La tomografia a coerenza ottica (OCT) è una tecnica di imaging ad alta risoluzione che consente l'analisi delle proprietà ottiche specifiche del tessuto, fornendo i mezzi per la differenziazione dei tessuti. Abbiamo sviluppato l'OCT basato su ago, fornendo immagini in tempo reale combinate con la differenziazione del tumore sul posto. Questa pubblicazione descrive un metodo per l'OCT percutaneo basato su ago di masse renali.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
In Vivo, percutanea, Ago Based, Optical Coherence Tomography di masse renali
In questo articolo
Sommario
Abstract
La tomografia a coerenza ottica (OCT) è l'equivalente ottico dell'imaging a ultrasuoni, basato sulla retrodiffusione della luce nel vicino infrarosso. L'OCT fornisce immagini in tempo reale con una risoluzione assiale di 15 μm con una penetrazione effettiva dei tessuti di 2-3 mm. All'interno delle immagini OCT viene calcolata la perdita di intensità del segnale per millimetro di penetrazione tissutale, il coefficiente di attenuazione. Il coefficiente di attenuazione è una proprietà specifica del tessuto, che fornisce un parametro quantitativo per la differenziazione tissutale.
Fino ad ora, le decisioni sul trattamento della massa renale sono state prese principalmente sulla base delle caratteristiche dell'imaging MRI e TC, dell'età e della comorbilità. Tuttavia, questi parametri e metodi diagnostici mancano della finezza per rilevare veramente il potenziale maligno di una massa renale. Una biopsia centrale o un'aspirazione con ago sottile di successo fornisce una differenziazione obiettiva del tumore con sensibilità e specificità nell'intervallo del 95-100%. Tuttavia, è prevedibile un tasso non diagnostico del 10-20% nel complesso, e anche fino al 30% negli SRM, ritardando il processo diagnostico a causa della frequente necessità di ulteriori procedure bioptiche.
Il nostro obiettivo è quello di sviluppare l'OCT in una biopsia ottica, fornendo immagini in tempo reale combinate con la differenziazione del tumore sul posto. Questa pubblicazione fornisce un approccio dettagliato passo dopo passo per l'OCT percutaneo, basato su ago, delle masse renali.
Introduzione
Gli ultimi decenni hanno mostrato un costante aumento dell'incidenza di masse renali 1,2. Fino ad ora, le decisioni di trattamento di massa renali sono stati fatti principalmente sulla base di MRI e CT caratteristiche di imaging, età e comorbilità. Tuttavia questi metodi diagnostici e parametri clinici non hanno la finezza di rilevare veramente il potenziale maligno di una massa renale. Una biopsia core o agoaspirato con tessuto sufficiente per la valutazione patologica (diagnostica) fornisce differenziazione obiettiva del tumore sia con sensibilità e specificità nel range di 95-100% 3. Pertanto biopsia sta guadagnando accettazione nella valutazione delle masse renali sospette 4,5. Tuttavia, biopsie senza tessuto sufficiente a stabilire una diagnosi o con normale parenchima renale (non diagnostico) si verificano a un tasso del 10-20% nel complesso, e anche fino al 30% in piccole masse renali (<4 cm MSR), ritardando il processo diagnostico per la necessità frequente per ulterioriprocedure di biopsia 3,5.
Tomografia a coerenza ottica (OCT) è una modalità di imaging romanzo che ha il potenziale per superare gli ostacoli di cui sopra nella differenziazione massa renale. Sulla base della retrodiffusione della luce vicino infrarosso, OCT fornisce immagini con risoluzione assiale 15 micron ad una penetrazione nel tessuto effettiva di 2-3 mm (figura 1, 2). La perdita di intensità di segnale per millimetro di penetrazione del tessuto, una risultante di dispersione della luce tessuto-specifico, è espressa come coefficiente di attenuazione (μ Office: mm -1) come descritto da Faber et al 6.. Caratteristiche istologiche possono essere correlati a valori μ ottobre fornendo un parametro quantitativo di differenziazione tissutale (Figura 3).
