Name: פרוטוקול אולטרסאונד והדמיה פוטואקוסטית להדמיה טרנס-וגינלית של נגעים בשחלות (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-03-03T14:15:00.000+00:00
Duration: 10 min 21 s
Description: חקור פרוטוקול אולטרסאונד והדמיה פוטואקוסטית משולבת לזיהוי מוקדם של סרטן שחלות. השיטה משפרת רגישות וספציפיות לאבחון נגעים אדנקסליים ומפחיתה ניתוחים מיותרים.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

עבודה זו נתמכה על ידי NCI (R01CA151570, R01CA237664). המחברים מודים לכל הקבוצה האונקולוגית הגינקולוגית בראשות ד"ר מתיו פאוול על הסיוע בגיוס חולים, לרדיולוגים ד"ר קרי סיגל, ויליאם מידלטון ומלכ איטנאי על עזרתם במחקרים בארה"ב, ולפתולוג ד"ר איאן האגמן על הסיוע בפענוח הפתולוגי של הנתונים. המחברים מודים בהכרת תודה על מאמציהם של מייגן לותר ומתאמי המחקר הגינקולוגי בתיאום לוחות הזמנים של המחקר, זיהוי מטופלים למחקר וקבלת הסכמה מדעת.

כל המחקר שבוצע אושר על ידי מועצת הביקורת המוסדית של אוניברסיטת וושינגטון.
1. תצורת מערכת: תאורה אופטית (איור 1)
<ol><li>השתמש בלייזר Nd:YAG השואב לייזר Ti-sapphire פועם ומכוון (690-890 ננומטר) ב- 10 הרץ.</li>
	<li>הרחב את קרן הלייזר על ידי סטיית הקרן תחילה עם עדשה קעורה פלאנו ולאחר מכן התנגשות הקרן עם עדשה קמורה פלנו. השתמש בשתי מראות כדי לכוון את הקרן אל מפצל קרן (מתואר להלן).</li>
	<li>פיצול קרן הלייזר המורחבת לארבע אלומות באנרגיה שווה על ידי פיצול הקרן המקורית לשתיים עם מפצל קרן מקטב ולאחר מכן פיצול שתי האלומות עם שני מפצלי קרן נוספים בשלב השני.</li>
	<li>הרכיבו ארבעה סיבים אופטיים מרובי מצבים עם צ'אקים לסיבים.</li>
	<li>השתמש בארבע עדשות פלאנו קמורות כדי למקד את ארבע קרני הלייזר לתוך ארבעת הסיבים.</li>
	<li>משיקולי בטיחות לייזר, כסו את כל הרכיבים האופטיים מתחת לקופסת מתכת כדי להבטיח שהנתיב האופטי לא ייחשף.</li>
	<li>חברו את הקצוות האחרים של ארבעת הסיבים לבדיקת האולטרסאונד הטרנס-וגינלי, וסגרו את הבדיקה ואת הסיבים במעטפת מגן. הערה: הנדן והחלון האקוסטי של המתמר מצופים בצבע לבן מחזיר אור במיוחד כדי לשפר את אחידות התאורה. מערך זה, הכולל שימוש בארבעה סיבים להעברת אור, הוכח בעבר כאופטימלי ליישומים טרנס-וגינליים17. עיין בדיון לקבלת מידע נוסף.</li>
</ol>2. תצורת מערכת: ערכת זיהוי וסריקה קולית
<ol><li>השתמש במערכת אמריקאית קלינית ניתנת לתכנות. הערה: מערכת ניתנת לתכנות פירושה שנתוני האולטרסאונד הגולמיים נגישים, וניתן לתכנת פרוטוקולים מותאמים אישית לרכישת נתונים ואלגוריתמים לעיבוד.</li>
	<li>חבר צג נוסף למערכת האמריקאית כדי להפעיל את תוכנת התצוגה USPAT לתצוגה חזותית בזמן אמת של rHbT, מפות %sO2 ופרמטרים פונקציונליים אחרים.</li>
	<li>חבר את ההדק הפנימי של הלייזר להדק החיצוני של המערכת האמריקאית.</li>
	<li>השתמש בגישת ריבוב חלוקת זמן במהלך מצב רישום משותף; באופן ספציפי, עבור כל אורך גל, לרכוש ברצף חמש מסגרות PAT רצופות ומסגרת אחת בארה"ב שנרשמה במשותף. ממוצע מסגרות PAT כדי לשפר את יחס האות לרעש. זמן איסוף הנתונים הכולל עבור ארבעה אורכי גל הוא בסביבות 15 שניות.</li>
</ol>3. כיול המערכת
<ol><li>הגדר את אנרגיית משאבת הלייזר לרמה קבועה.</li>
	<li>עבור כל אורך גל (750 ננומטר, 780 ננומטר, 800 ננומטר ו-830 ננומטר), בדוק את תפוקת האנרגיה לכל פולס בכל קצה סיב כדי לוודא שצפיפות האנרגיה המחושבת בכל אורך גל שנבחר היא בערך הצפוי המופיע בטבלה 1.</li>
	<li>אם תפוקת האנרגיה נמוכה מהצפוי, כוונן את היישור האופטי על-ידי התאמת זוויות מפצל המראה והקרן. שלב זה לא תמיד נחוץ.</li>
	<li>חזור על שלבים 3.2-3.4 עד שהאנרגיה משביעת רצון.</li>
	<li>רשום את תפוקת האנרגיה של ארבעת הסיבים בכל אורך גל, והזן את הערכים בתוכנת התצוגה USPAT. הערה: ערכים אלה משמשים לכיול החישוב של rHbT. אנרגיית הלייזר משתנה עם הזמן, והכיול מבטיח שהפרמטרים הכמותיים המחושבים מנתוני ה- PAT המולטיספקטרליים מדויקים ככל האפשר.</li>
</ol>4. הליך ניסויי לדוגמה: הדמיה USPAT Transvaginal של השחלה האנושית
<ol><li>הכנת מערכת הדמיה USPAT<ol><li>יש לחטא את בדיקת האנדוקוויט בארה"ב ואת נדן הכיסוי בפרוטוקול ניקוי בדיקת האולטרסאונד הסטנדרטי במוסד.</li>
		<li>הפעל את מערכת US הקלינית, הפעל את תוכנת המערכת US ובחר את המתמר US הנכון.</li>
		<li>כייל את מערכת הלייזר כמו בשלב 3.</li>
		<li>הזן את אנרגיית הפולס הכוללת עבור כל אורך גל בתוכנת התצוגה USPAT.</li>
		<li>הרכיבו את הגשושית USPAT על ידי סגירת הסיבים והגשושית בתוך נדן הבדיקה.</li>
	</ol></li>
	<li>הכנת המטופל<ol><li>עקוב אחר הפרוטוקול הספציפי למוסד כדי לקבל הסכמה מדעת ולהכין את המטופל.</li>
	</ol></li>
	<li>דימות<ol><li>אתר את שחלות המטרה באמצעות PULSE-echo US. הערה: שלב זה נעשה על ידי רופא המחקר, אשר חופשי להתאים את פרמטרי ההדמיה במכשיר האמריקאי הקליני, כגון עומק, טווח דינמי ו- TGC.</li>
