Protocolo de imagem e caracterização de terahertz para tumores de câncer de mama recém-excisados

Nagma Vohra; Tyler Bowman; Keith Bailey; Magda El-Shenawee

doi:10.3791/61007

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Artigo de método

Protocolo de imagem e caracterização de terahertz para tumores de câncer de mama recém-excisados

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DOI:

10.3791/61007

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5 de abril de 2020

Nagma Vohra^*¹ , Tyler Bowman^*¹ , Keith Bailey² , Magda El-Shenawee¹

¹Department of Electrical Engineering, University of Arkansas, ²Oklahoma Animal Disease Diagnostic Laboratory, Oklahoma State University

^* These authors contributed equally

Neste artigo

Resumo

Os tumores de câncer de mama humanos recém-excisados são caracterizados com espectroscopia terahertz e imagens seguindo protocolos de manuseio de tecidos frescos. O posicionamento tecidual é levado em consideração para permitir uma caracterização eficaz, proporcionando a análise em tempo hábil para futuras aplicações intraoperatórias.

Resumo

Este manuscrito apresenta um protocolo para lidar, caracterizar e imagem recém-excisado tumores de mama humana usando técnicas de imagem terahertz pulsada e técnicas de espectroscopia. O protocolo envolve o modo de transmissão terahertz em incidência normal e o modo de reflexão terahertz em um ângulo oblíquo de 30°. Os dados experimentais coletados representam pulsos de domínio de tempo do campo elétrico. O sinal de campo elétrico terahertz transmitido através de um ponto fixo no tecido excisado é processado, através de um modelo analítico, para extrair o índice de refração e coeficiente de absorção do tecido. Utilizando um scanner motor de passo, o pulso emitido por terahertz é refletido a partir de cada pixel no tumor, fornecendo uma imagem planar de diferentes regiões teciduais. A imagem pode ser apresentada no domínio de tempo ou frequência. Além disso, os dados extraídos do índice de refração e do coeficiente de absorção em cada pixel são utilizados para fornecer uma imagem terahertz tomográfica do tumor. O protocolo demonstra clara diferenciação entre tecidos cancerígenos e saudáveis. Por outro lado, não aderir ao protocolo pode resultar em imagens barulhentos ou imprecisas devido à presença de bolhas de ar e restos de fluidos na superfície do tumor. O protocolo fornece um método para avaliação das margens cirúrgicas dos tumores mamários.

Introdução

A imagem e a espectroscopia de Terahertz (THz) têm sido uma área de pesquisa em rápido crescimento na última década. O desenvolvimento contínuo de emissores thz mais eficientes e consistentes na faixa de 0,1-4 THz fez com que suas aplicações crescessem significativamente¹. Uma área onde o THz mostrou-se promissor e crescimento significativo é o campo biomédico². A radiação THz mostrou-se nonionizadora e biologicamente segura nos níveis de potência geralmente utilizados para analisar tecidos fixos³. Como resultado, a imagem e a espectroscopia de THz têm sido utilizadas para classificar e diferencia....