In Vivo, percutane, Naald Based, Optical Coherence Tomography van niertumoren

Samenvatting

Optische coherentietomografie (OCT) is een hoogwaardige beeldvormingstechniek die analyse van weefselspecifieke optische eigenschappen mogelijk maakt en zo de mogelijkheid biedt voor weefseldifferentiatie. We hebben naaldgebaseerde OCT ontwikkeld, wat realtime beeldvorming biedt in combinatie met directe tumordifferentiatie. Deze publicatie beschrijft een methode voor percutane, naaldgebaseerde OCT van niermassa's.

Samenvatting

Optische coherentietomografie (OCT) is het optische equivalent van echografie, gebaseerd op de terugverstrooiing van nabij infrarood licht. OCT levert realtime beelden met een axiale resolutie van 15 µm bij een effectieve weefselpenetratie van 2-3 mm. Binnen de OCT-beelden wordt het verlies van signaalintensiteit per millimeter weefselpenetratie, de dempingscoëfficiënt, berekend. De dempingscoëfficiënt is een weefselspecifieke eigenschap en biedt een kwantitatief parameter voor weefseldifferenciatie.

Tot nu toe zijn beslissingen over de behandeling van niermassa's voornamelijk genomen op basis van MRI- en CT-beeldkarakteristieken, leeftijd en comorbiditeit. Deze parameters en diagnostische methoden missen echter de finesse om echt het kwaadaardige potentieel van een niermassa te detecteren. Een succesvolle kernbiopsie of fijne naaldaspiratie biedt objectieve tumordifferentiatie met zowel gevoeligheid als specificiteit in het bereik van 95-100%. Er is echter een niet-diagnostische snelheid van 10-20% in het algemeen, en zelfs tot 30% in SRM's, te verwachten, wat het diagnostische proces vertraagt vanwege de frequente noodzaak van aanvullende biopsieprocedures.

We streven ernaar OCT te ontwikkelen tot een optische biopsie, die realtime beeldvorming combineert met on-the-spot tumordifferentiatie. Deze publicatie biedt een gedetailleerde stapsgewijze benadering voor percutaan, naaldgebaseerd, OCT van niermassa's.

Inleiding

De afgelopen decennia hebben laten zien een gestage toename in de incidentie van niertumoren ^1,2. Tot nu toe renale massabehandeling beslissingen gemaakt voornamelijk op basis van MRI en CT imaging kenmerken leeftijd en comorbiditeit. Echter deze diagnostische methoden en klinische parameters missen de finesse om de maligne potentie van een renale massa echt detecteren. Een biopsie of punctie voldoende weefsel voor pathologische evaluatie (diagnostische) bepaald doel tumordifferentiatie met zowel gevoeligheid als specificiteit in het traject van 95-100% ^3. Daarom biopsie steeds meer aanvaard bij de evaluatie van verdachte niertumoren ^4,5. Echter, biopten onvoldoende weefsel diagnose of gewone nierparenchym (niet-diagnostische) optreden met een snelheid van 10-20% in totaal, en zelfs tot 30% kleine niertumoren (<4 cm, SRM) vaststellen, vertragen het diagnostisch proces vanwege de frequente noodzaak voor aanvullendebiopsieprocedures ^3,5.

Optische coherentie tomografie (OCT) is een nieuwe beeldvormende modaliteit die het potentieel heeft om de voornoemde obstakels in de renale massa differentiatie overwonnen heeft. Op basis van de terugverstrooiing van nabij infrarood licht, oktober geeft beelden met een 15 urn axiale resolutie van een effectieve penetratie van 2-3 mm (figuur 1, 2). Het verlies van signaalintensiteit per millimeter weefselpenetratie, een resultante van weefselspecifieke lichtverstrooiing, uitgedrukt als de demping coëfficiënt (μ _oktober: ^-1 mm) zoals beschreven door Faber et al. ^6. Histologische kenmerken kunnen worden gecorreleerd _oktober waarden verschaffen een kwantitatieve parameter voor weefseldifferentiatie (figuur 3) μ.

