Microscopía multifotónica polarimétrica para el análisis de estructuras oculares

F. J. ávila, O. del Barco, J. M. Bueno


Descargar artículo

Información básica

Volumen

V52 - N1 / 2019 Ordinario

Referencia

51013:1-9

DOI

http://doi.org/10.7149/OPA.52.1.51013

Idioma

Spanish

Etiquetas

Microscopía no lineal, generación de segundo armónico, polarización, colágeno

Resumen

Este artículo de revisión resume las principales aportaciones de la Tesis Doctoral "Polarización y microscopía multifotónica para el análisis de estructuras oculares" realizada en el Laboratorio de óptica de la Universidad de Murcia. En ella se han desarrollado métodos matemáticos para analizar y clasificar la estructura externa o micrométrica de los tejidos oculares formados por colágeno tipo I. Por otra parte, se ha desarrollado un modelo teórico para analizar la dependencia con la polarización de la señal de segundo armónico y obtener una expresión analítica para el cálculo de la organización interna o molecular del colágeno. Así mismo se ha establecido la relación experimental entre orden externo e interno usando un microscopio multifotónico polarimétrico. Finalmente se ha aplicado el formalismo Stokes-Mueller para el cálculo de las propiedades de polarización del colágeno así como la mejora de visualización de estructuras locales. Los métodos desarrollados se han propuesto como herramienta diferencial de diagnóstico en la enfermedad ocular conocida como queratocono.

Referencias

0

L. Klein,J. Chandrarajan, "Collagen degradation in rat skin but not in intestine during rapid growth-effect on collagen type-1 and type-2 from skin," Proc. Nat. Ac. Sci. USA,74(4), 1436-1439 (1977).

1

Y. Komai,T. Ushiki, "The 3-dimensional organization of collagen fibrils inthe human cornea and sclera," Invest.Ophthalmol.Vis. Sci.32(8), 2244-2258 (1991).

2

R. Seeley, T. Stephens,P. Tate, "Anatomy and Physiology," McGraw-Hill (2003).

3

S. Roth,I. Freund, "Second harmonic generation in collagen," J. Chem. Phys.70(4), 1637-1643 (1979).

4

M. M. Jhons, V. Kolachala, E. Berg, S.Muller, F.X. Creighton,R.C. Branski,"Radiation Fibrosis of the Vocal Fold: from man to mouse,"Laryngoscope122(5), S107-S125 (2012).

5

B. F. Hochheimer, "Second harmonic light generation in the rabbit cornea,"Appl. Opt.21(8), 1516-1518 (1982).

6

M. Han, G. Giese,J. Bille, "Second harmonic generation imaging of collagen fibrils in cornea and sclera," Opt. Express13(15), 5791-5797(2005).

7

N. Morishige, A. J. Wahlert, M. C. Kenney, D. J. Brown, K. Kawamoto, T. Chikama, T. Nishida,J. V. Jester, "Second-harmonic imaging microscopy of normal human and keratoconus cornea,"Invest.Ophthalmol. Vis. Sci.48(3), 1087-1094 (2007).

8

J. M.Bueno, E. J. Gualda, A. Giakoumaki, P. Pérez-Merino, S. Marcos,P. Artal, "Multiphoton microscopy of ex-vivo corneas after collagen crosslinking,"Invest. Ophthalmol. Vis. Sci.52(8), 5325-5331 (2011).

9

Y. Chang, C. Chen, J. Chen, Y. Jin,X. Deng,"Theoreticalsimulation study of linearly polarized light on microscopic second-harmonic generation in collagen type I,"J. Biom. Opt.14(4), 044016 (2009).

10

O. del Barco,J. M. Bueno,"Secondharmonic generation signal in collagen fibers: role of polarization, numerical aperture, and wavelength,"J.Biom. Opt.17(4), 045005 (2012).

11

I. Gusachenko, G. Latour,M.C. Schanne-Klein, "Polarization-resolved Second Harmonic microscopy in anisotropic thick tissues,"Opt.Express18(18), 19339-19352 (2010).

12

I. J. Su, W. L. Chen, Y. F. Chen,C.Y. Dong,"Determination of CollagenNanostructure from Second-Order Susceptibility Tensor Analysis,"Biophysical J.100(8), 2053-2062 (2011).

13

F.ávila,J. Bueno, "Analysis and quantification of collagen organization with the structuretensor in second harmonic microscopy images of ocular tissues," Appl. Optics,54(33), 9848-9854 (2015).

14

F.ávila, O. Barco,J. Bueno,"Polarization dependence ofcollagen-aligned tissues imaged with second harmonic generation microscopy,"J. Biom. Opt.20(8), 086001 (2015).

15

F.ávila, O. Barco,J. Bueno,"Polarization response of second-harmonic images for different collagen spatial distributions,"J. Biom. Opt.21(6), 066015 (2016).

16

F. Avila, O. Barco,J. Bueno, "Quantifying external and internal collagen organization fromStokes-vector-based second harmonic generation imaging polarimetry," J. Opt.19(10), 105301 (2017).

17

J. M. Bueno, E. J. Gualda,P. Artal, "Adaptive optics multiphoton microscopy to studyex vivoocular tissues,"J. Biomed. Opt.15(6), 066004 (2010).

18

A. Ambirajan,D. C. Look, "Optimum angles for a polarimeter: part I,"Opt.Eng.34(6), 1651-1655 (1995).

19

J. M. Bueno, J. J. Hunter, C. J. Cookson, M. L. Kisilak,M. C. Campbell,"Improved scanning laser fundus imaging using polarimetry,"J. Opt. Soc.Am.A24(5),1337-48 (2007).

20

B.Jahne, "Spatio-temporal image processing: theory and scientific aplications," Springer, Berlin (1993).

21

C. Odin, Y. Le Grand, A. Renault, L. Gailhouste,G. Baffet, "Orientation fields of nonlinear biological fibrils by second harmonic generation microscopy,"J. Microsc.229(1), 32-38 (2008).

22

R. Hristu, S.G. Stanciu, D.E. Tranca,G.A. Stanciu, "Improved quantification of collagen anisotropy with polarization‐resolvedsecond harmonic generation microscopy."J. Biophotonics10,1171–1179 (2017).

23

R. A. Chipman,"Polarimetry."In: Handbook of Optics, 2nd ed., McGraw-Hill, New York, USA (1995).

24

H. H. Chi, H. M. Katzin,C. C. Teng,"Histopathology ofkeratoconus,"Am. J. Ophthalmol.42(6), 847-860 (1956).