20 mg ekleyin. Son olarak Ajan karışımı üst kür 0,91 g ekleyin. 1.3.2. adımda karıştırma Protokolü izleyin.</li>
	<li>Son polimer karışım ısıya dayanıklı kalıba dökün.</li>
	<li>Bir polimer levha onay malzeme optik özellikleri oluşturmak için ayrı bir kaba bir miktar karışımı dökün. Emin yeterli polimer en az 100 µm kalınlığında bir levha için dökülür.</li>
	<li>Sahte hava yolu kalıp ve ayrı levha gaz giderme için bir Sırça fanus içine koyun. Vakum süreci başlar. Sahte hava yolu kalıp polimer başlarsa rise, geri bell yüzey kabarcıkları patlamaya kavanoza havasını, sonra tekrar hava çekmeye başlar. Polimer önemli ölçüde artış değil kadar bu işlemi yineleyin. Bu ne kadar havamız adımı sırasında 4.2 tuzak olduğunu bağlı olarak 5-10 dk arasında sürer. Artık PDMS yükselir sonra başka bir 15 dakikadır degas devam'i tıklatın.</li>
	<li>Gaz Giderme sonra yavaş yavaş geri odasına hava girsin. Hayalet sahte hava yolu ve polimer levha çıkarın ve düzey 2 h için 80 ° C fırında yerleştirin.</li>
	<li>Phantom ve levha fırından çıkarın ve tedavi polimer kesmeden 20 dk. sökmeye bir neşter ile polimer kalıp soğumaya bırakın. Taban plakası sahte-hava yolu Bankası kapalı çekin.</li>
	<li>İç kısmı tamamen eriyene kadar ısıtmalı (60 ° C) ~0.5 M sodyum hidroksit (NaOH) temel banyoda hayalet yerleştirin. Bir optik açık başvuru hayalet iç bileşeni için eriterek zamanı belirlemek için yardımcı olabilir. Bir kez iç yapısı çözülmüş, banyodan hayalet alın ve tamamen (~ 24 h) herhangi bir optik ölçümler çekmeden önce kuru izin.</li>
</ol>5. hayalet imalat doğrulanması
<ol><li>Hayalet geometri kullanarak yüksek çözünürlüklü manyetik rezonans görüntüleme (MRG) veya mikro Bilgisayarlı Tomografi (CT) görüntüleme, istenirse doğrulayın. Bu yöntemlerin bulanık malzeme içinde iç yapıları 3D bir doğrulama Aksiyel çözünürlük ile sağlamak < 400 µm39,40. Alternatif olarak, bir optik açık başvuru hayalet optik yazdırılan bölümü tamamen tasfiye edilir ve kalan boşluğu doğru geometri olduğunu doğrulamak üzere yansıma. Not: Mikro-ct üzerinde bir kutup yıldızı Imaging (NSI) X50 (2 mg TiO2 + 3.5 µl çini mürekkebi) optik opak bir hayalet iç geometri ettik. Hayalet tüm boyutları (ek malzemeler 3, 4) 20 µm çözünürlükle görüntüsü.</li>
	<li>Operadaki Hayalet polimer levha ve entegre küre (1,5-1,6 adımlarda açıklanan) kullanarak optik özelliklerini doğrulayın.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Curatolo, A., Kennedy, B. F., Sampson, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structured+three-dimensional+optical+phantom+for+optical+coherence+tomography.">Structured three-dimensional optical phantom for optical coherence tomography.</a> Opt Express. 19 (20), 19480-19485 (2011).</li><li>Miranda, D. A., Cristiano, K. L., Guti&#233;rrez, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Breast+phantom+for+mammary+tissue+characterization+by+near+infrared+spectroscopy.">Breast phantom for mammary tissue characterization by near infrared spectroscopy.</a> J Phys Conf Ser. 466 (1), 012018 (2013).</li><li>Solomon, 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=Multimodal+Fluorescence-Mediated+Tomography+and+SPECT/CT+for+Small-Animal+Imaging.">Multimodal Fluorescence-Mediated Tomography and SPECT/CT for Small-Animal Imaging.</a> J Nucl Med. 54 (4), 639-646 (2013).</li><li>Wagni&#232;res, 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=An+optical+phantom+with+tissue-like+properties+in+the+visible+for+use+in+PDT+and+fluorescence+spectroscopy.">An optical phantom with tissue-like properties in the visible for use in PDT and fluorescence spectroscopy.</a> Phys Med Biol. 42 (7), 1415-1426 (1997).</li><li>Rajaram, N., Reesor, A. F., Mulvey, C. S., Frees, A. E., Ramanujam, N. <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,+Simultaneous+Quantification+of+Vascular+Oxygenation+and+Glucose+Uptake+in+Tissue.">Non-Invasive, Simultaneous Quantification of Vascular Oxygenation and Glucose Uptake in Tissue.</a> PLoS ONE. 10 (1), 0117132 (2015).</li><li>Niedre, M. J., Turner, G. M., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-resolved+imaging+of+optical+coefficients+through+murine+chest+cavities.">Time-resolved imaging of optical coefficients through murine chest cavities.</a> J Biomed Opt. 11 (6), 064017 (2006).</li><li>Schmidt, F. E. W., 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=Multiple-slice+imaging+of+a+tissue-equivalent+phantom+by+use+of+time-resolvedoptical+tomography.">Multiple-slice imaging of a tissue-equivalent phantom by use of time-resolvedoptical tomography.</a> Appl Opt. 39 (19), 3380-3387 (2000).</li><li>Cerussi, A. 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=Tissue+phantoms+in+multicenter+clinical+trials+for+diffuse+optical+technologies.">Tissue phantoms in multicenter clinical trials for diffuse optical technologies.</a> Biomed Opt Express. 3 (5), 966-971 (2012).</li><li>Mar&#237;n, N. 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=Calibration+standards+for+multicenter+clinical+trials+of+fluorescence+spectroscopy+for+in+vivo+diagnosis.">Calibration standards for multicenter clinical trials of fluorescence spectroscopy for in vivo diagnosis.</a> J Biomed Opt. 11 (1), 014010 (2006).</li><li>Alexandrakis, G., Rannou, F. R., Chatziioannou, A. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tomographic+bioluminescence+imaging+by+use+of+a+combined+optical-PET+(OPET)+system:+a+computer+simulation+feasibility+study.">Tomographic bioluminescence imaging by use of a combined optical-PET (OPET) system: a computer simulation feasibility study.</a> Phys Med Biol. 50 (17), 4225-4241 (2005).</li><li>Wan, Q., Beier, H. T., Ibey, B. L., Good, T., Cot&#233;, G. L., Cot&#233;, G. L., Priezzhev, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Optical Diagnostics and Sensing VII. , (2007).</li><li>Chen, C., 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=Preparation+of+a+skin+equivalent+phantom+with+interior+micron-scale+vessel+structures+for+optical+imaging+experiments.">Preparation of a skin equivalent phantom with interior micron-scale vessel structures for optical imaging experiments.</a> Biomed Opt Express. 5 (9), 3140-3149 (2014).</li><li>Pogue, B. W., Patterson, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+tissue+simulating+phantoms+for+optical+spectroscopy,+imaging+and+dosimetry.">Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry.</a> J Biomed Opt. 11 (4), 041102 (2006).</li><li>Wr&#243;bel, M. 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=Use+of+optical+skin+phantoms+for+preclinical+evaluation+of+laser+efficiency+for+skin+lesion+therapy.">Use of optical skin phantoms for preclinical evaluation of laser efficiency for skin lesion therapy.</a> J Biomed Opt. 20 (8), 085003 (2015).</li><li>Cubeddu, R., Pifferi, A., Taroni, P., Torricelli, A., Valentini, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+solid+tissue+phantom+for+photon+migration+studies.">A solid tissue phantom for photon migration studies.</a> Phys Med Biol. 42 (10), 1971-1979 (1997).</li><li>Bae, Y., Son, T., Park, J., Jung, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+of+a+thin-layer+solid+optical+tissue+phantom+by+a+spin-coating+method:+pilot+study.">Fabrication of a thin-layer solid optical tissue phantom by a spin-coating method: pilot study.</a> J Biomed Opt. 18 (2), 025006 (2013).</li><li>Park, J., et al., Nordstrom, R. 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=.">.</a> Design and Performance Validation of Phantoms Used in Conjunction with Optical Measurement of Tissue V. , (2013).</li><li>Luu, L., Roman, P. A., Mathews, S. A., Ramella-Roman, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Microfluidics+based+phantoms+of+superficial+vascular+network.">Microfluidics based phantoms of superficial vascular network.</a> Biomed Opt Express. 3 (6), 1350-1364 (2012).</li><li>Chen, A. 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=Multilayered+tissue+mimicking+skin+and+vessel+phantoms+with+tunable+mechanical,+optical,+and+acoustic+properties.">Multilayered tissue mimicking skin and vessel phantoms with tunable mechanical, optical, and acoustic properties.</a> Med Phys. 43 (6), 3117-3131 (2016).</li><li>Lurie, K. L., Smith, G. T., Khan, S. A., Liao, J. C., Ellerbee, A. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional,+distendable+bladder+phantom+for+optical+coherence+tomography+and+white+light+cystoscopy.">Three-dimensional, distendable bladder phantom for optical coherence tomography and white light cystoscopy.</a> J Biomed Opt. 19 (3), 036009 (2014).</li><li>Golabchi, A., 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=Refractive+errors+and+corrections+for+OCT+images+in+an+inflated+lung+phantom.">Refractive errors and corrections for OCT images in an inflated lung phantom.</a> Biomed Opt Express. 3 (5), 1101-1109 (2012).</li><li>Rengier, 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=3D+printing+based+on+imaging+data:+review+of+medical+applications.">3D printing based on imaging data: review of medical applications.</a> Int J Comput Assist Radiol and Surg. 5 (4), 335-341 (2010).</li><li>Wang, 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=Three-dimensional+printing+of+tissue+phantoms+for+biophotonic+imaging.">Three-dimensional printing of tissue phantoms for biophotonic imaging.</a> Opt Lett. 39 (10), 3010-3013 (2014).</li><li>Ghassemi, P., 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+Mobile+Phone+Performance+for+Near-Infrared+Fluorescence+Imaging.">Evaluation of Mobile Phone Performance for Near-Infrared Fluorescence Imaging.</a> IEEE Trans Biomed Eng. 64 (7), 1650-1653 (2017).</li><li>Bentz, B. Z., Chavan, A. V., Lin, D., Tsai, E. H. R., Webb, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+application+of+heterogeneous+printed+mouse+phantoms+for+whole+animal+optical+imaging.">Fabrication and application of heterogeneous printed mouse phantoms for whole animal optical imaging.</a> Appl Opt. 55 (2), 280-287 (2016).</li><li>Diep, P., 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=Three-dimensional+printed+optical+phantoms+with+customized+absorption+and+scattering+properties.">Three-dimensional printed optical phantoms with customized absorption and scattering properties.