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Medicine

Multispectral Real-time Fluoreszenz-Imaging für die intraoperative Detektion des Sentinel Lymph Node in Gynäkologische Onkologie

doi: 10.3791/2225 Published: October 20, 2010

ERRATUM NOTICE

Summary

Fluoreszenz-Bildgebung ist eine viel versprechende innovative Modalität für die Bild-Chirurgie in der chirurgischen Onkologie. In diesem Video, das wir beschreiben die technischen Verfahren zur Detektion der Sentinel-Lymphknoten mittels Fluoreszenz-Bildgebung als in gynäkologischen oncologicy präsentiert. Eine multispektrale Fluoreszenz-Kamera-System, zusammen mit dem fluoreszierenden Indocyaningrün, angewendet wird.

Abstract

Die Prognose in nahezu allen soliden Tumoren hängt von der Anwesenheit oder Abwesenheit von Lymphknotenmetastasen. 1-3 chirurgische Behandlung meist kombiniert radikale Entfernung des Tumors mit einem vollen Lymphadenektomie im Einzugsgebiet des Tumors. Allerdings Entfernung der Lymphknoten mit erhöhter Morbidität aufgrund einer Infektion, Zersetzung der Wunde und Lymphödem verbunden ist. 4,5 Als Alternative wurde die Sentinel-Lymphknoten-Verfahren (SLN) vor einigen Jahrzehnten zu den ersten Lymphknoten aus dem Tumor zu erkennen entwickelt . 6 Im Falle einer lymphogenen Verbreitung, ist der SLN der erste Lymphknoten, der betroffen ist (Abbildung 1). Wenn also die SLN enthält keine Metastasen, wird nachgeschalteten Lymphknoten auch von Tumormetastasen frei und müssen nicht entfernt werden. Die SLN Verfahren ist Teil der Behandlung für viele Tumorarten wie Brustkrebs und Melanomen, sondern auch für Krebs der Vulva und Zervix. 7 Der aktuelle Standard-Methodik für die SLN-Detektion wird durch peritumoral Injektion von Radiokolloids 1 Tag vor der Operation, und einen Farbstoff intraoperativ. Nachteile des Verfahrens in Hals-und Vulvakarzinome sind mehrere Injektionen in den Genitalbereich, was zu einer erhöhten psychischen Belastung für den Patienten und die Verwendung von radioaktivem Kolloid.

Multispectral Fluoreszenz-Bildgebung ist eine neue Bildgebungsverfahren, die intraoperativ kann, ohne die Notwendigkeit für die Injektion von Radiokolloids angewendet werden. Für intraoperative Fluoreszenz-Bildgebung werden zwei Komponenten benötigt: ein fluoreszierendes Mittel und eine quantitative optische System zur intraoperativen Bildgebung. Als Fluorophor wir verwendet haben Indocyaningrün (ICG). ICG ist seit vielen Jahrzehnten eingesetzt, um die Herzfunktion, zerebrale Perfusion und Leberperfusion zu beurteilen. 8 Es ist ein inertes Medikament mit einem sicheren Pharmako-biologische Profil. Wenn bei rund 750 nm angeregt, sendet es in der Nah-Infrarot-Spektrums um 800 nm-Licht. Eine maßgeschneiderte multispektralen Fluoreszenz-Imaging-Kamera-System verwendet wurde. 9.

Das Ziel dieses Video-Artikels ist es, den Nachweis der SLN mit intraoperative Fluoreszenz-Bildgebung bei Patienten mit Hals-und Vulvakarzinome demonstrieren. Fluoreszenz-Bildgebung ist in Verbindung mit dem Standard-Verfahren verwendet, bestehend aus Radiokolloids und einen blauen Farbstoff. In Zukunft könnte intraoperative Fluoreszenz-Imaging ersetzen die aktuelle Methode und ist auch leicht übertragbar auf andere Indikationen wie Brustkrebs und Melanomen.

