Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

Dit protocol maakt gebruik van Terahertz imaging en spectroscopie om de chirurgische marges van borsttumoren te evalueren met als doel de behoefte aan een tweede operatie aanzienlijk te verminderen. Terahertz beeldvorming kan worden gebruikt om onderscheid te maken tussen kanker en niet-kankerweefsel op basis van hun optische eigenschappen, op een niet-ioniserende en biologisch veilige manier processen. Deze techniek is ontwikkeld voor de beoordeling van de marge van borstkanker, maar is van toepassing op andere vaste tumoren die chirurgische excisie en margebeoordeling vereisen.

Deze methode maakt beeldvorming van de binnenkant van FFPE weefsel blokken zonder de noodzaak van fysieke snijden, het vergemakkelijken van de identificatie van tumor marges op elke diepte nauwkeurig. Dit protocol vereist de uitvoering van kritieke stappen zoals weefselbehandeling en fasebalancering die moeilijk te begrijpen zijn zonder visuele demonstratie. Voor het hanteren van het weefsel te dekken roestvrij stalen metalen lade met een biohazard zak en plaats alle van de juiste lab materialen binnen handbereik van de overdekte lade.

Breng vervolgens het verse tumormonster over in een petrischaaltje op de lade en gebruik grove inspectie om een kant van de tumor te selecteren die voldoende vlak is en weinig bloed en weinig bloedvaten heeft. Plaats vervolgens de kant die moet worden afgebeeld op grade one filterpapier om overtollige vraagmedium te verwijderen en om het weefsel van vloeistof of afscheidingen te verwijderen, waarbij de tumor wordt verplaatst naar een droge plek terwijl het papier verzadigd is. Terwijl de tumor vijf minuten droogt, plaatst u een 1,2 millimeter dikke polystyreenplaat op het scanvenster binnen een diameter van ongeveer 37 millimeter en plaatst u het scanvenster en de polystyreenplaat op het monsterstadium van de Terahertz-imager.

Klik in het hoofdvenster op het pictogram Fixed Point Scan om de Terahertz-antennes te activeren en om het gereflecteerde Terahertz-signaal vanaf één punt op de polystyreenplaat te verzenden en te ontvangen. Klik op het dialoogvenster Motorstage. Het motorcontrolevenster gaat open.

Als u de gereflecteerde puls van het polystyreen in het hoofdvenster wilt centreren, klikt u op de optische vertragingsaspijlen om de optische vertragingsas aan te passen. Klik op de knop Instellingen voor gegevensverwerving om het dialoogvenster Gegevenswervingsinstellingen te openen en de optische vertragingswaarde te wijzigen van vijf naar vier volt. Pas de verticale positie van de scanfase aan met de micrometerschaal, totdat het minimum van de secundaire puls het sterkst is en pas de optische vertraging aan de as in het venster Motor Control om de primaire reflectie buiten het bereik van het gereflecteerde signaal te plaatsen dat wordt gemeten.

Als u de monsterfase wilt nivelleren en het referentiesignaal wilt opnemen, klikt u op de knop motorbesturingsdialoog om het motorcontrolevenster te openen en de motorbesturing en de hoofdsoftwarevensters te verplaatsen, zodat het tijddomeinsignaal zichtbaar is tijdens het aanpassen van de motorposities. Als u de A-as wilt nivelleren met de volgende stappen in het motorcontrolevenster, wijzigt u de waarde van de x-as van nul naar negatief 10 en drukt u op Enter. Het podium wordt verplaatst naar de min 10 millimeter positie van de A-as en een verschuiving in de signaalpositie zal worden waargenomen in het hoofdvenster.

Gebruik de verstelbare micrometerschaal om de minimale piek van het signaal terug te verplaatsen naar de vorige verticale positie en de A-aswaarde te wijzigen in plus 10. Klik op Enter. Het podium zal naar de plus 10 millimeter positie op de A-as bewegen en een verschuiving in het signaal zal opnieuw worden waargenomen.

Houd er rekening mee dat de richting en afstand die het signaal van de vorige positie heeft verschoven en de A-aswaarde terugverplaatst naar min 10. Het signaal keert terug naar de oorspronkelijke verticale positie. Draai de nivelleringsschroef op de A-as van de scanfase en verschuif het signaal om de afstand in dezelfde richting te verdubbelen, het stadium verplaatst van de oorspronkelijke positie.