</a> Biomed Opt Express. 6 (11), 4212-4220 (2015).</li><li>Pogue, B. W., Patterson, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+tissue+simulating+phantoms+for+optical+spectroscopy,+imaging+and+dosimetry.">Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry.</a> Journal of Biomedical Optics. 11 (4), 041102-041116 (2006).</li><li>de Bruin, D. 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=Optical+phantoms+of+varying+geometry+based+on+thin+building+blocks+with+controlled+optical+properties.">Optical phantoms of varying geometry based on thin building blocks with controlled optical properties.</a> J Biomed Opt. 15 (2), 025001-025010 (2010).</li><li>Boyle, A. 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=In+vitro+performance+of+a+shape+memory+polymer+foam-coated+coil+embolization+device.">In vitro performance of a shape memory polymer foam-coated coil embolization device.</a> Med Eng Phys. 49, 56-62 (2017).</li><li>Hwang, W., Singhal, P., Miller, M. W., Maitland, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vitro+Study+of+Transcatheter+Delivery+of+a+Shape+Memory+Polymer+Foam+Embolic+Device+for+Treating+Cerebral+Aneurysms.">In Vitro Study of Transcatheter Delivery of a Shape Memory Polymer Foam Embolic Device for Treating Cerebral Aneurysms.</a> J Med Dev. 7 (2), 020932 (2013).</li><li>Sgaragli, G., Frosini, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Human+Tuberculosis+I.+Epidemiology,+Diagnosis+and+Pathogenetic+Mechanisms.">Human Tuberculosis I. Epidemiology, Diagnosis and Pathogenetic Mechanisms.</a> Curr Med Chem. 23 (25), 2836-2873 (2016).</li><li>Mufti, N., Kong, Y., Cirillo, J. D., Maitland, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fiber+optic+microendoscopy+for+preclinical+study+of+bacterial+infection+dynamics.">Fiber optic microendoscopy for preclinical study of bacterial infection dynamics.</a> Biomed Opt Express. 2 (5), 1121-1134 (2011).</li><li>Nooshabadi, 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=Intravital+fluorescence+excitation+in+whole-animal+optical+imaging.">Intravital fluorescence excitation in whole-animal optical imaging.</a> PLoS One. 11 (2), 0149932 (2016).</li><li>Nooshabadi, 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=Intravital+excitation+increases+detection+sensitivity+for+pulmonary+tuberculosis+by+whole-body+imaging+with+beta-lactamase+reporter+enzyme+fluorescence.">Intravital excitation increases detection sensitivity for pulmonary tuberculosis by whole-body imaging with beta-lactamase reporter enzyme fluorescence.</a> J Biophotonics. , (2016).</li><li>Duck, F. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Physical Properties of Tissue: A Comprehensive Reference Book. , (1990).</li><li>Tuchin, V. V., Tuchin, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Tissue optics: light scattering methods and instruments for medical diagnosis. 13, (2007).</li><li>Prahl, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Everything I think you should know about Inverse Adding-Doubling. , (2011).</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=.">.</a> Inverse Adding-Doubling v.3-9-12. , (2014).</li><li>Link, T. 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=A+Comparative+Study+of+Trabecular+Bone+Properties+in+the+Spine+and+Femur+Using+High+Resolution+MRI+and+CT.">A Comparative Study of Trabecular Bone Properties in the Spine and Femur Using High Resolution MRI and CT.</a> J Bone Miner Res. 13 (1), 122-132 (1998).</li><li>Batiste, D. 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=High-resolution+MRI+and+micro-CT+in+an+ex+vivo+rabbit+anterior+cruciate+ligament+transection+model+of+osteoarthritis.">High-resolution MRI and micro-CT in an ex vivo rabbit anterior cruciate ligament transection model of osteoarthritis.</a> Osteoarthr cartil. 12 (8), 614-626 (2004).</li><li>Greening, G. 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=Characterization+of+thin+poly(dimethylsiloxane)-based+tissue-simulating+phantoms+with+tunable+reduced+scattering+and+absorption+coefficients+at+visible+and+near-infrared+wavelengths.">Characterization of thin poly(dimethylsiloxane)-based tissue-simulating phantoms with tunable reduced scattering and absorption coefficients at visible and near-infrared wavelengths.</a> J Biomed Opt. 19 (11), 115002 (2014).</li><li>Meissner, S., Knels, L., Krueger, A., Koch, T., Koch, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Simultaneous+three-dimensional+optical+coherence+tomography+and+intravital+microscopy+for+imaging+subpleural+pulmonary+alveoli+in+isolated+rabbit+lungs.">Simultaneous three-dimensional optical coherence tomography and intravital microscopy for imaging subpleural pulmonary alveoli in isolated rabbit lungs.</a> J Biomed Opt. 14 (5), 054020 (2009).</li><li>Morris, A. 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+new+nuclear+magnetic+resonance+property+of+lung.">A new nuclear magnetic resonance property of lung.</a> J Appl Phys. 58 (3), 759-762 (1985).</li><li>Hearon, 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=Porous+Shape+Memory+Polymers.">Porous Shape Memory Polymers.</a> Polym Rev (Phila Pa). 53 (1), 41-75 (2013).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Bir fare akciğer iç hava-doku arabirimi taklit etmek için dahili bir dallanma yapısı ile temsil etmek için optik hayaletler oluşturmak için bir yöntem göstermiştir. Fare akciğer dokusunun optik özellikleri optik saçılma ve homojen toplu matris polimer içinde dağıtılmış parçacıklar emici benzersiz konsantrasyonları içeren ile elde edilir. Bu optik özellikleri farklı spektral aralıklar (Yani hastalıklı doku karşı sağlıklı) farklı durumlardaki dokuların fizyolojik değerlerinin taklit edecek şekilde ayarlanabilir. Optik özellikleri dalga boyu ilgi, temel malzeme ve hayalet içinde parçacıklar konsantrasyonları bağlı. Ancak, birden fazla parçacıkları ile saçılma ve soğurma arasındaki ilişki her zaman sezgisel41değil. Emme artış oranını yanı sıra emici parçacık saçılım parçacık ve aynı şekilde azaltılmış saçılma katsayısının karesini artış oranını için konsantrasyon bağlıdır. (Şekil 2-4). PDMS hayaletler de en çok 1 yıl27,28optik özellikleri korumak için gösterilmiştir. Optik özellikleri entegre bizim küre ölçümleri hata içinde 3 haftalık kararlılığını ölçülen var (< % 15). Bu hayaletler ve standartları ışık geçirmez bir kap içinde depolama daha uzun süreler için optik özellikleri korumak yardımcı olabilir.
Operadaki Hayalet (şekil 6) iç hava arabiriminde tekrarlanabilir pürüzsüz bir yüzey parlatma eriyen yazdırılan bölüm buharı sağlar. Burada gösterilen fraktal geometri için iç yapısı parlatma kalıp PDMS ortalama yüzey pürüzlülüğü azaltmak 37,4 µm 7.2 µm için vermiştir. Sert bir yüzeye doğru pürüzsüz, düzgün yüzey (şekil 6E) benzetimini yapmak çok daha zor olduğu için hayalet optik bir simülasyon doğrulamak için kullanılır, bu son derece önemlidir. Gerçeğini içinde PDMS phantom balonları (şekil 6C, iç metin 1) optik scatterers hareket nedeniyle gaz giderme da çok önemlidir. Kabarcık konumu bir simülasyonda çoğaltmak için tahmin edilebilir değildir ve hayalet bir kalibrasyon standart kullanılırsa sonuçları çarpık.
Mikro-CT ile doğrulama sonra malzeme az miktarda hava boşluğu (ek malzeme 3) içinde bulundu. Ayrıca, bu aynı CT taraması bir bölümleme dallanma yapısı (ek malzeme 4) yanındaki küçük hava kabarcığı ortaya koymaktadır. İmalat sırasında optik net hayaletler malzeme iç yapısı ve hiçbir hava kabarcıkları polimer matris içinde tam bir çözünme vermiştir. Doğrulama mikro-CT ile optik opak hayaletler küçük kusurları, aksi takdirde görünür değil içeriyor olabilir gösterdi.
Düzgün optik parçacıkları ile iyileşmemiş polimer karıştırma tekrarlanabilir ve öngörülebilir optik emme ve saçılma ulaşmak için şarttır. Zavallı birleştirilmesinden doğan azaltılmış saçılma katsayısı bir kayma şekil 5' te gösterilen. Polimer kalıp içine dökülen önce yerleşme veya "karışımı ribboning" TiO2 parçacıklar izine rastlanmadı ve çini mürekkebi karıştırma kabı boyama kanıtı yok olduğundan emin olun. Parçacıklar için önerilen sıra ekleyerek bu sorunları en aza indirmek gerekir.
Bu hayaletler tasarımı 3D yazdırılan bölümü tarafından sınırlıdır. Eriyen değil gibi sahte hava yolu destek malzemesi, oradayken şekilde tasarlanmıştır. Bu her iki baskı malzemeleri farklı çözünürlük ile yapabilirsiniz daha gelişmiş bir yazıcı veya malzeme desteği olmayan bir lazer sinterleme yazıcı, hareket ettirerek aşılabilir. Akciğer doğal olarak çok gözenekli bir organ distal airways ve alveoller yüzünden olduğuna dikkat etmek önemlidir. Bu hayalet temsil değil iken, optik etkileri benzer yapıları için optik Koherens tomografi21, Bragg-Nye kabarcık Sal kullanarak zeytinyağı42ve tıraş kremi veya çanak deterjan için hava kabarcıklar gözlenmiştir Nükleer manyetik rezonans görüntüleme43. Polimer köpük ile tekrarlanabilir tipik oluşturma burada sunulan katı hayaletler ve akciğer Mikroyapı44arasındaki bu fark uzlaştırmak mümkün olabilir.
Son hayalet şeklinde de uygulamaya bağlı olarak özelleştirilebilir. Burada gösterilen dikdörtgen phantom ile iç aydınlatma görüntüsü ve Hesaplamalı modeli sağlıklı ve hastalıklı akciğer (Şekil 7) doğrulamak için kullanılır. Bu tasarım daha fazla fare silindirik gövde sadece dış polimer kalıp tasarımını değiştirerek göstermek için güncelleştirilir.
Biz burada bir fare akciğer ve solunum yolu hayalet uygulama projesi iken, bu yöntemler diğer organlar ya da hayvan ilgi uyacak şekilde değiştirilebilir. İç yapısı damar hayaletler için bir akış yolu dönüştürülebilir veya bir döküm benzersiz optik özellikleri ile karmaşık bir iç yapısı için kullanılabilir. Hayalet'in genel şekli Ayrıca uygulama, hayvan veya organ ilgi için ayarlanabilir. 3D baskı iç yapıları ve polimer kalıpları yapılandırılmış polimer optik hayaletler tasarım süreci için özgürlük verir. Çünkü onlar daha doğru homojen tek veya çok katmanlı hayaletler in vivo ortamda temsil edebilir bu simülasyon doğrulama ve içinde vivo optik görüntüleme teknikleri, kalibrasyonu ayrılmaz araçları vardır.