		<li>בחר את העומק הרצוי בתוכנת הבקרה USPAT.</li>
		<li>לחץ על סריקה בתוכנת הבקרה כדי להתחיל את רכישת הנתונים במצב B של USPAT הרשומה במשותף. צפה בתוכנת תצוגת התמונות USPAT כדי לסקור את התמונות הרשומות במשותף של ארה"ב ו- PAT במצב B ומפות פונקציונליות משוחזרות בזמן אמת.</li>
		<li>חזור על שלבים 4.3.1-4.3.3 כדי להשיג תמונות נוספות (ואם יש צורך) תמונה של הנגע השני.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol><li>Nandy, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaluation+of+ovarian+cancer%3A+Initial+application+of+coregistered+photoacoustic+tomography+and+US%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Evaluation of ovarian cancer: Initial application of coregistered photoacoustic tomography and US.</a> Radiology. 289 (3), 740-747 (2018).</li>
<li>Amidi, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+blood+oxygenation+saturation+in+ovarian+cancer+diagnosis+using+multi-spectral+photoacoustic+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Biophotonics%22%5BJournal%5D)">Role of blood oxygenation saturation in ovarian cancer diagnosis using multi-spectral photoacoustic tomography.</a> Journal of Biophotonics. 14 (4), 202000368(2021).</li>
<li>Dogan, B. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optoacoustic+imaging+and+gray-scale+US+features+of+breast+cancers%3A+Correlation+with+molecular+subtypes%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Optoacoustic imaging and gray-scale US features of breast cancers: Correlation with molecular subtypes.</a> Radiology. 292 (3), 564-572 (2019).</li>
<li>Menezes, G. L. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Downgrading+of+breast+masses+suspicious+for+cancer+by+using+optoacoustic+breast+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Downgrading of breast masses suspicious for cancer by using optoacoustic breast imaging.</a> Radiology. 288 (2), 355-365 (2018).</li>
<li>Neuschler, E. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+pivotal+study+of+optoacoustic+imaging+to+diagnose+benign+and+malignant+breast+masses%3A+A+new+evaluation+tool+for+radiologists%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">A pivotal study of optoacoustic imaging to diagnose benign and malignant breast masses: A new evaluation tool for radiologists.</a> Radiology. 287 (2), 398-412 (2018).</li>
<li>von Knorring, T., Mogensen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photoacoustic+tomography+for+assessment+and+quantification+of+cutaneous+and+metastatic+malignant+melanoma+-+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22Photodiagnosis+and+Photodynamic+Therapy%22%5BJournal%5D)">Photoacoustic tomography for assessment and quantification of cutaneous and metastatic malignant melanoma - A systematic review.</a> Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 33, 102095(2021).</li>
<li>Han, S., Lee, H., Kim, C., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Review+on+multispectral+photoacoustic+analysis+of+cancer%3A+Thyroid+and+breast%5BTitle%5D)+AND+%22Metabolites%22%5BJournal%5D)">Review on multispectral photoacoustic analysis of cancer: Thyroid and breast.</a> Metabolites. 12 (5), 382(2022).</li>
<li>Kim, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiparametric+photoacoustic+analysis+of+human+thyroid+cancers+in+vivo%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Research%22%5BJournal%5D)">Multiparametric photoacoustic analysis of human thyroid cancers in vivo.</a> Cancer Research. 81 (18), 4849-4860 (2021).</li>
<li>Basij, M., Karpiouk, A., Winer, I., Emelianov, S., Mehrmohammadi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dual-illumination+ultrasound%2Fphotoacoustic+system+for+cervical+cancer+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22IEEE+Photonics+Journal%22%5BJournal%5D)">Dual-illumination ultrasound/photoacoustic system for cervical cancer imaging.</a> IEEE Photonics Journal. 13 (1), 6900310(2021).</li>
