Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

Questo protocollo utilizza l'imaging e la spettroscopia Terahertz per valutare i margini chirurgici dei tumori al seno con l'obiettivo di ridurre sostanzialmente la necessità di un secondo intervento chirurgico. L'imaging Terahertz può essere utilizzato per distinguere tra tessuti cancerosi e non cancerosi in base alle loro proprietà ottiche, in un processo non ionizzante e biologicamente sicuro. Questa tecnica è stata sviluppata per la valutazione del margine del cancro al seno, ma è applicabile ad altri tumori solidi che richiedono escissione chirurgica e valutazione del margine.

Questo metodo consente l'imaging dell'interno dei blocchi di tessuto FFPE senza la necessità di affettamento fisico, facilitando l'identificazione precisa dei margini tumorali a qualsiasi profondità. Questo protocollo richiede le prestazioni di passaggi critici come la movimentazione dei tessuti e il bilanciamento dello stadio che possono essere difficili da capire senza dimostrazione visiva. Prima di maneggiare il tessuto coprire vassoio metallico in acciaio inossidabile con un sacchetto a rischio biologico e posizionare tutti i materiali di laboratorio appropriati a portata di mano del vassoio coperto.

Successivamente, trasferire il campione di tumore fresco in una piastra di Petri sul vassoio e utilizzare l'ispezione lorda per selezionare un lato del tumore sufficientemente piatto e con poco sangue e pochi vasi sanguigni. Quindi, posizionare il lato da imageare sulla carta filtrante di primo grado per rimuovere qualsiasi mezzo di domanda in eccesso e per cancellare il tessuto da fluido o secrezioni, riposizionando il tumore in un punto asciutto mentre la carta satura. Pur mantenendo l'essiccazione del tumore per cinque minuti, posizionare una piastra di polistirolo spessa 1,2 millimetri sulla finestra di scansione entro un diametro di circa 37 millimetri e posizionare la finestra di scansione e la piastra di polistirolo sullo stadio del campione dell'imager Terahertz.

Nella finestra principale fare clic sull'icona Scansione a punto fisso per attivare le antenne Terahertz e iniziare a inviare e ricevere il segnale Terahertz riflesso da un unico punto sulla piastra di polistirolo. Fate clic sull'icona della finestra di dialogo Motor Stage. Si aprirà la finestra Controllo motore.

Per centrare l'impulso riflesso dal polistirolo nella finestra principale, fate clic sulle frecce ottiche dell'asse di ritardo per regolare l'asse di ritardo ottico. Fare clic sul pulsante Impostazioni acquisizione dati per aprire la finestra Dialogo Impostazioni acquisizione dati e modificare il valore di ritardo ottico da cinque a quattro volt. Regolare la posizione verticale dello stadio di scansione con la scala del micrometro, fino a quando il minimo dell'impulso secondario è il più forte e regolare il ritardo ottico dell'asse nella finestra controllo motore per mettere la riflessione primaria al di fuori dell'intervallo del segnale riflesso da misurare.

Per livellare lo stadio campione e registrare il segnale di riferimento, fare clic sul pulsante di dialogo del controllo motore per aprire la finestra di controllo del motore e riposizionare il controllo del motore e le finestre del software principale in modo che il segnale del dominio del tempo sia visibile durante la regolazione delle posizioni del motore. Per livellare l'asse A utilizzando i seguenti passaggi nella finestra di controllo del motore, modificate il valore dell'asse x da zero a -10 e immettete Invio. Lo stadio si sposterà nella posizione di meno 10 millimetri dell'asse A e nella finestra principale si osserverà uno spostamento nella posizione del segnale.

Utilizzare la scala del micrometro regolabile per spostare il picco minimo del segnale nella posizione verticale precedente e modificare il valore dell'asse A su più 10. Fare clic su Invio. Lo stadio si sposterà nella posizione più 10 millimetri sull'asse A e si osserverà di nuovo uno spostamento del segnale.

Si noti che la direzione e la distanza in cui il segnale si è spostato dalla posizione precedente e modificare il valore dell'asse A su meno 10. Il segnale tornerà nella posizione verticale originale. Ruotare la vite di livellamento sull'asse A dello stadio di scansione e spostare il segnale per raddoppiare la distanza nella stessa direzione, lo stage si è spostato dalla posizione originale.

