Multispectral Real-time Fluoreszenz-Imaging für die intraoperative Detektion des Sentinel Lymph Node in Gynäkologische Onkologie
20. Oktober 2010
Fluoreszenz-Bildgebung ist eine viel versprechende innovative Modalität für die Bild-Chirurgie in der chirurgischen Onkologie. In diesem Video, das wir beschreiben die technischen Verfahren zur Detektion der Sentinel-Lymphknoten mittels Fluoreszenz-Bildgebung als in gynäkologischen oncologicy präsentiert. Eine multispektrale Fluoreszenz-Kamera-System, zusammen mit dem fluoreszierenden Indocyaningrün, angewendet wird.
Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist die intraoperative Detektion des Wächterlymphknotens bei Gebärmutterhalskrebs oder Vulvakarzinom. Der Wächterlymphknoten ist der erste abfließende Lymphknoten aus einem Tumor. Bei diesem Verfahren wird ein Fluoreszenzmittel, incy und green oder ICG, zusammen mit dem standardmäßigen blauen Farbstoff um den Primärtumor injiziert.
Die Lösung wird zum ersten drainierenden Lymphknoten befördert. Ein speziell angefertigtes intraoperatives multispektrales Fluoreszenzkamerasystem, das vor der Operation im Operationssaal installiert wird, zeichnet in Echtzeit in vivo Ereignisse des Lymphflusses auf der Grundlage des Fluoreszenzsignals auf, basierend auf in vivo sowie ex vivo Ergebnisse, die die Stärke des Fluoreszenzsignals anzeigen, und die klassische Methode zur Erkennung von Blauverfärbungen. Der Chirurg wird bei der Entfernung des Wächterlymphknotens angeleitet.
Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden besteht darin, dass es sich um ein einstufiges Verfahren handelt, bei dem die Visualisierung und Entfernung von Lymphknoten während der Operation erfolgt. Diese Plattformtechnologie kann aktuelle Konzepte in der chirurgischen Onkologie verbessern, indem sie dem Chirurgen nicht nur anatomische Informationen zur Verfügung stellt, sondern gleichzeitig eine dynamische Echtzeit-Fluoreszenzverfolgung in vivo ermöglicht. Um dieses Protokoll durchzuführen, richten Sie die intraoperative multispektrale Fluoreszenzkamera ein, die in der Regel individuell angepasst wird.
Das hier gezeigte System wurde am Institut für biologische und medizinische Bildgebung in München entwickelt. In enger Zusammenarbeit mit SEARCHs wird ein Laser zur Anregung der Fluoreszenzsonde eingesetzt. Die Filter der Kamera sind auf Nahinfrarotfluoreszenz mit einer Anregungswellenlänge bei 750 Nanometern und einer Emissionswellenlänge von 800 plus oder minus 20 Nanometern eingestellt, wenn Emissionslicht das optische System passiert, wo es in sichtbares Licht, intrinsische Fluoreszenz und Nahinfrarotfluoreszenz aufgeteilt wird.
Die CCD-Kameras sind so ausgerichtet, dass sie die einzelnen Lichtbündel detektieren, so dass die multispektralen Signale aller Kameras verarbeitet werden, um eine echte quantitative Fluor-Vier-Bioverteilung zu erhalten. Das Setup korrigiert auch Artefakte. Die Computermonitore auf dem Leitstand und im OP können Farb- und Fluoreszenzsignale sowohl als separate Bilder als auch unter sterilen Bedingungen in einem Bild überlagert darstellen.
Bereiten Sie das fluoreszierende Kontrastmittel Indocyaningrün in einer Konzentration von 0,5 Milligramm pro Milliliter in sterilem destilliertem Wasser vor. Verwenden Sie keine Kochsalzlösung, da dies das Reagenz ausfällt, lagern Sie die Lösung sofort an einem dunklen, kühlen Ort, um ein Ausbleichen zu verhindern und die Integrität des ICG-Reagenzes zu erhalten, um Interferenzen mit der Standardposition des chirurgischen Eingriffs zu minimieren, und starten Sie das Kamerasystem im Operationssaal vor der Operation und überprüfen Sie die Verbindungen zu den hochauflösenden Bildschirmen für die Verwendung während der Operation. Decken Sie die Kamera mit sterilen Standardabdeckungen unter sterilen Verfahren und Bedingungen ab, wie im Video gezeigt.
Vor der Injektion des Fluoreszenzmittels. Positionieren Sie die Kamera über dem Patienten und belichten Sie das Interessenfeld. Stellen Sie den Zoom ein, um die Kamera zu fokussieren, und schalten Sie das Licht im Operationssaal aus, um das Fluoreszenzsignal besser zu erkennen.