<li>Agrawal, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((development%2C+and+multi-characterization+of+an+integrated+clinical+transrectal+ultrasound+and+photoacoustic+device+for+human+prostate+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Diagnostics%22%5BJournal%5D)">development, and multi-characterization of an integrated clinical transrectal ultrasound and photoacoustic device for human prostate imaging.</a> Diagnostics. 10 (8), 566(2020).</li>
<li>Kothapalli, S. -R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+transrectal+ultrasound+and+photoacoustic+human+prostate+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Translational+Medicine%22%5BJournal%5D)">Simultaneous transrectal ultrasound and photoacoustic human prostate imaging.</a> Science Translational Medicine. 11 (507), 2169(2019).</li>
<li>Leng, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Assessing+rectal+cancer+treatment+response+using+coregistered+endorectal+photoacoustic+and+US+imaging+paired+with+deep+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">Assessing rectal cancer treatment response using coregistered endorectal photoacoustic and US imaging paired with deep learning.</a> Radiology. 299 (2), 349-358 (2021).</li>
<li>Surveillance, Epidemiology, and End Results Program. Cancer of the Ovary - Cancer Stat Facts. National Cancer Institute. , Available from: 
 <a target="_blank" href="https://seer.cancer.gov/statfacts/html/ovary.html">https://seer.cancer.gov/statfacts/html/ovary.html</a> (2022).</li>
<li>Temkin, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Outcomes+from+ovarian+cancer+screening+in+the+PLCO+trial%3A+Histologic+heterogeneity+impacts+detection%2C+overdiagnosis+and+survival%5BTitle%5D)+AND+%22European+Journal+of+Cancer%22%5BJournal%5D)">Outcomes from ovarian cancer screening in the PLCO trial: Histologic heterogeneity impacts detection, overdiagnosis and survival.</a> European Journal of Cancer. 87, 182-188 (2017).</li>
<li>Kobayashi, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+randomized+study+of+screening+for+ovarian+cancer%3A+A+multicenter+study+in+Japan%5BTitle%5D)+AND+%22International+Journal+of+Gynecological+Cancer%22%5BJournal%5D)">A randomized study of screening for ovarian cancer: A multicenter study in Japan.</a> International Journal of Gynecological Cancer. 18 (3), 414-420 (2008).</li>
<li>Andreotti, R. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((O-RADS+US+risk+stratification+and+management+system%3A+A+consensus+guideline+from+the+ACR+ovarian-adnexal+reporting+and+data+system+committee%5BTitle%5D)+AND+%22Radiology%22%5BJournal%5D)">O-RADS US risk stratification and management system: A consensus guideline from the ACR ovarian-adnexal reporting and data system committee.</a> Radiology. 294 (1), 168-185 (2020).</li>
<li>Salehi, H. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Design+of+optimal+light+delivery+system+for+coregistered+transvaginal+ultrasound+and+photoacoustic+imaging+of+ovarian+tissue%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Design of optimal light delivery system for coregistered transvaginal ultrasound and photoacoustic imaging of ovarian tissue.</a> Photoacoustics. 3 (3), 114-122 (2015).</li>
<li>Oppenheim, A. V., Schafer, R. W. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aOppenheim%2C+AV+%22Digital+Signal+Processing%22">Digital Signal Processing</a>. , Prentice-Hall. Upper Saddle River, NJ. (1975).</li>
<li>Zou, Y., Amidi, E., Luo, H., Zhu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ultrasound-enhanced+Unet+model+for+quantitative+photoacoustic+tomography+of+ovarian+lesions%5BTitle%5D)+AND+%22Photoacoustics%22%5BJournal%5D)">Ultrasound-enhanced Unet model for quantitative photoacoustic tomography of ovarian lesions.</a> Photoacoustics. 28, 100420(2022).</li>
<li>Prince, J. L., Links, J. M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPrince%2C+JL+%22Medical+Imaging+Signals+and+Systems%22">Medical Imaging Signals and Systems</a>. , Prentice-Hall. Upper Saddle River, NJ. (2006).</li>
<li>Kim, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Programmable+Real-time+Clinical+Photoacoustic+and+Ultrasound+Imaging+System%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Programmable Real-time Clinical Photoacoustic and Ultrasound Imaging System.</a> Scientific Reports. 6, 35137(2016).</li>
</ol>

