Protocolo de imágenes y caracterización de Terahertz para tumores de cáncer de mama recién extirpados

Este protocolo utiliza imágenes y espectroscopia de Terahertz para evaluar los márgenes quirúrgicos de los tumores mamarios con el objetivo de disminuir sustancialmente la necesidad de una segunda cirugía. Las imágenes de Terahertz se pueden utilizar para distinguir entre tejidos cancerosos y no cancerosos en función de sus propiedades ópticas, en procesos no ionizantes y biológicamente seguros. Esta técnica fue desarrollada para la evaluación del margen del cáncer de mama, pero es aplicable a otros tumores sólidos que requieren escisión quirúrgica y evaluación del margen.

Este método permite la toma de imágenes del interior de los bloques de tejido FFPE sin necesidad de corte físico, facilitando la identificación de los márgenes tumorales a cualquier profundidad precisa. Este protocolo requiere el rendimiento de pasos críticos como el manejo de tejidos y el equilibrio de etapas que pueden ser difíciles de entender sin demostración visual. Antes de manipular la bandeja de metal de acero inoxidable de la cubierta de tejido con una bolsa de riesgo biológico y coloque todos los materiales de laboratorio apropiados al alcance de la bandeja cubierta.

A continuación, transfiera la muestra de tumor fresco a una placa de petri en la bandeja y utilice una inspección bruta para seleccionar un lado del tumor que sea lo suficientemente plano y tenga poca sangre y pocos vasos sanguíneos. A continuación, coloque el lado que se va a tomar la imagen en el papel de filtro de grado uno para eliminar cualquier medio de demanda excesiva y para limpiar el tejido de líquido o secreciones, reposicionando el tumor en un punto seco a medida que el papel se satura. Mientras mantiene el tumor en secarse durante cinco minutos, coloque una placa de poliestireno de 1,2 milímetros de espesor en la ventana de escaneo dentro de un diámetro aproximado de 37 milímetros y coloque la ventana de escaneo y la placa de poliestireno en la etapa de muestra del imager de Terahertz.

En la ventana principal haga clic en el icono De escaneo de punto fijo para activar las antenas Terahertz y comenzar a enviar y recibir la señal Terahertz reflejada desde un único punto de la placa de poliestireno. Haga clic en el icono de diálogo Motor Stage. Se abrirá la ventana De control del motor.

Para centrar el pulso reflejado del poliestireno en la ventana principal, haga clic en las flechas del eje de retardo óptico para ajustar el eje de retardo óptico. Haga clic en el botón Configuración de adquisición de datos para abrir la ventana Diálogo de configuración de adquisición de datos y cambiar el valor de retardo óptico de cinco a cuatro voltios. Ajuste la posición vertical de la etapa de escaneo con la escala de micrómetros, hasta que el mínimo del pulso secundario sea el más fuerte y ajuste el retardo óptico del eje en la ventana de Control del Motor para poner la reflexión primaria fuera del rango de la señal reflejada que se está midiendo.

Para nivelar la etapa de muestra y grabar la señal de referencia, haga clic en el botón de diálogo de control del motor para abrir la ventana de control del motor y vuelva a colocar el control del motor y las ventanas principales del software para que la señal del dominio del tiempo sea visible mientras se ajustan las posiciones del motor. Para nivelar el eje A mediante los pasos siguientes en la ventana de control del motor, cambie el valor del eje x de cero a 10 negativo y pulse Intro. El escenario se moverá a la posición menos 10 milímetros del eje A y se observará un cambio en la posición de la señal en la ventana principal.

Utilice la escala de micrometro ajustable para mover el pico mínimo de la señal a la posición vertical anterior y cambiar el valor del eje A a más 10. Haga clic en Intro. El escenario se moverá a la posición más de 10 milímetros en el eje A y se volverá a observar un cambio en la señal.

Tenga en cuenta que la dirección y la distancia que la señal desplazó de su posición anterior y cambie el valor del eje A a menos 10. La señal volverá a la posición vertical original. Gire el tornillo de nivelación en el eje A de la etapa de escaneo y cambie la señal para duplicar la distancia en la misma dirección, el escenario se movió desde la posición original.

