Optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein hochauflösendes bildgebendes Verfahren, das die Analyse gewebespezifischer optischer Eigenschaften ermöglicht und die Mittel zur Gewebedifferenzierung bereitstellt. Wir haben eine nadelbasierte OCT entwickelt, die eine Echtzeit-Bildgebung in Kombination mit einer Tumordifferenzierung vor Ort ermöglicht. In dieser Veröffentlichung wird ein Verfahren zur perkutanen, nadelbasierten OCT von Nierenmassen beschrieben.
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Methodenartikel
In Vivo, perkutane, Nadel Based, Optical Coherence Tomography von Nierentumoren
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Optische Kohärenztomographie (OCT) ist das optische Äquivalent zur Ultraschallbildgebung, basierend auf der Rückstreuung von Nahinfrarotlicht. OCT liefert Echtzeitbilder mit einer axialen Auflösung von 15 μm bei einer effektiven Gewebepenetration von 2-3 mm. Innerhalb der OCT-Bilder wird der Verlust der Signalintensität pro Millimeter Gewebepenetration, der Dämpfungskoeffizient, berechnet. Der Dämpfungskoeffizient ist eine gewebespezifische Eigenschaft, die einen quantitativen Parameter für die Gewebedifferenzierung darstellt.
Bisher wurden Entscheidungen zur Behandlung von Nierenmassen hauptsächlich auf der Grundlage von MRT- und CT-Bildgebungsmerkmalen, Alter und Komorbidität getroffen. Diesen Parametern und diagnostischen Methoden fehlt jedoch die Finesse, um das bösartige Potenzial einer Nierenmasse wirklich zu erkennen. Eine erfolgreiche Kernbiopsie oder Feinnadelaspiration bietet eine objektive Tumordifferenzierung mit Sensitivität und Spezifität im Bereich von 95-100%. Es ist jedoch mit einer nicht-diagnostischen Rate von insgesamt 10-20 % und sogar bis zu 30 % bei SRM zu rechnen, was den diagnostischen Prozess aufgrund der häufigen Notwendigkeit zusätzlicher Biopsieverfahren verzögert.
Unser Ziel ist es, OCT zu einer optischen Biopsie zu entwickeln, die Echtzeit-Bildgebung in Kombination mit einer Tumordifferenzierung vor Ort ermöglicht. Diese Veröffentlichung bietet einen detaillierten Schritt-für-Schritt-Ansatz für die perkutane, nadelbasierte OCT von Nierenmassen.
Einleitung
In den vergangenen Jahrzehnten haben einen stetigen Anstieg der Inzidenz von Nierentumoren 1,2 gezeigt. Bisher wurden Nierenmassenbehandlungsentscheidungen in erster Linie anhand der MRI und CT-Abbildungseigenschaften, Alter und Begleiterkrankungen vorliegen. Allerdings sind diese Diagnosemethoden und klinische Parameter fehlt die Raffinesse, um wirklich erfassen das maligne Potential eines Nierenmasse. Eine Stanzbiopsie oder Feinnadelpunktion mit genügend Gewebe für pathologische Auswertung (Diagnose) liefert objektive Tumordifferenzierung sowohl Sensitivität und Spezifität im Bereich von 95-100% 3. Daher Biopsie Akzeptanz bei der Bewertung von verdächtigen Nierentumoren 4,5. Allerdings Biopsien, ohne ausreichend Gewebe, um eine Diagnose oder bei normalen Nierenparenchym (non-Diagnose) treten mit einer Rate von 10-20% insgesamt, und sogar bis zu 30% in kleinen Nierentumoren (<4 cm, SRM) aufzubauen, verzögert der Diagnoseprozess aufgrund der häufigen Notwendigkeit zusätzlicherBiopsie 3,5.
Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein neuartiges bildgebendes Verfahren, das das Potenzial, die oben genannten Hürden bei Nierenmassen Differenzierung überwunden hat. Basierend auf der Rückstreuung von Licht im nahen Infrarot liefert OCT-Bilder mit einer 15 um die axiale Auflösung bei einer wirksamen Gewebepenetration von 2-3 mm (Figur 1, 2). Der Verlust der Signalintensität pro Millimeter Gewebepenetration, einer Resultierenden von gewebespezifischen Lichtstreuung wird als Dämpfungskoeffizienten ausgedrückt (μ Okt: mm -1). Wie durch Faber et al 6 beschrieben. Histologischen Eigenschaften korreliert werden kann OCT Werte bietet eine quantitative Parameter zur Gewebedifferenzierung (Abbildung 3) μ.