למחברים אין אינטרסים כספיים רלוונטיים בכתב היד ואין ניגודי עניינים פוטנציאליים אחרים לחשוף.

תאורה אופטית מספר הסיבים בהם נעשה שימוש מבוסס על שני גורמים: אחידות תאורת האור ומורכבות המערכת. חשוב שתהיה תבנית הארה אחידה על פני העור כדי למנוע נקודות חמות. חשוב גם לשמור על המערכת פשוטה וחזקה עם מספר מינימלי של סיבים. השימוש בארבעה סיבים נפרדים הוכח בעבר כאופטימלי ליצירת תאורה אחידה בעומקים של מספר מילימטרים ומעבר לכך. בנוסף, צימוד האור לארבעה סיבים אופטיים הוא פשוט וחזק יחסית, לפי הצורך במחקרי מטופלים. הראינו בעבר כי השימוש בארבעה סיבים אופטיים רב-מצבי בעלי ליבה של 1 מ"מ, כאשר קצות הסיבים במרחק של...

הדמיה פוטואקוסטית או טומוגרפיה (PAT) היא שיטת הדמיה היברידית המודדת את התפלגות הבליעה האופטית ברזולוציה אמריקאית ובעומקים הרבה מעבר לגבול הדיפוזיה האופטית של הרקמה (~1 מ"מ). ב-PAT, פולס לייזר של ננו-שנייה משמש לעורר רקמה ביולוגית, וגורם לעליית טמפרטורה חולפת עקב בליעה אופטית. זה מוביל לעליית לחץ ראשונית, והגלים הפוטואקוסטיים המתקבלים נמדדים על ידי מתמרים אמריקאים. PAT מולטיספקטרלי כרוך בשימוש בלייזר מתכוונן או במספר לייזרים הפועלים באורכי גל שונים כדי להאיר את הרקמה, ובכך לאפשר שחזור של מפות בליעה אופטיות באורכי גל מרובים. בהתבסס על ספיגה דיפרנציאלית של המוגלובין מחומצן ולא מחומצן בחלון האינפרא אדום הקרוב (NIR), PAT מולטיספקטרלי יכול לחשב את ההתפלגויות של ריכוזי המוגלובין מחומצן ולא מחומצן, ריכוז ההמוגלובין הכולל וריווי החמצן בדם, שהם כולם סמנים ביולוגיים פונקציונליים הקשורים לאנגיוגנזה של הגידול ולצריכת חמצון הדם או חילוף החומרים של הגידול. PAT הוכיח הצלחה ביישומים אונקולוגיים רבים, כגון סרטן השחלות1,2, סרטן השד 3,4,5, סרטן העור6, סרטן בלוטת התריס 7,8, סרטן צוואר הרחם9, סרטן הערמונית 10,11 וסרטן המעי הגס 12.
סרטן השחלות הוא הקטלני ביותר מכל הממאירויות הגינקולוגיות. רק 38% ממקרי סרטן השחלות מאובחנים בשלב מוקדם (מקומי או אזורי), שבו שיעור ההישרדות ל-5 שנים הוא 74.2% עד 93.1%. רובם מאובחנים בשלב מאוחר, שבו שיעור ההישרדות של 5 שנים הוא 30.8% או פחות13. שיטות האבחון הקליניות הנוכחיות, כולל אולטרה-סאונד טרנס-וגינלי (TUS), דופלר ארה"ב, אנטיגן סרטן בסרום 125 (CA 125) וחלבון אפידידימיס אנושי 4 (HE4), הוכחו כחסרות רגישות וספציפיות לאבחון מוקדם של סרטן השחלות14,15,16. בנוסף, חלק גדול מנגעי השחלות השפירים עשויים להיות קשים לאבחון מדויק עם טכנולוגיות הדמיה קיימות, מה שמוביל לניתוחים מיותרים עם עלויות בריאות מוגברות וסיבוכים כירורגיים. לפיכך, יש צורך בשיטות מדויקות ולא פולשניות נוספות לריבוד הסיכון של מסות אדנקסאליות כדי לייעל את הניהול והתוצאות. ברור שיש צורך בטכניקה רגישה וספציפית לסרטן שחלות בשלב מוקדם ומדויקת יותר בזיהוי נגעים ממאירים ונגעים שפירים.
הקבוצה שלנו פיתחה מערכת משולבת של US ו-PAT (USPAT) לאבחון סרטן השחלות על ידי שילוב של מערכת קלינית בארה"ב, נדן בדיקה מותאם אישית לאחסון הסיבים האופטיים להעברת אור, ולייזר1. ריכוז ההמוגלובין הכולל (קנה מידה יחסי, rHbT) וריווי החמצן בדם ((%sO2) הנגזרים ממערכת USPAT הוכיחו פוטנציאל רב לגילוי סרטן שחלות בשלב מוקדם ולאבחון מדויק של נגעים בשחלות לצורך הערכת סיכונים יעילה והפחתת ניתוחי נגעים שפירים מיותרים 1,2. סכימת המערכת הנוכחית מוצגת באיור 1, ודיאגרמת בלוק הבקרה מוצגת באיור 2. לאסטרטגיה זו יש פוטנציאל להשתלב בפרוטוקולי TUS קיימים לאבחון סרטן השחלות תוך מתן פרמטרים פונקציונליים (rHbT, %sO2) לשיפור הרגישות והספציפיות של TUS.

