Abstract

We have developed photoacoustic endoscopy with a miniaturized imaging probe. A light-guiding optical fiber, an ultrasonic sensor, and a mechanical scanning unit are integrated to enable circumferential sector scanning, which produces B-scan images. Biological tissues, including the gastrointestinal tract of a rat, have been imaged ex vivo or in situ.

© 2009 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. L.V.Wang, ed., Photoacoustic Imaging and Spectroscopy (Taylor & Francis/CRC Press, 2009).
    [CrossRef]
  2. A. A. Oraevsky and A. A. Karabutov, in Biomedical Photonics Handbook, T.Vo-Dinh, ed. (CRC Press, 2003), Vol. PM125, Chap. 34.
  3. K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Opt. Lett. 30, 625 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. H. F. Zhang, K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Nat. Biotechnol. 24, 848 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  5. G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. E. Bouma, M. E. Brezinski, N. J. Weissman, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 543 (1996).
    [CrossRef] [PubMed]
  6. S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
    [CrossRef] [PubMed]
  7. R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
    [CrossRef]
  8. J. A. Viator, G. Paltauf, S. L. Jacques, and S. A. Prahl, Proc. SPIE 4256, 16 (2001).
    [CrossRef]
  9. S. Sethuraman, S. R. Aglyamov, J. H. Amirian, R. W. Smalling, and S. Y. Emelianov, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 54, 978 (2007).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. J. Menzel and W. Domschke, Am. J. Gastroenterol. 95, 605 (2000).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. Laser Institute of America, American National Standard for the Safe Use of Lasers, ANSI Z136.1-2000 (American National Standards Institute, Inc., 2000).

2007

S. Sethuraman, S. R. Aglyamov, J. H. Amirian, R. W. Smalling, and S. Y. Emelianov, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 54, 978 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

2006

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

H. F. Zhang, K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Nat. Biotechnol. 24, 848 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

2005

2004

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

2001

J. A. Viator, G. Paltauf, S. L. Jacques, and S. A. Prahl, Proc. SPIE 4256, 16 (2001).
[CrossRef]

2000

J. Menzel and W. Domschke, Am. J. Gastroenterol. 95, 605 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

1996

Aglyamov, S. R.

S. Sethuraman, S. R. Aglyamov, J. H. Amirian, R. W. Smalling, and S. Y. Emelianov, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 54, 978 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Amirian, J. H.

S. Sethuraman, S. R. Aglyamov, J. H. Amirian, R. W. Smalling, and S. Y. Emelianov, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 54, 978 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Boppart, S. A.

Bouma, B. E.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. E. Bouma, M. E. Brezinski, N. J. Weissman, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 543 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Brezinski, M. E.

Burg, J.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Chan, R.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

de Boer, J. F.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Delaney, P.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Desjardins, A.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Domschke, W.

J. Menzel and W. Domschke, Am. J. Gastroenterol. 95, 605 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Emelianov, S. Y.

S. Sethuraman, S. R. Aglyamov, J. H. Amirian, R. W. Smalling, and S. Y. Emelianov, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 54, 978 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Enders, M.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Evans, J.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Fujimoto, J. G.

Galle, P. R.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Gnaendiger, J.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Jacques, S. L.

J. A. Viator, G. Paltauf, S. L. Jacques, and S. A. Prahl, Proc. SPIE 4256, 16 (2001).
[CrossRef]

Janell, D.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Jang, I. K.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Karabutov, A. A.

A. A. Oraevsky and A. A. Karabutov, in Biomedical Photonics Handbook, T.Vo-Dinh, ed. (CRC Press, 2003), Vol. PM125, Chap. 34.

Kiesslich, R.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Maslov, K.

H. F. Zhang, K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Nat. Biotechnol. 24, 848 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Opt. Lett. 30, 625 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

McLaren, W.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Menzel, J.

J. Menzel and W. Domschke, Am. J. Gastroenterol. 95, 605 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Nafe, B.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Neurath, M. F.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Nishioka, N. S.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Oh, W. Y.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Oraevsky, A. A.

A. A. Oraevsky and A. A. Karabutov, in Biomedical Photonics Handbook, T.Vo-Dinh, ed. (CRC Press, 2003), Vol. PM125, Chap. 34.

Paltauf, G.

J. A. Viator, G. Paltauf, S. L. Jacques, and S. A. Prahl, Proc. SPIE 4256, 16 (2001).
[CrossRef]

Polglase, A.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Prahl, S. A.

J. A. Viator, G. Paltauf, S. L. Jacques, and S. A. Prahl, Proc. SPIE 4256, 16 (2001).
[CrossRef]

Sethuraman, S.

