Tissue-моделирования Фантомы для оценки потенциального ближней инфракрасной флуоресценции визуализации приложений в хирургии рака молочной железы

Общая цель этой процедуры заключается в моделировании применения флуоресцентной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне в хирургии по сохранению груди с использованием тканей, подобных фантомам молочной железы. Это достигается путем создания сначала опухолевидных флуоресцентных включений различного размера и формы. Второй шаг заключается в интеграции флуоресцентных включений в фантомы в форме груди с оптическими характеристиками, аналогичными тканям молочной железы человека.

Затем применяется система флуоресцентной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне, чтобы помочь хирургу интраоперационно локализовать и удалить флуоресцентное включение, подобное опухоли. Последним шагом является сканирование края хирургической полости на наличие остаточного заболевания после удаления флуоресцентного опухолевого включения. Если это применимо, хирург может затем вырезать оставшуюся опухолевую ткань под руководством системы флуоресцентной визуализации в ближнем инфракрасном диапазоне.

Основным преимуществом этой методики перед существующими методами, такими как постельная КТ или МРТ, является то, что флуоресценция в ближнем инфракрасном диапазоне. Оптическая визуализация обеспечивает изображения с высоким разрешением в режиме реального времени и может быть легко применена в интраоперационных условиях. Кроме того, этот метод недорог и использует неионизирующее излучение.

Демонстрировать процедуру будет аспирант из нашей исследовательской группы. Для начала соберите твердые предметы нужной формы и размера, которые могут послужить моделями для опухолей, имитирующих включения, такие как бусины или шарики. Тщательно очистите модели опухоли и удалите любые неровности.

Поместите каждую модель в отдельную тонкостенную квадратную пластиковую коробку с гладкой поверхностью. При необходимости зафиксируйте модель на дне коробки, чтобы удержать ее в нужном положении. Затем насыпьте необходимое количество силиконового компонента А в миску для смешивания и добавьте силиконовый компонент Б в соотношении 10 к одному по весу.

Тщательно перемешайте оба компонента. Аккуратно насыпьте силиконовую смесь в пластиковую коробку, чтобы предотвратить попадание пузырьков воздуха. Дайте силиконовой смеси застыть не менее шести часов, прежде чем резать форму и удалять модель опухоли.

По желанию, силиконовую форму можно вырезать зигзагообразно, чтобы она снова аккуратно прилегала. Чтобы создать флуоресцентные включения, добавьте два грамма aros к 50 миллилитрам трис-буферного физиологического раствора, или TBS, который был приготовлен с азидом натрия, как описано в текстовом протоколе. Нагрейте кашицу арос с помощью микроволновой печи до достижения точки кипения.

Тщательно перемешайте до полного растворения ароса. Добавьте 1,1 грамма гемоглобина и пять миллилитров интралипида, от 20% до 50 миллилитров TBS и добавьте это в смесь AROS при постоянном помешивании, чтобы они соответствовали оптическим характеристикам окружающей молочной железы. Фантомная ткань добавляет 20,0 миллиграммов флуоресцентного красителя incy и green к 83,8 миллилитров деионизированной воды.

Пипеткой наберите пять миллилитров из этого раствора и добавьте его в смесь арос. Для получения конечной концентрации 14 мкмоль. Аккуратно заполните силиконовые формы смесью H aros с помощью шприца.

Дайте флуоресцентному включению застыть при комнатной температуре в течение примерно одного часа. Защитите включения от света, накрыв всю форму алюминиевой фольгой. После застывания аккуратно откройте форму и выдавите включение.

Защитите включения Aros от света и обезвоживания, завернув их в алюминиевую фольгу, и храните во влажном контейнере для хранения при температуре четыре градуса Цельсия. Получите форму в форме чашки для создания нагрудных фантомов нужного размера и объема, чтобы создать нагрудный фантом. При объеме 500 миллилитров добавьте 50 грамм желатина, 250 блюмов на 500 миллилитров ТБС.