<table><tbody><tr><td>מערכת הדמיה קלינית בארה"ב</td><td>Alpinion Medical Systems</td><td>EC-12R</td><td>מערכת קלינית אמריקאית לתכנות מלא</td></tr><tr><td>מראה דיאלקטרית</td><td>Thorlabs</td><td>BB1-E03</td><td>משמש להחזרת אור לאורך הנתיב האופטי</td></tr><tr><td>מתמר Endocavity US</td><td>Alpinion Medical Systems</td><td>EC3-10</td><td>בדיקת אולטרסאונד טרנס-ווגינלית</td></tr><tr><td>מד כוח לייזר</td><td>קוהרנטי</td><td>LabMax TOP</td><td>בשימוש למדידת אנרגיית לייזר</td></tr><tr><td>סיבים אופטיים רב-מצביים</td><td>Thorlabs</td><td>FP1000ERT</td><td>זוג אור לייזר לבדיקת האולטרסאונד הפנימית</td></tr><tr><td>צלחת מפצל קרן לא מקטבת</td><td>Thorlabs</td><td>BSW11</td><td>לפיצול קרן לייזר לחיישנים למדידת אנרגיה</td></tr><tr><td>עדשה פלנו-קעורה</td><td>Thorlabs</td><td>LC1715</td><td>להרחבת קרן לייזר</td></tr><tr><td>עדשת פלנו-קמורה&nbsp;</td><td>Thorlabs</td><td>LA1484-B</td><td>לקולימציה של קרן לייזר</td></tr><tr><td>עדשה פלנו-קמורה&nbsp;</td><td>Thorlabs</td><td>LA1433-B</td><td>משמש למיקוד אור לארבעה סיבים אופטיים</td></tr><tr><td>קוביית מפצל קרן מקטבת</td><td>Thorlabs</td><td>PBS252</td><td>לפיצול קרן לייזר לארבע קרניים</td></tr><tr><td>בדיקה מגן shealth</td><td>מותאם אישית מודפס</td><td></td> תלת מימד <td>החזק והגן על ארבעת הסיבים האופטיים בקצה בדיקת האולטרסאונד</td></tr><tr><td>מראה פריזמה בזווית ישרה</td><td>Thorlabs</td><td>MRA25-E03</td><td>משמש להחזרת אור לאורך הנתיב האופטי</td></tr><tr><td>מערכת לייזר מתכווננת</td><td>Symphotic TII</td><td>LS-2145-LT50PC</td><td>מקור אור עבור תוכנת בקרת PAT USPAT מולטי-ספקטרלית</td></tr><tr><td></td><td>פותחה בהתאמה אישית בפרמטרי רכישת C++</td><td></td> <td>Controls של מכונת האולטרסאונד ותוכנת תצוגת התמונה USPAT באורך גל הלייזר</td></tr><tr><td></td><td>פותחה בהתאמה אישית ב-C++</td><td></td> <td>מציגה את סריקות ה-US/PAT B-סריקות ומפות sO2/rHbT במציאות זמן</td></tr></tbody></table>

פרוטוקול אולטרסאונד והדמיה פוטואקוסטית להדמיה טרנס-וגינלית של נגעים בשחלות

A Coregistered Ultrasound and Photoacoustic Imaging Protocol for the Transvaginal Imaging of Ovarian Lesions

סרטן השחלות נותר הקטלני ביותר מבין כל הממאירויות הגינקולוגיות בשל היעדר כלי סינון אמינים לגילוי ואבחון מוקדם. הדמיה פוטואקוסטית או טומוגרפיה (PAT) היא שיטת הדמיה מתפתחת שיכולה לספק את ריכוז ההמוגלובין הכולל (קנה מידה יחסי, rHbT) וריווי חמצן בדם (%sO2) של נגעים בשחלות/אדנקסלים, שהם פרמטרים חשובים לאבחון סרטן. בשילוב עם אולטרסאונד משותף (US), PAT הוכיח פוטנציאל רב לגילוי סרטן השחלות ולאבחון מדויק של נגעים בשחלות להערכת סיכונים יעילה ולהפחתת ניתוחים מיותרים של נגעים שפירים. עם זאת, פרוטוקולי הדמיה PAT ביישומים קליניים, למיטב ידיעתנו, משתנים במידה רבה בין מחקרים שונים. כאן, אנו מדווחים על פרוטוקול הדמיה של סרטן השחלות הטרנס-וגינלי שיכול להועיל למחקרים קליניים אחרים, במיוחד אלה המשתמשים במערכי אולטרסאונד מסחריים לזיהוי אותות פוטואקוסטיים ואלגוריתמים סטנדרטיים ליצירת אלומות השהיה וסכום להדמיה.

כאן, אנו מראים דוגמאות של נגעים ממאירים ונורמליים בשחלות שצולמו על ידי USPAT. איור 3 מראה אישה בת 50 לפני גיל המעבר עם מסות אדנקסל מולטיציסטיות דו-צדדיות שהתגלו על-ידי CT משופר בניגוד. איור 3A מראה את התמונה האמריקאית של האדנקסה השמאלית עם החזר השקעה המסמן את הגולם המוצק החשוד בתוך הנגע הציצי. איור 3B מראה את מפת PAT rHbT המונחת על גבי ארה"ב ומוצגת באדום. ה- rHbT הראה פיזור נרחב של כלי הדם המפוזרים בטווח העומק של 1 ס"מ עד 5 ס"מ והרמ...

אנו מדווחים על פרוטוקול אולטרסאונד והדמיה פוטואקוסטית להדמיה טרנס-וגינלית של נגעים בשחלות/אדנקסל. הפרוטוקול עשוי להיות בעל ערך למחקרי הדמיה פוטואקוסטית תרגומית אחרים, במיוחד אלה המשתמשים במערכי אולטרסאונד מסחריים לזיהוי אותות פוטואקוסטיים ואלגוריתמים סטנדרטיים ליצירת אלומות השהיה וסכום להדמיה.

