Phantoms Tissue-simulação para avaliação de potenciais aplicações de fluorescência de imagem infravermelho próximo na cirurgia do câncer de mama

A imagem de fluorescência no infravermelho próximo (NIRF) pode melhorar o resultado terapêutico da cirurgia de câncer de mama, permitindo a localização intraoperatória do tumor e a avaliação do estado da margem cirúrgica. Usando simuladores de mama que simulam tecidos contendo inclusões fluorescentes que simulam tumores, as possíveis aplicações clínicas da imagem NIRF em pacientes com câncer de mama podem ser avaliadas para fins de padronização e treinamento.

O objetivo geral deste procedimento é simular aplicações de imagem de fluorescência no infravermelho próximo em cirurgia conservadora da mama usando tecidos como simuladores de mama. Isso é feito primeiro criando inclusões fluorescentes semelhantes a tumores de diferentes tamanhos e formas. O segundo passo é integrar as inclusões fluorescentes em fantasmas em forma de mama com características ópticas semelhantes ao tecido mamário humano.

Em seguida, o sistema de imagem de fluorescência de infravermelho próximo é aplicado para orientar o cirurgião no intraoperatório na localização e remoção da inclusão de tumor fluorescente. A etapa final é escanear a margem da cavidade cirúrgica quanto à presença de doença residual após a remoção da inclusão semelhante a um tumor fluorescente. Se aplicável, o cirurgião pode então extirpar o tecido tumoral restante guiado pelo sistema de imagem de fluorescência do infravermelho próximo.

A principal vantagem dessa técnica sobre os métodos existentes, como tomografia computadorizada ou ressonância magnética no leito, é a fluorescência do infravermelho próximo. A imagem óptica fornece imagens de alta resolução em tempo real e pode ser facilmente aplicada em um ambiente intraoperatório. Além disso, essa técnica é barata e faz uso de radiação não ionizante.

Demonstrando o procedimento estará um aluno de pós-graduação do nosso grupo de pesquisa. Para começar, colete itens sólidos com a forma e o tamanho desejados que possam servir como modelos para inclusões de simulação de tumores, como contas ou bolinhas de gude. Limpe completamente os modelos de tumor e remova quaisquer irregularidades.

Coloque cada modelo em uma caixa de plástico quadrada de paredes finas separada com uma superfície lisa. Se necessário, fixe o modelo na parte inferior da caixa para mantê-lo na posição. Em seguida, despeje a quantidade necessária de componente de silicone A em uma tigela e adicione o componente de silicone B em uma proporção de 10 para um por peso.

Misture bem os dois componentes. Despeje delicadamente a mistura de silicone na caixa de plástico para evitar que as bolhas de ar fiquem presas. Deixe a mistura de silicone solidificar por pelo menos seis horas antes de cortar o molde e remover o modelo do tumor.

Opcionalmente, o molde de silicone pode ser cortado em zigue-zague para permitir que ele se encaixe de forma limpa. Para criar inclusões fluorescentes, adicione dois gramas de aros a 50 mililitros de solução salina tamponada com tris, ou TBS, que foi preparada com azida de sódio conforme descrito no protocolo de texto. Aqueça a pasta aros usando um micro-ondas até atingir o ponto de ebulição.

Mexa bem até que o aros esteja completamente dissolvido. Adicione 1,1 gramas de hemoglobina e cinco mililitros de intralipídio, 20% a 50 mililitros de TBS e adicione isso à mistura de aros sob agitação constante para se assemelhar às características ópticas da mama circundante. O tecido fantasma adiciona 20,0 miligramas do corante fluorescente incy e verde a 83,8 mililitros de água deionizada.

Pipete cinco mililitros desta solução e adicione-a à mistura de aros. Obter uma concentração final de 14 micromolares. Encha suavemente os moldes de silicone com a mistura H aros usando uma seringa.

Deixe a inclusão fluorescente solidificar em temperatura ambiente por aproximadamente uma hora. Proteja as inclusões da luz cobrindo todo o molde com papel alumínio. Após a solidificação, abra suavemente o molde e pressione a inclusão.

Proteja as inclusões Aros da luz e da desidratação, embrulhando-as em papel alumínio e armazene-as em um recipiente de armazenamento umidificado a quatro graus Celsius. Obtenha um molde em forma de copo para criar fantasmas de mama do tamanho e volume desejados para criar um fantasma de mama. Com o volume de 500 mililitros, adicione 50 gramas de gelatina, 250 bloom a 500 mililitros de TBS.