Gebruik de micrometer op de scanfase om het signaal terug te schakelen naar de oorspronkelijke positie en herhaal de aanpassing totdat het signaal bij plus 10 en min 10 gelijk is in de piek voor beide posities is gericht op de oorspronkelijke positie. Zodra de nivellering van de A-as is bereikt, wijzigt u de A-aswaarde in nul en herhaalt u dezelfde procedure voor de B-as. Zodra beide assen zijn genivelleerd, zowel de A en B assen terug te keren naar nul millimeter, sluit de motor controle venster, controleer dan of het signaal in zijn oorspronkelijke positie in het geval het een beetje is verschoven.

Als u dit signaal wilt opnemen als de referentie in het venster Eigenschappen voor gegevensacquisitie, wijzigt u de gemiddelde waarde in vijf en laat u alle andere parameters bij de standaardinstellingen. Klik vervolgens op nieuwe referentie. De gemiddelde teller telt van nul tot 20.

Zodra de teller 20 bereikt, wijzigt u de gemiddelde waarde in één en klikt u op OK. Het gereflecteerde signaal van het polystyreen wordt opgeslagen als referentie voor eventuele volgende scans. Wanneer alle parameters zijn ingesteld, breng het beeldvenster van het scanstadium naar het weefselbehandelingsgebied en monteer de tumor op de polystyreenplaat. Verwijder eventuele luchtbellen in de tumor met een pincet of rol het monster voorzichtig op het polystyreen totdat de luchtspleten zijn geminimaliseerd.

Plaats onthoudingsruimters op regelmatige tijdstippen rond het testmonster en plaats een andere polystyreenplaat boven de tumor. Druk het tumoroppervlak voorzichtig zo plat mogelijk en plak de tumor en polystyreenplaat in het monstervenster. Een plat weefsel oppervlak en een goed contact met de polystyreen plaat zijn van vitaal belang als luchtbellen, overtollig vocht en een oneffen oppervlak kan ruïneren de tumor weefsel beeldvorming.

Draai het voorbeeldvenster om en maak foto's van de tumor om een overzicht van de oriëntatie bij te houden. Breng het voorbeeldvenster terug naar de scanfase en klik op de knop dialoog met de afbeeldingsparameter om het venster met de parameters voor het verkrijgen van afbeeldingen te openen. Stel de waarden van as één minimum, as één maximum, as twee minimum en as twee maximaal in om de positie van de tumor in het beeldvenster volledig in te sluiten.

Stel as één stap en as twee stappen in op 0,2 millimeter voor de beeldscan. Selecteer vervolgens onder het menu Meten de optie Flyback 2D-scan en maak een map en bestandsnaam waaronder de scangegevens in het pop-upvenster kunnen worden opgeslagen. In deze analyse werd een graad 1 tot 2 infiltreren ductal carcinoom verkregen van een 49-jarige vrouw via linker borst lumpectomie chirurgie procedure.

Bij het correleren van het Terahertz-beeld met het pathologiebeeld, was het duidelijk dat het kankergebied een hogere reflectie vertoonde dan het vetgebied. Tomografische beeldvorming bleek dat als de frequentie verhoogde de berekende absorptiecoëfficiënt waarden voor de kanker in vet pixels toegenomen met de kanker pixels tonen hogere waarden dan het vet op beide frequenties. Daarentegen daalde de brekingsindex van beide weefsels naarmate de frequentie toenam.

Transmissie spectroscopie analyse van dezelfde tumor onthult een goede overeenkomst voor het frequentiebereik van zowel de geëxtraheerde absorptiecoëfficiënt en refractieve index voor beide secties gewonnen uit de tumor. Merk op dat onvoldoende behandeling van het weefsel kan leiden tot misleidende beeldvormingsresultaten, wat bijvoorbeeld resulteert in het suggereren van een grotere aanwezigheid van kanker in de tumor als gevolg van de aanwezigheid van overtollige vloeistof in het ongedroogde tumormonster. Aanvullende karakterisering kan worden uitgevoerd op de Terahertz-beeldgegevens om informatie te verkrijgen over de frequentieafhankelijke eigenschappen van het weefsel en statistische analyse kan worden uitgevoerd voor geautomatiseerde beeldsegmentatie.

Deze techniek heeft geleid tot de ontwikkeling van beeldvorming en spectroscopie algoritmen voor het onderzoeken van de handtekeningen van ductal carcinoom in situ, om lage rang tumoren te onderscheiden van dodelijke hoogwaardige tumoren. Vergeet niet, om kankerweefsel en de formaline oplossing met de nodige voorzichtigheid te behandelen en dat alle systeemelementen of hulpmiddelen die contact opnemen met het tumorweefsel moet worden gereinigd of op de juiste wijze weggegooid.