Ovarian cancer remains the deadliest of all the gynecological malignancies due to the lack of reliable screening tools for early detection and diagnosis. ...

כפי שכולנו יודעים שסרטן השחלות הוא הקטלני ביותר מבין כל הממאירויות הגינקולוגיות, כאשר סרטן השחלות מתגלה בשלב מוקדם ומקומי, ניתוח וכימותרפיה יכולים לרפא כ -70 עד 90% מהחולות לעומת רק 20% או פחות כאשר הוא מאובחן בשלבים מאוחרים יותר. ושיטות הטיפול הסטנדרטיות הנוכחיות ידועות כבעלות רגישות נמוכה יותר לגילוי מוקדם של סרטן השחלות. יתר על כן, שיטות הטיפול הסטנדרטיות הן בעלות ספציפיות נמוכה מאוד להערכת סיכונים מדויקת של נגעים אדנקסאליים בשחלות, מה שמוביל לניתוחים מיותרים כך עם סיבוכים כירורגיים פוטנציאליים ועלות רפואית משמעותית.לכן, יש צורך בטכנולוגיה שלנו הרגישה לגילוי מוקדם של סרטן השחלות וספציפית לאבחון מדויק של נגעים אדנקסאליים בשחלות. טומוגרפיה פוטואקוסטית או PAT מאירה עם אורות אינפרא אדום קרובים באורכי גל ספציפיים ונספגת באופן סלקטיבי על ידי המוגלובין מחומצן ולא מחומצן. הגל הפוטואקוסטי שנוצר מבליעת האור יכול למפות את ניגודיות ההמוגלובין, וזה יכול להיות רשום יחד למבנים אנטומיים שצולמו על ידי אולטרסאונד משותף.ריכוז ההמוגלובין הכולל וריווי החמצן מספקים מידע פונקציונלי על כלי הדם של הרקמה וצריכת החמצן. מכיוון שלנגעים ממאירים יש בדרך כלל המוגלובין כולל גבוה יותר וריווי חמצן נמוך יותר, שני משתנים בלתי תלויים אלה עשויים לסייע בגילוי מוקדם יותר של סרטן השחלות ומבדיל בין נגעים אדנקסאליים ממאירים לנגעים אדנקסאליים שפירים בשחלות באופן מדויק כדי לשפר את המלצות הניהול הניתוחי. והשגנו את הפיילוט של נתוני המטופלות והתוצאות הוכיחו כי הדמיה פוטואקוסטית משולבת עם אולטרסאונד טרנס-וגינלי וסמן ביולוגי בדם של סרטן השחלות CA 125 יכולה למעשה לאבחן נגעים אדנקסאליים בשחלות.נתוני הפיילוט שלנו מראים גם ראיות לכך שהדמיה פוטואקוסטית משותפת יכולה לזהות סרטן שחלות וחצוצרות בשלב מוקדם. ופוטואקוסטיקה ואולטרסאונד משולבים יושמו לגילוי ואבחון סרטן השד, סרטן העור, סרטן בלוטת התריס, סרטן צוואר הרחם, סרטן הערמונית וסרטן המעי הגס. עם זאת, בדיקות ההדמיה משתנות בהתאם לחלון ההדמיה של איברים שונים.המערכת המסחרית הראשונה להדמיית שד פוטואקוסטית ואולטרסאונד זמינה מבית Sino Medical Instrument. אנו צופים כי יותר מערכות אולטרסאונד פוטואקוסטי מסחריות יהיו זמינות בשוק. עם זאת, בדיקות הדמיה פוטואקוסטית ואולטרסאונד transvaginal יצטרכו להיות מתוכננות במיוחד עבור מטופלי הדמיה.כדי להתחיל, להרחיב את קרן הלייזר על ידי סטייה תחילה של הקרן עם עדשה קעורה פלאנו ולאחר מכן התנגשות הקרן עם עדשת פלאנו קמורה. השתמש בשתי מראות כדי לכוון את הקרן על מפצל קרן. פצלו את הקרן המקורית לשתיים עם מפצל קרן מקטב ולאחר מכן פצלו את שתי הקורות עם שני מפצלי אלומות נוספים בשלב השני.בדרך זו, קרן הלייזר המורחבת תתפצל לארבע אלומות בעלות אנרגיה שווה. הרכיבו ארבעה סיבים אופטיים מרובי מצבים עם צ'אקים של סיבים, והשתמשו בארבע עדשות פלאנו קמורות כדי למקד את ארבע קרני הלייזר לארבעת הסיבים. כסו את כל הרכיבים האופטיים מתחת לקופסת מתכת כדי לוודא שהנתיב האופטי אינו חשוף.חבר צג נוסף למערכת האולטרסאונד הקליני או האולטרסאונד הניתנת לתכנות כדי להפעיל את תוכנת התצוגה PATUS להדמיה בזמן אמת של ההמוגלובין הכולל היחסי, מפות ריווי החמצן בדם ופרמטרים פונקציונליים אחרים. לאחר מכן חבר את ההדק הפנימי של הלייזר להדק החיצוני של מערכת האולטרסאונד ורכוש ברצף חמש מסגרות PAT רצופות ומסגרת אולטרסאונד אחת רשומה. כדי לכייל את המערכת, הגדר את אנרגיית משאבת הלייזר לרמה קבועה.