Lotus-Spritze mit einem Milliliter 0,5 Milligramm pro Milliliter, ICG und gleichem Volumen des blauen Standardfarbstoffs. Injizieren Sie das Fluoreszenzmittel vorsichtig in vier Quadranten um den Primärtumor herum und versuchen Sie, ein Verschütten im Falle eines Verschüttens von ICG auf OP-Handschuhen zu verhindern. Wechseln Sie einfach die Handschuhe während des Eingriffs.
Manövrieren Sie die Kamera, um eine kontinuierliche Aufzeichnung des interessierenden Bereichs zu gewährleisten. Erfassen Sie Standbilder oder Echtzeitvideos des Lymphflusses und des Aussehens des fluoreszierenden Wächterlymphknotens. Eine Belichtungszeit von 180 bis 200 Millisekunden ergibt gute Videos.
Speichern Sie alle Daten entsprechend auf dem Computer für zukünftige Analysen. Die visuelle Inspektion auf Blauverfärbungen, die durch die Injektion von Patentblau verursacht werden, wird als Standardbestandteil des Verfahrens durchgeführt, wobei die gleichzeitig aufgenommenen Fluoreszenzbilder als Leitfaden dienen. Es wird eine Echtzeit-Exzision des Wächterlymphknotens durchgeführt.
Die Echtzeit-Bildgebung hilft bei der Erkennung von fluoreszierenden Knoten an unerwarteten Lokalisationen, bei der Aufnahme von Excise-Bildern aller Excise-Lymphknoten in einer sequenziellen Art und Weise auf das Vorhandensein von Fluoreszenz. Bei der Aufnahme von Standbildern können längere Belichtungszeiten verwendet werden. Der Wächterlymphknoten wird zur histopathologischen Analyse eingeschickt, um das Vorhandensein oder Fehlen von Tumorzellen nachzuweisen.
Die Leistungsfähigkeit der intraoperativen Detektion eines Wächterlymphknotens mit diesem Protokoll der multispektralen Fluoreszenzbildgebung wird an diesem Beispiel eines in vivo multispektralen Fluoreszenzbildes eines Lymphknotens bei Vulvakarzinom demonstriert. Der fluoreszierende Lymphknoten in der Leistenregion vor der Exzision ist deutlich sichtbar. In diesem kurzen Film zeigen wir die Echtzeit-Detektion des Wächterlymphknotens anhand von Fluoreszenz bei einer Patientin mit Gebärmutterhalskrebs.
Hier zeigen wir ein ex vivo Bild eines Lymphknotens bei Gebärmutterhalskrebs. Das Farbbild des Lymphknotens wurde mit dem Fluoreszenzbild desselben Lymphknotens überlagert, wobei eine Pseudofarbskala verwendet wurde, um ein klares Bild mit einem hohen Signal-Hintergrund-Verhältnis zu erzeugen. Diese Technik ebnete nicht nur den Weg für Forscher auf dem Gebiet der chirurgischen Onkologie der bildgesteuerten Resektion des Sentinel-Lymphknotens, sondern bietet auch Möglichkeiten für eine spezifische tumorgesteuerte Bildgebung zur Beurteilung des Tumorrandes und patientenspezifische Interventionen bei Patienten mit soliden Tumoren und möglichen lokalen regionalen Metastasen.
Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie also einen guten Eindruck von der intraoperativen Echtzeit-Fluoreszenzbildgebung der Wächterlymphknoten bei gynäkologischen Krebserkrankungen haben.
Übersicht
Dieser Artikel stellt einen neuartigen Ansatz für die intraoperative Detektion von Wächterlymphknoten in der gynäkologischen Onkologie mittels Fluoreszenzbildgebung vor. Die Technik verbessert die Visualisierung des lymphatischen Flusses und unterstützt die Entfernung von Lymphknoten während der Operation.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Chirurgische Onkologie
- Fluoreszenzbildgebung
- Intraoperative Techniken
Hintergrund
- Der Wächterlymphknoten ist der erste Lymphknoten, der Abfluss vom Tumor erhält.
- Fluoreszenzstoffe wie Indocyaningrün (ICG) werden zur Verbesserung der Visualisierung verwendet.
- Bestehende Methoden weisen häufig keine Echtzeit-Bildgebungsfähigkeiten auf.
- Die multispektrale Fluoreszenzbildgebung bietet dynamisches Feedback während der Operation.
Zweck der Studie
- Verbesserung der Detektion von Wächterlymphknoten bei Patientinnen mit Zervix- und Vulvakarzinom.
- Nachweis der Wirksamkeit der Echtzeit-Fluoreszenzbildgebung während chirurgischer Eingriffe.
- Bereitstellung eines einstufigen Verfahrens zur Visualisierung und Entfernung von Lymphknoten.
Verwendete Methoden
- Injektion von ICG und herkömmlichem Blaufärbemittel um den Primärtumor herum.
- Verwendung eines speziell angefertigten multispektralen Fluoreszenzkamerasystems.
- Echtzeitüberwachung des lymphatischen Flusses und der Lymphknotenvisualisierung.