Doku hayaletler sistem karakterizasyonu ve optik görüntüleme ve spektroskopi aletler ultrason veya nükleer yöntemleri1,2,3 birleşmeyle mobil sistemler dahil olmak üzere, kalibrasyonu için yaygın olarak kullanılan ,4. Hayaletler sistem karakterizasyonu ve birden çok biyolojik görüntüleme teknikleri kalite kontrolü için kontrollü bir optik ortam sağlar. Doku taklit eden hayaletler sistem performansını tahmin ve sistem tasarımı fizyolojik görev için en iyi duruma getirme yararlı araçları vardır; Örneğin, tümör değerlendirmek için spektroskopik probları problama derinliği tahmin etmek için5kenar boşluklarını. Optik özellikleri ve hayaletler yapısal tasarımı hangi enstrüman, bu nedenle fizibilite çalışmaları ve sistem performans3doğrulanması için izin kullanılacak belirli fizyolojik ortamın taklit etmek için ayarlanabilir, 6,7. Sistem performansını önceden klinik veya klinik denemeler girmeden önce gerçekçi optik hayaletler ile görüntüleme ve doğrulama arıza riskini veya kullanılamaz veri edinimi in vivo çalışmalar sırasında azaltır. Optik hayaletler kararlılığını ve tekrarlanabilirlik onları içi ve arası instrument değişkenlik, özellikle kadınlarında klinik çalışmalarda farklı enstrümanlar ile izlemek optik teknikleri için özelleştirilebilir kalibrasyon standartları yapmak, işleçler ve çevre koşulları8,9.
Doku taklit eden hayaletler de doğrulama, teorik optik modelleri için ayarlanabilir ve tekrarlanabilir fiziksel model olarak hizmet. Hayvan gereksinimini azaltma10,11deneyler sırasında simülasyonlar tasarımı ve in vivo optik aletler, optimizasyon yardım. Geliştirme ve in vivo ortamda doğru şekilde göstermek için optik simülasyonlar doğrulanmasını doku yapısı, biyokimyasal içeriği ve hedef veya doku vücut içindeki konumunu karmaşıklığı tarafından ipotekli. Konular arasında değişkenlik teorik modeller hayvan veya insan ölçüler kullanarak zorlu doğrulama yapar. Optik doku hayaletler polimer teorik modeller doğrulamak için hangi foton geçiş12,13,14,15eğitim bilinen ve tekrarlanabilir optik ortamı sağlayarak sağlar.
Amacıyla Sistem kalibrasyon, katı optik hayaletler bir tek homojen levha optik saçılma, emme veya faiz boyları için ayarlı floresan ile tedavi polimer oluşabilir. Hayaletler sık doku optik özellikleri epitel doku modelleri16,17derinlik varyansını taklit etmek için kullanılan polimer katmanlı. Doku yapısı her katman sayesinde oldukça homojen olduğundan bu hayalet epitel görüntüleme ve modelleme, için yeterli yapılardır. Ancak, daha büyük ölçekli ve daha karmaşık yapılar diğer organlarda ışınımsal taşıma etkiler. Daha karmaşık hayaletler oluşturmak için yöntem deri altı kan damarları18,19 ve hatta bütün organların mesane20gibi optik ortamı simüle etmek için geliştirilmiştir. Akciğerlerde hafif nakliye modelleme benzersiz bir sorun nedeniyle hava-doku arabirimi dallanma yapısını sağlar; sağlam bir hayalet büyük olasılıkla organ ışınımsal Ulaştırma doğru bir şekilde çoğaltmak değil21. Karmaşık yapısı optik bir hayalet dahil etmek için bir yöntemi açıklamak için bir dahili, tekrarlanabilir fraktal ağaç geçersiz havayolu (şekil 1) üç boyutlu (3D) makroskopik yapısını temsil eden oluşturmak için bir yöntem açıklanmaktadır.
Son birkaç on yıl, 3D baskı tıbbi cihazlar ve modelleri22hızlı prototipleme için baskın bir yöntem haline gelmiştir ve optik doku hayaletler bir istisna vardır. 3D baskı kanal23, damar ağları24ve tüm vücut küçük hayvan modelleri25ile optik hayaletler imalatı için bir katkı üretim aracı olarak kullanılmıştır. Bu yöntemler bir ya da iki baskı malzemeleri ile benzersiz optik özelliklerini kullanın. Yöntemleri, genel, bulanık biyolojik doku25,26taklit etmek için yazdırma malzeme optik özelliklerini ayarlamak için de geliştirilmiştir. Ancak, ulaşılabilir optik özellikleri çeşitli sınırlı baskı malzemesi, genellikle bir polimer Akrilonitril bütadien stiren (ABS)26gibi tarafından bu yöntem tüm biyolojik dokular için uygun değildir bu yüzden. Polydimethylsiloxane (PDMS) kolayca saçılma ve ayar27,28daha yüksek düzeyde parçacıkları emici ile karışabilir optik net bir polimerdir. PDMS hayaletler için dağıtım embolik aygıtları29,30anevrizması modelleri ile kalıp da kullanılmıştır. Bu hayaletler de eriyen bir 3D yazdırılan bölümü kullanmak, ama optik açık aygıt dağıtım görüntülenmesi için kalır. Burada, bu yöntem doku ön bir model ve fare akciğer airways imal etmek saçılma ve parçacıklar emici PDMS optik özelliklerini ayar ile birleştirin.
Burada sunulan hayalet akciğerlere belirli olmakla birlikte, işlem için a değişiklik-in diğer organlara uygulanabilir. 3D baskı Hayalet'in iç yapısının bir kan veya lenf damarı ağ, kemik iliği veya kalp31bile dört odacıklı yapısını olsun herhangi bir amaç ve yazdırılabilir ölçek için özelleştirilebilir tasarım sağlar. Çünkü biz optik görüntüleme ve akciğer32,33,-34in modelleme ilgi, hayali polimer içinde çoğaltmak için iç yapısı olarak dört nesil fraktal ağaç kullanmak için seçtiniz. Bu yapı hava yolu dallanma yapısı yaklaşık ve 3D yazdırma işlemi için kırılabilir destek malzeme sağlamak için tasarlanmıştır. Kırılabilir destek malzeme gerekli değilse bir anatomik daha hava yolu basılmış. Her ne kadar bu modelle borusunu temsil eder, hayalet iç yapısını bir malzeme boşluk kalmasını sahip değil. Bir kez çevreleyen polimer tedavi ve 3D yazdırılan bölümü tasfiye edilir, iç yapısı akış yolu veya ikincil bir kalıp olarak, kendi benzersiz emme ve saçılma özellikleri olan bir malzeme için kullanılabilir. Örneğin, bu iletişim kuralı iç yapısından borusunu yerine dijital bir kemik olarak tasarlanmışsa, kemik yapısı baskılı, PDMS ile parmak optik özellikleri ile kalıp ve Operadaki Hayalet dışında çözünmüş 3D olabilir. Boşluğu daha sonra farklı optik özellikleri ile PDMS karışımı ile dolu. Ayrıca, her kalıp bir tek eriyen kısmı için sınırlı değildir. Bir hayalet parmak kemik, damar, damar ve bir genel yumuşak doku tabakası, her biri kendi benzersiz optik özellikleri içerecek şekilde oluşturulmuş olabilir.