Utilice el micrómetro en la etapa de escaneo para cambiar la señal de nuevo a la posición original y repita el ajuste hasta que la señal en más 10 y menos 10 sean iguales en el pico para ambas posiciones se enfoca en la posición original. Una vez alcanzada la nivelación del eje A, cambie el valor del eje A a cero y repita el mismo procedimiento para el eje B. Una vez que ambos ejes han sido nivelados, devolver los ejes A y B a cero milímetros, encerrar la ventana de control del motor, a continuación, verificar que la señal está en su posición original en caso de que se ha desplazado un poco.

Para registrar esta señal como referencia en la ventana Propiedades de adquisición de datos, cambie el valor de promedio a cinco y deje todos los demás parámetros en su configuración predeterminada. A continuación, haga clic en nueva referencia. El contador de promediación contará de cero a 20.

Una vez que el contador alcance 20, cambie el valor de promedio a uno y haga clic en Aceptar. La señal reflejada del poliestireno se guardará como referencia para cualquier exploración posterior. Una vez establecidos todos los parámetros, transfiera la ventana de imágenes de la etapa de exploración al área de manipulación de tejidos y monte el tumor en la placa de poliestireno. Retire cualquier burbuja de aire dentro del tumor con pinzas o enrolle suavemente la muestra sobre el poliestireno hasta que se minimicen los espacios de aire.

Coloque espaciadores de absorción a intervalos regulares alrededor de la muestra de prueba y coloque otra placa de poliestireno por encima del tumor. Presione suavemente la superficie tumoral lo más plana posible y pegue la disposición del tumor y la placa de poliestireno en la ventana de la muestra. Una superficie plana de tejido y un buen contacto con la placa de poliestireno son vitales ya que las burbujas de aire, el exceso de líquido y una superficie desigual pueden arruinar la imagen del tejido tumoral.

Voltee la ventana de muestra y tome fotos del tumor para mantener un registro de su orientación. Devuelva la ventana de muestra a la fase de escaneado y haga clic en el botón de diálogo de parámetros de imagen para abrir la ventana de parámetros de adquisición de imágenes. Establezca los valores del eje un mínimo, el eje un máximo, el eje dos mínimo y el eje dos máximo para encerrar completamente la posición del tumor en la ventana de imágenes.

Establezca el eje un paso y el eje dos pasos en 0,2 milímetros para la exploración por imágenes. A continuación, en el menú Medir, seleccione Exploración 2D Flyback y cree una carpeta y un nombre de archivo con los que guardar los datos de escaneado en la ventana emergente. En este análisis, se evaluó un carcinoma ductal infiltrante de grado uno a dos obtenido de una mujer de 49 años a través del procedimiento de cirugía de lumpectomía mamaria izquierda.

Al correlacionar la imagen de Terahertz con la imagen patológica, estaba claro que la región cancerosa presentaba un reflejo más alto que la región grasa. Las imágenes tomográficas revelaron que a medida que aumentaba la frecuencia los valores de coeficiente de absorción calculados para el cáncer en píxeles de grasa aumentaron con los píxeles de cáncer mostrando valores más altos que la grasa en ambas frecuencias. Por el contrario, el índice de refracción de ambos tejidos disminuyó a medida que aumentaba la frecuencia.

El análisis de espectroscopia de transmisión del mismo tumor revela un buen acuerdo para el rango de frecuencia tanto del coeficiente de absorción extraído como del índice de refracción para ambas secciones extraídas del tumor. Tenga en cuenta que un manejo insuficiente del tejido puede conducir a resultados de diagnóstico por imágenes engañosos, lo que resulta, por ejemplo, en sugerir una mayor presencia de cáncer en el tumor debido a la presencia de exceso de líquido dentro de la muestra de tumor no rcido. Se puede realizar una caracterización adicional en los datos de la imagen de Terahertz para obtener información sobre las propiedades dependientes de la frecuencia del tejido y se puede realizar un análisis estadístico para la segmentación automatizada de imágenes.

Esta técnica ha llevado al desarrollo de algoritmos de imagen y espectroscopia para investigar las firmas del carcinoma ductal in situ, para diferenciar tumores de bajo grado de tumores mortales de alto grado. Recuerde, para manejar los tejidos cancerosos y la solución de formalina con precaución y que cualquier elemento del sistema o herramientas que entre en contacto con el tejido tumoral debe limpiarse o desecharse adecuadamente.