Durante la carcinogenesi, le cellule maligne mostrano un aumento del numero, nuclei più grandi e di forma irregolare con un alto indice di rifrazione e mitocondri più attivo. A causa di questo sovraespressione di componenti cellulari, un cambiamento μ PTOM prevedibile quando si confrontano i tumori maligni tumori benigni o tessuto inalterato 7.
Recentemente abbiamo studiato la capacità di superficiale ottobre distinguere tra masse renali benigne e maligne 8,9. In 16 pazienti, intra-operatorie misure ottobre del tessuto tumorale sono stati ottenuti utilizzando una sonda ottobre collocato esternamente. Il braccio di controllo costituito da misure ottobre di tessuto inalterato negli stessi pazienti. Tessuto normale ha mostrato un coefficiente di attenuazione mediana significativamente inferiore rispetto al tessuto maligno, confermando il potenziale dell'OCT di differenziazione del tumore. Questa analisi quantitativa è stata applicata in modo simile a grade altri tipi di tessuto maligno, come carcinoma uroteliale 10,11 e vulvare differenziazione neoplasia epiteliale 12.
ent "> Il nostro obiettivo è di sviluppare ottobre in una biopsia ottica, fornendo immagini in tempo reale in combinazione con il posto di differenziazione del tumore. L'obiettivo del presente studio è quello di descrivere un percutanea, ago base, ottobre approccio nei pazienti con diagnosi di un massa renale valorizzazione solida. Questa descrizione metodo è, a nostra conoscenza, il primo a valutare la possibilità di ago basato ottobre di tumori renali.Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Protocollo
La procedura presentata si svolge nell'ambito di un protocollo di ricerca approvato dal Institutional Review Board della Academic Medical Center di Amsterdam, numero di registrazione NL41985.018. Il consenso informato scritto è richiesto da tutti i partecipanti.
1. Sistema
- Per questo esperimento, utilizzare un sistema di ottobre dominio Fourier, operante ad una banda di lunghezze d'onda 1,280-1,350 nm 13. Dominio di Fourier bassa coerenza interferometria permette di scansione continua che aumenta la velocità di acquisizione dei dati rispetto ai sistemi ottobre dominio del tempo prima generazione. Nota: Il sistema PTOM interfacciato con una sonda a fibre ottiche, scansione elicoidale a ~ 90 °. Esso ha un diametro esterno di 2.7F (0,9 mm) e una lunghezza di 135 cm inseribile. La sonda si collega alla console ottobre attraverso un motore di azionamento e controllo ottico (dock di montaggio) con una gamma pullback di 54 mm. I set di dati acquisiti ottobre consistono in 541 immagini a sezione trasversale (B-scansioni) with una risoluzione assiale 15 micron (figura 1, 2).
- Per garantire misure di attenuazione accurati e riproducibili, calibrazione misurando μ Oct per concentrazioni crescenti sulla base percentuale in peso di un'emulsione grassa, (ad esempio, Intralipid) come descritto in precedenza da Kodach et al. 14, 15.
In breve:- Diluire un lotto standard emulsione lipidica 20% con demineralizzata H 2 O per ottenere concentrazioni di 0,125, 0,250, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 10, 15 e 20 (azione) percento.
- Posizionare la sonda PTOM 200 ml di miscela di emulsione lipidica e acquisire una misurazione Office.
- Cross reference estratto μ ottobre valori con i valori noti in letteratura.
- Diluire un lotto standard emulsione lipidica 20% con demineralizzata H 2 O per ottenere concentrazioni di 0,125, 0,250, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 10, 15 e 20 (azione) percento.
2. Time Out e Posizionamento del paziente
- Prima di iniziare la procedura, eseguire un "time out" verifica nome, data di nascita, procedura, prlato ocedural, uso anticoagulante, e le allergie.
