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

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.