Extensive tumor resection accompanied by radiotherapy and chemotherapy is the standard of care for malignant gliomas. However, there is a significant obstacle to the complete resection of the tumor due to the difficulty of distinguishing tumor and normal brain tissue with a conventional surgical microscope. Recently, multiple studies have shown the possibility of fluorescence-guided surgery in malignant gliomas. The most used fluorescence dyes for brain tumor surgery are 5-aminolevulinic acid (5-ALA) and indocyanine green (ICG). In this paper, a new fluorescence guided operation system, which can detect both 5-ALA and ICG fluorescent images simultaneously, is presented. This operation system consists of light emitting diodes (LEDs) which emits 410 nm and 740 nm wavelengths. We have performed experiments on rats in order to verify the operation of the newly developed operation system. Oral administration and imaging were performed to observe the fluorescence of 5-ALA and ICG fluorescence in rats. When LEDs at wavelengths of 410 nm and 740 nm were irradiated on rats, 628 nm wavelength with a violet fluorescence color and 825 nm wavelength with a red fluorescence color were expressed in 5-ALA and ICG fluorescent material, respectively, thus we were able to distinguish the tumor tissues easily. Previously, due to the poor resolution of the conventional surgical microscope and the fact that the color of the vein is similar to that of the tumor, the tumor resection margin was not easy to observe, thus increasing the likelihood for cancer recurrence. However, when the tumor is observed through the fluorescence guided operation system, it is possible to easily distinguish the color with the naked eye and it can be completely removed. Therefore, it is expected that surgical removal of cancerous tumors will be possible and surgical applications and surgical microscopes for cancer tumor removal surgery will be promising in the future.
Yoon, WoongBae;Kim, Hong Rae;Lee, Hyun Min;Kim, Young Jae;Kim, Kwang Gi;Yoo, Heon;Lee, Seung Hoon
Journal of Korea Multimedia Society
/
v.18
no.12
/
pp.1445-1452
/
2015
In these days, fluorescent materials such as ICG or 5-ALA is used for the brain surgery. The patients who underwent brain tumor surgery has been increased during last 30 years and the survivorship rate increased 22∼33% in 5 years. Recently, the Fluorescence induction surgery is developed for more safety and improved the resection rate for the glioma in the neurosurgery field. In this study, we proposed fluorescence area detection method for ICG and 5-ALA fluorescence induced surgery using acquired images from image processing. Accuracy was 99.21% from ICG images, and 99.51% from 5-ALA images. Matthews correlation coefficient was 88.67% from ICG images, and 90.49% from 5-ALA images.
Two-photon microscopy (TPM) is minimally-invasive 3D fluorescence microscopy based on nonlinear excitation, and TPM can visualize cellular structures based on auto-fluorescence. Line-scanning TPM is one of high-speed TPM methods without sacrificing the image resolution by using spatial and temporal focusing. In this paper, we developed line-scanning TPM based on spatial and temporal focusing for auto-fluorescence imaging by exciting the tryptophan. Laser source for this system was an optical parametric oscillator (OPO) and it made near 570 nm femtosecond pulse laser. It had 200fs pulse width and 1.72 nm bandwidth, so that the achievable depth resolution was 2.41um and field of view (FOV) is 10.8um. From the characterization, our system has 3.0 um depth resolution and 12.3 um FOV. We visualized fixed leukocyte cell sample and compared with point scanning system.
