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Computed Tomography-guided Time-domain Diffuse Fluorescence Tomography in Small Animals for Localization of Cancer Biomarkers

Small animal fluorescence molecular imaging (FMI) can be a powerful tool for preclinical drug discovery and development studies1. However, light ...

A high frequency ultrasound-coupled fluorescence tomography system, primarily designed for imaging of protoporphyrin IX production in skin tumors in vivo, is demonstrated for the first time. The design couples fiber-based spectral sampling of the protoporphyrin IX fluorescence emission with high frequency ultrasound imaging, allowing thin-layer fluorescence intensities to be quantified. The system measurements are obtained by serial illumination of four linear source locations, with parallel detection at each of five interspersed detection locations, providing 20 overlapping measures of subsurface fluorescence from both superficial and deep locations in the ultrasound field. Tissue layers are defined from the segmented ultrasound images and diffusion theory used to estimate the fluorescence in these layers. The system calibration is presented with simulation and phantom validation of the system in multilayer regions. Pilot in-vivo data are also presented, showing recovery of subcutaneous tumor tissue values of protoporphyrin IX in a subcutaneous U251 tumor, which has less fluorescence than the skin.

System development for high frequency ultrasound-guided fluorescence quantification of skin layers.

Eine hochfrequente Ultraschall-gekoppelter Fluoreszenz Tomographie-System, in erster Linie f&uuml;r die Bildgebung von Protoporphyrin IX-Produktion in Hauttumoren in vivo wird zum ersten Mal gezeigt. Das Design Paare Glasfaser-basierten spektrale Probenahme von der Protoporphyrin IX-Fluoreszenz-Emission mit Hochfrequenz-Ultraschall imaging, welches die D&uuml;nnschicht-Fluoreszenz Intensit&auml;t quantifiziert werden. Die System-Messungen werden durch serielle Beleuchtung von vier lineare Quellspeicherorte mit paralleler Detektion an jedem f&uuml;nf eingestreuten Erkennung-Standorte, 20 &uuml;berlappende Ma&szlig;nahmen der Untergrund Fluoreszenz von sowohl oberfl&auml;chliche als auch tiefe Orten im Ultraschall-Bereich erzielt. Gewebeschichten werden aus den segmentierten Ultraschallbilder und Verbreitung Theorie verwendet, um die Fluoreszenz in diese Schichten sch&auml;tzen definiert. Die Kalibrierung des Systems wird mit Simulation und phantom Validierung des Systems in mehrschichtigen Regionen dargestellt. Pilot in-Vivo-Daten werden auch vorgestellt und Wiederherstellung der subkutanen Tumor Gewebe Werte der Porphyrine in einer subkutanen U251 Tumor, hat weniger Fluoreszenz als die Haut zeigen.

Systementwicklung f&uuml;r Hochfrequenz ultraschallgest&uuml;tzten Fluoreszenz Quantifizierung der Hautschichten.

An approach to quantitatively image targeted-agent binding rate in vivo is demonstrated with dual-probe injection of both targeted and nontargeted fluorescent dyes. Images of a binding rate constant are created that reveal lower than expected uptake of epidermal growth factor in an orthotopic xenograft pancreas tumor (2.3 x 10(-5) s(-1)), as compared to the normal pancreas (3.4 x 10(-5) s(-1)). This approach allows noninvasive assessment of tumor receptor targeting in vivo to determine the expected contrast, spatial localization, and efficacy in therapeutic agent delivery.

Imaging targeted-agent binding in vivo with two probes.

Ein Ansatz zur quantitativ ausgerichtet-Agent Bindung Bildrate in-vivo ist mit Dual-Probe Injektion von sowohl nontargeted als auch gezielte Leuchtstofff&auml;rbungen demonstriert. Bilder von einer Bindung Geschwindigkeitskonstante, offenbaren geringer als erwartete Aufnahme von epidermalen Wachstumsfaktor in ein Orthotopic Xenograft-Pankreas-Tumor (2,3 x 10(-5) s(-1)), verglichen mit der normalen Bauchspeicheldr&uuml;se (3,4 x 10(-5) s(-1)). entstehen Dieser Ansatz erm&ouml;glicht die nicht-invasive Beurteilung der Tumor-Rezeptor, die gezielt in-vivo die erwarteten Kontrast, r&auml;umliche Lokalisierung und Wirksamkeit bei Therapeutikum Lieferung bestimmen.

Article	Year
System development for high frequency ultrasound-guided fluorescence quantification of skin layers. Journal of biomedical optics\| PubMed ID: 20459273	2010
Imaging targeted-agent binding in vivo with two probes. Journal of biomedical optics\| PubMed ID: 20614996	2010

Michael Jermyn

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