Fantomy symulujące tkanki do oceny potencjalnych zastosowań obrazowania fluorescencyjnego w bliskiej podczerwieni w chirurgii raka piersi

Ogólnym celem tej procedury jest symulacja zastosowań obrazowania fluorescencyjnego w bliskiej podczerwieni w chirurgii oszczędzającej piersi przy użyciu tkanek takich jak fantomy piersi. Osiąga się to poprzez stworzenie najpierw fluorescencyjnych inkluzji przypominających guz o różnej wielkości i kształcie. Drugim krokiem jest zintegrowanie inkluzji fluorescencyjnych w fantomach w kształcie piersi o właściwościach optycznych podobnych do ludzkiej tkanki piersi.

Następnie stosuje się system obrazowania fluorescencyjnego w bliskiej podczerwieni, aby śródoperacyjnie poprowadzić chirurga w zlokalizowaniu i usunięciu inkluzji przypominającej fluorescencyjny guz. Ostatnim krokiem jest zeskanowanie brzegu jamy operacyjnej pod kątem obecności choroby resztkowej po usunięciu inkluzji przypominającej fluorescencyjny guz. W razie potrzeby chirurg może następnie wyciąć pozostałą tkankę nowotworową pod kierunkiem systemu obrazowania fluorescencyjnego w bliskiej podczerwieni.

Główną przewagą tej techniki nad istniejącymi metodami, takimi jak tomografia komputerowa lub rezonans magnetyczny, jest fluorescencja w bliskiej podczerwieni. Obrazowanie optyczne zapewnia obrazy o wysokiej rozdzielczości w czasie rzeczywistym i może być łatwo stosowane w warunkach śródoperacyjnych. Co więcej, technika ta jest niedroga i wykorzystuje promieniowanie niejonizujące.

Procedurę zademonstruje doktorant z naszej grupy badawczej. Na początek zbierz solidne przedmioty o pożądanym kształcie i rozmiarze, które mogą służyć jako modele do inkluzji symulujących nowotwór, takich jak koraliki lub kulki. Dokładnie oczyść modele guza i usuń wszelkie nierówności.

Umieść każdy model w osobnym cienkościennym kwadratowym plastikowym pudełku o gładkiej powierzchni. W razie potrzeby przymocuj model do dolnej części pudełka, aby utrzymać go na miejscu. Następnie wlej wymaganą ilość składnika silikonowego A do miski mieszającej i dodaj składnik silikonowy B w stosunku wagowym 10 do jednego.

Dokładnie wymieszaj oba składniki. Delikatnie wlej mieszankę silikonu do plastikowego pudełka, aby zapobiec uwięzieniu pęcherzyków powietrza. Pozwól mieszaninie silikonu zestalić się przez co najmniej sześć godzin przed przecięciem formy i usunięciem modelu guza

Opcjonalnie silikonową formę można przyciąć w zygzakowaty wzór, aby umożliwić jej czyste dopasowanie. Aby utworzyć inkluzje fluorescencyjne, dodaj dwa gramy aros do 50 mililitrów soli fizjologicznej buforowanej tris lub TBS, która została przygotowana z azydkiem sodu zgodnie z opisem w protokole tekstowym. Podgrzej zawiesinę aros za pomocą kuchenki mikrofalowej, aż do osiągnięcia temperatury wrzenia.

Dokładnie wymieszaj, aż aros całkowicie się rozpuści. Dodaj 1,1 grama hemoglobiny i pięć mililitrów intralipidu, 20% do 50 mililitrów TBS i dodaj to do mieszaniny aros pod ciągłym mieszaniem, aby przypominać właściwości optyczne otaczającej piersi. Tkanka fantomowa dodaj 20,0 miligramów barwnika fluorescencyjnego i zielonego do 83,8 mililitrów wody dejonizowanej.

Odpipetować pięć mililitrów z tego roztworu i dodać go do mieszaniny aros. Aby uzyskać końcowe stężenie 14 mikromolowych. Delikatnie napełnij foremki silikonowe mieszanką H aros za pomocą strzykawki.

Pozwól inkluzji fluorescencyjnej zestalić się w temperaturze pokojowej przez około godzinę. Chroń wtrącenia przed światłem, przykrywając całą formę folią aluminiową. Po zestaleniu delikatnie otwórz formę i wyciśnij wtrącenie.

Chroń inkluzje Aros przed światłem i odwodnieniem, zawijając je w folię aluminiową i przechowuj w wilgotnym pojemniku do przechowywania w temperaturze czterech stopni Celsjusza. Uzyskaj formę w kształcie miseczki, aby stworzyć fantomy piersi o pożądanym rozmiarze i objętości, aby stworzyć fantom piersi. Przy objętości 500 mililitrów dodaj 50 gramów żelatyny, 250 kwitnienia do 500 mililitrów TBS.

Podgrzej zawiesinę żelatyny do 50 stopni Celsjusza przy ciągłym mieszaniu. Gdy żelatyna całkowicie się rozpuści, pozwól mieszaninie żelatyny stopniowo ostygnąć i utrzymuj ją w stałej temperaturze 35 stopni Celsjusza. Używając gorącej kąpieli wodnej pod ciągłym mieszaniem, dodaj 5,5 grama hemoglobiny bydlęcej, aby symulować wchłanianie fotonów, i 25 mililitrów intralipidu.