<table><tbody><tr><td>Dow Corning Sylgard 184 Silicone Encapsulant Clear 0.5 kg Kit</td><td>Ellsworth Adhesives</td><td>184 SIL ELAST KIT 0.5KG</td><td>Polydimethylsiloxane: polymer base for optical phantoms</td></tr><tr><td>White Rutile Titanium Dioxide powder</td><td>Atlantic Equipment Engineers</td><td>TI-602</td><td>Scattering particles for optical phantoms</td></tr><tr><td>Higgins Fountain Pen India Ink</td><td>Michaels Craft Stores</td><td>&amp;nbsp;10015483</td><td>Absorbing particles for optical phantom</td></tr><tr><td>Heat Resistant tape</td><td>Uline</td><td>S-7595</td><td>Heat resistant tape for polymer molds</td></tr><tr><td>Fortus 360mc 3D printer</td><td>Stratasys</td><td>N/A</td><td>Able to switch build and support material with this model printer</td></tr><tr><td>ABS Ivory Model Material</td><td>Stratasys</td><td>SDS-000001</td><td>Material for printing mold parts and/or using as support for printing internal structure&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>SR-30 Soluble Support</td><td>Stratasys</td><td>400638-0001</td><td>Base soluble support material for printing internal structure</td></tr><tr><td>Flacktek Speedmixer</td><td>Flacktek Inc.</td><td>DAC 150.1 FV</td><td>For efficient mixing of polymer and particles&amp;nbsp;</td></tr><tr><td>Integrating sphere</td><td>Edmund Optics</td><td>58-585</td><td>For measuring optical properties</td></tr><tr><td>Polycarbonate build plates (1 mm)</td><td>Stratasys</td><td>N/A</td><td>Used polycarbonate build plates from Stratasys printer can also be used</td></tr></tbody></table>

