Reconstruction of three-dimensional organ of Corti micromechanical motion patterns via optical coherence tomography
光学相干断层扫描重建三维Corti器官微机械运动模式
基本信息
- 批准号:10533408
- 负责人:
- 金额:$ 4.68万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-01 至 2025-08-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:3-DimensionalAnatomyBasilar MembraneCellsCharacteristicsCochleaComplexDataDevicesDimensionsFrequenciesGerbilsGoalsHearingImageKnowledgeLocationMammalsMapsMathematicsMeasurementMeasuresMechanicsMethodsMotionOptical Coherence TomographyOpticsOrganOrgan of CortiPatternProcessPropertyRadialResearchSamplingScanningSchemeSensoryStandard PreparationsStructureTestingTimeTissuesUrsidae FamilyWorkbaseexpectationexperimental studyin vivoinsightmechanical propertiesnanometeroperationprogramsreconstructionrepositorytectorial membranetheoriesvibration
项目摘要
Optical coherence tomography (OCT) is used in cochlear mechanics research to image and measure
vibrations in the organ of Corti complex (OCC), the sensory tissue that spirals within the cochlea. OCT can
be used to measure sub-nanometer vibrations at many points along the optical axis simultaneously.
However, this optical axis does not generally bear a straightforward relation to the anatomy of the
cochlea. This results in two ambiguities: 1) the measured motion is a projection of the true three-
dimensional motion onto an axis that is not anatomically important, and 2) the relative locations of
measured structures are known only along the optical axis, which is not sufficient to relate the structures
anatomically. This results in limitations for the interpretation of OCT data, as measurements taken at two
different orientations cannot be reasonably compared to one another. Even simultaneously measured
structures in a single measurement cannot be adequately compared, as their relative locations are not
necessarily known. The purpose of this project is to overcome these limitations of contemporary OCT
experiments and gain a full three-dimensional picture of micromechanics in the base of the gerbil cochlea.
These quantitative three-dimensional measurements will reveal mechanical properties governing
cochlear tuning and transduction, such as the OCC effective mass and stereocilia pivoting. In Aim 1, we
propose the use of densely spaced OCT measurements in a volume of the gerbil cochlea base at three
different orientations to reconstruct the three-dimensional OCC motion. In Aim 2, we propose the use of
compressed sensing to reduce the number of spatial samples required for this reconstruction, and
consequently reduce the acquisition time of this three-dimensional vibration data. Aim 2 is based in the
expectation - which will be tested in this project - that the motion pattern of the OCC can be expressed
sparsely in some set of basis functions, for example, a wavelet basis. Finding such a basis would give
significant insight into the spatial structure of in vivo cochlear micromechanics. The method will be made
available through a public GitHub repository.
光学相干断层扫描 (OCT) 用于耳蜗力学研究中的成像和测量
柯蒂复合体 (OCC) 器官(耳蜗内螺旋状的感觉组织)中的振动。华侨城可以
可用于同时测量沿光轴多个点的亚纳米振动。
然而,该光轴通常与人体的解剖结构没有直接关系。
耳蜗。这会导致两个歧义:1)测量的运动是真实三轴的投影
在解剖学上不重要的轴上进行维度运动,以及 2) 的相对位置
测量的结构仅沿光轴已知,这不足以关联结构
从解剖学上来说。这导致 OCT 数据的解释受到限制,因为测量是在两个时间点进行的
不同的取向不能合理地相互比较。甚至同时测量
单个测量中的结构无法充分比较,因为它们的相对位置不明确
必然已知。该项目的目的是克服当代 OCT 的这些局限性
进行实验并获得沙鼠耳蜗基部微力学的完整三维图像。
这些定量的三维测量将揭示控制机械性能
耳蜗调谐和转导,例如 OCC 有效质量和静纤毛旋转。在目标 1 中,我们
建议在沙鼠耳蜗基部体积中使用密集的 OCT 测量,测量距离为 3
不同的方向来重建三维 OCC 运动。在目标 2 中,我们建议使用
压缩感知以减少重建所需的空间样本数量,以及
从而减少了三维振动数据的采集时间。目标 2 基于
期望 - 将在本项目中进行测试 - OCC 的运动模式可以被表达
稀疏地存在于某些基函数集合中,例如小波基。找到这样的基础将给出
对体内耳蜗微力学的空间结构有重要的了解。该方法将被制定
可通过公共 GitHub 存储库获取。
项目成果
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