Utilizzare il micrometro sullo stadio di scansione per spostare il segnale nella posizione originale e ripetere la regolazione fino a quando il segnale a più 10 e meno 10 è uguale nel picco per entrambe le posizioni è focalizzato nella posizione originale. Una volta raggiunto il livellamento dell'asse A, modificare il valore dell'asse A in zero e ripetere la stessa procedura per l'asse B. Una volta livellati entrambi gli assi, riportare entrambi gli assi A e B a zero millimetri, racchiudere la finestra di controllo del motore, quindi verificare che il segnale si trova nella sua posizione originale nel caso in cui si sia spostato un po '.

Per registrare questo segnale come riferimento nella finestra Proprietà acquisizione dati, modificare il valore medio su cinque e lasciare tutti gli altri parametri alle impostazioni predefinite. Quindi fare clic su nuovo riferimento. Il contatore medio conterà da zero a 20.

Una volta che il contatore raggiunge 20, modificare il valore medio in uno e fare clic su OK. Il segnale riflesso dal polistirolo verrà salvato come riferimento per eventuali scansioni successive. Una volta impostati tutti i parametri, trasferire la finestra di imaging dalla fase di scansione all'area di manipolazione dei tessuti e montare il tumore sulla piastra di polistirolo. Rimuovere eventuali bolle d'aria all'interno del tumore con una pinzetta o arrotolare delicatamente il campione sul polistirolo fino a quando gli spazi vuoti dell'aria non sono ridotti al minimo.

Posizionare distanziali assorbenti a intervalli regolari intorno al campione di prova e posizionare un'altra piastra di polistirolo sopra il tumore. Premere delicatamente la superficie tumorale il più piatta possibile e rastreggere la disposizione del tumore e della piastra di polistirolo nella finestra del campione. Una superficie piana del tessuto e un buon contatto con la piastra di polistirolo sono vitali in quanto bolle d'aria, liquido in eccesso e una superficie irregolare possono rovinare l'imaging del tessuto tumorale.

Capovolgere la finestra del campione e scattare foto del tumore per tenere traccia del suo orientamento. Riportare la finestra di esempio alla fase di scansione e fare clic sul pulsante di dialogo dei parametri dell'immagine per aprire la finestra dei parametri di acquisizione dell'immagine. Impostare i valori dell'asse un minimo, asse uno massimo, asse due minimo e asse due massimo per racchiudere completamente la posizione del tumore nella finestra di imaging.

Impostare l'asse un passo e l'asse due gradini su 0,2 millimetri per la scansione dell'imaging. Quindi, nel menu Misura, selezionare Scansione Flyback 2D e creare una cartella e un nome di file con cui salvare i dati di scansione nella finestra popup. In questa analisi è stato valutato un carcinoma duttale infiltrante di grado da uno a due ottenuto da una donna di 49 anni tramite la procedura di chirurgia della lumpectomia mammaria sinistra.

Dopo aver correlato l'immagine di Terahertz con l'immagine della patologia, era chiaro che la regione tumorale mostrava un riflesso più alto rispetto alla regione grassa. L'imaging tomografico ha rivelato che con l'aumentare della frequenza i valori calcolati del coefficiente di assorbimento per il cancro nei pixel di grasso sono aumentati con i pixel tumorali che mostrano valori più alti rispetto al grasso a entrambe le frequenze. Al contrario, l'indice di rifrazione di entrambi i tessuti è diminuito con l'aumentare della frequenza.

L'analisi spettroscopica di trasmissione dello stesso tumore rivela un buon accordo per la gamma di frequenza sia del coefficiente di assorbimento estratto che dell'indice di rifrazione per entrambe le sezioni estratte dal tumore. Si noti che una manipolazione insufficiente del tessuto può portare a risultati di imaging fuorvianti, con conseguente esempio nel suggerire una maggiore presenza di cancro nel tumore a causa della presenza di liquido in eccesso all'interno del campione di tumore non essiccato. Ulteriori caratterizzazioni possono essere eseguite sui dati dell'immagine Terahertz per ottenere informazioni sulle proprietà dipendenti dalla frequenza del tessuto e l'analisi statistica può essere eseguita per la segmentazione automatica dell'immagine.

Questa tecnica ha portato allo sviluppo di algoritmi di imaging e spettroscopia per indagare le firme del carcinoma duttale in situ, per differenziare i tumori di basso grado dai tumori mortali di alto grado. Ricorda, per gestire i tessuti cancerosi e la soluzione di formalina con cautela e che tutti gli elementi o gli strumenti di sistema che contattano il tessuto tumorale devono essere puliti o scartati in modo appropriato.