fabrication and characterization of optical tissue phantoms containing macrostructure

Yeni optik görüntüleme teknikleri, hızlı geliştirilmesi düşük maliyetli, özelleştirilebilir ve kolayca tekrarlanabilir standartları kullanılabilirliğine bağlıdır. Görüntüleme ortamı çoğaltarak, bir teknik doğrulamak için pahalı hayvan deneyleri atlatılabilirdi. Tahmin ve in vivo ve ex vivo teknikleri görüntüleme performansını en iyi duruma getirme optik ilgi dokulara benzer örnekleri test gerektirir. Optik hayaletler doku taklit eden standart bir değerlendirme, karakterizasyonu veya optik sistemin kalibrasyon için sağlar. Homojen polimer optik doku hayaletler dar bir spektral Aralık içindeki belirli doku türünün optik özelliklerini taklit etmek için yaygın olarak kullanılır. Katmanlı dokular, epidermis ve DermIS, gibi sadece bu homojen levha hayaletler istifleme tarafından taklit. Ancak, birçok vivo içinde görüntüleme teknikleri nerede kan damarları, airways veya doku defektleri, gibi üç boyutlu yapıları görüntüleme sistemi performansını etkileyebilir daha fazla dağınık şekilde karmaşık dokusu ile uygulanır.
Bu iletişim kuralı malzeme doku optik özelliklerini kullanarak üç boyutlu yapısal karmaşıklık içermektedir doku taklit eden bir hayalet imalatı açıklar. Arama tabloları çini mürekkebi ve titanyum dioksit tarifleri optik emme ve saçılma hedefler için sağlar. Karakterize ve malzeme optik özelliklerini ayarlamak için yöntemleri açıklanmıştır. Bu makalede ayrıntılı hayalet imalat iç bir dallanma sahte hava yolu boşluk vardır; Ancak, teknik genel olarak diğer doku veya organ yapıları için uygulanabilir.

