Phantoms simulant un tissu pour l'évaluation du potentiel proche infrarouge Applications d'imagerie de fluorescence en chirurgie du cancer du sein

L’objectif global de cette procédure est de simuler des applications d’imagerie par fluorescence dans le proche infrarouge en chirurgie de conservation du sein en utilisant des tissus tels que des fantômes mammaires. Ceci est accompli en créant d’abord des inclusions fluorescentes semblables à des tumeurs de différentes tailles et formes. La deuxième étape consiste à intégrer les inclusions fluorescentes dans des fantômes en forme de sein avec des caractéristiques optiques similaires au tissu mammaire humain.

Ensuite, le système d’imagerie par fluorescence dans le proche infrarouge est appliqué pour guider le chirurgien en peropératoire dans la localisation et l’élimination de l’inclusion de type tumeur fluorescente. La dernière étape consiste à scanner la marge de la cavité chirurgicale pour détecter la présence d’une maladie résiduelle après l’ablation de l’inclusion de type tumeur fluorescente. Le cas échéant, le chirurgien peut ensuite exciser le tissu tumoral restant guidé par le système d’imagerie par fluorescence dans le proche infrarouge.

Le principal avantage de cette technique par rapport aux méthodes existantes comme la tomodensitométrie au lit ou l’IRM, est la fluorescence dans le proche infrarouge. L’imagerie optique fournit des images haute résolution en temps réel et peut facilement être appliquée dans un cadre peropératoire. De plus, cette technique est peu coûteuse et fait appel à des rayonnements non ionisants.

La démonstration de la procédure sera faite par un étudiant diplômé de notre groupe de recherche. Pour commencer, collectez des objets solides de la forme et de la taille souhaitées qui peuvent servir de modèles pour des inclusions simulant des tumeurs telles que des perles ou des billes. Nettoyez soigneusement les modèles tumoraux et éliminez toutes les irrégularités.

Placez chaque modèle dans une boîte en plastique carrée à paroi mince séparée avec une surface lisse. Si nécessaire, fixez le modèle au fond de la boîte pour le maintenir en position. Versez ensuite la quantité requise de composant de silicone A dans un bol à mélanger et ajoutez le composant de silicone B dans un rapport de 10 à un en poids.

Mélangez soigneusement les deux composants. Versez délicatement le mélange de silicone dans la boîte en plastique pour éviter de piéger les bulles d’air. Laissez le mélange de silicone se solidifier pendant au moins six heures avant de couper le moule et de retirer le modèle tumoral.

En option, le moule en silicone peut être coupé en zigzag pour lui permettre de s’assembler proprement. Pour créer des inclusions fluorescentes, ajoutez deux grammes d’aros à 50 millilitres de solution saline tamponnée tris, ou TBS, qui a été préparée avec de l’azoture de sodium comme décrit dans le protocole de texte. Chauffez la bouillie aros à l’aide d’un micro-ondes jusqu’à ce que le point d’ébullition soit atteint.

Remuez bien jusqu’à ce que l’aros soit complètement dissous. Ajoutez 1,1 gramme d’hémoglobine et cinq millilitres d’intralipide, 20 % à 50 millilitres de TBS, et ajoutez-le au mélange d’aros en remuant constamment pour ressembler aux caractéristiques optiques du sein environnant. Le tissu fantôme ajoute 20,0 milligrammes de colorant fluorescent incy et green à 83,8 millilitres d’eau déminéralisée.

Pipetez cinq millilitres de cette solution et ajoutez-la au mélange d’aros. Pour obtenir une concentration finale de 14 micromolaires. Remplissez délicatement les moules en silicone avec le mélange de H aros à l’aide d’une seringue.

Laissez l’inclusion fluorescente se solidifier à température ambiante pendant environ une heure. Protégez les inclusions de la lumière en recouvrant l’ensemble du moule d’une feuille d’aluminium. Après solidification, ouvrez doucement le moule et pressez l’inclusion.

Protégez les inclusions Aros de la lumière et de la déshydratation en les enveloppant dans du papier d’aluminium et rangez-les dans un récipient de stockage humidifié à quatre degrés Celsius. Procurez-vous un moule en forme de tasse pour créer des fantômes de sein de la taille et du volume souhaités pour créer un fantôme de sein. Avec un volume de 500 millilitres, ajoutez 50 grammes de gélatine, 250 bloom à 500 millilitres de TBS.