Protocol

1. Intraoperative Multispectral Fluoreszenz Kamera

  1. Eine maßgeschneiderte Kamera-System wurde entwickelt am Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung (IBMI, Technische Universität / Helmholtz Zentrum München, Deutschland) in der Nähe in Zusammenarbeit mit SurgOptix (SurgOptix Inc, Redwood Shores, CA, USA) entwickelt. Der Aufbau der intraoperative multispektralen Fluoreszenz Kamera-System ist in Abbildung 2 dargestellt.
  2. Licht gelangt durch ein System von Optik und in sichtbares Licht, Licht bei der Emission (Fluoreszenz) Wellenlängenbereich und Licht bei der Anregungswellenlänge Band getrennt. Diese Bündel werden von CCD-Kameras (CCD) (Abbildung 2) erkannt. Multi-Spektral-Signale von allen Kameras verarbeitet werden, um für die Artefakte zu korrigieren und Ertrag stimmt quantitative Fluorochrom bio-Verteilung. Farbe und Fluoreszenz-Signale können als separate Bilder auf externen Monitoren angezeigt werden oder überlagert in einem Bild.
  3. Die Anregungs-und Emissions-Filter der Kamera werden in die Messung hier eingestellt bei 750 nm und 800 ± 20 nm bzw. zu sammeln.

2. Optischen Kontrastmittels Vorbereitung

  1. Die fluoreszierenden Kontrastmittels Indocyaningrün (ICG, Pulsion AG, München, Deutschland) unter sterilen Bedingungen hergestellt wird. Eine Konzentration von 0,5 mg / mL eingesetzt. Es ist wichtig, steriles destilliertes Wasser und nicht Natriumchlorid (NaCl) zu verwenden, da diese die ICG zu aggregieren führen wird.
  2. Nach der Zubereitung muss die Lösung in einem dunklen, kühlen Ort, um schnelle Verschlechterung der Fluoreszenzintensität durch Bleichen zu vermeiden gespeichert werden. Hinweis: Von diesem Punkt an halten die ICG vor Licht geschützt.