Hayalet imalat tekniği göstermek için fare Akciğer doku hayaletler ölçülen optik özellikleri, 535 eksize sağlıklı ve iltihaplı fare akciğer dokusunun benzetimini yapmak için fabrikasyon nm (Tablo 5). Bu dalga boyu ilgi tdTomato floresan protein rekombinant muhabir soy-in önceki çalışmalar33mikobakteriler kullanılan için uyarma dalga boyu var. Fare akciğer dokusunun optik ölçümler 1.4-1.5 adımlarda açıklanan aynı yöntemleri ile elde edilmiştir. Hayvanlar kullanımı kurumsal hayvan bakım ve kullanım Komitesi (IACUC) Texas A & M Üniversitesi tarafından onaylanmıştır. TiO2 çini mürekkebi için uygun bir oran her ikisi için de sağlıklı bulundu ve 535 nm dalga boyunda ışık (Tablo 5) için fare Akciğer doku iltihaplı.
Yemek tarifleri malzemeleri ile farklı optik özellikleri için Tablo 1-4 ve grafik olarak rakamlar 2-3gösterilir. Emme ve saçılma parçacık konsantrasyonu üzerinde bağımlılık şekil 4' te özetlenmiştir. Emilim ve hayaletler TiO2 (saçılma parçacık) sürekli bir konsantrasyon ile için azaltılmış saçılma katsayısı eğilimler (şekil 4A, 4B) ve çini mürekkebi (parçacık emici sabit bir konsantrasyon ) (Şekil 4C, 4 D), her iki parçacıklar optik özelliklerinin ilişkisini gösterir. Tekrarlanabilirlik bu optik özellikleri sağlamak için uygun karıştırma tekniği kullanılması gerekir. TiO2 parçacıkların ribboning ve yerleşme bir kayma tedavi hayalet (şekil 5) saçılma katsayısı neden olur. Hindistan mürekkep boyama karıştırma kabı da emme katsayısı azaltacaktır.
Akciğer hayaletler bir fraktal ağaç yapısı kullanarak iç boşluğu (şekil 1C) için tasarlanmıştır. 3D yazdırılan yapısı içinde hayalet (şekil 1E) pürüzsüz bir iç yüzey oluşturmak için cilalı buharı olmalıdır. Şekil 6 , degassed olmayan bir hayalet saçılma ışık bir karşılaştırmasını gösterir veya buhar (şekil 6A, C) cilalı ve iç kısmı cilalı bir buhar vardı ve bir hayalet (şekil 6B, 6 D) degassed. Hayaletler bir dış kaynaktan beyaz ışık (şekil 6A, 6B) ve 535 adlı bir iç microendoscope kaynağıyla aydınlatma kullanarak yansıma nm (şekil 6C, 6 D). Parlatma ve gaz giderme buharı en aza indirmek (şekil 6C, iç metin 2) yüzey pürüzlülüğü ve kabarcıklar gibi irreproducible scatterers varlığı (şekil 6C, iç metin 1). Rasgele ve öngörülemeyen hava kabarcık konumu olduğu için gaz giderme özellikle önemlidir. Ayrıca, TiO2 parçacıklar ( şekil 6' da gösterilen değil), dahil olan bir kez kabarcıklar gölgede hava hayalet optik opak yapma. Bu nedenle, görünmeyen kabarcıklar hayalet malzemenin temsil doku optik özellikleri zarar verebilir.
Buharı cilalı 3D yazdırılan bölümü kaliperler Bankası ve distal dalları ölçüldü ve boyutları Tablo 6katı 3D modelde karşılaştırılır. İmalat polimer hayalet, hayalet bir mikro-CT görüntüleme sistemi (ek malzeme 3) kullanarak yansıma. 3D veri kümesi kullanarak, temel ve distal dalları itibariyle iç boşluğu boyutları (Tablo 6) karşılaştırma için ölçüldü. Aseton buharı tarafından yüzeyi Perdah nedeniyle akmaya plastik yüzey buharı parlak üste biraz daha küçük ağacıdır. Bankası tarafından askıya 3D yazdırılan bölümü ile yüzey bölümü boyutunda küçük bir değişiklik neden distal dalları doğru akar. Yüzey düzgünlüğü ve bölüm boyutu Bakımı arasında bir denge vardır. Daha uzun bir buhar Lehçe daha düzgün bir yüzey neden olur ama akışı daha fazla malzeme değişen boyutlarda kaynaklanan neden olur.
Hayaletler bir görüntüleme sistemi ile bir erişim bağlantı noktası ekleme microendoscope fiber paket (Şekil 7) için in vivo görüntüsü. Microendoscope hangi yazdırılan bölümü çözünmüş hayaletler içinde boşluğa yerleştirildi. Microendoscope 535, iç aydınlatma için kullanılan nm ve IVIS aydınlatma yolu bloke. Microendoscope yerleşimini Şekil 7içindeAbelirtilir. IVIS sinyal dış koleksiyonu için kullanıldı. Hayalet görüntüsü şekil 3' te görüntüsü alanındakiyle aynı iç yapısı vardı. Aynı iç yapıları ve dış boyutları ile optik özellikleri sağlıklı Akciğer doku (Şekil 7A) ve enfekte Akciğer doku (Şekil 7B) arasındaki farkı yüzey olma belirgindir hayaletler. Bu hayaletler optik özellikleri bir değişiklik için uygun bir yanıt sürdürdükçe, bu yöntem için hayalet imalat iç aydınlatma çalışmalarda kullanılan hayaletler için uygulanabilir.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57031/57031fig1.jpg"> Şekil 1: Optik doku hayalet imalatı akış diyagramı. (A) karar vermek en iyi tarifi hedef optik özellikleri doku ilgi için. (B) tarifi doğrulayın. (C) iç yapısını tasarlamak. (D) iç yapısını eriyen malzeme kullanarak yazdırın. (E) Buhar Lehçe pürüzsüz bir yüzey için yazdırılan bölümü. (F) Mix polimer ve optik parçacıklar ve ısıya dayanıklı kalıba dökün. (G) polydimethylsiloxane (PDMS) Degas ve tedavi. (H) iç boşluğu oluşturmak için yazdırılan bölüm geçiyoruz. (I) hayalet geometri ve optik özelliklerini doğrulayın. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/57031fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57031/57031fig2.jpg"> Resim 2: Emme katsayısı çini mürekkebi ve TiO2 yoğunlaşması eğilimler. Emme katsayıları 488 nm (A), 535, çini mürekkebi aralığı ve titanyum dioksit konsantrasyonları destekleyen yapýlandýrmalar gösterilir nm (B), 630 nm (C)ve 775 nm (D). Emme için her iki parçacıklar için düşük konsantrasyonlarda düşüktür ve genellikle her parçacıklar konsantrasyonları ile artar. 5-7.5 µL çini mürekkebi mL PDMS ücret arasında bir plato ulaştı. Artış oranı diğer parçacık ve dalga boyunu konsantrasyon bağlıdır. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/57031fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57031/57031fig3.jpg"> Şekil 3: İndirimli saçılma katsayısı çini mürekkebi ve TiO2 yoğunlaşması eğilimler. Azaltılmış saçılma katsayıları 488 nm (A), 535, çini mürekkebi aralığı ve titanyum dioksit konsantrasyonları destekleyen yapýlandýrmalar gösterilir nm (B), 630 nm (C)ve 775 nm (D). Azaltılmış saçılma katsayısı için her iki parçacıklar için düşük konsantrasyonlarda düşüktür ve genellikle her konsantrasyonları ile artar. Emme gibi diğer parçacık ve dalga boyunu konsantrasyon artış oranını bağlıdır. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/57031fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57031/57031fig4.jpg"> Şekil 4 : Bağımlılık çini mürekkebi ve TiO2 konsantrasyon optik özellikleri. Emme katsayıları ve azaltılmış saçılma katsayıları sabit TiO2 konsantrasyonu 1 mg/mL PDMS (A, B) ve sürekli Hindistan ile yemek tarifleri için gösterilir mürekkep 5 µL/mL PDMS konsantrasyonu (C, D). Paneli (B) katsayısı saçılma bir sabit TiO2 konsantrasyon ile çini mürekkebi toplama zengindir ve bu emme katsayısı sabit bir çini mürekkebi toplama değişecek paneli (C) gösterir değişeceğini gösterir Ne zaman TiO2 zengindir. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/57031fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57031/57031fig5.jpg"> Şekil 5: optik saçılma üzerindeki etkileri karıştırma. Uygunsuz karıştırma iyileşmemiş polimer ve optik parçacıklar optik özellikleri bir kayma neden olabilir. Bu şekilde temsil kötü karma hayalet kür önce TiO2 parçacıkların yerleşme gösterdi. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/57031fig5large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57031/57031fig6.jpg"> Şekil 6 : Temsilcisi hava yolu hayaletler başarılı ve suboptimal imalat göstermek için düşük saçılma katsayısı malzemeli. Parlatma ve gaz giderme buharı en az uncharacterized saçılma öğelere sahip bir hayalet üreten ayrılmaz adım vardır. (A-B) Beyaz ışık hayalet görüntülerini parlatma ve (A) gaz giderme buharı olmadan ve parlatma ve gaz giderme buharı ile (B). (C-D) A-B dan hayaletler 535 nm ışık ile aydınlatılmış. ( C) insets saçılma etkileri 1) hava kabarcıklarının ve 2) bir kaba 3D yazdırılan yüzeye tasvir için gösterilir. (E) işleme bilgisayara bağlı bir optik simülasyonu için hayalet imalat (CAD) modeli kullanılan tasarım destekli. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/57031fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57031/57031fig7.jpg"> Şekil 7 : İç aydınlatma ile hayaletler, Imaging. Hayalet (A) bir bilgisayar simülasyonu iç geometri ve kaynak yerleştirme (sarı yıldız) panelleri (C) ve (D)hayalet görüntüler için yönünü gösterir. A mikro-CT taraması parçalara sağlıklı akciğer dokusunun iç yapısı olduğunu optik opak hayalet hayalet (B) doğruladı. Sahte hava yolu endoskop optik hayaletler bir dalga boyu 535, iç aydınlatma için bir yol kullanılan nm. İç Aydınlatma ile görüntülü iki hayaletler dış şekli ve iç yapısı, optik özellikleri sağlıklı (C) için en iyi duruma getirilmiş ve (D) Akciğer doku iltihaplı malzeme ile aynıdır. Tüm Resimler ve render aynı ölçekte vardır. Ölçek çubuğu 1 cm (Masası C) =. <a href="//cloudflare-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/57031fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Table 1" src="/files/ftp_upload/57031/57031table1.jpg"> Tablo 1: Arama tablosu için 488 nm.
<img alt="Table 2" src="/files/ftp_upload/57031/57031table2.jpg"> Tablo 2: Arama tablo 535 için nm.
<img alt="Table 3" src="/files/ftp_upload/57031/57031table3.jpg"> Tablo 3: Arama tablosu için 632 nm.
<img alt="Table 4" src="/files/ftp_upload/57031/57031table4.jpg"> Tablo 4: Arama tablo 775 için nm.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Emme katsayısı (cm-1)</td>
			<td>Katsayısı (cm-1) saçılma azaltılmış</td>
		</tr>
<tr>
<td>Sağlıklı fare akciğer dokusu</td>
			<td>2.05 ± 0,58</td>
			<td>52.69 ± 7,83</td>
		</tr>
<tr>
<td>
Sağlıklı hayalet (2 mg TiO2 + 3.5 µL çini mürekkebi)</td>
			<td>1.96 ± 0.699</td>
			<td>49.66 ±.12</td>
		</tr>
<tr>
<td>İltihaplı fare akciğer dokusu</td>
			<td>5,49 ± 1,32</td>
			<td>38.94 ± 9.68</td>
		</tr>
<tr>
<td>
İltihaplı hayalet (1 mg TiO2 + 10 µL çini mürekkebi)</td>
			<td>4.34 ± 0.873</td>
			<td>39.56 ± 5.02</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 5: Hayalet Tarifler ölçülen optik özellikleri karşılık gelen ölçülen optik özellikleri 535, sağlıklı ve iltihaplı fare akciğer dokusunun nm.
<table fo:keep-together.within-page="1"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Taban çapı (mm)</td>
			<td>Distal Branş çapı (mm)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Katı modeli</td>
			<td>2.7</td>
			<td>1,38</td>
		</tr>
<tr>
<td>Buharı yazdırma cilalı</td>
			<td>2.56 ± 0.026</td>
			<td>1,38 ± 0.141</td>
		</tr>
<tr>
<td>PDMS kalıp (CT dan ölçülür)</td>
			<td>2.55 ± 0.021</td>
			<td>1.39± 0.055</td>
		</tr>
</tbody></table>Tablo 6: Hayalet iç yapısı doğrulanması.
<img alt="Supplemental Material 1" src="/files/ftp_upload/57031/57031sup1.jpg"> Ek malzeme 1: örnek IAD giriş dosyası. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/test.rxt" target="_blank">Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Supplemental Material 2" src="/files/ftp_upload/57031/57031sup2.jpg"> Ek malzeme 2: Fraktal ağaç hava yolu katı modeli. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/4gen_50_percent.stl" target="_blank">Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Supplemental Material 3" src="/files/ftp_upload/57031/57031sup3.jpg"> Ek malzeme 3: mikro-CT sinek-thru hayalet modelleme sağlıklı fare akciğer dokusunun. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/phantom_CT_flythru.avi" target="_blank">Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Supplemental Material 4" src="/files/ftp_upload/57031/57031sup4.jpg"> Ek malzeme 4: dönen Video parçalara mikro-CT taraması. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/57031/CT_rotation.avi" target="_blank">Bu dosyayı indirmek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Fabrication and Characterization of Optical Tissue Phantoms Containing Macrostructure at JoVE.com

