Protokół obrazowania i charakterystyki terahercowej dla świeżo wyciętych guzów raka piersi

Protokół ten wykorzystuje obrazowanie terahercowe i spektroskopię do oceny marginesów chirurgicznych guzów piersi w celu znacznego zmniejszenia potrzeby drugiej operacji. Obrazowanie terahercowe może być stosowane do rozróżniania tkanek nowotworowych i nienowotworowych na podstawie ich właściwości optycznych, w sposób niejonizujący i biologicznie bezpieczny procesy. Technika ta została opracowana do oceny marginesu raka piersi, ale ma zastosowanie do innych guzów litych, które wymagają chirurgicznego wycięcia i oceny marginesu.

Metoda ta umożliwia obrazowanie wnętrza bloków tkankowych FFPE bez konieczności fizycznego krojenia, ułatwiając precyzyjną identyfikację marginesów guza na dowolnej głębokości. Protokół ten wymaga wykonania krytycznych kroków, takich jak obsługa tkanek i równoważenie etapów, które mogą być trudne do zrozumienia bez wizualnej demonstracji. Przed przystąpieniem do pracy z chusteczką przykryj metalową tackę ze stali nierdzewnej torbą na wypadek zagrożenia biologicznego i umieść wszystkie odpowiednie materiały laboratoryjne w zasięgu zakrytej tacy.

Następnie przenieś świeżą próbkę guza na szalkę Petriego na tacy i użyj kontroli ogólnej, aby wybrać stronę guza, która jest wystarczająco płaska i ma mało krwi i niewiele naczyń krwionośnych. Następnie umieść stronę, która ma być obrazowana, na bibule filtracyjnej klasy pierwszej, aby usunąć nadmiar podłoża i oczyścić tkankę z płynu lub wydzieliny, przesuwając guz w suche miejsce, gdy bibuła się nasyca. Utrzymując guz w stanie suchym przez pięć minut, umieść płytkę polistyrenową o grubości 1,2 milimetra na okienku skanującym o średnicy około 37 milimetrów i umieść okienko skanujące i płytkę polistyrenową na stoliku próbki obrazowania terahercowego.

W oknie głównym kliknij ikonę Fixed Point Scan, aby aktywować anteny terahercowe i rozpocząć wysyłanie i odbieranie odbitego sygnału terahercowego z jednego punktu na płytce styropianowej. Kliknij ikonę okna dialogowego Motor Stage. Otworzy się okno Sterowanie silnikiem.

Aby wyśrodkować impuls odbity od polistyrenu w oknie głównym, kliknij strzałki osi opóźnienia optycznego, aby dostosować oś opóźnienia optycznego. Kliknij przycisk Ustawienia akwizycji danych, aby otworzyć okno dialogowe Ustawienia akwizycji danych i zmienić wartość opóźnienia optycznego z pięciu na cztery wolty. Dostosuj pionowe położenie stolika skanującego za pomocą skali mikrometrycznej, aż minimum impulsu wtórnego będzie najsilniejsze i wyreguluj opóźnienie optyczne osi w oknie sterowania silnikiem, aby umieścić odbicie pierwotne poza zakresem mierzonego sygnału odbitego.

Aby wypoziomować sample stage i zarejestrować sygnał odniesienia, kliknij przycisk dialogowy sterowania silnikiem, aby otworzyć okno sterowania silnikiem i zmienić położenie sterowania silnikiem i głównego oprogramowania tak, aby sygnał w dziedzinie czasu był widoczny podczas regulacji pozycji silnika. Aby wypoziomować oś A, wykonując następujące czynności w oknie sterowania silnikiem, zmień wartość osi x z zera na minus 10 i naciśnij Enter. Stolik przesunie się do pozycji minus 10 milimetrów osi A, a w oknie głównym będzie obserwowane przesunięcie pozycji sygnału.

Użyj regulowanej skali mikrometrycznej, aby przesunąć minimalny pik sygnału z powrotem do poprzedniej pozycji pionowej i zmień wartość osi A na plus 10. Kliknij Enter. Stopień przesunie się do pozycji plus 10 milimetrów na osi A i ponownie zaobserwuje się przesunięcie sygnału.

Zwróć uwagę, że kierunek i odległość, na jaką sygnał przesunął się z poprzedniego położenia, zmień wartość osi A z powrotem na minus 10. Sygnał powróci do pierwotnej pozycji pionowej. Obróć poziomującą na osi A stolika skanującego i przesuń sygnał, aby podwoić odległość w tym samym kierunku, w którym stolik przesunął się z pierwotnej pozycji.