Нагрейте желатиновую кашицу до 50 градусов Цельсия при постоянном помешивании. Как только желатин полностью растворится, дайте желатиновой смеси постепенно остыть и поддерживайте ее постоянную температуру 35 градусов по Цельсию. С помощью горячей водяной бани при постоянном помешивании добавьте 5,5 грамм бычьего гемоглобина для имитации поглощения фотонов, и 25 миллилитров интралипида.

20% для моделирования рассеяния фотонов в ткани. Предварительно охладите форму в форме чашки при температуре четыре градуса Цельсия не менее одного часа. Как только остынет.

Вылейте желатиновую смесь в форму до уровня, который соответствует заданной глубине залегания опухоли. Имитация включения. Дайте желатиновой смеси застыть при четырех градусах Цельсия в течение от 30 минут до одного часа.

После затвердевания расположите опухоль, имитирующую флуоресцентное излучение, на поверхности фантома и временно зафиксируйте включение с помощью небольшой иглы. Вылейте оставшуюся часть теплой желатиновой смеси в оставшийся объем формы, чтобы обеспечить сцепление обоих слоев без создания артефактов преломления. Отметьте расположение флуоресцентной опухоли, имитирующей включения на форме, прежде чем дать фантому застыть за ночь при температуре четыре градуса Цельсия.

После застывания удалите иглы, используемые для временной фиксации включений, и аккуратно извлеките фантом груди из формы. Защитите фантом груди от света и обезвоживания, завернув его в алюминиевую фольгу и храня во влажном контейнере для хранения при температуре четыре градуса Цельсия. Для моделирования прицельной флуоресцентной визуализации в хирургии рака молочной железы требуется система флуоресцентных камер ближнего инфракрасного диапазона для интраоперационного применения.

Для настройки системы флуоресцентных камер см. текстовый протокол. Возьмите ткань, имитирующую фантом груди, из контейнера и поместите ее на плоскую, не флуоресцентную поверхность. Затем расположите флуоресцентный аппарат визуализации над фантомом молочной железы, оставив достаточное рабочее расстояние для иссечения опухоли.

Моделируя включения, локализовать опухоль, имитируя флуоресцентные включения с помощью пальпации и/или флуоресцентной визуализации фантомной молочной железы в случае, если флуоресцентный сигнал не может быть обнаружен. Включение либо расположено слишком глубоко в фантоме для обнаружения, либо время получения изображения должно быть увеличено после того, как включение локализовано по размеру, фантомная грудь и удалена опухоль. Моделирование включения под контролем флуоресценции в реальном времени с использованием обычного хирургического оборудования сразу после удаления опухоли имитирует изображение включения, операционная полость для любой оставшейся флуоресцентной активности, указывающей на недостаточное иссечение в случае любой остаточной флуоресцентной активности.

Удаляйте остаток включения под прямым флуоресцентным контролем до тех пор, пока не останется флуоресцентного сигнала на изображении. Иссеченные фантомные фрагменты для моделирования состояния флуоресцентного управляемого макроскопического края. Здесь представлены репрезентативные результаты оценки интраоперационной локализации опухоли под флуоресцентным контролем.

Флуоресцентные опухолевые включения были обнаружены на глубине до примерно двух сантиметров. Более глубокие засеянные включения были обнаружены после разреза перекрывающей фантомной ткани. Хирург постоянно руководствовался флуоресцентным сигналом, исходящим от флуоресцентного опухолевого включения.

Во время операции по сохранению груди на фантомах после удаления опухоли в виде включения, хирург оценивал объем операции, сканируя операционную полость. Любой оставшийся флуоресцентный сигнал указывал на неполное иссечение опухоли, и остаток опухоли был удален во время той же хирургической процедуры. После иссечения опухоли в виде включения иссеченная опухоль была визуализирована для оценки общего хирургического состояния.

Флуоресцентная визуализация может помочь патологоанатому оценить состояние микроскопических краев путем выявления областей, которые вызывают подозрение на близкие или положительные края. Применение этого метода распространяется на лучшие результаты хирургии с сохранением груди путем конъюгации ближней инфракрасной флуоресценции, оптических визуализирующих агентов с целевыми антителами Майерса, такими как моноклональные антитела. Адресная доставка флуоресцентных агентов может быть получена для интраоперационной визуализации.