ועבור כל אורך גל, בדוק את תפוקת האנרגיה לכל פולס בכל קצה סיב כדי לוודא שצפיפות האנרגיה המחושבת בכל אורך גל שנבחר היא בערך הצפוי. כדי להכין את מערכת ההדמיה PATUS, הפעל את מערכת האולטרסאונד הקליני והפעל את תוכנת מערכת האולטרסאונד. לחץ על לחצן המתמר בלוח הבקרה של מכשיר האולטרסאונד כדי לפתוח את מסך בחירת המתמר.לאחר מכן בחר את מתמר האולטרסאונד הנכון. כייל את מערכת הלייזר והזן את אנרגיית הפולס הכוללת עבור כל אורך גל בתוכנת התצוגה PATUS. הרכיבו את בדיקת PATUS על ידי סגירת הסיבים והגשושית בתוך נדן הבדיקה.להדמיה, התאם את מיקום מתמר PATUS. מטרה היפואקואית מופיעה באיטיות במרכז סריקת B. לאחר מכן בחר את העומק הרצוי בתוכנת הבקרה PATUS ולחץ על סרוק בתוכנת הבקרה כדי להתחיל את רכישת הנתונים במצב PATUS B.צפה בתוכנת תצוגת התמונות PATUS כדי לסקור את תמונות האולטרסאונד ומצב PAT B בזמן אמת. נתוני PA באורך גל יחיד מוצגים על גבי האולטרסאונד כשהם נרכשים. חזור על השלבים כדי לרכוש תמונות נוספות, ואם יש צורך, לדמיין את הנגע השני.לאחר השלמת איסוף הנתונים, תוכנת התצוגה PATUS מקבלת טריגר לשחזור המפות הפונקציונליות. כאן, הפאנל השמאלי מציג את סריקת האולטרסאונד B, ואילו הפאנל הימני מראה המוגלובין כולל יחסית עם אולטרסאונד רשום. בחר אזור עניין או החזר השקעה, כאן שחלה היעד, כדי לחשב את מפת SO2 בתוך החזר ההשקעה.תמונה זו מציגה אישה בת 50 לפני גיל המעבר עם מסות אדנקסאליות מולטיציסטיות דו צדדיות המתגלות על ידי CT משופר לעומת זאת. תמונת האולטרסאונד של האדנקסה השמאלית עם אזור העניין או החזר ההשקעה המסמן את הגולם המוצק החשוד בתוך הנגע הציסטי מוצגת כאן. מפת ההמוגלובין הכוללת היחסית של PAT הונחה על האולטרסאונד. ההמוגלובין הכולל היחסי הראה פיזור נרחב של כלי הדם המפוזרים בטווח העומק של סנטימטר אחד עד חמישה סנטימטרים והרמה הייתה גבוהה ועמדה על 17.1.התפלגות ריווי החמצן בדם הונחה על האולטרסאונד והרמה הייתה נמוכה בערך ממוצע של 46.4% פתולוגיה כירורגית חשפה את אדנוקרצינומת רירית הרחם המובחנת היטב של השחלות הימנית והשמאלית. העומק סומן בצד ימין של תמונות סריקת B. באיור זה נראית אישה בת 46 עם נגעים ציסטיים דו צדדיים.האולטרסאונד של השחלה הימנית עם ציסטה פשוטה בקוטר מקסימלי של 4.2 ס"מ מוצג כאן. מפת ההמוגלובין הכוללת היחסית של PAT המונחת על גבי האולטרסאונד המשותף מראה אותות פיזור בצד שמאל של הנגע עם רמה ממוצעת נמוכה של 4.8. מפת ריווי החמצן בדם חשפה תכולת ריווי חמצן גבוהה יותר של 67.5%הפתולוגיה הניתוחית גילתה שחלה ימנית תקינה עם ציסטות פוליקולריות.עבור כל אורך גל, מדדו את תפוקת האנרגיה הכוללת בארבעת קצות הסיבים והשוו אותם לרשומה קודמת. אם המדידה נמוכה ביותר ממיליג'ול אחד מהרשומה, התאם את האופטיקה כדי למקסם את צימוד האנרגיה. In vivo PAT באמצעות מערכת אולטרסאונד קלינית שאושרה על ידי ה- FDA הוא צעד חשוב בתרגום הקליני של PAT.בהשוואה להדמיית ex vivo, הדמיה אנושית in vivo מציבה אתגרים חדשים ברכישת נתונים. נתוני PAT קליניים יכולים לשמש גם למחקר אבחון בעזרת מחשב. פיתוח הטכנולוגיה שלנו ותוצאות מחקר הפיילוט המבטיחות של מטופלות מעוררים השראה בחוקרים ובחברות לחקור את הקיבולת המלאה של פוטואקוסטיקה ואולטרסאונד רשומים לגילוי מוקדם של סרטן השחלות ולניהול סיכונים ניתוחיים.

a-coregistered-ultrasound-photoacoustic-imaging-protocol-for

Research

JoVE Journal

Engineering

הנדסה

בסרטון זה אנו מציגים זיהוי ציטומטרי של זרימה פוטואקוסטית של תאי סרטן השחלות הנושאים ננו-חלקיקים בתא זרימה במבחנה. טכניקה לא פולשנית זו מזהה בהצלחה תאי גידול במחזור במערכת זרימה באמצעות חומר ניגוד.