- A seconda della posizione del tumore, posizionare il paziente sia in decubito prona o laterale. Fornire al paziente un sostegno adeguato e verificare se lui / lei aspetta di stare bene in questa posizione per un periodo da 20 a 40 min.
- Utilizzando gli ultrasuoni (US) 16, localizzare il tumore e segnare il punto di entrata dell'ago sulla pelle con inchiostro permanente.
NOTA: Quando si usa la tomografia computerizzata (CT), utilizzare un modello di orientamento ago flessibile per localizzare la posizione preferita dell'ago accesso.
3. Disinfezione e sterile Draping
- Mettere su un cappuccio del tappo e la bocca chirurgica.
- Pulire la pelle intorno al sito di puntura con una soluzione di clorexidina / alcool, facendo attenzione a non rimuovere il segno di entrata dell'ago precedentemente posizionato (punto 2.3). Disinfezione una vasta area impedirà la necessità di ulteriore pulizia in caso di imprevisto accesso dell'ago riposizionamento.
- Con reGard dei contenuti sterili, aprire il set percutanea puntura contenente: una siringa da 10 ml, un ago aspirato smussato, un G 21 ago per l'iniezione, un bisturi, un 15 G coassiale introduttore ago, un G trocar ago 18, e 16 G nucleo biopsia pistola.
- Lavarsi accuratamente le mani, applicando disinfettante per le mani dopo. Indossare un camice chirurgico e guanti sterili.
- Coprire il paziente in teli sterili.
- Applicare una copertura sterile intorno alla sonda ecografica e fissare la guida ago in posizione.
4. ottobre Preparazione
- Avviare la console ottobre e inserire i dati del paziente nei campi etichettati ID del paziente, cognome, nome e DOB (data di nascita) utilizzando l'interfaccia della console.
- Per quanto riguarda il contenuto sterili, decomprimere il pacchetto ottobre contenente una sonda ottobre, una copertura bacino di montaggio sterili, e una siringa luer-lock 5 ml.
- Applicare la copertura sterile per il dock di montaggio console ottobre. Guida il dock di montaggio non sterile richiede laaiuto di un assistente.
- Riempire la siringa da 5 ml con il 0,9% di NaCl e collegarlo alla porta di lavaggio. Lavare la sonda Ottobre finché appare acqua nella parte distale del coperchio sonda.
- Caricare la sonda ottobre nel dock di montaggio. Dopo aver caricato la sonda ruoterà ed emettere luce rossa conferma corretto funzionamento. Lasciare la sonda nella copertura di protezione durante il lavaggio e caricamento per minimizzare il rischio di danni.
- Rimuovere la sonda ottobre dalla sua copertina. Posizionare la sonda su una superficie dura e utilizzare un bisturi per accorciare la punta. Fissare la parte distale della sonda durante il taglio in modo da minimizzare la pressione sulla fibra ottica e prisma. Tagliare 5 millimetri distale dal prisma, utilizzando la (rossa) luce emessa per l'orientamento.
5. Puncture
- Anestetizzare la pelle e strati profondi usando 2% lidocaina (20 mg / ml). Attendere alcuni minuti che consentono la lidocaina abbia effetto. Chiedere al paziente se non vi è alcun dolore.
- Utilizzando la guida ago, posizionare il15 G coassiale introduttore ago verifica della posizione attraverso l'imaging. Se il posizionamento è soddisfacente, rimuovere l'otturatore (nucleo sharp ago).
- Posizionare il 18 G trocar ago attraverso l'ago introduttore, perforando il tumore. Ancora verificare la posizione dell'ago con imaging. Se il posizionamento è soddisfacente rimuovere l'otturatore.
- Alimentare la sonda di ottobre l'ago trocar fino sensazione di resistenza.