Tijdens carcinogenese, kwaadaardige cellen vertonen een toenemend aantal grotere en meer onregelmatig gevormde kernen met een hogere brekingsindex en actievere mitochondria. Door deze overexpressie van celbestanddelen, een verandering in μ _oktober te verwachten bij het ​​vergelijken kwaadaardige tumoren benigne tumoren of aangetast weefsel ^7.

Onlangs hebben we de mogelijkheid van oppervlakkige oktober te maken tussen goedaardige en kwaadaardige niertumoren ^8,9. Bij 16 patiënten, intra-operatieve oktober metingen van tumorweefsel werd verkregen met een extern geplaatste oktober probe. De bedieningsarm omvat oktober metingen van aangetast weefsel in dezelfde patiënten. Normaal weefsel toonde een significant lagere mediane verzwakkingscoëfficiënt opzichte van kwaadaardig weefsel, bevestigt het potentieel van oktober voor tumor differentiatie. Deze kwantitatieve analyse werd op soortgelijke wijze rang andere soorten kwaadaardig weefsel toegepast zoals urotheelcarcinoom ^10,11 en vulvaire epitheliale neoplasie differentiatie ^12.

ent "> Wij willen oktober ontwikkelen tot een optische biopsie, die real-time imaging gecombineerd met on-the-spot tumor differentiatie. Het doel van de huidige studie is om een ​​percutane, naald gebaseerd beschrijven, oktober aanpak bij patiënten met een massief verbeterende renale massa. Deze methode beschrijving is, voor zover ons bekend, de eerste om de mogelijkheid van de naald gebaseerd oktober van niertumoren te beoordelen.

Protocol

De gepresenteerde procedure vindt plaats onder een door de Institutional Review Board van het Academisch Medisch Centrum Amsterdam, registratienummer NL41985.018 goedgekeurd onderzoeksprotocol. Schriftelijk toestemming is vereist van alle deelnemers.

1. Systeem

1. Voor dit experiment gebruikt een Fourier domein oktober systeem werkt bij een 1,280-1,350 nm golflengteband ^13. Fourier domein lage coherentie interferometrie maakt continue scanning waarvoor de gegevensacquisitiesnelheid toeneemt in vergelijking met de eerste generatie tijddomein oktober systemen. Opmerking: De oktober-systeem is gekoppeld aan een vezellichtsonde, scannen spiraalvormig bij ~ hoek van 90 °. Het heeft een buitendiameter van 2.7F (0.9 mm) en een insteekbare lengte van 135 cm. De sonde wordt aangesloten op de oktober-console via een aandrijfmotor en optische controller (montage dock) met een pullback range van 54 mm. De overgenomen oktober datasets bestaan ​​uit 541 cross-sectionele beelden (B-scans) with een axiale resolutie van 15 urn (figuur 1, 2).
2. Om nauwkeurige en reproduceerbare verzwakkingsmetingen garanderen kalibreren door meting μ _oktober voor toenemende concentraties basis van gewichtspercentage van een vetemulsie, (bijvoorbeeld Intralipid) zoals eerder beschreven door Kodach et al. ^{14, 15.}
   Kortom:
   1. Verdun een standaard partij van 20% vetemulsie met gedemineraliseerd H ₂ O concentraties van 0.125, 0.250, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 10, 15 en 20 (voorraad) procent bereiken.
      1. Plaats de oktober sonde in 200 ml vet emulsiemengsel en het verwerven van een LGO meting.
      2. Kruisverwijzing gewonnen μ _oktober waarden met bekende waarden in de literatuur.

