Ultra-High Frequency Photoacoustic Microscopy: From Organelles to Organisms
Notice bibliographique
Résumé
This dissertation describes novel signal analysis and imaging techniques for ultrahigh frequency (UHF, over 100 MHz) Photoacoustic Microscopy (PAM). New approaches for extracting information pertaining to object structure and scale are described, and novel sensing techniques and contrast mechanisms for imaging biological samples ranging from single cells to small organisms are presented. In the first section, I describe a methodology for assessing the structure of biological cells using UHF-PAM. The power spectra of ultrasound (US) pulses backscattered from MCF-7 cells, and photoacoustic (PA) waves emitted from their dyed nuclei were fit to analytical solutions to determine cell and nucleus diameter, respectively. The measured cell diameters (15.5±1.8 μm) and nucleus diameters (12±1.3 μm) were used to calculate the mean cell nucleus-to-cytoplasm ratio (1.9±1.0). Good agreement was observed between UHF-PAM measured values and literature. In the second section, I present a novel technique for PA image reconstruction that utilizes unique features in the PA power spectra as a source of contrast. The technique, termed F-Mode, provides a means for differentiating between objects of different scale that surpasses the capabilities of conventional reconstruction approaches. The ability of F-Mode to selectively accentuate absorbers of different size was demonstrated using experimental phantoms containing microspheres and cylindrical vessels, as well as in individual biological cells and live zebrafish larvae. Finally, I developed a new sensing technique, termed Photoacoustic Radiometry (PAR). Unlike PAM, which depicts optical absorption, PAR images depict the optical attenuation properties of the imaged object. It was demonstrated that PAR can be used to image transparent samples which generate no PA signals, and that simultaneous triplex PAR/PA/US imaging could be realized using our approach. Simultaneous PAR/PA imaging of biological cells, as well as zebrafish larvae in vivo, was also demonstrated. UHF-PAM provided excellent visualization of vascular organization in the larval trunk and head. The simultaneously acquired PAR images depicted anatomical structure (e.g. the notochord, muscle segments) not visible in PAM due to insufficient optical absorption. Potential areas of application for the new UHF-PAM techniques described in this dissertation include detection of cancer cells in blood samples, and investigation of tumour growth and metastasis. (6 zipped .mp4 files) https://digital.library.ryerson.ca/islandora/object/RULA:8618/datastream/Movies_Moore_mp4/view
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».