- Mentre fissa la sonda ottobre, ritrarre l'ago trocar, esponendo la sonda di Office per il tessuto tumorale. Mantenendo la punta dell'ago trocar all'interno del tumore minimizza attorcigliamento della sonda ottobre durante i cicli di respirazione. Questo riduce il rischio di danni sonda.
- Ottobre Scan:
- Eseguire una scansione ottobre, con la console fissato a 541 B-scansioni al dataset. Il sistema qui utilizzato ottobre eseguirà un pullback automatico su una lunghezza di 5,4 centimetri richiedono alcuna regolazione di parametri specifici.
- Controllare la scansione per qualità, manufatti e la comparsa di tessuto solido (Figura 1A). Artefatti più comunemente appaiono come bande circolari in piedi fuori dalla normale modello ottobre (Figura 1B).
- Sostituire la sonda se artefatti persiste dopo ripetere la scansione.
- Ripetere il punto 5.6 fino ad un minimo di 3 set di dati OCT vengono acquisiti.
- Rimuovere la sonda ottobre e trocar ago, lasciando l'ago guida sul posto.
- Braccio nucleo biopsia pistola e posizionarlo attraverso l'ago introduttore, verificando la posizione sul imaging.
- Se il posizionamento è soddisfacente, sparare la pistola biopsia.
- Mettere materiale bioptico in un contenitore secondo il protocollo reparto di patologia. Qui, posto biopsie su una capsula di Petri con un intarsio di carta, sufficientemente sature di 0.9% NaCl.
- Controllare la qualità nucleo biopsia e ripetere il punto 5.9 e 5.10 fino ad ottenere materiale sufficiente.
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Risultati
Tra i primi 25 tumori (23 pazienti), sono stati eseguiti per un totale di 24 procedure ottobre successo. In un caso di malfunzionamento della sonda ha portato alla incapacità di acquisire una scansione Office. Due eventi avversi (AE) si è verificato, che sono descritte in dettaglio nella sezione di discussione. Caratteristiche generali paziente sono presentati nella tabella 1.
La console ottobre è il software pre-installato che fornisce immagini di ottobre in tempo reale per...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Discussione
In questa pubblicazione riportiamo sulla fattibilità di percutanea, ago base, ottobre del rene. Questo è un primo passo essenziale nello sviluppo di una tecnica PTOM nella clinicamente applicabile per differenziazione del tumore, definito come "biopsia ottica". I nostri primi 25 pazienti hanno mostrato percutaneo ottobre di essere una procedura semplice e sicura. Una biopsia ottica ha due vantaggi rispetto biopsie convenzionali. In primo luogo, la vera acquisizione in tempo e l'analisi dei dati ottobre for...
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Dichiarazioni
Gli autori di questo articolo non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è finanziato dalla Cure for Cancer Foundation, dalla Dutch Technology Foundation (STW) e dall'Organizzazione olandese per la ricerca e lo sviluppo sanitario (ZonMw).
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| 15 g/7,5 cm Co-Axial Introducer Needle | Angiotech, Gainesville, USA | MCXS1612SX | |
| 18 g/20 cm Trocar Needle | Cook medical, Bloomington, USA | DTN-18-20.0-U | |
| 16 G/20 cm Quick-Core Biopsy Gun | Gun Cook Medical, Bloomington, USA | G07827 | |
| Ilumien Optis PCI Optimization System (OCT & FFR) | St. Jude medical, St. Paul, USA | C408650 | Parte di Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| Catetere per imaging Dragonfly Duo | LightLab Imaging, Westford, USA | C408644 | parte di Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| Coperchio sterile per banchina | CFI Med. Solutions, Fenton, USA | 200-700-00 | Parte di Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| Siringa Luer-lock da 5 ml | Merit Med. Syst., South Jordan, USA | C408647 | |
| Siringa da 10 ml | BD, Franklin Lakes, USA | 300912 | |
| Ago da riempimento smussato da 18 g | BD, Franklin Lakes, USA | 305180 | |
| Ago per iniezione da 21 G | BD, Franklin Lakes, USA | 301155 | |
| Bisturi sterile | BD, Franklin Lakes, USA | 372611 | |
| NaCl 0,9% soluzione | Braun, Melsungen AG, Germania | 222434 | |
| Lidocaï ne HCl 2% (20 mg/ml) soluzione | Braun, Melsungen AG, Germania | 3624480 | |
| Gel sterile per ultrasuoni, Aquasonic 100 | Parker Lab. Inc., Fairfield, USA | GE424609 | |
| Copertura sterile per ultrasuoni | Microtek Med., Alpharetta, USA | Contenitore | |
| Piattaforma | software USA per l'analisi | ||
| Pacchetto software FIJI (open source) | Open source, http://fiji.sc/Fiji | Software di elaborazione delle immagini open source |
Riferimenti
- Jemal, A., Siegel, R., Xu, J., Ward, E. Cancer statistics, 2010. CA Cancer J. Clin. 60, 277-300 (2010).