Background: Black phosphorus (BP) has emerged as a novel class of nanomaterials owing to its unique optical and electronic properties. BP, a two-dimensional (2D) nanomaterial, is a structure where phosphorenes are stacked together in layers by van der Waals interactions. However, although BP nanodots have many advantages, their biosafety and biological effect have not yet been elucidated as compared to the other nanomaterials. Therefore, it is particularly important to assess the cytotoxicity of BP nanodots for exploring their potentials as novel biomaterials. Methods: BP nanodots were prepared by exfoliation with a modified ultrasonication-assisted solution method. The physicochemical properties of BP nanodots were characterized by transmission electron microscopy, dynamic light scattering, Raman spectroscopy, and X-ray diffractometry. In addition, the cytotoxicity of BP nanodots against C2C12 myoblasts was evaluated. Moreover, their cell imaging potential was investigated. Results: Herein, we concentrated on evaluating the cytotoxicity of BP nanodots and investigating their cell imaging potential. It was revealed that the BP nanodots were cytocompatible at a low concentration, although the cell viability was decreased with increasing BP nanodot concentration. Furthermore, our results demonstrated that the cells took up the BP nanodots, and the BP nanodots exhibited green fluorescence. Conclusions: In conclusion, our findings suggest that the BP nanodots have suitable biocompatibility, and are promising candidates as fluorescence probes for biomedical imaging applications.
Cho, Steve S.;Teng, Clare W.;Ravin, Emma De;Singh, Yash B.;Lee, John Y.K.
Journal of Korean Neurosurgical Society
/
v.65
no.4
/
pp.572-581
/
2022
Objective : Compared to microscopes, exoscopes have advantages in field-depth, ergonomics, and educational value. Exoscopes are especially well-poised for adaptation into fluorescence-guided surgery (FGS) due to their excitation source, light path, and image processing capabilities. We evaluated the feasibility of near-infrared FGS using a 3-dimensional (3D), 4 K exoscope with near-infrared fluorescence imaging capability. We then compared it to the most sensitive, commercially-available near-infrared exoscope system (3D and 960 p). In-vitro and intraoperative comparisons were performed. Methods : Serial dilutions of indocyanine-green (1-2000 ㎍/mL) were imaged with the 3D, 4 K Olympus Orbeye (system 1) and the 3D, 960 p VisionSense Iridium (system 2). Near-infrared sensitivity was calculated using signal-to-background ratios (SBRs). In addition, three patients with brain tumors were administered indocyanine-green and imaged with system 1, with two also imaged with system 2 for comparison. Results : Systems 1 and 2 detected near-infrared fluorescence from indocyanine green concentrations of >250 ㎍/L and >31.3 ㎍/L, respectively. Intraoperatively, system 1 visualized strong near-infrared fluorescence from two, strongly gadolinium-enhancing meningiomas (SBR=2.4, 1.7). The high-resolution, bright images were sufficient for the surgeon to appreciate the underlying anatomy in the near-infrared mode. However, system 1 was not able to visualize fluorescence from a weakly-enhancing intraparenchymal metastasis. In contrast, system 2 successfully visualized both the meningioma and the metastasis but lacked high resolution stereopsis. Conclusion : Three-dimensional exoscope systems provide an alternative visualization platform for both standard microsurgery and near-infrared fluorescent guided surgery. However, when tumor fluorescence is weak (i.e., low fluorophore uptake, deep tumors), highly sensitive near-infrared visualization systems may be required.
Kim, Tae-Min;Lee, Hoon-Soo;Kim, Moon-S.;Lee, Wang-Hee;Cho, Byoung-Kwan
Journal of Biosystems Engineering
/
v.37
no.4
/
pp.265-270
/
2012
Purpose: An analytic method to design excitation and emission filters of a multispectral fluorescence imaging system is proposed and was demonstrated in an application to poultry fecal inspection Methods: A mathematical model of a multispectral imaging system is proposed and its system parameters, such as excitation and emission filters, were optimally determined by linear discriminant analysis (LDA). An alternating scheme was proposed for numerical implementation. Fluorescence characteristics of organic materials and feces of poultry carcasses are analyzed by LDA to design the optimal excitation and emission filters for poultry fecal inspection. Results: The most appropriate excitation filter was UV-A (about 360 nm) and blue light source (about 460 nm) and band-pass filter was 660-670 nm. The classification accuracy and false positive are 98.4% and 2.5%, respectively. Conclusions: The proposed method is applicable to other agricultural products which are distinguishable by their spectral properties.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
