[論文レビュー] Image-based investigation of the zebrafish developmental process using in vivo dynamic and multi-contrast optical coherence tomography

Cunyou Bao, Aiyi Sui+6 more|arXiv (Cornell University)|Feb 13, 2026

Optical Coherence Tomography Applications被引用数 0

ひとこと要約

この研究は、in vivo のダイナミック OCT、偏光感度 OCT、OCT 血流イメージングを用いて、2 週齢から12 ヶ月までのゼブラフィッシュの発生を追跡し、ラベルなしで血管、脊椎、および皮膚ストライプのダイナミクスを明らかにします。

ABSTRACT

We demonstrate in vivo dynamic optical coherence tomography (DOCT) imaging of zebrafish development from 2 weeks to 12 months post-fertilization, integrated with polarization-sensitive OCT (PS-OCT), OCT angiography (OCTA), and histological validation. Two DOCT algorithms were utilized: logarithmic intensity variance and late OCT correlation decay speed, which characterize the occupancy of dynamic scatterers and their motion speeds, respectively. Our results show that skin stripes exhibit high DOCT signals and it varies among the pigment-cell types. Furthermore, the combination of DOCT and PS-OCT captures the maturation of these stripes. In addition, DOCT and OCTA successfully visualized the developmental progression of blood and lymphatic vessels, as well as spinal tissues.

研究の動機と目的

• ゼブラフィッシュ発生における組織動態を DOCT in vivo で調査する。
• DOCT を PS-OCT、OCTA、組織学と統合し、マルチコントラスト評価を行う。
• 発生段階における皮膚ストライプ、血管網、脊椎の動的活動を特徴づける。
• 発生イベントの動作補正済み、深さ分解視覚化を提供する。
• OCT に基づく所見を組織学的観察で検証する。

提案手法

• 1.3 μm で 50,000 A 線/秒の swept-source Jones-matrix OCT 系を使用。
• 各位置で 32 フレーム DOCT シーケンスと 4 フレーム MOT/OCTA スキャンを取得。
• DOCT コントラストとして LIV（対数強度分散）と OCDS_l（遅い OCT 相関減衰速度）を計算。
• OCT 強度と LIV または OCDS_l を組み合わせた擬似カラー HSV オーバーレイを生成。
• 血管・偏光対比のために OCTA および DOPU 画像を作成。
• 32 フレーム列に対してブ bulk-モーション補正を適用し、深さ解像視覚化のためのスラブ投影を計算。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2 週齢から12 ヵ月までの発生過程で、ゼブラフィッシュの皮膚、血管、脊椎の動的組織プロセスはどう evolv するか？
• RQ2 DOCT 信号（LIV および OCDS_l）で血管成熟とリンパ系成熟と色素ストライプ形成をin vivo で識別できるか？
• RQ3 ゼブラフィッシュの主要解剖構造の深さ・発生段階特異的 DOCT 指紋は何か？
• RQ4 マルチコントラスト OCT（DOCT、PS-OCT、OCTA、DOPU）が発生全体を通じて組織学とどう相関するか？

主な発見

Vessel type	LIV	OCDS_l
MBV	High	Low
ISV	High	High
SLV	Moderate	High

• DOCT 信号は幼生から若齢期への血管リモデリングを示し、椎間血管は高い LIV と OCDS_l を示す一方、主要血管は流速が速いため高 LIV だが OCDS_l は低くなる。
• 皮膚のストライプ形成は高い LIV と OCDS_l が共局在する領域と一致し、暗-明のストライプパターンおよび DOPU 変化と一致する。
• 脊髄のダイナミクスは初期に広範な OCDS_l から、発生が進むにつれて背側局在へと低下し、背腹のニューロン活動の違いを示唆する。
• OCTA は進化する血管網を可視化し、成体では深部への減衰が DOCT の深部構造感度を低下させる。
• 同時の組織学は DOCT で同定された構造とその発生進行を確認し、マルチコントラストアプローチの有効性を検証する。