Fabrication and Characterization of Optical Tissue Phantoms Containing Macrostructure

Optik doku hayaletler kalibrasyon ve optik görüntüleme sistemleri karakterizasyonu ve teorik modeller doğrulama için gerekli araçlardır. Bu makalede bir yöntem için çoğaltma doku optik özellikleri ve üç boyutlu doku yapısı içerir hayalet imalat detayları.

İmalat ve Macrostructure içeren optik doku hayaletler karakterizasyonu

The rapid development of new optical imaging techniques is dependent on the availability of low-cost, customizable, and easily reproducible standards. By ...

fabrication-characterization-optical-tissue-phantoms-containing

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Bioengineering

10.5K Görüntüleme.  Texas A&M University. Optik doku hayaletler kalibrasyon ve optik görüntüleme sistemleri karakterizasyonu ve teorik modeller doğrulama için gerekli araçlardır. Bu makalede bir yöntem için çoğaltma doku optik özellikleri ve üç boyutlu doku yapısı içerir hayalet imalat detayları.

Video: Fabrication and Characterization of Optical Tissue Phantoms Containing Macrostructure

Fabrication of Biologically Derived Injectable Materials for Myocardial Tissue Engineering

This protocol provides methods for the preparation of an injectable extracellular matrix (ECM) gel for myocardial tissue engineering applications. Briefly, decellularized tissue is lyophilized, milled, enzymatically digested, and then brought to physiological pH. The lyophilization removes all water content from the tissue, resulting in dry ECM that can be ground into a fine powder with a small mill. After milling, the ECM powder is digested with pepsin to form an injectable matrix. After adjustment to pH 7.4, the liquid matrix material can be injected into the myocardium. Results of previous characterization assays have shown that matrix gels produced from decellularized pericardial and myocardial tissue retain native ECM components, including diverse proteins, peptides and glycosaminoglycans. Given the use of this material for tissue engineering, in vivo characterization is especially useful; here, a method for performing an intramural injection into the left ventricular (LV) free wall is presented as a means of analyzing the host response to the matrix gel in a small animal model. Access to the chest cavity is gained through the diaphragm and the injection is made slightly above the apex in the LV free wall. The biologically derived scaffold can be visualized by biotin-labeling before injection and then staining tissue sections with a horse radish peroxidase-conjugated neutravidin and visualizing via diaminobenzidine (DAB) staining. Analysis of the injection region can also be done with histological and immunohistochemical staining. In this way, the previously examined pericardial and myocardial matrix gels were shown to form fibrous, porous networks and promote vessel formation within the injection region.

Methods for preparing an injectable matrix gel from decellularized tissue and injecting it into rat myocardium in vivo are described.

Miyokard Doku Mühendisliği Biyolojik Türetilmiş Enjektabl Malzeme imalatı

This protocol provides methods for the preparation of an injectable extracellular matrix (ECM) gel for myocardial tissue engineering applications.  ...

Biyomühendislik

Fabrication of Micro-tissues using Modules of Collagen Gel Containing Cells

This protocol describes the fabrication of a type of micro-tissues called modules.  The module approach generates uniform, scalable and vascularized tissues.  The modules can be made of collagen as well as other gelable or crosslinkable materials.  They are approximately 2 mm in length and 0.7 mm in diameter upon fabrication but shrink in size with embedded cells or when the modules are coated with endothelial cells.  The modules individually are small enough that the embedded cells are within the diffusion limit of oxygen and other nutrients but modules can be packed together to form larger tissues that are perfusable.  These tissues are modular in construction because different cell types can be embedded in or coated on the modules before they are packed together to form complex tissues.  There are three main steps to making the modules: (1) neutralizing the collagen and embedding cells in it, (2) gelling the collagen in the tube and cutting the modules and (3) coating the modules with endothelial cells.

Creation of micro-tissues using cylindrical collagen gels, called modules, that contain embedded cells and which surface is coated with endothelial cells.

Kollajen, Modüller kullanarak Micro-dokuların Fabrikasyon İçeren Hücreleri Jel

This protocol describes the fabrication of a type of micro-tissues called modules.  The module approach generates uniform, scalable and vascularized ...

Fabrication and Application of Rose Bengal-chitosan Films in Laser Tissue Repair

Photochemical tissue bonding (PTB) is a sutureless technique for tissue repair, which is achieved by applying a solution of rose bengal (RB) between two tissue edges1,2. These are then irradiated by a laser that is selectively absorbed by the RB. The resulting photochemical reactions supposedly crosslink the collagen fibers in the tissue with minimal heat production3. In this report, RB has been incorporated in thin chitosan films to fabricate a novel tissue adhesive that is laser-activated. Adhesive films, based on chitosan and containing ~0.1 wt% RB, are fabricated and bonded to calf intestine and rat tibial nerves by a solid state laser (&lambda;=532 nm, Fluence~110 J/cm2, spot size~0.5 cm). A single-column tensiometer, interfaced with a personal computer, is used to test the bonding strength. The RB-chitosan adhesive bonds firmly to the intestine with a strength of 15 &plusmn; 6 kPa, (n=30). The adhesion strength drops to 2 &plusmn; 2 kPa (n=30) when the laser is not applied to the adhesive. The anastomosis of tibial nerves can be also completed without the use of sutures. A novel chitosan adhesive has been fabricated that bonds photochemically to tissue and does not require sutures.

Sutures are usually needed to repair tissue during surgical procedures. However, their application can be problematic as they are invasive and may damage tissue. The fabrication and application methods of a novel tissue adhesive are here reported. This adhesive film is laser-activated and does not require the use of sutures.

Fabrikasyon ve Lazer Doku Onarımı Rose Bengal-kitosan Film Uygulamaları

Photochemical tissue bonding (PTB) is a sutureless technique for tissue repair, which is achieved by applying a solution of rose bengal (RB) between two ...

Construction of a Preclinical Multimodality Phantom Using Tissue-mimicking Materials for Quality Assurance in Tumor Size Measurement

World Health Organization (WHO) and the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) working groups advocated standardized criteria for radiologic assessment of solid tumors in response to anti-tumor drug therapy in the 1980s and 1990s, respectively. WHO criteria measure solid tumors in two-dimensions, whereas RECIST measurements use only one-dimension which is considered to be more reproducible 1, 2, 3,4,5. These criteria have been widely used as the only imaging biomarker approved by the United States Food and Drug Administration (FDA) 6. In order to measure tumor response to anti-tumor drugs on images with accuracy, therefore, a robust quality assurance (QA) procedures and corresponding QA phantom are needed.
To address this need, the authors constructed a preclinical multimodality (for ultrasound (US), computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI)) phantom using tissue-mimicking (TM) materials based on the limited number of target lesions required by RECIST by revising a Gammex US commercial phantom 7. The Appendix in Lee et al. demonstrates the procedures of phantom fabrication 7. In this article, all protocols are introduced in a step-by-step fashion beginning with procedures for preparing the silicone molds for casting tumor-simulating test objects in the phantom, followed by preparation of TM materials for multimodality imaging, and finally construction of the preclinical multimodality QA phantom. The primary purpose of this paper is to provide the protocols to allow anyone interested in independently constructing a phantom for their own projects. QA procedures for tumor size measurement, and RECIST, WHO and volume measurement results of test objects made at multiple institutions using this QA phantom are shown in detail in Lee et al. 8.

This paper describes in-house procedures of constructing a preclinical multimodality phantom made of tissue-mimicking (TM) materials for quality assurance (QA) of tumor size measurement in animal imaging modalities such as ultrasound (US), computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI).

Tümör Boyutu Ölçüm Kalite Güvencesi için Doku-taklit eden malzemeler kullanarak Klinik öncesi modelli Phantom İnşaatı

World Health Organization (WHO) and the Response Evaluation Criteria in Solid Tumors (RECIST) working groups advocated standardized criteria for ...

Human Cartilage Tissue Fabrication Using Three-dimensional Inkjet Printing Technology

Bioprinting, which is based on thermal inkjet printing, is one of the most attractive enabling technologies in the field of tissue engineering and regenerative medicine. With digital control&#160;cells, scaffolds, and growth factors can be precisely deposited to the desired two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) locations rapidly. Therefore, this technology is an ideal approach to fabricate tissues mimicking their native anatomic structures. In order to engineer cartilage with native zonal organization, extracellular matrix composition (ECM), and mechanical properties, we developed a bioprinting platform using a commercial inkjet printer with simultaneous photopolymerization capable for 3D cartilage tissue engineering. Human chondrocytes suspended in poly(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) were printed for 3D neocartilage construction via layer-by-layer assembly. The printed cells were fixed at their original deposited positions, supported by the surrounding scaffold in simultaneous photopolymerization. The mechanical properties of the printed tissue were similar to the native cartilage. Compared to conventional tissue fabrication, which requires longer UV exposure, the viability of the printed cells with simultaneous photopolymerization was significantly higher. Printed neocartilage demonstrated excellent glycosaminoglycan (GAG) and collagen type II production, which was consistent with gene expression. Therefore, this platform is ideal for accurate cell distribution and arrangement for anatomic tissue engineering.

The methods described in this paper show how to convert a commercial inkjet printer into a bioprinter with simultaneous UV polymerization. The printer is capable of constructing 3D tissue structure with cells and biomaterials. The study demonstrated here constructed a 3D neocartilage.

