In Vivo, perkutane, Nadel Based, Optical Coherence Tomography von Nierentumoren
30. März 2015
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.
Das Ziel dieses Projekts besteht darin, die Durchführbarkeit der perkutanen, nadelbasierten optischen Kohärenztomographie von Nierenraumforderungen aufzuzeigen. Das erlangte Wissen und die gesammelten Erfahrungen in der optischen Kohärenztomographie, oder OCT, werden nun in vivo in der Niere angewandt. Die Weiterentwicklung der OCT zu einer optischen Biopsie wurde durch den klinischen Bedarf an einer genauen und einfachen Methode motiviert.
Zur Tumordifferenzierung. Wir zielen darauf ab, die optische Kohärenztomographie (OCT) zu einer optischen Biopsie weiterzuentwickeln, die eine Echtzeit-Bildgebung mit sofortiger Tumordifferenzierung ermöglicht. Dieses Video beginnt mit einer schematischen Darstellung des gesamten Verfahrens.
Anschließend zeigen wir Ihnen das echte Video des Verfahrens, das in unseren einzelnen Radiologiezimmern stattfindet. Lokalisieren Sie mittels Ultraschall den Tumor und markieren Sie den Nadeleinstichpunkt auf der Haut. Platzieren Sie mit einer Nadelhalterung die 15-Gauge-Koaxial-Einführnadel und führen Sie die 18-Gauge-Trockarnadel ein, um die OCT-Sonde durch die Trockarnadel zu befördern.
Während der OCT-Sonde fixieren Sie die Trokar-Nadel zurückzuziehen. Um die OCT-Sonde freizulegen, führen Sie eine OCT-Untersuchung durch. Entfernen Sie die OCT-Sonde und die Trokar-Nadel.
Platzieren Sie die Kernbiopsiepistole durch die Einführnadel. Wenn die Positionierung zufriedenstellend ist, lösen Sie die Biopsiepistole aus. In dieser Demonstration verwenden wir das kommerziell erhältliche ilumien optis OCT-System, das mit einer intravasalen Bildgebungs-Sonde vom Typ Dragonfly Duo verbunden ist.
Das Doppeldrahtsystem des Dragonfly ist eine rotierende Sonde, die im 90-Grad-Winkel scannt. Es hat einen Außendurchmesser von 2,7 French (0,9 Millimeter) und eine einführbare Länge von 135 Zentimetern. Vor Beginn des Eingriffs wird eine Timeout-Prozedur durchgeführt.
Abhängig von der Lage des Tumors wird der Patient in Bauchlage oder Seitenlage positioniert. Stellen Sie sicher, dass der Patient ausreichend unterstützt wird, und überprüfen Sie, ob er oder sie in dieser Position bequem liegen kann. Lokalisieren Sie über einen Zeitraum von 20 bis 40 Minuten mithilfe von Ultraschall den Tumor und markieren Sie den Nadeleinstichpunkt auf der Haut mit permanentem Farbstift. Reinigen Sie die Haut um die Punktionsstelle mit einer alkoholischen Chlorhexidinlösung.
Dabei vorsichtig vorgehen, um die zuvor angebrachte Nadel-Einstichmarkierung bezüglich des sterilen Bereichs nicht zu entfernen. Das perkutane Punktionsset öffnen, Hände gründlich waschen, danach Händedesinfektionsmittel anwenden, chirurgisches Hemd und sterile Handschuhe anlegen. Den Patienten mit sterilen Tüchern abdecken.
Bringen Sie eine sterile Abdeckung um den Ultraschallkopf an und befestigen Sie die Nadelhalterung am Schallkopf. Schalten Sie die Konsole ein und geben Sie die Patientendaten ein. Bringen Sie die sterile Abdeckung an der Montagedockung der OCT-Konsole an.
Füllen Sie die Fünf-Milliliter-Spritze mit 0,9 %iger Natriumchloridlösung und verbinden Sie sie mit dem Spülanschluss der OCT-Sonde. Spülen Sie die OCT-Sonde, bis Wasser im distalen Bereich der Sondenhülle erscheint. Laden Sie die OCT-Sonde in die Montagehalterung, wobei die Sonde in ihrer Schutzhülle verbleibt.
Während des Spülens der Montage das Risiko einer Sondebeschädigung minimieren. Die Sonde auf eine harte Oberfläche legen und mit dem Skalpell die Spitze verkürzen. Fünf Millimeter distal zum Prisma abschneiden, wobei das emittierte Licht zur Orientierung genutzt wird.
Fixieren Sie den distalen Teil der Sonde während des Schneidens. Um den Druck auf die Faser und das Prisma zu minimieren, betäuben Sie die Haut und die tieferen Schichten mit Lidocain 2 %. Warten Sie mehrere Minuten, damit das Lidocain wirken kann. Weisen Sie den Patienten an, Sie im Falle von Schmerzen zu informieren.