Während der Krebsentstehung, bösartige Zellen zeigen eine erhöhte Anzahl, größer und unregelmäßig geformte Kerne mit einen höheren Brechungsindex und aktiver Mitochondrien. Durch diese Überexpression von Zellbestandteilen, ist eine Änderung in μ OAT erwarten beim Vergleich malignen Tumoren zu gutartigen Tumoren oder unberührt Gewebe 7.
Kürzlich haben wir die Fähigkeit der oberflächlichen Oktober, zwischen gutartigen und bösartigen Nierentumoren 8,9 unterscheiden. Bei 16 Patienten wurden intraoperative Oktober Messungen von Tumorgewebe unter Verwendung eines extern platziert Oktober Sonde erhalten. Der Steuerarm OCT Messungen unbeeinflußt Gewebe in der gleichen Patienten umfaßt. Normalgewebe zeigten eine signifikant niedrigere mittlere Schwächungskoeffizient im Vergleich zu bösartigem Gewebe, bestätigt das Potenzial von OCT für Tumor-Differenzierung. Diese quantitative Analyse wurde in ähnlicher Weise in die Besoldungsgruppe andere Arten von bösartigem Gewebe, wie Urothelkarzinom 10,11 und Vulva epitheliale Neoplasie Differenzierung 12 angewendet.
ent "> Wir wollen Oktober in eine optische Biopsie entwickelt, Echtzeit-Bildgebung mit on-the-spot Tumordifferenzierung kombiniert. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, eine perkutane, Nadel basierend beschreiben, Oktober Ansatz bei Patienten mit einer Diagnose feste steigernden Nierenmasse. Diese Methode Beschreibung ist unseres Wissens das erste, um die Möglichkeit von Nadel basierend Oktober von Nierentumoren zu bewerten.Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Protokoll
Das vorgestellte Verfahren nach einem von der Institutional Review Board des Academic Medical Center Amsterdam, Registriernummer NL41985.018 genehmigten Forschungsprotokoll statt. Eine schriftliche Einverständniserklärung ist von allen Beteiligten erforderlich.
1. System
- Für dieses Experiment wurde mit einem Fourier-Domain-OCT-System, die bei einer 1,280-1,350 nm Wellenlängenband 13. Fourier-Bereich Niederkohärenz-Interferometrie ermöglicht eine kontinuierliche Abtastung, die im Vergleich zu der ersten Generation der Zeitdomäne OCT-Systeme die Datenerfassungsgeschwindigkeit erhöht. Hinweis: Das OCT-System mit einem faseroptischen Sonde schraubenförmig bei ~ 90 ° angeschlossen, Scannen. Sie hat einen Außendurchmesser von 2.7F (0,9 mm) und eine einführbare Länge von 135 cm. Die Sonde verbindet sich mit dem Oktober-Konsole über einen Antriebsmotor und Lichtsteuerung (Montage Dock) mit einem Pullback Bereich von 54 mm. Die erworbenen Oktober Datensätze bestehen aus 541 Schnittbilder (B-Bilder) with eine axiale Auflösung von 15 um (1, 2).
- Um genaue und reproduzierbare Dämpfungsmessungen zu gewährleisten, kalibriert durch Messen μ OCT zur steigenden Konzentrationen bezogen auf Gewichtsprozent einer Fettemulsion, (zum Beispiel Intralipid), wie zuvor von Kodach et al. 14, 15 beschrieben.
Kurz gesagt:- Verdünnen Sie eine Standard-Charge von 20% Fettemulsion mit VE-H 2 O, um Konzentrationen von 0,125, 0,250, 0,5, 1,0, 2,0, 4,0, 10, 15 und 20 (Lager) Prozent.
- Setzen Sie den OCT-Sonde in 200 ml Fettemulsion Gemischs und erwerben ein OCT-Messung.
- Querverweis extrahiert μ Oktober Werte mit bekannten Werten in der Literatur.
- Verdünnen Sie eine Standard-Charge von 20% Fettemulsion mit VE-H 2 O, um Konzentrationen von 0,125, 0,250, 0,5, 1,0, 2,0, 4,0, 10, 15 und 20 (Lager) Prozent.
2. Time Out und Patientenlagerung
- Vor dem Start des Verfahrens, führen Sie eine "Auszeit" Check-Name, Geburtsdatum, Verfahren, procedural Seite Antikoagulans Verwendung und Allergien.
- In Abhängigkeit von der Tumorlokalisation, legen Sie die Patienten entweder in Bauch- oder Seitenlage. Geben Sie dem Patienten mit angemessener Unterstützung und überprüfen, ob er / sie geht davon aus bequem in dieser Position über einen 20-40 min Periode sein.
- Mit Ultraschall (US) 16, den Tumor zu lokalisieren und markieren Sie die Nadeleinstichpunkt auf der Haut mit dauerhafter Tinte.