Üç boyutlu Mürekkep Püskürtmeli Baskı Teknolojisi Kullanımı İnsan Kıkırdak Doku Fabrikasyon

Bioprinting, which is based on thermal inkjet printing, is one of the most attractive enabling technologies in the field of tissue engineering and ...

Fabrication and Characterization of a Conformal Skin-like Electronic System for Quantitative, Cutaneous Wound Management

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of cutaneous wound healing on the skin. Existing methods, however, still rely on visual inspections through various microscopic tools and devices that normally include high-cost, sophisticated systems and require well trained personnel for operation and data analysis. Here, we describe methods and protocols to fabricate a conformal, skin-like electronics system that enables conformal lamination to the skin surface near the wound tissues, which provides recording of high fidelity electrical signals such as skin temperature and thermal conductivity. The methods of device fabrication provide details of step-by-step preparation of the microelectronic system that is completely enclosed with elastomeric silicone materials to offer electrical isolation. The experimental study presents multifunctional, biocompatible, waterproof, reusable, and flexible/stretchable characteristics of the device for clinical applications. Protocols of clinical testing provide an overview and sequential process of cleaning, testing setup, system operation, and data acquisition with the skin-like electronics, gently mounted on hypersensitive, cutaneous wound and contralateral tissues on patients.

This article presents methods to fabricate and characterize a conformal, skin-like electronic system and protocols for the use in clinical applications, particularly on cutaneous wound management.

Kantitatif, Deri Yara Yönetimi için bir konformal Cilt benzeri elektronik Sistemi İmalat ve Karakterizasyonu

Recent advances in the development of electronic technologies and biomedical devices offer opportunities for non-invasive, quantitative assessment of ...

Multimodal 3D Printing of Phantoms to Simulate Biological Tissue

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of an optical imaging device are greatly affected by the performance characteristics of its components, the test environment, and the operations. Therefore, it is necessary to calibrate these devices by traceable phantom standards. However, most of the currently available phantoms are homogeneous phantoms that cannot simulate multimodal and dynamic characteristics of biological tissue. Here, we show the fabrication of heterogeneous tissue-simulating phantoms using a production line integrating a spin coating module, a polyjet module, a fused deposition modeling (FDM) module, and an automatic control framework. The structural information and the optical parameters of a &#34;digital optical phantom&#34; are defined in a prototype file, imported to the production line, and fabricated layer-by-layer with sequential switch between different printing modalities. Technical capability of such a production line is exemplified by the automatic printing of skin-simulating phantoms that comprise the epidermis, dermis, subcutaneous tissue, and an embedded tumor.

Spin coating, polyjet printing, and fused deposition modeling are integrated to produce multilayered heterogeneous phantoms that simulate structural and functional properties of biological tissue.

Biyolojik Doku Simüle Etmek Için Hayaletlerin Multimodal 3D Baskısı

Biomedical optical imaging is playing an important role in diagnosis and treatment of various diseases. However, the accuracy and the reproducibility of ...

Mühendislik

Agarose-based Tissue Mimicking Optical Phantoms for Diffuse Reflectance Spectroscopy

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a conventional optical system with an integrating sphere. Measuring systems for the acquisition of the diffuse reflectance and total transmittance spectra are constructed with a broadband white light source, a light guide, an achromatic lens, an integrating sphere, a sample holder, an optical fiber probe, and a multi-channel spectrometer. An acrylic mold consisting of two rectangular acrylic pieces and a U-shaped acrylic piece is constructed to create an epidermal phantom and a dermal phantom with whole blood. The application of a sodium dithionite (Na2S2O4) solution to the dermal phantom enables the researcher to deoxygenate hemoglobin in red blood cells distributed in the dermal phantom. The inverse Monte Carlo simulation with the diffuse reflectance and total transmittance spectra measured by a spectrometer with an integrating sphere is performed to determine the absorption coefficient spectrum &#181;a(&#955;) and the reduced scattering coefficient spectrum &#181;s&#39;(&#955;) of each layer phantom. A two-layered phantom mimicking the diffuse reflectance of human skin tissue is also demonstrated by piling up the epidermal phantom on the dermal phantom.

Here, we demonstrate how agarose-based tissue-mimicking optical phantoms are made and how their optical properties are determined using a conventional optical system with an integrating sphere.

Özel tabanlı doku optik hayaletler diffüz yansıma spektroskopisi için taklit

This protocol describes how to make agarose-based tissue-mimicking phantoms and demonstrates how to determine their optical properties using a ...

Patient-Specific Polyvinyl Alcohol Phantom Fabrication with Ultrasound and X-Ray Contrast for Brain Tumor Surgery Planning

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create anatomically accurate head phantoms with realistic brain imaging properties because standard fabrication methods are not optimized to replicate any patient-specific anatomical detail and 3D printing materials are not optimized for imaging properties. In order to test and validate a novel navigation system for use during brain tumor surgery, an anatomically accurate phantom with realistic imaging and mechanical properties was required. Therefore, a phantom was developed using real patient data as input and 3D printing of molds to fabricate a patient-specific head phantom comprising the skull, brain and tumor with both ultrasound and X-ray contrast. The phantom also had mechanical properties that allowed the phantom tissue to be manipulated in a similar manner to how human brain tissue is handled during surgery. The phantom was successfully tested during a surgical simulation in a virtual operating room.
The phantom fabrication method uses commercially available materials and is easy to reproduce. The 3D printing files can be readily shared, and the technique can be adapted to encompass many different types of tumor.

This protocol describes the fabrication of a patient specific skull, brain and tumor phantom. It uses 3D printing to create molds, and polyvinyl alcohol (PVA-c) is used as the tissue mimicking material.

Beyin Tümörü Cerrahisi Planlaması için Ultrason ve X-Ray Kontrastı ile Hastaya Özel Polivinil Alkol Phantom İmalatı

Phantoms are essential tools for clinical training, surgical planning and the development of novel medical devices. However, it is challenging to create ...

Kararlı, Biyolojik Olarak İlgili Bir Fantom Malzemesinin İmalatı

A Stable Phantom Material for Optical and Acoustic Imaging

Establishing tissue-mimicking biophotonic phantom materials that provide long-term stability are imperative to enable the comparison of biomedical imaging devices across vendors and institutions, support the development of internationally recognized standards, and assist the clinical translation of novel technologies. Here, a manufacturing process is presented that results in a stable, low-cost, tissue-mimicking copolymer-in-oil material for use in photoacoustic, optical, and ultrasound standardization efforts.
The base material consists of mineral oil and a copolymer with defined Chemical Abstract Service (CAS) numbers. The protocol presented here yields a representative material with a speed of sound c(f) = 1,481 &#177; 0.4 m&#183;s-1 at 5 MHz (corresponds to the speed of sound of water at 20 &#176;C), acoustic attenuation &#945;(f) = 6.1 &#177; 0.06 dB&#183;cm-1 at 5 MHz, optical absorption &#181;a(&#955;) = 0.05 &#177; 0.005 mm-1 at 800 nm, and optical scattering &#181;s&#39;(&#955;) = 1 &#177; 0.1 mm-1 at 800 nm. The material allows independent tuning of the acoustic and optical properties by respectively varying the polymer concentration or light scattering (titanium dioxide) and absorbing agents (oil-soluble dye). The fabrication of different phantom designs is displayed and the homogeneity of the resulting test objects is confirmed using photoacoustic imaging.
Due to its facile, repeatable fabrication process and durability, as well as its biologically relevant properties, the material recipe has high promise in multimodal acoustic-optical standardization initiatives.

Yazar Spotlight: Optik ve Akustik Görüntüleme için Kararlı Bir Fantom Malzeme  

This protocol describes the fabrication of a stable, biologically relevant phantom material for optical and acoustic biomedical imaging applications, featuring independently tunable acoustic and optical properties.

Optik ve Akustik Görüntüleme için Kararlı Bir Fantom Malzeme

Establishing tissue-mimicking biophotonic phantom materials that provide long-term stability are imperative to enable the comparison of biomedical imaging ...