ציטומטריית זרימה פוטואקוסטית במבחנה: טכניקה פוטואקוסטית לא פולשנית לזיהוי תאי סרטן שחלות נושאי ננו-חלקיקים

cystography photoacoustic (PAC) יש פוטנציאל גדול כדי למפות שלפוחיות השתן, איברים פנימיים רגישים קרינה במטופלי ילדים, ללא כל שימוש בקרינה מייננת או חומר ניגוד רעיל. כאן אנו מדגימים את השימוש בPAC למיפוי שלפוחיות השתן עם הזרקה של קליעים נותבים אופטיים אטומים...

Cystography photoacoustic

אנו מתארים פלטפורמת הדמיה לא פולשנית של בעלי חיים המאפשרת זיהוי, כימות וניטור של צמיחה והישנות של סרטן השחלות. מודל קסנוגרפט תוך-צפקי זה מחקה את הפרופיל הקליני של חולות עם סרטן השחלות.

דגם Murine הדמיה בלתי פולשנית לזיהוי ומעקב סרטן השחלות הישנות

אנו מספקים כאן תיאור מפורט של פרוטוקול הניסוי להדמיה עם מערכת אופטואקוסטית (פוטו-אקוסטית) שפותחה לאחרונה להדמיה פונקציונלית ומולקולרית תלת מימדית בזמן אמת. הביצועים העוצמתיים והרבגוניות המוכחים עשויים להגדיר תחומי יישום חדשים של הטכנולוגיה האופטואקוסטית במחקר פרה-קליני ובפרקטיקה הקלינית.

יוניברסל כף היד תלת ממדי Optoacoustic הדמיה בדיקה לרקמות עמוקות אנגיוגרפיה אדם ופונקציונליים פרה-קליניים מחקרים בזמן אמת

טומוגרפיה קוהרנטית אופטית (OCT) היא טכניקת הדמיה ברזולוציה גבוהה המאפשרת ניתוח של תכונות אופטיות ספציפיות לרקמות המספקות את האמצעים להתמיינות רקמות. פיתחנו OCT מבוסס מחט, המספק הדמיה בזמן אמת בשילוב עם התמיינות גידול במקום. פרסום זה מתאר שיטה ל-OCT מלעורי מבוסס מחט של מסות כליה.

בVivo, Percutaneous, מחט מבוססת, אופטי קוהרנטיות טומוגרפיה של המונים כליה

פרוטוקול מוצג כדי לזהות במחזור תאים סרטניים בשחלות ניצול מערכת מותאמת אישית של הזרמת פוטואקוסטית וממוקד חומצה פולית-הכתיר נחושת גופרתי.

סרטן השחלות האיתור באמצעות פוטואקוסטי זרימה Cy, לנסות

הפרוטוקול הנוכחי מתאר רכישה של תמונות אופטואקוסטיות מולטיספקטרליות של כלי דם בעור אנושי in vivo . אלה כוללים כימות של המוגלובין ומלנין, הנחשבים כרומופורים בעלי עניין לניתוח פונקציונלי.

טומוגרפיה אופטואקוסטית מולטיספקטרלית להדמיה תפקודית בחקר כלי הדם

פרוטוקול זה מתאר שיטה למעקב אחר התקדמות שינויים מורפולוגיים לאורך זמן ברחם במודל עכברי מושרה של סרטן רירית הרחם באמצעות הדמיית אולטרסאונד עם קורלציה לשינויים גסים והיסטולוגיים.

הערכת אולטרסאונד לא פולשנית של התקדמות סרטן רירית הרחם במחיקה מכוונת Pax8 של מדכאי הגידול Arid1a ו - Pten בעכברים

שינויים בזרימת הדם בשחלות בתקופה שלפני הביוץ חיוניים לביוץ. אולטרסאונד דופלר שימש בבני אדם ובבעלי חיים גדולים כדי להעריך המודינמיקה של השחלות וזלוף. מוצג פרוטוקול ליישום אולטרסאונד דופלר להערכת המודינמיקה של השחלות במהלך השלבים הקדם-ביוציים והפרי-ביוץ בעכברים.

אולטרסאונד דופלר להדמיה חיה וכימות של תפקוד כלי הדם בשחלות בעכברים

אנו מציגים טכניקה המאפשרת הפרדה מרחבית של קונפורמרים או אשכולות שונים הנמצאים בקרן מולקולרית. דפלקטור אלקטרוסטטי משמש להפרדת מינים על ידי יחס רגע מסה לדיפול שלהם, המוביל לייצור הרכבים שלב גז של קונפורמר יחיד או stoichiometry אשכול.

הפרדה מרחבית של קונפורמרים מולקולריים ואשכולות

חקור פרוטוקול אולטרסאונד והדמיה פוטואקוסטית משולבת לזיהוי מוקדם של סרטן שחלות. השיטה משפרת רגישות וספציפיות לאבחון נגעים אדנקסליים ומפחיתה ניתוחים מיותרים.

פרוטוקול אולטרסאונד והדמיה פוטואקוסטית להדמיה טרנס-וגינלית של נגעים בשחלות

גלה סרטונים נוספים