Wielospektralne obrazowanie fluorescencyjne w czasie rzeczywistym do śródoperacyjnego wykrywania wartowniczego węzła chłonnego w ginekologii onkologicznej
20 października 2010
Obrazowanie fluorescencyjne jest obiecującą innowacyjną metodą chirurgii sterowanej obrazem w chirurgii onkologicznej. W tym filmie opisujemy techniczną procedurę wykrywania wartowniczego węzła chłonnego za pomocą obrazowania fluorescencyjnego, jak pokazano w ginekologii onkologicznej. Zastosowano wielospektralny system kamer fluorescencyjnych wraz ze środkiem fluorescencyjnym zielenią indocyjaninową.
Ogólnym celem poniższego eksperymentu jest śródoperacyjne wykrycie węzła wartowniczego w raku szyjki macicy lub raku sromu. Wartowniczy węzeł chłonny jest pierwszym węzłem chłonnym drenującym z guza. W tej procedurze wokół guza pierwotnego wstrzykuje się środek fluorescencyjny, incy i zielony lub ICG wraz ze standardowym niebieskim barwnikiem.
Roztwór zostanie przepchnięty do pierwszego drenującego węzła chłonnego. Wykonany na zamówienie śródoperacyjny wielospektralny system kamer fluorescencyjnych, który jest instalowany na sali operacyjnej przed operacją, rejestruje w czasie rzeczywistym zdarzenia przepływu limfy in vivo na podstawie sygnału fluorescencyjnego, na podstawie in vivo, a także wyniki ex vivo wskazujące siłę sygnału fluorescencyjnego i klasyczną metodę wykrywania niebieskich przebarwień. Chirurg jest prowadzony w celu wycięcia wartowniczego węzła chłonnego.
Główną przewagą tej techniki nad istniejącymi metodami jest to, że jest to jednoetapowa procedura, podczas której podczas operacji następuje wizualizacja i wycięcie węzłów chłonnych. Ta technologia platformy może udoskonalić obecne koncepcje w chirurgii onkologicznej, nie tylko dostarczając chirurgowi informacji anatomicznych, ale jednocześnie umożliwiając dynamiczne śledzenie fluorescencji w czasie rzeczywistym in vivo. Aby wykonać ten protokół, skonfiguruj śródoperacyjną wielospektralną kamerę fluorescencyjną, która jest zwykle dostosowana.
Prezentowany tutaj system został opracowany w Instytucie Obrazowania Biologicznego i Medycznego w Monachium. W ścisłej współpracy z SEARCHs, laser jest używany do wzbudzania sondy fluorescencyjnej. Filtry kamery są przystosowane do fluorescencji w bliskiej podczerwieni z długością fali wzbudzenia 750 nanometrów i długością fali emisji 800 plus minus 20 nanometrów po przejściu światła emisyjnego przez układ optyczny, gdzie rozdzieli się na światło widzialne, fluorescencję wewnętrzną i fluorescencję bliskiej podczerwieni.
Kamery CCD są ustawione tak, aby wykrywać oddzielne wiązki światła, dzięki czemu sygnały wielospektralne ze wszystkich kamer są przetwarzane w celu uzyskania prawdziwej ilościowej biodystrybucji fluoru cztery. Konfiguracja koryguje również artefakty. Monitory komputerowe na pulpicie sterowniczym i na sali operacyjnej mogą wyświetlać sygnały kolorowe i fluorescencyjne jako oddzielne obrazy, a także nakładać się na jeden obraz w sterylnych warunkach.
Przygotować fluorescencyjny środek kontrastowy zieleń indocyjaninową w stężeniu 0,5 miligrama na mililitr w sterylnej wodzie destylowanej. Nie należy używać roztworu soli fizjologicznej, ponieważ powoduje to natychmiastowe wytrącenie odczynnika, należy go przechowywać w ciemnym, chłodnym miejscu, aby zapobiec wybielaniu i zachować integralność odczynnika ICG, aby zminimalizować zakłócenia standardowej pozycji zabiegu chirurgicznego i zainicjować system kamer na sali operacyjnej przed operacją oraz sprawdzić połączenia z ekranami o wysokiej rozdzielczości do użytku podczas operacji. Przykryj aparat standardowymi sterylnymi zasłonami, stosując sterylne procedury i warunki, jak pokazano na filmie.
Przed wstrzyknięciem środka fluorescencyjnego. Ustaw kamerę nad pacjentem i naświetl pole zainteresowania. Dostosuj zoom, aby ustawić ostrość kamery i wyłączyć światła na sali operacyjnej, aby lepiej wykrywać sygnał fluorescencyjny.
Strzykawka Lotus z jednym mililitrem 0,5 miligrama na mililitr, ICG i równą objętością standardowego niebieskiego barwnika. Ostrożnie wstrzyknąć środek fluorescencyjny w czterech kwadrantach wokół guza pierwotnego i starać się zapobiec rozlaniu w przypadku rozlania ICG na rękawice chirurgiczne. Po prostu zmieniaj rękawiczki przez cały czas trwania zabiegu.