HINWEIS: Bei der Verwendung von Computertomographie (CT), mit einem flexiblen Nadelführung Schablone, um die bevorzugte Position der Zugangsnadel zu lokalisieren.
3. Desinfektion und sterilen Abdeckung
- Setzen Sie auf einen chirurgischen Kappe und Mundschutz.
- Reinigen Sie die Haut um die Einstichstelle mit einem Chlorhexidin / Alkohol-Lösung, kümmert sich nicht um die zuvor platzierten Nadeleinstich Markierung zu entfernen (Schritt 2.3). Desinfektions einen weiten Bereich wird die Notwendigkeit für eine zusätzliche Reinigung bei unerwarteten Zugangsnadel Neupositionierung zu verhindern.
- Mit reGard der sterilen Inhalt, öffnen Sie die perkutane Punktion Set enthält: eine 10-ml-Spritze, eine stumpfe Punktionsnadel, eine 21 G Injektionsnadel, ein Skalpell, eine 15 G koaxiale Führungsnadel, eine 18 G Trokarnadel und eine 16 G Kernbiopsiepistole.
- Hände gründlich waschen, Anwendung Händedesinfektion danach. Setzen Sie auf einen OP-Kittel und sterile Handschuhe.
- Bedecken Sie den Patienten in sterilen Tüchern.
- Tragen Sie eine sterile Abdeckung um die Ultraschallsonde und befestigen Sie die Nadelführung an Ort und Stelle.
4. Oktober Vorbereitung
- Starten Sie das OAT-Konsole und geben Sie die Patientendaten in den Bereichen Patienten-ID bezeichnet, Nachname, Vorname und DOB (Geburtsdatum) mit Hilfe der Konsolenschnittstelle.
- Hinsichtlich des sterilen Inhalts, entpacken Sie die Oktober-Paket enthält ein OCT-Sonde, eine sterile Dock Befestigungsabdeckung und eine 5 ml Luer-Lock-Spritze.
- Übernehmen Sie die sterile Abdeckung am Oktober Konsolenmontage Dock. Führung des nicht-sterilen Montage Dock erfordert dieHilfe eines Assistenten.
- Füllen Sie den 5-ml-Spritze mit 0,9% NaCl und befestigen Sie es am Spülanschluss. Spülen Sie die Sonde Oktober bis Wasser im distalen Teil der Sondenhülle erscheint.
- Laden Sie die Oktober-Sonde in die Montage Dock. Nach dem Laden der Sonde drehen und emittieren rotes Licht bestätigt reibungslose Funktionieren. Lassen Sie die Sonde in der Schutzhülle beim Spülen und Laden, um das Risiko von Schäden zu minimieren.
- Entfernen Sie die Oktober-Sonde aus dem Cover. Legen Sie die Sonde auf eine harte Oberfläche und mit einem Skalpell, um die Spitze zu verkürzen. Fixieren den distalen Teil der Sonde während des Schneidens, um Druck auf die optische Faser und das Prisma zu minimieren. Schneiden 5 mm distal von Prisma, mit dem ausgesendeten (rot) Licht zur Orientierung.
5. Puncture
- Betäuben die Haut und tiefen Schichten mit 2% Lidocain (20 mg / ml). Warten Sie einige Minuten unter Berücksichtigung der Lidocain wirksam werden. Bitten Sie den Patienten, wenn es irgendeinen Schmerz.
- Mit der Nadelführung, legen Sie die15 G koaxiale Führungsnadel Überprüfung der Position durch Bildgebung. Wenn Platzierung zufriedenstellend ist, entfernen Sie den Verschluss (scharfe Nadelkern).
- Legen Sie die 18 G Trokarnadel durch die Punktionsnadel, Durchstechen der Tumor. Auch überprüft die Position der Nadel mit Bildgebung. Wenn die Platzierung ist zufriedenstellend entfernen Sie die Verschluss.
- Führen Sie die Sonde bis Oktober die Trokarnadel, bis das Gefühl Widerstand.
- Während die Festsetzung der OCT-Sonde einfahren Trokarnadel, Freilegung der OCT-Sonde, um das Tumorgewebe. Halten Sie die Spitze des Trokarnadel innerhalb des Tumors minimiert Abknicken des OCT-Sonde während Atemzyklen. Dies senkt das Risiko einer Schädigung Sonde.
- Oktober Scan:
- Führen Sie einen OCT-Scan, mit der Konsole bei 541 B-Scans pro Datensatz gesetzt. Das hier verwendete OCT-System wird eine automatische Rückzieh über eine Länge von 5,4 cm benötigt keine speziellen Parametereinstellungen durchzuführen.