20%do symulacji rozpraszania fotonów w tkance. Wstępnie schłodź foremkę w kształcie miseczki w temperaturze czterech stopni Celsjusza przez co najmniej godzinę. Po ostygnięciu.

Wlej mieszaninę żelatyny do formy do poziomu odpowiadającego określonej głębokości guza aros. Symulacja włączenia. Pozwól mieszaninie żelatyny zestalić się w temperaturze czterech stopni Celsjusza przez 30 minut do jednej godziny.

Po zestaleniu należy umieścić guz symulujący fluorescencyjne wtrącenie aros na powierzchni fantomu i tymczasowo utrwalić inkluzję za pomocą małej igły. Wlej pozostałą część ciepłej mieszaniny żelatyny do pozostałej objętości formy, co pozwoli na przyleganie obu warstw bez tworzenia artefaktów załamania. Zaznacz położenie fluorescencyjnego guza symulującego inkluzje na pleśni, zanim pozwolisz fantomowi zestalić się przez noc w temperaturze czterech stopni Celsjusza.

Po zastygnięciu usuń igły używane do tymczasowego utrwalenia inkluzji i delikatnie wyjmij fantom piersi z formy. Chroń fantom piersi przed światłem i odwodnieniem, zawijając go w folię aluminiową i przechowując w nawilżonym pojemniku do przechowywania w temperaturze czterech stopni Celsjusza. System kamer fluorescencyjnych w bliskiej podczerwieni do zastosowań śródoperacyjnych jest wymagany do symulacji celowanego obrazowania fluorescencyjnego w chirurgii raka piersi.

Zapoznaj się z protokołem tekstowym, aby uzyskać informacje na temat konfiguracji systemu kamer fluorescencyjnych. Wyjmij fantom tkanki symulującej pierś z pojemnika i umieść go na płaskiej, niefluorescencyjnej powierzchni. Następnie umieść urządzenie do obrazowania fluorescencyjnego nad fantomem piersi, pozostawiając wystarczającą odległość roboczą do wycięcia guza.

Symulując inkluzje, lokalizuj guz symulując włączenie fluorescencyjne za pomocą badania palpacyjnego i/lub obrazowania fluorescencyjnego piersi fantomowej w przypadku, gdy nie można wykryć sygnału fluorescencyjnego. Inkluzja jest albo umieszczona zbyt głęboko w fantomie w celu wykrycia, albo czas akwizycji obrazu powinien zostać zwiększony, gdy inkluzja zostanie zlokalizowana pod względem wielkości, fantomowej piersi i usunięcia guza. Symulacja inkluzji pod kontrolą fluorescencji w czasie rzeczywistym przy użyciu konwencjonalnego sprzętu chirurgicznego bezpośrednio po usunięciu guza symulująca obraz inkluzji, jama chirurgiczna dla pozostałej aktywności fluorescencyjnej wskazująca na niewystarczające wycięcie w przypadku pozostałej aktywności fluorescencyjnej.

Wytnij pozostałość inkluzji pod bezpośrednim kierownictwem fluorescencji, aż nie pozostanie żaden sygnał fluorescencyjny. Wycięte fragmenty fantomowe do symulacji stanu marginesu makroskopowego kierowanego fluorescencyjnie. Poniżej przedstawiono ocenę reprezentatywnych wyników śródoperacyjnej lokalizacji guza pod kontrolą fluorescencji.

Fluorescencyjne inkluzje przypominające guz wykryto do głębokości około dwóch centymetrów. Głębiej wysiewane inkluzje wykryto po nacięciu nakładającej się tkanki fantomowej. Chirurg był stale prowadzony przez sygnał fluorescencyjny pochodzący z fluorescencyjnego inkluzji przypominającego guz.

Podczas operacji oszczędzającej pierś na fantomach po usunięciu inkluzji przypominającej guz, chirurg oceniał zakres operacji, skanując jamę operacyjną. Pozostały sygnał fluorescencyjny wskazywał na niepełne wycięcie guza, a pozostałość guza została usunięta podczas tego samego zabiegu chirurgicznego. Po wycięciu inkluzji przypominającej guz, wycięty guzek został zobrazowany w celu oceny stanu marginesu chirurgicznego brutto.

Obrazowanie fluorescencyjne może pomóc w ocenie mikroskopijnego stanu marginesów przez patologa poprzez wskazanie obszarów, które są podejrzane o bliskie lub dodatnie marginesy. Implikacje tej techniki rozciągają się w kierunku lepszych wyników w chirurgii oszczędzającej piersi poprzez sprzęganie fluorescencji w bliskiej podczerwieni, środków obrazowania optycznego z celowanymi przeciwciałami Myersa, takimi jak przeciwciała monoklonalne. Ukierunkowane dostarczanie środków fluorescencyjnych można uzyskać do zastosowań w obrazowaniu śródoperacyjnym