Wir berichten über ein koregistriertes Ultraschall- und photoakustisches Bildgebungsprotokoll für die transvaginale Bildgebung von Eierstock-/Adnexläsionen. Das Protokoll kann für andere translationale photoakustische Bildgebungsstudien wertvoll sein, insbesondere für solche, die kommerzielle Ultraschall-Arrays für die Detektion photoakustischer Signale und Standard-Delay-and-Sum-Beamforming-Algorithmen für die Bildgebung verwenden.
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Methodenartikel
Ein gemeinsames Ultraschall- und photoakustisches Bildgebungsprotokoll für die transvaginale Bildgebung von Ovarialläsionen
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Eierstockkrebs ist nach wie vor die tödlichste aller gynäkologischen Malignome, da es an zuverlässigen Screening-Instrumenten zur Früherkennung und Diagnose mangelt. Die photoakustische Bildgebung oder Tomographie (PAT) ist eine neue Bildgebungsmethode, die die Gesamthämoglobinkonzentration (relative Skala, rHbT) und die Blutsauerstoffsättigung (%sO2) von Eierstock- / Adnexläsionen liefern kann, die wichtige Parameter für die Krebsdiagnose sind. In Kombination mit koregistriertem Ultraschall (US) hat PAT ein großes Potenzial für die Erkennung von Eierstockkrebs und für die genaue Diagnose von Ovarialläsionen für eine effektive Risikobewertung und die Reduzierung unnötiger Operationen von gutartigen Läsionen gezeigt. Unseres Wissens unterscheiden sich die PAT-Bildgebungsprotokolle in klinischen Anwendungen jedoch stark zwischen verschiedenen Studien. Hier berichten wir über ein transvaginales Bildgebungsprotokoll für Eierstockkrebs, das für andere klinische Studien von Vorteil sein kann, insbesondere für solche, die kommerzielle Ultraschall-Arrays zur Erkennung photoakustischer Signale und Standard-Delay-and-Sum-Beamforming-Algorithmen für die Bildgebung verwenden.
Einleitung
Die photoakustische Bildgebung oder Tomographie (PAT) ist eine hybride Bildgebungsmodalität, die die optische Absorptionsverteilung bei US-Auflösung und Tiefen weit über die optische Diffusionsgrenze des Gewebes (~ 1 mm) hinaus misst. Bei PAT wird ein Nanosekunden-Laserpuls verwendet, um biologisches Gewebe anzuregen, was aufgrund der optischen Absorption zu einem vorübergehenden Temperaturanstieg führt. Dies führt zu einem anfänglichen Druckanstieg, und die resultierenden photoakustischen Wellen werden von US-Wandlern gemessen. Multispektraler PAT beinhaltet die Verwendung eines durchstimmbaren Lasers oder mehrerer Laser, die bei verschiedenen Wellenlängen arbeiten, ....
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Protokoll
Alle durchgeführten Forschungsarbeiten wurden vom Institutional Review Board der Washington University genehmigt.
1. Systemkonfiguration: Optische Beleuchtung (Abbildung 1)
- Verwenden Sie einen Nd:YAG-Laser, der einen gepulsten, abstimmbaren (690-890 nm) Ti-Saphir-Laser mit 10 Hz pumpt.
- Erweitern Sie den Laserstrahl, indem Sie den Strahl zuerst mit einer plankonkaven Linse divergieren und dann den Strahl mit einer plankonvexen Linse kollimieren. Verwenden Sie zwei Spiegel, um den Strahl auf einen Strahlteiler zu richten (siehe unten).
- Teilen Sie den....
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Ergebnisse
Hier zeigen wir Beispiele für maligne und normale Ovarialläsionen, die von USPAT abgebildet wurden. Abbildung 3 zeigt eine 50-jährige prämenopausale Frau mit bilateralen multizystischen Adnexmassen, die durch kontrastmittelverstärkte CT aufgedeckt wurden. Abbildung 3A zeigt das US-Bild der linken Adnexe mit dem ROI, der den verdächtigen festen Knoten innerhalb der zystischen Läsion markiert. Abbildung 3B zeigt die PAT-rHbT-Karte, di.......