3. Intraoperative Imaging - Setup und Injektion von ICG

  1. Die Kamera ist so positioniert und initiiert im Operationssaal vor der Operation, um Interferenzen mit der Standard-chirurgischen Eingriff zu minimieren, und mit dem High-Definition-Bildschirme (Abbildung 2B).
  2. Die Kamera ist in Standard-sterilen Tüchern (Carl Zeiss Vision BV, Sliedrecht, den Niederlanden, OPMI Drape REF 306071) durch den Prüfarzt in sterile OP Kleidung bedeckt sind.
  3. Hinweis: wird darauf geachtet, nur klare Desinfektionsmittel zu verwenden, als farbige Desinfektionsmittel oft autofluoreszierenden und könnte mit dem bildgebenden Verfahren einmischen. Darüber hinaus können sterilen Tüchern und chirurgischen Marker autofluoreszierenden. Es wird empfohlen, alle Materialien im OP und das OP-Feld für die Autofluoreszenz vor der Operation zu testen.
  4. Die fluoreszierenden Kontrastmittels Indocyaningrün (ICG) unter sterilen Bedingungen hergestellt wird. Eine Konzentration von 0,5 mg / mL eingesetzt. Es ist wichtig, steriles destilliertes Wasser und nicht NaCl, als dieser die ICG zu aggregieren führen wird. Nach der Zubereitung muss die Lösung in einem dunklen, kühlen Ort, um schnelle Verschlechterung der Fluoreszenz-Intensität zu vermeiden gespeichert werden. Hinweis: Es ist ratsam, Handschuhe zu ändern, nachdem der Vorbereitung ICG, wie auch eine kleine Menge von Spill von ICG kann die Bildqualität beeinflussen.
  5. Die bildgebenden Verfahren beginnt nach Eröffnung der Bauchhöhle. Wenn der Bereich von Interesse ausgesetzt ist, ist die Kamera in das Operationsfeld manövriert. Der Zoom und Fokus werden unter sterilen Bedingungen angepasst. Leuchtet im Operationssaal sind off für eine bessere Erkennung der Fluoreszenz-Signal geschaltet.
  6. 1,0 ml von 0,5 mg / mL ICG wird mit 1,0 ml der Standard-blauen Farbstoff (Patent blau / bleu patente, Guerbet, Frankreich) in einer Spritze gemischt. Der Chirurg spritzt das Kontrastmittel in vier Quadranten um den Primärtumor und verhindert Verschütten des Agenten. Hinweis: Im Falle eines Übergreifens der ICG auf dem OP-Handschuhe, ist es notwendig, Handschuhe zu ändern. Standbilder oder Echtzeit-Videos sind von den Lymphfluss und das Aussehen des fluoreszierenden Sentinel-Lymphknoten (Abbildung 3) erworben. Alle Bilder und Videos werden direkt auf dem Computer gespeichert.
  7. Abgesehen von Fluoreszenz, ist das SLN auch nach dem Standard-Protokoll erkannt wird, entweder mit Hilfe eines Gamma-Sonde oder durch visuelle Inspektion für eine Blaufärbung, oder beides. Die radioaktiven Tracer ist in der Regel verwaltet einen Tag vor der Operation, nach der ein lymphoscintigram für den Nachweis eines radioaktiven SLN durchgeführt wird. Dies ist Teil des Standard-Verfahren und hat keinen Platz in der Fluoreszenz-Imaging-Protokoll.
  8. Real-time Exzision des SLN ist sowohl von Fluoreszenz-und Blaufärbung der Lymphknoten geführt. Die Echtzeit-Funktion der Kamera hilft, für jeden Rest Fluoreszenz oder unerwartete Lokalisierungen von fluoreszierenden Knoten zu erkennen.
  9. Nach Exzision des SLN sind ex vivo Bilder aller herausgeschnitten Lymphknoten auf das Vorhandensein eines Fluoreszenzsignals erworben. Die Belichtungszeit kann für eine höhere Auflösung verlängert werden bei der Aufnahme von Standbildern (Abbildung 4).
  10. Histopathologische Untersuchung der Lymphknoten zeigt das Vorhandensein oder Fehlen von Tumorzellen in der Sentinel-Lymphknoten.

4. Representative Ergebnisse

Fluorescent Lymphknoten können mit einem hohen Signal-zu-Untergrund-Verhältnis nachgewiesen werden. Außerdem kann Strom von ICG durch Lymphgefäße überwacht ermöglicht Echtzeit-Lymphknoten-Mapping werden. Die Ergebnisse können durch eine Erhöhung Tiefe des Knotens beeinflusst werden, möglicherweise die unterschiedliche Ausleuchtung Verfahren zur Erkennung zu erreichen. Zukünftige Anwendung der spezifischen Tumor gezielt fluoreszierende Stoffe können vorsehen, intraoperative Nachweis eines positiven SLN mit Krebszellen mit dieser Technologie.

Abbildung 1
Abbildung 1. Die Sentinel-Lymphknoten (SLN) Theorie. Die SLN ist der erste Lymphknoten (s) aus dem Tumor.

Abbildung 2
Abbildung 2. Schematische Darstellung der multispektralen Fluoreszenz-Kamera-System (A). Der grundsätzliche Aufbau des Kamerasystems in den Operationssaal (B).

Abbildung 3
Abbildung 3. Multispectral Fluoreszenz-Imaging von einem Lymphknoten in der Vulva Krebs. Farbbild eines Lymphknotens in vivo (A). Fluoreszenz-Bild der gleichen Lymphknoten, in vivo (B). Pseudofarben Fluoreszenzbild auf dem Farbbild (C) überlagert.

Abbildung 4
Abbildung 4. Multispectral Fluoreszenz-Imaging von einem Lymphknoten ex vivo bei Gebärmutterhalskrebs. Farbbild von einem Lymphknoten ex vivo (A). Fluoreszenz-Bild der gleichen Lymphknoten, ex vivo (B). Pseudofarben Fluoreszenzbild auf dem Farbbild (C) überlagert.

