3-D optical imaging of the in vivo organ of Corti motion at a sub-nanometer scale

体内柯蒂运动器官亚纳米级 3D 光学成像

基本信息

  • 批准号:
    8197387
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 33.32万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2009
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2009-12-01 至 2013-11-30
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Low optical coherence tomography (OCT) has been used to image biological tissue and is the theoretical basis of microscopes that are commercially available to image the lens and cellular structures of the human eye. Interferometers based on OCT have not been produced but have unique properties useful for vibration measurements of the tissues and cells of the inner ear. We propose to develop an OCT interferometer that has the ability to both image the living organ of Corti and measure its cellular motion in 3-dimensions down to a vibration as small as 0.1 nm. The basic concept of OCT interferometry has already proven usefulness for the micromechanics of the organ of Corti. This proposal implements technical advances that permit needed higher resolution that enables determination of the direction and phase of the organ displacement vector at the cellular level. The instrument will have an imaging and vibration resolution of about 3 cubic micrometers through the use of a femtosecond pulsed laser. This is accomplished by incorporation of a novel phase-sensitive OCT approach allowing the instrument to be used to test the hypothesis that the tectorial membrane is mechanically resonant in the lateral (radial) direction. Knowledge of the in vivo mechanics of the tectorial membrane, including resonance, will set to rest a quarter century of conjecture on how the organ achieves the efficient mechanical stimulation of the inner ear hair cell stereocilia and the subsequent remarkable sensitivity of mammalian hearing. PUBLIC HEALTH RELEVANCE: The discoveries of cochlear mechanics that this optical coherence tomography (OCT) instrument will allow are critical to the understanding of normal hearing, the mechanisms of the otoacoustic emissions that are used as clinical audiometric tests and the defects in hearing caused by loud sound and by deafness genes. The OCT method we will develop also has other applications for human health in Otolaryngology: OCT could image the vibration of the middle ear structures as an audiometric method, measure blood flow in the human inner ear to classify which patients with sudden deafness have deficient flow or measure and map blood flow in a microvascular skin flap to improve the viability of flaps.
描述(由申请人提供):低光学相干断层扫描(OCT)已用于对生物组织进行图像,并且是显微镜的理论基础,这些基础可在商业上可用于成像人眼的透镜和细胞结构。尚未产生基于OCT的干涉仪,但具有独特的特性,可用于内耳组织和细胞的振动测量。我们建议开发一个OCT干涉仪,该干涉仪能够对Corti的活器官进行成像,并在3二维中测量其细胞运动,以降低至0.1 nm的振动。 OCT干涉法的基本概念已经证明对Corti器官的微力学有用。该建议实现了允许更高分辨率的技术进步,以确定细胞水平的器官位移载体的方向和相位。该仪器将通过使用飞秒脉冲激光器具有大约3立方微米的成像和振动分辨率。这是通过结合新型相敏感的OCT方法来实现的,可以使用该仪器来测试tecorial膜在侧面(radial)方向上具有机械共振的假设。包括共振在内的tecorial膜体内力学的知识将息息一个四分之一世纪的猜想,即器官如何实现内耳毛细胞立体膜的有效机械刺激以及随后对哺乳动物听力的显着敏感性。 公共卫生相关性:耳蜗机制的发现,这种光学相干断层扫描(OCT)仪器将允许的允许对正常听力的理解至关重要,这是用作临床听觉测试的耳声发射的机制,以及由临床听觉测试以及由听力造成的缺陷和聋哑基因和聋哑基因引起的。我们将开发的OCT方法在耳鼻喉科中还具有其他对人类健康的应用:OCT可以将中耳结构的振动形象化为听力学方法,测量人内耳中的血液流动,以分类哪些突然耳聋的患者具有缺陷的流量或测量,并在微血管皮肤皮瓣中绘制血液流量不足,以提高瓣膜的数量。

项目成果

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