マルチスケールシステムにおける共同登録超音波および光学顕微鏡の改良型イメージングインターフェイス

科学分野:

• 生物医学光学
• 音響イメージング
• マルチモーダル顕微鏡

背景:

• 超音波（US）とマルチフォトン顕微鏡（MPM）を統合することは、空間スケール全体にわたるコントラストメカニズムを組み合わせることによって、包括的な組織特性評価を提供します。
• 既存の実装では、オフアクシス音響ノイズ（クラッター）のためにガラス光学窓付近のUS画像品質が低下するという問題があります。

研究 の 目的:

• US-MPMシステムにおける光学窓付近の音響クラッターを低減すること。
• MPMの画質を損なうことなくこれを達成すること。
• 異なる光学窓材料および超音波ビームフォーミング技術を評価すること。

主な方法:

• ガラスおよびポリマーフィルム（PMP、COC、PCなど）を使用して、BモードUS画像におけるクラッターを評価しました。
• 様々な焦点構成（f/#）で、物理的または合成的に焦点合わせされたUSビームフォーミングを採用しました。
• SHG点広がり関数（PSF）測定を使用してMPMの画質を評価しました。
• SHGを使用して、ラット尾部腱およびコラーゲンゲルのコラーゲン線維配列を定量化しました。

主要な成果:

• COCおよびIbidi®ポリマーカバーガラスは、受信f/# ≥ 2でガラスと比較して音響クラッターを40%以上低減しました。
• これらの材料は、SHG PSFおよびコラーゲンアライメントエラー（ガラスに対する相対誤差<5%）への影響を最小限に抑えました。
• COCおよび高f/#では、光学窓付近で超音波スペックルの明瞭さが向上しました。

結論:

• COCまたはIbidi®光学窓は、マルチモーダルシステムにおけるUS画質を大幅に向上させます。
• これらの材料はMPMの画質を損なうことはありません。
• これらの発見は、高品質で共同登録されたUSおよびMPMデータを必要とする将来のマルチモーダル研究を支持します。