Unter Verwendung einer Nadelhalterung die 15-Gauge-Koaxial-Einführnadel platzieren und die Position mittels Bildgebung überprüfen. Falls die Platzierung zufriedenstellend ist, den Obturator entfernen und die 18-Gauge-Trokar-Nadel durch die Einführnadel einführen. Den Tumor durchstechen und die Position der Nadel erneut mittels Bildgebung verifizieren.
Falls die Platzierung zufriedenstellend ist, entfernen Sie den Obturator. Führen Sie die OCT-Sonde durch die Kanülennadel, bis ein Widerstand spürbar ist. Während Sie die OCT-Sonde fixieren, ziehen Sie die Kanülennadel zurück, um die OCT-Sonde dem Tumorgewebe auszusetzen.
Die Haltung der Trokarnadel innerhalb des Tumors minimiert das Knicken der OCT-Sonde während der Atemzyklen und verringert so das Risiko einer Schädigung der Sonde. Führen Sie eine OCT-Untersuchung mit einer Konsole durch, die auf 541 B-Scans pro Datensatz eingestellt ist. Überprüfen Sie die Aufnahme auf Qualitätsartefakte und das Vorhandensein von festem Gewebe.
Wiederholen Sie die Scannung, bis mindestens drei OCT-Datensätze erfasst wurden. Entfernen Sie die OCT-Sonde und die Trokar-Nadel, wobei die Einführungs-Nadel an Ort und Stelle verbleibt. Spannen Sie die Kernbiopsiepistole und führen Sie sie durch die Einführungs-Nadel.
Position anhand der Bildgebung überprüfen. Falls die Positionierung zufriedenstellend ist, das Biopsiegerät auslösen und das Biopsiematerial gemäß dem Protokoll der Pathologieabteilung in einem Behältnis aufbewahren. Die Biopsie wiederholen, bis ausreichend Material gewonnen wurde.
Rohe Dateien und TIF-Dateien werden aus der OCT-Konsole exportiert. Ein 3D-Volumen wird aus den Rohdaten mit dem Amira-Softwarepaket erstellt. Dies liefert eine dreidimensionale Übersicht der gescannten Trajektorie.
Ein deutlicher visueller Unterschied ist erkennbar, wenn die Aufnahme durch festes Gewebe, perineales Fettgewebe verläuft und schließlich innerhalb der Kanüle endet. Exportierte TIFF-Dateien können in Fiji geladen werden, um durch die gestapelten B-Scans hindurch in 2D betrachtet zu werden. In Kombination mit einem Spiegel und Fiji wird ein Bereich von Interesse innerhalb des interessierenden Bereichs ausgewählt.
Gleichmäßig verteilte B-Scans werden innerhalb der jeweiligen B-Scans ausgewählt. Der Abschwächungskoeffizient kann entlang einer geraden Linie bestimmt werden, die sich von der Mitte der Sonde nach außen erstreckt. Fiji bietet die Möglichkeit, die Datenpunkte entlang der Abschwächungslinie aufzutragen und so einen Graphen zu erstellen.
Die Steigung des dargestellten Graphen repräsentiert den Abschwächungskoeffizienten oder den Verlust an Signalintensität pro Millimeter Gewebeeindringung. Durch die Korrelation von Abschwächungsmessungen mit histopathologischen Ergebnissen können gewebespezifische Grenzwerte abgeleitet werden. Dies ermöglicht die Differenzierung von Tumoren.
Ein perkutaner Ansatz ist entscheidend für die Entwicklung der OCT hin zu einer klinisch anwendbaren optischen Biopsie. In diesem Video haben wir Ihnen gezeigt, wie wir eine perkutane, ultraschallgeführte OCT von Nierenraumforderungen durchführen.
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Übersicht
Diese Studie zeigt die Durchführbarkeit der perkutanen, nadelbasierten optischen Kohärenztomographie (OCT) für Nierenraumforderungen auf. Das Verfahren zielt darauf ab, eine Echtzeit-Bildgebung und Tumordifferenzierung bereitzustellen, um dem klinischen Bedarf an genauen und einfachen diagnostischen Methoden gerecht zu werden.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Optische Kohärenztomographie
- Medizinische Bildgebung
- Onkologische Diagnostik
Hintergrund
- Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist eine bildgebende Methode mit hoher Auflösung.
- Sie ermöglicht die Analyse gewebespezifischer optischer Eigenschaften.
- Die Entwicklung der nadelbasierten OCT ermöglicht die Echtzeit-Bildgebung.
- Diese Technik ist besonders nützlich zur Differenzierung von Tumoren.
Zweck der Studie
- Um die Durchführbarkeit der perkutanen, nadelbasierten optischen Kohärenztomographie (OCT) zu demonstrieren.
- Um die OCT in vivo in der Niere anzuwenden.
- Um die OCT zu einer optischen Biopsie weiterzuentwickeln, die eine genaue Differenzierung von Tumoren ermöglicht.
Verwendete Methoden
- Entwicklung eines nadelförmigen OCT-Systems.
- Echtzeit-Bildgebung von Nierenmassen.