- Entfernung der Lymphknoten unter Leitung durch Fluoreszenzbildgebung.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Echtzeit-Visualisierung von Wächterlymphknoten.
- Verbesserte Detektion von Lymphknoten an unerwarteten Lokalisationen.
- Deutliche Unterscheidung zwischen fluoreszierenden und nicht fluoreszierenden Lymphknoten.
- Potenzial für verbesserte chirurgische Ergebnisse in der gynäkologischen Onkologie.
Schlussfolgerungen
- Die Fluoreszenzbildgebung unterstützt signifikant die intraoperative Detektion von Wächterlymphknoten.
- Diese Technik könnte zu präziseren Tumorexzisionen führen.
- Zukünftige Anwendungen könnten sich auf die Beurteilung der Tumorrandzonen und maßgeschneiderte Interventionen erstrecken.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die intraoperative Fluoreszenzbildgebung löst eine zentrale Herausforderung in der chirurgischen Onkologie: die Notwendigkeit einer Echtzeit- und anatomisch präzisen Orientierung während der Biopsie des Wächterlymphknotens. Indem sie eine dynamische Visualisierung des lymphatischen Flusses und die Identifizierung von Lymphknoten ermöglicht, ohne auf Radiokolloide angewiesen zu sein, unterstützt diese Methode eine zuverlässige Vorhersage der nodalen Stadieneinteilung und verringert die prozedurale Komplexität. Ihre Integration in die Arbeitsabläufe der gynäkologischen Onkologie bietet einen Ansatz, um chirurgische Entscheidungsprozesse sicherer zu gestalten und die Übereinstimmung zwischen intraoperativen Befunden und histopathologischen Ergebnissen zu verbessern.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Untersuchung von lymphatischen Streuungswegen in Modellen solider Tumore.
- Operativer Wert: Bietet eine reproduzierbare Plattform zur funktionellen Validierung von Hypothesen zur Lymphknotenmetastasierung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt quantitative Fluoreszenzmessungen zur Biodistribution von Lymphabflussmarkern.
- Operativer Wert: Unterstützt die Standardisierung intraoperativer Bildgebungsprotokolle an verschiedenen chirurgischen Zentren.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Verbindet die lymfatische Bildgebung in der Entdeckungsphase mit der klinisch relevanten intraoperativen Detektion.
- Operativer Wert: Ermöglicht die Kontinuität von der ex vivo-Validierung bis zur in vivo-chirurgischen Anleitung.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode verortet sich im Schnittpunkt von Entdeckungsbiologie und translationale chirurgische Forschung und ermöglicht die Echtzeit-Validierung von Hypothesen zum lymphatischen Transport, die die Zielvalidierung und biomarkerbasierte Interventionsstrategien informieren.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung von Mechanismen der lymphogenen Metastasierung in präklinischen Modellen.
- Screening: Liefert quantitative, Echtzeit-Daten zur Biodistribution für die Optimierung von Tracern und die Bereitschaft von Assays.
- Analytik: Ermöglicht die Quantifizierung des Signal-Rausch-Verhältnisses und die räumliche Abbildung fluoreszierender Lymphknoten für den vergleichenden Analysen von Versuchsbedingungen.
- Translationale Forschung: Verknüpft die Leistung fluoreszierender Agenten mit der intraoperativen Detektionsgenauigkeit in krankheitsrelevanten Systemen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Bildgebungsplattform, die auf mehrere Indikationen solider Tumore über die gynäkologische Onkologie hinaus anpassbar ist.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert mechanistische Unschärfen in Modellen der lymphogenen Metastasierung durch direkte intraoperative Visualisierung.
- Operativer Wert: Verbessert die Standardisierung und Reproduzierbarkeit der Detektion des Wächterlymphknotens über verschiedene chirurgische Teams hinweg.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung über Durchführung oder Unterlassung eines Eingriffs in der chirurgischen Planung, indem falsch-negative Beurteilungen von Lymphknoten reduziert werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung chirurgischer Interventionen basierend auf dem Echtzeit-Status der Lymphknoten.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der Fluoreszenzbildgebungstechnik und im Umgang mit intraoperativen Sonden.
- Setzt Zugang zu maßgeschneiderten multispektralen Kamerasystemen mit Nahinfrarot-(NIR-)Anregung und Emissionsfilterung voraus.
- Erfordert eine interdisziplinäre Abstimmung zwischen chirurgischen, bildgebenden und pathologischen Teams zur Harmonisierung der Protokolle.
- Muss die Autofluoreszenz des Gewebes und die Variabilität des Hintergrundsignals in verschiedenen Patientengruppen berücksichtigen.
- Hängt von der sachgemäßen Handhabung und Lagerung von Indocyaningrün ab, um eine Photodegradation zu verhindern und die Signalintegrität sicherzustellen.