Discussion

Dieses Video zeigt die Anwendung des multispektralen intraoperative Fluoreszenz-Imaging-Technologie zur intraoperativen Detektion des Sentinel-Lymphknoten (SLN) in der gynäkologischen Onkologie. Die Methodik hat gewisse Vorteile gegenüber den herkömmlichen Verfahren SLN. Die Einspritzung erfolgt während des chirurgischen Eingriffs selbst mit dem Patienten narkotisiert eher als einen Tag vor der Operation, die mehr Patienten-freundlich, vor allem in gynäkologischen Krebserkrankungen. Darüber hinaus bietet die intraoperative Bildgebung der Chirurg mit direktem visuellen Feedback von den Lymphfluss und ihr Einzugsgebiet Muster auf die SLN, anstatt indirekt über einen Geiger-teller. In Gebärmutterhalskrebs, wo Lymphknoten tief im Becken befindet, kann dies dazu beitragen, Detektion.

Dennoch liegt die größte Bedeutung in der Step-up-Ansatz zur gezielten Bildgebung. Gezielte fluoreszierende Kontrastmittel können mit Tumor-spezifischen Antikörpern oder Substrate spezifisch auf Tumorzellen gerichtet abgesichert werden. Auf diese Weise hat intraoperative Fluoreszenz-Imaging ein großes Potenzial, radikal verändern die derzeitige Praxis der onkologischen Chirurgie.

Disclosures

VN und GMVD sind Mitglied des wissenschaftlichen Beirats der SurgOptix Inc. Vor dem Eingriff wird die Forschungs-Protokoll, das von der lokalen Investigational Review Board (IRB) und informierte Einwilligung des Patienten erfasst wird genehmigt.

Acknowledgments

Wir danken Frau Ina Wesselman für Training und Planung der OP-Personal.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Indocyanine Green (ICG) Pulsion Medical Systems AG, Munich, Germany D-81829 A solution of ICG in distilled water is used and not in NaCl 0.9%.
Patent blue / Bleu patenté Guerbet 12322784
Sterile water for injection B. Braun Medical
Multispectral fluorescence camera system Institute for Biological and Medical Imaging (IBMI), Technical University, Munich, Germany and SurgOptix Inc, USA prototype

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References

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Erratum

Formal Correction: Erratum: Multispectral Real-time Fluorescence Imaging for Intraoperative Detection of the Sentinel Lymph Node in Gynecologic Oncology
Posted by JoVE Editors on 12/20/2010. Citeable Link.

A correction was made to Live Imaging of Dense-core Vesicles in Primary Cultured Hippocampal Neurons. There was an error with an author's name. The author name was corrected to include a first initial as follows:

K. Tim Buddingh

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Tim Buddingh

Multispectral Real-time Fluoreszenz-Imaging für die intraoperative Detektion des Sentinel Lymph Node in Gynäkologische Onkologie
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Cite this Article

Crane, L. M., Themelis, G., Buddingh, K. T., Harlaar, N. J., Pleijhuis, R. G., Sarantopoulos, A., van der Zee, A. G., Ntziachristos, V., van Dam, G. M. Multispectral Real-time Fluorescence Imaging for Intraoperative Detection of the Sentinel Lymph Node in Gynecologic Oncology. J. Vis. Exp. (44), e2225, doi:10.3791/2225 (2010).More

Crane, L. M., Themelis, G., Buddingh, K. T., Harlaar, N. J., Pleijhuis, R. G., Sarantopoulos, A., van der Zee, A. G., Ntziachristos, V., van Dam, G. M. Multispectral Real-time Fluorescence Imaging for Intraoperative Detection of the Sentinel Lymph Node in Gynecologic Oncology. J. Vis. Exp. (44), e2225, doi:10.3791/2225 (2010).

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