/
v.56
no.12
/
pp.2208-2213
/
2007
In this study we have developed a hyperspectrum imaging system for highly sensitive and effective imaging analysis. An optical setup was designed using acoustic optical tunable filter (AOTF) for high sensitive hyperspectrum imaging. Light emitted by mercury lamp gets split in to diffracted and undiffracted beams while passing though AOTF. GFP transfected HEK-293 cell line was used as a model for in vitro imaging analysis. Cells were first, analyzed by fluorescence microscope followed by flow cytometric analysis. Flow cytometric analysis showed 66.31% transfection yield in GFP transfected HEK-293 cells. Various images of GFP transfected HEK-293 cell were grabbed by collecting the diffracted light using a CCD over a dynamic range of frequency of 129-171 MHz with an interval of 3 MHz. Subsequently, for in vivo image analysis of GFP transfected cells in mouse, a whole-body-imaging system was constructed. The blue light of 488 nm wavelength was obtained from a Xenon arc lamp using an appropriate filter and transmitted through an optical cable to a ring illuminator. To check the efficacy of the newly developed whole-body-imaging system, a comparative imaging analysis was performed on a normal mouse in presence and absence of Xenon arc irradiation. The developed hyperspectrum imaging analysis with AOTF showed the highest intensity of green fluorescent protein at 153 MHz of frequency and 494 nm of wavelength. However, the fluorescence intensity remained same as that of the background below 138 MHz (475 nm) and above 162 MHz (532 nm). The mouse images captured using the constructed whole-body-imaging system appeared monochromatic in absence of Xenon arc irradiation and blue when irradiated with Xenon arc lamp. Nevertheless, in either case mouse images appeared clearly.
Choi, Jinsoo;Cho, Sang Uk;Kim, Doo-In;Lee, Hak-Guen;Choi, Hak Soo;Jeong, Myung Yung
Journal of the Microelectronics and Packaging Society
/
v.23
no.1
/
pp.29-34
/
2016
In this study, development of multichannel filter module and characteristic evaluation for bio imaging were studied. The filter module was fabricated in order to realize near infrared fluorescence imaging of 700 nm and 800 nm wavelength ranges, and contrast imaging analysis for characteristic evaluation of the filter module was studied through signal to back ground ratio (SBR), controlled by parameters such as magnification, exposure, gain. Furthermore, phantoms, which are biomimetic tissue with equal optical properties of kidney and liver, were fabricated to study characteristics of both filter module depending on thickness and exposure amount of light source for bio imaging analysis. The fabricated filter module has more than 4 of SBR difference despite changes of magnification, exposure, gain, and in the case of the kidney phantom and the liver phantom, contrast imaging of more than 4 of SBR was confirmed on 50 mA, 60 mA exposure amount of light source respectively.
Fecal contaminations on poultry carcasses, not easily discemable by human eyes, are potential harbor sites of pathogenic Escherichia Coli (E. coli O157:H7). Development of sensitive detection methods for fecal contamination is essential to ensure safe production of poultry products. Fluorescence has been shown to be very sensitive in detecting fecal and other biological substances that can harbor pathogens. In this study, fluorescence excitation-emission spectra of poultry fecal matter were compared with spectra for poultry skin and meat. Results indicated that the combinations of fluorescence intensities at the wavelength of 520 nm, 579 nm, 625 nm, and 635 nm with 411 nm excitation showed above 97% accuracy for differentiation of the contaminants from poultry tissues. Excitation and emission bands determined could be used for constructing a real-time fluorescence imaging device for detection of harmful residues on poultry carcasses.
This study aims at designing and evaluating light source devices that can stably generate light with various wavelengths in order to make possible PDD using a photosensitizer and diagnosis using auto-fluorescence. The light source was a Xenon lamp and filter wheel, composed of an optical output control through Iris and filters with several wavelength bands. It also makes the inducement of auto-fluorescence possible because it is designed to generate a wavelength band of 380-420nm, 430-480nm, and 480-560nm. The transmission part of the light source was developed to enhance the efficiency of light transmission. To evaluate this light source, the characteristics of light output and wavelength band were verified. To validate the capability of this device as PDD, the detection of auto-fluorescence using mouse models was performed.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.