- On-the-Spot-Differenzierung von Tumoren.
- Schematische Darstellung des gesamten Verfahrens.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Implementierung der nadelförmigen OCT in der Nierenbildgebung.
- Echtzeit-Bildgebungsfähigkeiten demonstriert.
- Effektive Tumordifferenzierung erreicht.
- Potenzial für klinische Anwendung in der optischen Biopsie.
Schlussfolgerungen
- Die nadelförmige OCT ist eine aussichtsreiche Technik zur Beurteilung von Nierenraumforderungen.
- Sie trägt dem Bedarf an genauen und einfachen diagnostischen Methoden Rechnung.
- Weitere Forschung könnte ihre klinische Anwendbarkeit verbessern.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die perkutane, nadelbasierte optische Kohärenztomographie (OCT) stellt eine quantitative, echtzeitfähige Bildgebungsmethode für die Charakterisierung von Nierenraumforderungen bereit und überwindet die Grenzen konventioneller Bildgebung und Biopsie. Durch die sofortige Differenzierung von Tumoren anhand gewebespezifischer Abschwächungskoeffizienten erhöht dieser Ansatz das diagnostische Vertrauen im entscheidenden Diagnosezeitpunkt. Die Integration quantitativer, aus der OCT gewonnener Kenngrößen unterstützt risikoadjustierte Entscheidungsfindung und beschleunigt die translationale Durchgängigkeit in der Nierenonkologie-Forschung.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Quantitative Abschwächungskoeffizienten ermöglichen eine objektive Differenzierung von Geweben zur mechanistischen Risikominimierung.
- Die Echtzeit-Bildgebung unterstützt die funktionelle Validierung der Nierenmassenpathologie in situ.
- OCT-basierte Messgrößen erhöhen die Vorhersagesicherheit bei der Zielstrukturauswahl und -priorisierung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Validierte OCT-Bildgebungssysteme liefern reproduzierbare, quantitative Messwerte für die Gewebecharakterisierung.
- Standardisierte Dämpfungsmessungen unterstützen die Assay-Entwicklung zur Tumorklassifizierung.
- Die Echtzeit-Datenerfassung ermöglicht eine schnelle Untersuchung der Gewebeeigenschaften während Biopsieverfahren.
Translationale und präklinische Forschung
- Die OCT-Bildgebung verbindet Entdeckung und präklinische Validierung, indem optische Parameter mit der histopathologischen Analyse korreliert werden.
- Quantitative Auswertungen tragen zur Entwicklung translationsrelevanter Biomarker für die Beurteilung renaler Massen bei.
- Ermöglicht einen kontinuierlichen Übergang von der in-vivo-Bildgebung zur ex-vivo-Gewebeanalyse in präklinischen Modellen.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die nadelbasierte OCT wird in die diagnostischen und frühen translationalen Stadien integriert und ergänzt so die Bildgebung und Biopsieabläufe zur Beurteilung von Nierenraumforderungen.
- Entdeckungsbiologie: Ermöglicht Hypothesenprüfungen und biologische Entrisikobewertung durch quantitative Gewebedifferenzierung.
- Screening: Bietet reproduzierbare, quantitative Bildgebungsergebnisse für die Bereitstellung und Standardisierung von Assays.
- Analytik: Liefert Abschwächungskoeffizienten und 3D-/2D-Bildgebungsdaten für den vergleichenden Gewebevergleich.
- Translationale Forschung: Verknüpft optische Bildgebungsparameter mit histopathologischen Ergebnissen zur Validierung von Biomarkern.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Plattform für Bildgebung und Analyse von Nierengewebe und potenziell anderen Gewebetypen.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit und verringert mechanistische Unschärfen bei der Charakterisierung von Nierenmassen.
- Operationaler Wert: Verbessert die Standardisierung, Reproduzierbarkeit und Skalierbarkeit von Gewebe-Bildgebung-Workflows.
- Strategischer Wert: Unterstützt fundierte Go/No-Go-Entscheidungen und reduziert biologische Risiken in fortgeschrittenen Phasen von Nierenonkologie-Portfolios.
- Portfolio-Implikation: Ermöglicht risikoadjustierte Priorisierung und Weiterentwicklung diagnostischer und therapeutischer Programme.
Umsetzungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der OCT-Bildgebung, im Umgang mit Sonden und in der quantitativen Datenanalyse.
- Setzt den Zugang zu spezialisierten OCT-Geräten und kompatibler Analyse-Software voraus (z. B. Amira, Fiji).
- Erfordert eine standardisierte Vorgehensweise bei Bildgebungsprotokollen und Dateninterpretation über mehrere Arbeitsgruppen hinweg.
- Kann je nach Gewebetyp oder anatomischer Lokalisation Anpassungen erfordern.
- Zu den praktischen Einschränkungen gehören die Empfindlichkeit der Sonde und die Notwendigkeit einer Korrelation mit der histopathologischen Untersuchung zur Validierung von Grenzwerten.