Manewruj kamerą, aby zapewnić ciągłe nagrywanie obszaru zainteresowania. Rób zdjęcia lub nagrywaj filmy w czasie rzeczywistym przedstawiające przepływ limfy i wygląd fluorescencyjnego węzła wartowniczego. Czas naświetlania od 180 do 200 milisekund zapewni dobre filmy.
Zapisz wszystkie dane na komputerze do przyszłych analiz. Oględziny pod kątem sinych przebarwień spowodowanych wstrzyknięciem błękitu patentowego są wykonywane jako standardowa część zabiegu z wykorzystaniem jednocześnie rejestrowanych obrazów fluorescencyjnych w celach orientacyjnych. Wykonuje się wycięcie węzła wartowniczego w czasie rzeczywistym.
Obrazowanie w czasie rzeczywistym pomaga wykrywać węzły fluorescencyjne w nieoczekiwanych lokalizacjach, uzyskiwać obrazy ex vivo wszystkich węzłów chłonnych po wycięciu w sposób sekwencyjny pod kątem obecności fluorescencji. Podczas robienia zdjęć można używać dłuższych czasów naświetlania. Wartowniczy węzeł chłonny jest wysyłany do analizy histopatologicznej w celu wykrycia obecności lub braku komórek nowotworowych.
Moc śródoperacyjnego wykrywania wartowniczego węzła chłonnego za pomocą tego protokołu wielospektralnego obrazowania fluorescencyjnego pokazano w tym przykładzie wielospektralnego obrazu fluorescencyjnego in vivo węzła chłonnego w raku sromu. Fluorescencyjny węzeł chłonny w okolicy pachwinowej przed wycięciem jest wyraźnie uwidoczniony. W tym krótkim filmie pokazujemy wykrywanie w czasie rzeczywistym węzła wartowniczego na podstawie fluorescencji u pacjentki z rakiem szyjki macicy.
Tutaj przedstawiamy obraz ex vivo węzła chłonnego w raku szyjki macicy. Kolorowy obraz węzła chłonnego został nałożony na obraz fluorescencyjny tego samego węzła chłonnego przy użyciu pseudo skali kolorów, aby uzyskać wyraźny obraz o wysokim stosunku sygnału do tła. Technika ta nie tylko utorowała drogę naukowcom w dziedzinie chirurgii onkologicznej do resekcji węzła wartowniczego pod kontrolą obrazu, ale także zapewnia możliwości obrazowania ukierunkowanego na specyficzny guz w celu oceny marginesu guza i dostosowanych do potrzeb pacjenta interwencji u pacjenta z guzami litymi i możliwymi miejscowymi przerzutami regionalnymi.
Tak więc po obejrzeniu tego filmu powinieneś mieć dobre wrażenie na temat śródoperacyjnego obrazowania fluorescencyjnego węzłów wartowniczych w czasie rzeczywistym w raku ginekologicznym.
Przegląd
W niniejszym artykule przedstawiono nowatorskie podejście do śródoperacyjnego wykrywania węzłów chłonnych wartowniczych w onkologii ginekologicznej z wykorzystaniem obrazowania fluorescencyjnego. Technika ta usprawnia wizualizację przepływu limfy i wspomaga wycięcie węzłów chłonnych podczas operacji.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Onkologia chirurgiczna
- Obrazowanie fluorescencyjne
- Techniki śródoperacyjne
Wstęp
- Węzeł chłonny wartowniczy jest pierwszym węzłem chłonnym, do którego odpływa chłonka z guza.
- Do poprawy wizualizacji stosuje się środki fluorescencyjne, takie jak indocyjanina zielona (ICG).
- Istniejące metody często nie posiadają możliwości obrazowania w czasie rzeczywistym.
- Multispektralne obrazowanie fluorescencyjne zapewnia dynamiczną informację zwrotną podczas operacji.
Cel badania
- Usprawnienie detekcji węzłów chłonnych wartowniczych u pacjentek z rakiem szyjki macicy i sromu.
- Wykazanie skuteczności obrazowania fluorescencyjnego w czasie rzeczywistym podczas procedur chirurgicznych.
- Zapewnienie jednoetapowej procedury wizualizacji i wycięcia węzłów chłonnych.
Zastosowane metody
- Wstrzyknięcie ICG oraz standardowego barwnika niebieskiego wokół guza pierwotnego.
- Zastosowanie specjalistycznego wielospektralnego systemu kamer fluorescencyjnych.
- Monitorowanie przepływu limfy i wizualizacja węzłów chłonnych w czasie rzeczywistym.
- Wycięcie węzłów chłonnych pod kontrolą obrazowania fluorescencyjnego.