Aqueça a pasta de gelatina a 50 graus Celsius sob agitação constante. Assim que a gelatina estiver completamente dissolvida, deixe a mistura de gelatina esfriar gradualmente e mantenha-a a uma temperatura constante de 35 graus Celsius. Usando um banho-maria quente sob agitação constante, adicione 5,5 gramas de hemoglobina bovina para simular a absorção de fótons e 25 mililitros de intralipídio.

20%para simular o espalhamento de fótons no tecido. Pré-resfrie o molde em forma de xícara a quatro graus Celsius por pelo menos uma hora. Depois de esfriar.

Despeje a mistura de gelatina no molde a um nível que corresponda à profundidade predefinida do tumor aros. Simulando inclusão. Deixe a mistura de gelatina solidificar a quatro graus Celsius por 30 minutos a uma hora.

Após a solidificação, posicione um tumor simulando a inclusão de aros fluorescente na superfície do simulador e fixe temporariamente a inclusão com uma pequena agulha. Despeje o restante da mistura de gelatina quente no volume restante do molde, permitindo a aderência de ambas as camadas sem criar artefatos de refração. Marque a localização do tumor fluorescente simulando inclusões no molde antes de deixar o fantasma solidificar durante a noite a quatro graus Celsius.

Depois de solidificado, remova as agulhas usadas para fixação temporária das inclusões e remova suavemente o simulador de mama de seu molde. Proteja o fantasma de mama da luz e da desidratação, embrulhando-o em papel alumínio e armazenando-o em um recipiente de armazenamento umidificado a quatro graus Celsius. Um sistema de câmera fluorescente de infravermelho próximo para aplicação intraoperatória é necessário para simular imagens de fluorescência direcionadas em cirurgia de câncer de mama.

Consulte o protocolo de texto para configuração do sistema de câmera fluorescente. Retire o tecido que simula o fantasma de mama de seu recipiente e coloque-o em uma superfície plana e não fluorescente. Em seguida, posicione o dispositivo de imagem fluorescente acima do simulador de mama, deixando uma distância de trabalho suficiente para a excisão do tumor.

Simulando inclusões, localize o tumor simulando a inclusão de fluorescência usando palpação e/ou imagem de fluorescência da mama fantasma, caso nenhum sinal fluorescente possa ser detectado. A inclusão é posicionada muito profundamente no simulador para detecção ou o tempo de aquisição da imagem deve ser aumentado uma vez que a inclusão esteja localizada em tamanho, a mama fantasma e remova o tumor. Simulando a inclusão sob orientação de fluorescência em tempo real usando equipamento cirúrgico convencional diretamente após a remoção do tumor simulando a imagem de inclusão, a cavidade cirúrgica para qualquer atividade fluorescente remanescente indicando excisão inadequada em caso de qualquer atividade fluorescente remanescente.

Extirpar o remanescente da inclusão sob orientação directa de fluorescência até que não haja sinal de fluorescência Os fragmentos fantasmas excisados para simular o status da margem macroscópica guiada por fluorescência. Os resultados representativos da avaliação da localização tumoral intraoperatória guiada por fluorescência são mostrados aqui.

Inclusões fluorescentes semelhantes a tumores foram detectadas até uma profundidade de aproximadamente dois centímetros. Inclusões semeadas mais profundas foram detectadas após a incisão do tecido fantasma sobreposto. O cirurgião foi continuamente guiado pelo sinal fluorescente originado da inclusão fluorescente semelhante a tumor.

Durante a cirurgia conservadora da mama nos fantasmas após a remoção da inclusão semelhante ao tumor, o cirurgião avaliou a extensão da cirurgia por meio da varredura da cavidade cirúrgica. Qualquer sinal fluorescente remanescente indicou excisão incompleta do tumor e o remanescente tumoral foi removido durante o mesmo procedimento cirúrgico. Após a excisão da inclusão semelhante ao tumor, o nódulo excisado foi fotografado para avaliar o estado da margem cirúrgica macroscópica.

A imagem de fluorescência pode ajudar na avaliação do status da margem microscópica por um patologista, identificando áreas suspeitas de margens próximas ou positivas. As implicações dessa técnica se estendem a melhores resultados para a cirurgia conservadora da mama, conjugando fluorescência de infravermelho próximo, agentes de imagem óptica a Myers direcionados, como anticorpos monoclonais. A administração direcionada de agentes fluorescentes pode ser obtida para aplicações de imagem intraoperatória.