- Mathew, A., Devesa, S. S., Fraumeni, J. F., Chow, W. H. Global increases in kidney cancer incidence, 1973-1992. Eur. J. Cancer Prev. 11, 171-178 (2002).
- Volpe, A., et al. Contemporary management of small renal masses. Eur. Urol. 60, 501-515 (2011).
- Ljungberg, B., et al. EAU guidelines on renal cell carcinoma: the 2010 update. Eur. Urol. 58, 398-406 (2010).
- Donat, S. M., et al. Follow-up for Clinically Localized Renal Neoplasms. AUA Guideline, J. Urol. 190, 407-416 (2013).
- Faber, D. J., van der Meer, F. J., Aalders, M. C. G., van Leeuwen, T. G. Quantitative measurement of attenuation coefficients of weakly scattering media using optical coherence tomography. Optics Express. 12, 4353-4365 (2004).
- Xie, T. Q., Zeidel, M. L., Pan, Y. T. Detection of tumorigenesis in urinary bladder with optical coherence tomography: optical characterization of morphological changes. Optics Express. 10, 1431-1443 (2002).
- Barwari, K., et al. Differentiation between normal renal tissue and renal tumours using functional optical coherence tomography: a phase I in vivo human study. BJU. Int. 110, E415-E420 (2012).
- Barwari, K., et al. Advanced diagnostics in renal mass using optical coherence tomography: a preliminary report. J. Endourol. 25, 311-315 (2011).
- Cauberg, E. C., et al. Quantitative measurement of attenuation coefficients of bladder biopsies using optical coherence tomography for grading urothelial carcinoma of the bladder. J. Biomed. Opt. 15, 066013(2010).
- Bus, M. T., et al. Volumetric in vivo visualization of upper urinary tract tumors using optical coherence tomography: a pilot study. J. Urol. 190, 2236-2242 (2013).
- Wessels, R., et al. Optical coherence tomography in vulvar intraepithelial neoplasia. Journal of Biomedical Optics. 17, (2012).
- Yun, S. H., Tearney, G. J., de Boer, J. F., Iftimia, N., Bouma, B. E. High-speed optical frequency-domain imaging. Optics Express. 11, 2953-2963 (2003).
- Kodach, V. M., Kalkman, J., Faber, D. J., van Leeuwen, T. G. Quantitative comparison of the OCT imaging depth at 1300 nm and 1600 nm. Biomed. Opt. Express. 1, 176-185 (2010).
- Kinkelder, R., de Bruin, D. M., Verbraak, F. D., van Leeuwen, T. G., Faber, D. J. Comparison of retinal nerve fiber layer thickness measurements by spectral-domain optical coherence tomography systems using a phantom eye model. J. Biophotonics. 6, 314-320 (2013).
- Baxter, G. M., Sihdu, P. S. Ultrasound of the Urogenital System. , Thieme Medical Publishers Inc. New York, United States. (2006).
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Ristampe e permessi