Użyj mikrometru na stoliku skanującym, aby przesunąć sygnał z powrotem do pierwotnej pozycji i powtarzaj regulację, aż sygnał na plus 10 i minus 10 zrówna się w piku dla obu pozycji, zostanie skupiony w pierwotnej pozycji. Po wypoziomowaniu osi A zmień wartość osi A na zero i powtórz tę samą procedurę dla osi B. Po wypoziomowaniu obu osi przywróć obie osie A i B do zera milimetrów, zamknij okno sterowania silnikiem, a następnie sprawdź, czy sygnał jest w swoim pierwotnym położeniu, na wypadek, gdyby się nieco przesunął.

Aby zarejestrować ten sygnał jako odniesienie w oknie Właściwości pozyskiwania danych, zmień wartość uśredniania na pięć i pozostaw wszystkie inne parametry z ustawieniami domyślnymi. Następnie kliknij nowe odniesienie. Licznik uśredniający będzie liczył od zera do 20.

Gdy licznik osiągnie wartość 20, zmień wartość uśredniania na jeden i kliknij przycisk OK. Odbity sygnał od polistyrenu zostanie zapisany jako odniesienie dla wszelkich kolejnych skanów. Po ustawieniu wszystkich parametrów przenieś okno obrazowania z etapu skanowania do obszaru obsługi tkanki i zamontuj guz na płytce polistyrenowej. Usuń wszelkie pęcherzyki powietrza z guza za pomocą pęsety lub delikatnie przetocz próbkę na polistyren, aż szczeliny powietrzne zostaną zminimalizowane.

Umieść absorpcyjne przekładki w regularnych odstępach wokół badanej próbki i umieść kolejną płytkę polistyrenową nad guzem. Delikatnie dociśnij powierzchnię guza tak płasko, jak to możliwe i zaklej taśmą układ guza i płytki polistyrenowej w okienku próbki. Płaska powierzchnia tkanki i dobry kontakt z płytką polistyrenową są niezbędne, ponieważ pęcherzyki powietrza, nadmiar płynu i nierówna powierzchnia mogą zrujnować obrazowanie tkanki nowotworowej.

Odwróć okienko próbki i zrób zdjęcia guza, aby zarejestrować jego orientację. Przywróć okno próbki do etapu skanowania i kliknij przycisk dialogowy parametrów obrazu, aby otworzyć okno parametrów akwizycji obrazu. Ustaw wartości osi minimum pierwszego, osi pierwszej maksimum, osi drugiej minimum i osi drugiej maksimum, aby w pełni objąć położenie guza w oknie obrazowania.

Ustaw oś jednoetapową i oś dwustopniową na 0,2 milimetra dla skanowania obrazowego. Następnie w menu Measure (Miara) wybierz opcję Flyback 2D scan (Skanowanie 2D) i utwórz folder oraz nazwę pliku, w którym chcesz zapisać dane skanowania w wyskakującym okienku. W niniejszej analizie oceniono naciekającego raka przewodowego stopnia od pierwszego do drugiego uzyskanego od 49-letniej kobiety po operacji lumpektomii lewej piersi.

Po skorelowaniu obrazu terahercowego z obrazem patologii stało się jasne, że obszar raka wykazywał większe odbicie niż obszar tłuszczowy. Obrazowanie tomograficzne wykazało, że wraz ze wzrostem częstotliwości obliczone wartości współczynnika absorpcji dla raka w pikselach tłuszczu wzrosły, przy czym piksele raka wykazywały wyższe wartości niż tłuszcz przy obu częstotliwościach. Natomiast współczynnik załamania światła obu tkanek zmniejszał się wraz ze wzrostem częstości.

Analiza spektroskopii transmisyjnej tego samego guza ujawnia dobrą zgodność dla zakresu częstotliwości zarówno ekstrahowanego współczynnika absorpcji, jak i indeksu refrakcji dla obu odcinków wyekstrahowanych z guza. Należy zauważyć, że niewystarczające obchodzenie się z tkanką może prowadzić do mylących wyników obrazowania, co skutkuje na przykład sugerowaniem większej obecności raka w guzie ze względu na obecność nadmiaru płynu w niewysuszonej próbce guza. Dodatkową charakterystykę można przeprowadzić na danych obrazu terahercowego w celu uzyskania informacji o właściwościach tkanki zależnych od częstotliwości, a także przeprowadzić analizę statystyczną w celu automatycznej segmentacji obrazu.

Technika ta doprowadziła do opracowania algorytmów obrazowania i spektroskopii do badania sygnatur raka przewodowego in situ, w celu odróżnienia guzów o niskim stopniu złośliwości od śmiertelnych guzów o wysokim stopniu złośliwości. Należy pamiętać, aby obchodzić się z tkankami nowotworowymi i roztworem formaliny z ostrożnością oraz że wszelkie elementy systemu lub narzędzia, które stykają się z tkanką nowotworową, muszą być odpowiednio oczyszczone lub wyrzucone.