Główne wyniki
- Skuteczna wizualizacja węzłów chłonnych wartowniczych w czasie rzeczywistym.
- Ulepszona detekcja węzłów chłonnych w nieoczekiwanych lokalizacjach.
- Wyraźne rozróżnienie pomiędzy węzłami fluorescencyjnymi a niefluorescencyjnymi.
- Potencjał do poprawy wyników chirurgicznych w onkologii ginekologicznej.
Wnioski
- Obrazowanie fluorescencyjne znacznie wspomaga śródoperacyjne wykrywanie węzłów chłonnych wartowników.
- Technika ta może prowadzić do bardziej precyzyjnych resekcji guzów.
- Przyszłe zastosowania mogą obejmować ocenę marginesów nowotworowych oraz indywidualnie dostosowane interwencje.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Śródoperacyjne obrazowanie fluorescencyjne rozwiązuje kluczowy problem w onkologii chirurgicznej: potrzebę precyzyjnego anatomicznie prowadzenia w czasie rzeczywistym podczas biopsji węzła wartowniczego. Dzięki umożliwieniu dynamicznej wizualizacji przepływu limfy i identyfikacji węzłów bez polegania na radiokoloidzie, metoda ta zwiększa pewność prognostyczną w ocenie stopnia zaawansowania nacieku w węzłach chłonnych i zmniejsza złożoność procedury. Jej integracja z procesami w onkologii ginekologicznej stwarza możliwość ograniczenia ryzyka w podejmowaniu decyzji chirurgicznych oraz lepszego dopasowania wyników śródoperacyjnych do wyników histopatologicznych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wstępna faza odkrywania i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie szlaków rozprzestrzeniania się limfatycznego w modelach guzów litych.
- Wartość operacyjna: Zapewnia powtarzalną platformę do funkcjonalnej walidacji hipotez dotyczących przerzutów do węzłów chłonnych.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Umożliwia uzyskanie ilościowych odczytów fluorescencji w celu oceny biodystrybucji znacznika limfatycznego.
- Wartość operacyjna: Wspiera standaryzację protokołów obrazowania śródoperacyjnego w różnych miejscach przeprowadzania zabiegów chirurgicznych.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Łączy obrazowanie limfatyczne z fazy odkryć z klinicznie istotną detekcją śródoperacyjną.
- Wartość operacyjna: Ułatwia zachowanie ciągłości od walidacji ex vivo do chirurgicznego prowadzenia in vivo.
Integracja potoków i procesów roboczych
Metoda ta sytuuje się na styku biologii odkrywczej i translacyjnych badań chirurgicznych, umożliwiając walidację hipotez dotyczących transportu limfatycznego w czasie rzeczywistym, co pozwala na weryfikację celów terapeutycznych oraz opracowanie strategii interwencyjnych opartych na biomarkerach.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących mechanizmów przerzutów limfatycznych w modelach przedklinicznych.
- Przesiewanie: Dostarcza ilościowych danych o biodystrybucji w czasie rzeczywistym w celu optymalizacji znaczników i przygotowania testów.
- Analityka: Umożliwia kwantyfikację stosunku sygnału do tła oraz mapowanie przestrzenne węzłów fluorescencyjnych dla analizy porównawczej warunków.
- Badania translacyjne: Łączy wydajność czynnika fluorescencyjnego z dokładnością detekcji śródoperacyjnej w systemach istotnych dla danej choroby.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy wielokrotnego użytku platformę obrazowania, którą można dostosować do wielu wskazań dla nowotworów litych poza onkologią ginekologiczną.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w modelach przerzutów limfatycznych dzięki bezpośredniej wizualizacji śródoperacyjnej.
- Wartość operacyjna: Zwiększa standaryzację i powtarzalność wykrywania węzła wartowniczego w różnych zespołach chirurgicznych.
- Wartość strategiczna: Poprawia decyzje o kontynuacji lub odstąpieniu od zabiegu w planowaniu chirurgicznym poprzez redukcję wyników fałszywie ujemnych w ocenie węzłów chłonnych.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację interwencji chirurgicznych z uwzględnieniem ryzyka na podstawie stanu węzłów w czasie rzeczywistym.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna w zakresie aparatury do obrazowania fluorescencyjnego oraz obsługi sondy śródoperacyjnej.
- Zależność od dostępu do dostosowanych systemów kamer multispektralnych z filtrowaniem wzbudzenia i emisji w zakresie NIR.
- Konieczna jest koordynacja interdyscyplinarna pomiędzy zespołami chirurgicznymi, obrazowania i patomorfologii w celu uzgodnienia protokołu.
- Należy uwzględnić autofluorescencję tkanek oraz zmienność sygnału tła w różnych populacjach pacjentów.
- Zależność od prawidłowej obsługi i przechowywania zieleni indocyjaninowej w celu zapobiegania fotodegradacji i zapewnienia integralności sygnału.