2. Time Out en Patient Positioning

1. Voorafgaand aan het starten van de procedure, het uitvoeren van een "time-out" het controleren van naam, geboortedatum, procedure, procedural kant, antistollingsmiddel gebruikt, en allergieën.
2. Afhankelijk van de tumor locatie, plaats de patiënt in een van beide gevoelig of laterale decubitus positie. Geef de patiënt adequaat ondersteunen en controleren of hij / zij verwacht comfortabel in deze positie gedurende 20 tot 40 minuten periode.
3. Met behulp van echografie (US) ^16, lokaliseren van de tumor en markeer de naald entry point op de huid met permanente inkt.
   OPMERKING: Bij gebruik van computertomografie (CT), gebruik dan een flexibele naald begeleiding sjabloon om de gewenste positie van de toegang tot de naald te lokaliseren.

3. Ontsmetting en Steriele draperen

1. Zet op een chirurgische cap en mond te bedekken.
2. Het reinigen van de huid rond de prikplaats met een chloorhexidine / alcohol oplossing, het verzorgen van de eerder geplaatste naald binnenkomst merk niet te verwijderen (stap 2.3). Desinfecteren van een groot gebied zal de noodzaak voor extra schoonmaakkosten in geval van onverwachte toegang naald herpositionering voorkomen.
3. Met reGard van de steriele inhoud, open de percutane punctie set bevat: een spuit 10 ml, een stompe naald aspiratie, een 21 G injectienaald, een scalpel, een 15 G co-axiale inbrengnaald, een 18 G trocar naald, en een 16 G kern biopsie pistool.
4. Handen grondig wassen, het toepassen van de hand ontsmettingsmiddel achteraf. Zet op een chirurgische toga en steriele handschoenen.
5. Bedek de patiënt in steriele doeken.
6. Breng een steriel hoes rond de ultrasone sonde en bevestig de naald gids op zijn plaats.

4. oktober Voorbereiding

1. Start de oktober-console en voer de patiënt gegevens in de gelabelde patiënt ID velden, achternaam, voornaam en DOB (geboortedatum) met behulp van de console-interface.
2. Ten aanzien van de steriele inhoud, pak de oktober-pakket met daarin een LGO sonde, een steriele montage dock cover, en een 5 ml luerlockspuit.
3. Breng de steriele afdekking van de oktober console montage dock. Het begeleiden van de niet-steriele montage dock vereist dehulp van een assistent.
4. Vul de spuit 5 ml met 0,9% NaCl en bevestig deze aan het blozen poort. Spoel de sonde oktober tot er water verschijnt in het distale deel van de sonde te dekken.
5. Laad de oktober sonde in de montage-dock. Na het laden van de sonde zal draaien en stoten rood licht bevestigt goede werking. Laat de sonde in de beschermhoes tijdens het spoelen en het laden van het risico van schade te minimaliseren.
6. Verwijder de oktober sonde uit zijn dekking. Plaats de sonde op een harde ondergrond en gebruik een scalpel om de punt vermindert. Bevestig het distale gedeelte van de sonde tijdens het snijden om druk op de optische vezel en prisma minimaliseren. Snijd 5 mm distaal van prisma, met behulp van de uitgezonden (rood) licht voor oriëntatie.

