Relatamos um protocolo de ultrassonografia e fotoacústica co-registrado para a imagem transvaginal de lesões ovarianas/anexiais. O protocolo pode ser valioso para outros estudos de imagem fotoacústica translacional, especialmente aqueles que utilizam matrizes de ultrassom comerciais para a detecção de sinais fotoacústicos e algoritmos padrão de formação de feixe de atraso e soma para imagens.
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Artigo de método
Um Protocolo de Ultrassonografia e Imagem Fotoacústica Co-Registrado para a Imagem Transvaginal de Lesões Ovarianas
Neste artigo
Resumo
Resumo
O câncer de ovário continua sendo a mais mortal de todas as neoplasias ginecológicas devido à falta de ferramentas de triagem confiáveis para detecção e diagnóstico precoces. A imagem fotoacústica ou tomografia (PAT) é uma modalidade de imagem emergente que pode fornecer a concentração total de hemoglobina (escala relativa, rHbT) e a saturação de oxigênio no sangue (%sO2) de lesões ovarianas/anexiais, que são parâmetros importantes para o diagnóstico de câncer. Combinado com a ultrassonografia (US) co-registrada, o PAT demonstrou grande potencial para detectar cânceres de ovário e para diagnosticar com precisão lesões ovarianas para avaliação de risco eficaz e redução de cirurgias desnecessárias de lesões benignas. No entanto, os protocolos de imagem PAT em aplicações clínicas, até onde sabemos, variam muito entre os diferentes estudos. Aqui, relatamos um protocolo de imagem de câncer de ovário transvaginal que pode ser benéfico para outros estudos clínicos, especialmente aqueles que usam matrizes de ultrassom comerciais para a detecção de sinais fotoacústicos e algoritmos padrão de formação de feixe de atraso e soma para imagens.
Introdução
A imagem fotoacústica ou tomografia (PAT) é uma modalidade de imagem híbrida que mede a distribuição da absorção óptica na resolução e profundidades dos EUA muito além do limite de difusão óptica tecidual (~ 1 mm). No PAT, um pulso de laser de nanossegundos é usado para excitar o tecido biológico, causando um aumento transitório da temperatura devido à absorção óptica. Isso leva a um aumento de pressão inicial, e as ondas fotoacústicas resultantes são medidas por transdutores de US. O PAT multiespectral envolve o uso de um laser ajustável ou múltiplos lasers operando em diferentes comprimentos de onda para iluminar o tecido, permitindo assim a reconstrução de mapas de....
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Protocolo
Toda a pesquisa realizada foi aprovada pelo Conselho de Revisão Institucional da Universidade de Washington.
1. Configuração do sistema: Iluminação óptica (Figura 1)
- Use um laser Nd:YAG bombeando um laser de safira Ti-safira pulsado e ajustável (690-890 nm) a 10 Hz.
- Expanda o feixe de laser primeiro divergindo o feixe com uma lente plano-côncava e, em seguida, colimando o feixe com uma lente plano-convexa. Use dois espelhos para direcionar o feixe para um divisor de feixe (descrito abaixo).
- Divida o feixe de laser expandido em quatro feixes com ene....
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Resultados
Aqui, mostramos exemplos de lesões ovarianas malignas e normais fotografadas pelo USPAT. A Figura 3 mostra uma mulher na pré-menopausa de 50 anos com massas anexiais multicísticas bilaterais reveladas pela TC com contraste. A Figura 3A mostra a imagem US dos anexos esquerdos com o ROI marcando o nódulo sólido suspeito dentro da lesão cística. A Figura 3B mostra o mapa PAT rHbT sobreposto aos EUA e mostrado em vermelho. A rHbT aprese.......
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Discussão
Iluminação óptica
O número de fibras utilizadas é baseado em dois fatores: uniformidade da iluminação luminosa e complexidade do sistema. É fundamental ter um padrão uniforme de iluminação de luz na superfície da pele para evitar pontos quentes. Também é importante manter o sistema simples e robusto, com um número mínimo de fibras. O uso de quatro fibras separadas já se mostrou ideal para criar iluminação uniforme em profundidades de vários milímetros e além. Além disso, o acoplamento da luz a quatro .......
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Divulgações
Os autores não têm interesses financeiros relevantes no manuscrito e nenhum outro conflito de interesse potencial para divulgar.
Agradecimentos
Este trabalho foi apoiado pelo NCI (R01CA151570, R01CA237664). Os autores agradecem a todo o grupo de oncologia GYN liderado pelo Dr. Mathew Powell por ajudar no recrutamento de pacientes, aos radiologistas Drs. Cary Siegel, William Middleton e Malak Itnai por ajudar nos estudos dos EUA e ao patologista Dr. Ian Hagemann por ajudar na interpretação patológica dos dados. Os autores agradecem os esforços de Megan Luther e dos coordenadores do estudo GYN na coordenação dos cronogramas do estudo, na identificação de pacientes para o estudo e na obtenção do consentimento informado.
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Materiais
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Sistema de imagem clínica dos EUA | Alpinion Medical Systems | EC-12R | Sistema clínico dos EUA totalmente programável |
| Espelho dielétrico | Thorlabs | BB1-E03 | Usado para refletir a luz ao longo do caminho óptico |
| Transdutor dos EUA de endocavidade | Alpinion Medical Systems | EC3-10 | Sonda de ultrassom transvaginal |
| Medidor de potência a laser | Coerente | LabMax TOP | Usado para medir a energia do laser |
| Fibra óptica multimodo | Thorlabs | FP1000ERT | Acoplar luz laser à sonda de ultrassom endocavidade |
| Placa divisora de feixe não polarizante | Thorlabs | BSW11 | Para dividir o feixe de laser em sensores para medir a energia |
| Lente plano-côncava | Thorlabs | LC1715 | Para expansão do feixe de laser |
| Lente plano-convexa | Thorlabs | LA1484-B | Para colimação de feixe de laser |
| Lente plano-convexa | Thorlabs | LA1433-B | Usado para focalizar a luz em quatro fibras ópticas |
| Cubo divisor de feixe polarizador | Thorlabs | PBS252 | Para dividir o feixe de laser em quatro feixes |
| Sonda de proteção shealth | Impresso | Segure e proteja as quatro fibras ópticas na ponta da sonda de ultrassom | |
| Espelho de prisma de ângulo reto | Thorlabs | MRA25-E03 | Usado para refletir a luz ao longo do caminho óptico |
| Sistema de laser sintonizável | TII Symphotic | LS-2145-LT50PC | Fonte de luz para PAT multiespectral |
| Software de controle USPAT | Desenvolvido sob medida em C++ | Controla os parâmetros de aquisição da máquina de ultrassom e do comprimento de onda do laser | |
| Software de exibição de imagem USPAT | Desenvolvido sob medida em C++ | Exibe os mapas US/PAT B-scans e sO2/rHbT em tempo real Hora |
Referências
- Nandy, S., et al. Evaluation of ovarian cancer: Initial application of coregistered photoacoustic tomography and US. Radiology. 289 (3), 740-747 (2018).
- Amidi, E., et al. Role of blo....
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Reimpressões e permissões