S. Sethuraman, S. R. Aglyamov, J. H. Amirian, R. W. Smalling, and S. Y. Emelianov, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 54, 978 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Shishkov, M.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Smalling, R. W.

S. Sethuraman, S. R. Aglyamov, J. H. Amirian, R. W. Smalling, and S. Y. Emelianov, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 54, 978 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Southern, J. F.

Stoica, G.

H. F. Zhang, K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Nat. Biotechnol. 24, 848 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Opt. Lett. 30, 625 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Suter, M.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Tearney, G. J.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

G. J. Tearney, S. A. Boppart, B. E. Bouma, M. E. Brezinski, N. J. Weissman, J. F. Southern, and J. G. Fujimoto, Opt. Lett. 21, 543 (1996).
[CrossRef] [PubMed]

Thomas, S.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Vakoc, B. J.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Viator, J. A.

J. A. Viator, G. Paltauf, S. L. Jacques, and S. A. Prahl, Proc. SPIE 4256, 16 (2001).
[CrossRef]

Vieth, M.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

Wang, L. V.

H. F. Zhang, K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Nat. Biotechnol. 24, 848 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Opt. Lett. 30, 625 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Weissman, N. J.

Yun, S. H.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Zhang, H. F.

H. F. Zhang, K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Nat. Biotechnol. 24, 848 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Am. J. Gastroenterol.

J. Menzel and W. Domschke, Am. J. Gastroenterol. 95, 605 (2000).
[CrossRef] [PubMed]

Gastroenterol.

R. Kiesslich, J. Burg, M. Vieth, J. Gnaendiger, M. Enders, P. Delaney, A. Polglase, W. McLaren, D. Janell, S. Thomas, B. Nafe, P. R. Galle, and M. F. Neurath, Gastroenterol. 127, 706 (2004).
[CrossRef]

IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control

S. Sethuraman, S. R. Aglyamov, J. H. Amirian, R. W. Smalling, and S. Y. Emelianov, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 54, 978 (2007).
[CrossRef] [PubMed]

Nat. Biotechnol.

H. F. Zhang, K. Maslov, G. Stoica, and L. V. Wang, Nat. Biotechnol. 24, 848 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Nat. Med.

S. H. Yun, G. J. Tearney, B. J. Vakoc, M. Shishkov, W. Y. Oh, A. Desjardins, R. Chan, M. Suter, J. Evans, I. K. Jang, N. S. Nishioka, J. F. de Boer, and B. E. Bouma, Nat. Med. 12, 1429 (2006).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett.

Proc. SPIE

J. A. Viator, G. Paltauf, S. L. Jacques, and S. A. Prahl, Proc. SPIE 4256, 16 (2001).
[CrossRef]

Other

Laser Institute of America, American National Standard for the Safe Use of Lasers, ANSI Z136.1-2000 (American National Standards Institute, Inc., 2000).

L.V.Wang, ed., Photoacoustic Imaging and Spectroscopy (Taylor & Francis/CRC Press, 2009).
[CrossRef]

A. A. Oraevsky and A. A. Karabutov, in Biomedical Photonics Handbook, T.Vo-Dinh, ed. (CRC Press, 2003), Vol. PM125, Chap. 34.

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Schematic of the photoacoustic endoscopic probe: GM, geared micromotor; JB, jewel bearings; MN, magnets; OF, optical fiber; PM, plastic membrane (imaging window); SM, scanning mirror; UST, ultrasonic transducer. (b) Photograph of the probe. (c) Field of view: SW, stainless-steel wall (blocked zone, 110°); PM, plastic membrane (imaging zone, 250°).

Fig. 2
Fig. 2

(a) Typical photoacoustic (PA) A-line of the carbon fiber: raw data and amplitude of the Hilbert-transform. (b) Transverse PSF for the carbon fiber. (c) Photoacoustic image of a carbon fiber ( 6 μ m in diameter): Cartesian coordinate representation. (d) Polar-coordinate representation of image (c). (e) SNR versus target distance. (f) Radial resolution versus target distance. (g) Transverse resolution versus target distance.

Fig. 3
Fig. 3

(a) Photograph of the rat’s abdominal surface. (b) Photoacoustic (PA) B-scan image of the tissue shown in (a). (c) Photograph of the rat’s abdominal tissue segment (inner surface). The inset shows the whole sample from the outside. (d) PA image of the tissue shown in (c). (e) Photograph of the intact large intestinal tract, into which the endoscope was inserted. (f) PA image of the tissue shown in (e) from inside the intestine. BV, blood vessel; LB, laser beam ( 570 nm ) . Dashed arrow, scanning direction and range.

Metrics