5. Prik

1. Verdoven de huid en diepe lagen met 2% lidocaïne (20 mg / ml). Wacht enkele minuten waardoor de lidocaïne door te voeren. Vraag de patiënt als er enige pijn.
2. Met behulp van de naald gids, plaatst u de15 G co-axiale inbrengnaald verifiëren van de positie door middel van beeldvorming. Als plaatsing bevredigend is, verwijder de afsluiter (scherpe naald kern).
3. Plaats de 18 G trocar naald door de inbrengnaald, het doorboren van de tumor. Opnieuw de positie van de naald met beeldvorming te controleren. Als plaatsing bevredigend is verwijder de afsluiter.
4. Voeden de oktober sonde de trocar naald totdat het gevoel weerstand.
5. Terwijl de vaststelling van de oktober sonde, trekken de trocar naald, het blootstellen van de oktober sonde naar het tumorweefsel. Houd de tip van de trocar naald in de tumor minimaliseert knikken van de oktober sonde tijdens de ademhaling cycli. Dit verlaagt de kans op beschadiging probe.
6. Oktober Scan:
   1. Voer een oktober scan, met het ingesteld op 541 B-scans per dataset console. De oktober-systeem hier gebruikt zal een geautomatiseerde pullback te voeren over een lengte van 5,4 cm vereist geen specifieke parameter aanpassingen.
   2. Controleer de scan voor kwaliteit, artefacten en de verschijning van vast weefsel (Figuur 1A). Artefacten meestal weergegeven als cirkelvormige bands staan ​​uit de normale oktober patroon (Figuur 1B).
   3. Vervang de sonde als artefacten aanhoudt na opnieuw scannen.
7. Herhaal stap 5.6 tot een minimum van 3 oktober datasets worden verworven.
8. Verwijder de oktober sonde en trocar naald, waardoor de inbrengnaald in-place.
9. Bewapen de kern biopsie pistool en plaats deze via de inbrengnaald, het controleren van de positie op de beeldvorming.
10. Als de positionering is bevredigend, brand de biopsie pistool.
11. Plaats biopsie materiaal in container volgens afdeling pathologie protocol. Hier plaats biopten op een petrischaal met een papieren inlay, voldoende met 0,9% NaCl verzadigd.
12. Controleer de kern biopsie kwaliteit en herhaal stap 5.9 en 5.10 totdat er voldoende materiaal wordt verkregen.

Resultaten

Van de eerste 25 tumoren (23 patiënten), een totaal van 24 succesvolle oktober procedures werden uitgevoerd. In één geval leidde een storing probe aan het onvermogen om een ​​LGO scan verwerven. Twee bijwerkingen (AE) plaatsvond, die in detail beschreven in het hoofdstuk besproken. Algemene kenmerken van patiënten worden in tabel 1.

De LGO-console heeft vooraf geïnstalleerde software die real-time oktober afbeeldingen voor onmiddellijke kwalitatieve analyse van verkregen dat...

Discussie

In deze publicatie wordt verslag gedaan van de haalbaarheid van percutane, naald gebaseerd, oktober van de nier. Dit is een essentiële eerste stap in de ontwikkeling van oktober tot een klinisch toepasbare techniek voor tumordifferentiatie, aangeduid als "Optical Biopsy". Onze eerste 25 patiënten hebben aangetoond percutane oktober om een ​​gemakkelijke en veilige procedure. Een optische biopsie heeft twee voordelen ten opzichte van conventionele naaldbiopsiën. Eerst zal de werkelijke tijd verwerven en analyse...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
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	Cook Medical, Bloomington, USA	G07827
Ilumien Optis PCI Optimization System (OCT & FFR)	St. Jude medical, St. Paul, USA	C408650	Onderdeel van Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643)
Dragonfly Duo Imaging Catheter	LightLab Imaging, Westford, USA	C408644	Onderdeel van Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643)
Steriele Dock Cover	CFI Med. Solutions, Fenton, USA	200-700-00	Onderdeel van Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643)
5 ml Luer-lock Syringe	Merit Med. Syst., South Jordan, USA	C408647
10 ml Syringe	BD, Franklin Lakes, USA	300912
18 G Blunt Fill Needle	BD, Franklin Lakes, USA	305180
21 G Injection Needle	BD, Franklin Lakes, USA	301155
Steriele scalpel	BD, Franklin Lakes, USA	372611
NaCl 0,9% oplossing	Braun, Melsungen AG, Duitsland	222434
Lidocaïne HCl 2% (20 mg/ml) oplossing	Braun, Melsungen AG, Duitsland	3624480
Steriele echografie gel, Aquasonic 100	Parker Lab. Inc., Fairfield, USA	GE424609
Steriele echografie cover	Microtek Med., Alpharetta, USA	PC1289EU
Pathologie container
AMIRA softwarepakket	FEI Visualization Sciences Group, Hillsboro, USA	Software platform voor 3D data analyse
FIJI softwarepakket (open source)	Open source, http://fiji.sc/Fiji		Open source beeldverwerkingssoftware