- Überprüfen Sie die Scan-Qualität, Artefakte und das Aussehen der festen Gewebes (1A). Artefakte erscheinen am häufigsten als kreisförmige Bänder, sich von der normalen Oktober Muster (Abbildung 1B).
- Bringen Sie die Sonde, wenn Artefakte besteht, nachdem erneut zu scannen.
- Wiederholen Sie die Schritte 5.6 bis mindestens 3. Oktober Datensätze übernommen.
- Entfernen Sie die Sonde und Oktober Trokarnadel, so dass die Punktionsnadel in-place.
- Der Arm des Kernbiopsiepistole und legen Sie sie durch die Führungsnadel, die Überprüfung der Lage auf Bildgebung.
- Wenn die Positionierung ist zufriedenstellend, Feuer der Biopsiepistole.
- Zeigen Biopsiematerial in Behälter nach Pathologie Protokoll. Hier Ort Biopsien auf eine Petrischale mit einem Papiereinleger, ausreichend mit 0,9% NaCl gesättigt.
- Überprüfen Sie die Stanzbiopsie Qualität und wiederholen Sie Schritt 5.9 und 5.10 bis genügend Material erhalten.
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Ergebnisse
Unter den ersten 25 Tumoren (23 Patienten), wurden insgesamt 24 erfolgreiche Oktober Verfahren durchgeführt. In einem Fall führte eine Sonde eine Fehlfunktion der Unfähigkeit, einen OCT-Scan zu erwerben. Zwei Nebenwirkungen (AE) aufgetreten ist, die im Detail in der Diskussion beschrieben werden. Allgemeine Eigenschaften der Patienten sind in Tabelle 1 zu finden.
Die OCT-Konsole vorinstalliert Software, die Echtzeit-OCT-Bilder für die sofortige qualitative Analyse der erfass...
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Diskussion
In dieser Veröffentlichung berichten wir über die Möglichkeit der perkutanen, Nadel Sitz Oktober der Niere. Dies ist ein wichtiger erster Schritt bei der Entwicklung der OCT in einer klinisch anwendbare Technik für Tumordifferenzierung als "Optical Biopsy" bezeichnet. Unsere ersten 25 Patienten wurden perkutane Oktober gezeigt, dass eine einfache und sichere Verfahren. Optisches Biopsie hat zwei Vorteile gegenüber herkömmlichen Stanzbiopsien. Zuerst wird die Echtzeit-Erfassung und Analyse von OCT-Daten liefern...
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Offenlegungen
Die Autoren dieses Artikels haben nichts offenzulegen.
Danksagungen
Diese Arbeit wird von der Cure for Cancer Foundation, der Dutch Technology Foundation (STW) und der Netherlands Organisation for Health Research and Development (ZonMw) finanziert.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 15 G/7,5 cm Co-Axial Einführnadel | Angiotech, Gainesville, USA | MCXS1612SX | |
| 18 G/20 cm Trokarnadel | Cook medical, Bloomington, USA | DTN-18-20.0-U | |
| 16 G/20 cm Quick-Core Biopsy | Gun Cook Medical, Bloomington, USA | G07827 | |
| Ilumien Optis PCI Optimization System (OCT & FFR) | St. Jude medical, St. Paul, USA | C408650 | Teil des Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| Dragonfly Duo Imaging Katheter | LightLab Imaging, Westford, USA | C408644 | Teil des Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| Sterile Dockabdeckung | CFI Med. Solutions, Fenton, USA | 200-700-00 | Teil des Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| 5 ml Luer-Lock-Spritze | Merit Med. Syst., South Jordan, USA | C408647 | |
| 10 ml Spritze | BD, Franklin Lakes, USA | 300912 | |
| 18 g Blunt Fill Needle | BD, Franklin Lakes, USA | 305180 | |
| 21 G Injektionsnadel | BD, Franklin Lakes, USA | 301155 | |
| Steriles Skalpell | BD, Franklin Lakes, USA | 372611 | |
| NaCl 0,9%ige Lösung | Braun, Melsungen AG, Deutschland | 222434 | |
| Lidocaï ne HCl 2% (20 mg/ml) Lösung | Braun, Melsungen AG, Deutschland | 3624480 | |
| Steriles Ultraschallgel, Aquasonic 100 | Parker Lab. Inc., Fairfield, USA | GE424609 | |
| Sterile Ultraschallabdeckung | Microtek Med., Alpharetta, USA | PC1289EU | |
| Pathology | |||
| AMIRA Softwarepaket | FEI Visualization Sciences Group, Hillsboro, USA | Softwareplattform für die 3D-Datenanalyse | |
| FIJI Softwarepaket (Open Source) | Open Source, http://fiji.sc/Fiji | Open Source Bildverarbeitungssoftware |
Referenzen
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