Chauffez la bouillie de gélatine à 50 degrés Celsius en remuant constamment. Une fois la gélatine complètement dissoute, laissez le mélange de gélatine refroidir progressivement et maintenez-le à une température constante de 35 degrés Celsius. À l’aide d’un bain d’eau chaude sous agitation constante, ajoutez 5,5 grammes d’hémoglobine bovine pour simuler l’absorption des photons, et 25 millilitres d’intralipide.

20 % pour simuler la diffusion des photons dans le tissu. Pré-refroidissez le moule en forme de tasse à quatre degrés Celsius pendant au moins une heure. Une fois refroidi.

Versez le mélange de gélatine dans le moule à un niveau qui correspond à la profondeur prédéfinie de la tumeur aros. Simuler l’inclusion. Laissez le mélange de gélatine se solidifier à quatre degrés Celsius pendant 30 minutes à une heure.

Après solidification, positionnez une tumeur simulant une inclusion fluorescente à la surface du fantôme et fixez temporairement l’inclusion avec une petite aiguille. Versez le reste du mélange de gélatine chaude dans le volume restant du moule, en permettant l’adhérence des deux couches sans créer d’artefacts de réfraction. Marquez l’emplacement de la tumeur fluorescente en simulant des inclusions sur le moule avant de laisser le fantôme se solidifier pendant la nuit à quatre degrés Celsius.

Une fois solidifié, retirez les aiguilles utilisées pour la fixation temporaire des inclusions et retirez délicatement le fantôme de sein de son moule. Protégez le fantôme du sein de la lumière et de la déshydratation en l’enveloppant dans du papier d’aluminium et en le stockant dans un récipient de stockage humidifié à quatre degrés Celsius. Un système de caméra fluorescente proche infrarouge pour une application peropératoire est nécessaire pour simuler l’imagerie par fluorescence ciblée dans la chirurgie du cancer du sein.

Voir le protocole texte pour la configuration du système de caméra fluorescente. Prenez le tissu simulant le fantôme mammaire de son récipient et placez-le sur une surface plane et non fluorescente. Positionnez ensuite l’appareil d’imagerie fluorescente au-dessus du fantôme mammaire, en laissant une distance de travail suffisante pour l’excision de la tumeur.

Simuler des inclusions, localiser la tumeur en simulant l’inclusion par fluorescence à l’aide de la palpation et/ou de l’imagerie par fluorescence du sein fantôme au cas où aucun signal fluorescent ne pourrait être détecté. L’inclusion est soit positionnée trop profondément dans le fantôme pour la détection, soit le temps d’acquisition de l’image doit être augmenté une fois que l’inclusion est localisée en taille, le sein fantôme et retirer la tumeur. Simulation d’inclusion sous guidage de fluorescence en temps réel à l’aide d’un équipement chirurgical conventionnel directement après l’ablation de la tumeur, simulant l’image d’inclusion, la cavité chirurgicale pour toute activité fluorescente restante indiquant une excision inadéquate en cas d’activité fluorescente restante.

Exciser le reste d’inclusion sous guidage direct de fluorescence jusqu’à ce qu’aucun signal fluorescent ne soit laissé à l’image. Les fragments fantômes excisés à simuler pour l’état de la marge macroscopique guidée par fluorescence. Les résultats représentatifs de l’évaluation de la localisation tumorale peropératoire guidée par fluorescence sont présentés ici.

Des inclusions fluorescentes ressemblant à des tumeurs ont été détectées jusqu’à une profondeur d’environ deux centimètres. Des inclusions ensemencées plus profondes ont été détectées après l’incision du tissu fantôme superposé. Le chirurgien était continuellement guidé par le signal fluorescent provenant de l’inclusion fluorescente de type tumeur.

Au cours de la chirurgie mammaire conservatrice sur les fantômes après l’ablation de l’inclusion de type tumeur, le chirurgien a évalué l’étendue de la chirurgie en scannant la cavité chirurgicale. Tout signal fluorescent restant indiquait une excision tumorale incomplète et le reste de la tumeur a été retiré au cours de la même procédure chirurgicale. Après l’excision de l’inclusion tumorale, la masse excisée a été imagée pour évaluer l’état de la marge chirurgicale brute.

L’imagerie par fluorescence pourrait aider un pathologiste à évaluer l’état de la marge microscopique en localisant les zones suspectes de marges proches ou positives. Les implications de cette technique s’étendent à de meilleurs résultats pour la chirurgie conservatrice du sein en conjuguant la fluorescence proche infrarouge, les agents d’imagerie optique à des Myers ciblés tels que les anticorps monoclonaux. L’administration ciblée d’agents fluorescents peut être obtenue pour les applications d’imagerie peropératoire.