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Diskussion
Optische Beleuchtung
Die Anzahl der verwendeten Fasern basiert auf zwei Faktoren: der Gleichmäßigkeit der Lichtausleuchtung und der Systemkomplexität. Es ist wichtig, ein gleichmäßiges Lichtausleuchtungsmuster an der Hautoberfläche zu haben, um Hot Spots zu vermeiden. Es ist auch wichtig, das System einfach und robust mit einer minimalen Anzahl von Fasern zu halten. Die Verwendung von vier separaten Fasern hat sich bereits als optimal erwiesen, um eine gleichmäßige Ausleuchtung in Tiefen von mehreren .......
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Offenlegungen
Die Autoren haben keine relevanten finanziellen Interessen an dem Manuskript und keine anderen potenziellen Interessenkonflikte offenzulegen.
Danksagungen
Diese Arbeit wurde vom NCI unterstützt (R01CA151570, R01CA237664). Die Autoren danken der gesamten GYN-Onkologie-Gruppe unter der Leitung von Dr. Mathew Powell für die Hilfe bei der Rekrutierung von Patienten, den Radiologen Dr. Cary Siegel, Dr. William Middleton und Dr. Malak Itnai für die Unterstützung bei den US-Studien und dem Pathologen Dr. Ian Hagemann für die Hilfe bei der pathologischen Interpretation der Daten. Die Autoren danken Megan Luther und den Koordinatoren der GYN-Studie bei der Koordination der Studienpläne, der Identifizierung von Patienten für die Studie und der Einholung einer Einverständniserklärung.
....Zugriff eingeschränkt. Bitte melden Sie sich an oder starten Sie eine Testversion, um diesen Inhalt anzuzeigen.
Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Klinisches US-Bildgebungssystem | Alpinion Medical Systems | EC-12R | Voll programmierbares klinisches US-System |
| Dielektrischer Spiegel | Thorlabs | BB1-E03 | Wird verwendet, um Licht entlang des Strahlengangs zu reflektieren |
| Endocavity US-Schallkopf | Alpinion Medical Systems | EC3-10 | Transvaginale Ultraschallsonde |
| Laserleistungsmesser | Coherent | LabMax TOP | Verwendet zur Messung der Laserenergie |
| Multimode-Glasfaser | Thorlabs | FP1000ERT | Kopplung des Laserlichts an die endokavistische Ultraschallsonde |
| Nichtpolarisierende Strahlteilerplatte | Thorlabs | BSW11 | Zur Aufteilung des Laserstrahls in Sensoren zur Messung der Energie |
| Plankonkave Linse | Thorlabs | LC1715 | Zur Laserstrahlausdehnung |
| Plankonvexe Linse | Thorlabs | LA1484-B | Für die Kollimation von Laserstrahlen |
| Plankonvexe Linse | Thorlabs | LA1433-B | Wird verwendet, um Licht in vier optische Fasern zu fokussieren |
| Polarisationsstrahlteilerwürfel | Thorlabs | PBS252 | Zum Aufteilen des Laserstrahls in vier |
| Strahlen Schutzsonde shealth | Kundenspezifischer 3D-gedruckter | Halt und Schutz der vier optischen Fasern an der Spitze der Ultraschallsonde | |
| Rechtwinkliger Prismenspiegel | Thorlabs | MRA25-E03 | Wird verwendet, um Licht entlang des Strahlengangs zu reflektieren |
| Abstimmbares Lasersystem | Symphotic TII | LS-2145-LT50PC | Lichtquelle für multispektrale PAT |
| USPAT-Steuerungssoftware | Speziell entwickelt in C++ | Steuert die Erfassungsparameter des Ultraschallgeräts und der Laserwellenlänge | |
| USPAT-Bildanzeigesoftware | Speziell entwickelt in C++ | Zeigt die US/PAT B-Scans und sO2/rHbT-Karten in Echtzeit an Zeit |
Referenzen
- Nandy, S., et al. Evaluation of ovarian cancer: Initial application of coregistered photoacoustic tomography and US. Radiology. 289 (3), 740-747 (2018).
- Amidi, E., et al. Role of blo....
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Nachdrucke und Genehmigungen
