Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Medicine

الخيالات الأنسجة محاكاة لتقييم المحتملة القريبة من الأشعة تحت الحمراء تطبيقات التصوير الإسفار في جراحة سرطان الثدي

doi: 10.3791/51776 Published: September 19, 2014

Abstract

عدم دقة في الترجمة الورم أثناء العملية وتقييم الوضع هامش الجراحية نتيجة في نتائج دون المستوى الأمثل للجراحة المحافظة على الثدي (BCS). التصوير الضوئي، ولا سيما مضان القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIRF) التصوير، قد يقلل من تواتر هوامش الجراحية الإيجابية التالية BCS من خلال توفير الجراح مع أداة قبل وأثناء العملية لتوطين الورم في الوقت الحقيقي. في الدراسة الحالية، وإمكانات BCS NIRF الموجهة وتقييمها باستخدام الأشباح الثدي محاكاة الأنسجة لأسباب أغراض التقييس والتدريب.

واستخدمت الأشباح الثدي مع الخصائص البصرية مماثلة لتلك التي من أنسجة الثدي العادية لمحاكاة جراحة الثدي يحافظ. وقد أدرجت الادراج التي تحتوي على صبغة الفلورسنت الأخضر الإندوسيانين (ICG)، محاكاة ورم في الخيالات في مواقع محددة مسبقا وتصوير للتوطين قبل وأثناء العملية الورم، في الوقت الحقيقي NIRF الموجهة استئصال الورم، NIRF الموجهةالتقييم على مدى الجراحة، وتقييم ما بعد الجراحة هوامش الجراحية. تم استخدام كاميرا مخصصة NIRF كنموذج أولي السريرية لأغراض التصوير.

أشباح الثدي تحتوي على شوائب-محاكاة الورم توفر أداة بسيطة وغير مكلفة، وتنوعا لمحاكاة وتقييم التصوير الورم أثناء العملية. الخيالات هلامية لها خصائص مرنة مماثلة لأنسجة الإنسان، ويمكن خفض باستخدام الأدوات الجراحية التقليدية. وعلاوة على ذلك، فإن الأشباح تحتوي على الهيموجلوبين وintralipid لمحاكاة الامتصاص والتشتت من الفوتونات، على التوالي، وخلق الخصائص البصرية موحدة مماثلة لأنسجة الثدي الإنسان. العيب الرئيسي للNIRF التصوير هو عمق الاختراق محدود من الفوتونات عندما نشر من خلال الأنسجة، مما يعوق (موسع) تصوير الأورام العميقة مع استراتيجيات برنامج التحصين الموسع-الإضاءة.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

الجراحة المحافظة على الثدي (BCS)، يليه العلاج الإشعاعي هو العلاج القياسية لمرضى سرطان الثدي مع T 1 2 سرطان الثدي -T 1،2. عدم الدقة في التقييم أثناء العملية لمدى نتيجة عملية جراحية في هوامش إيجابية جراحية في 20 إلى 40٪ من المرضى الذين خضعوا BCS، مما يستلزم التدخل الجراحي أو العلاج الإشعاعي 3،4،5 إضافية. على الرغم من استئصال واسعة من المتاخمة نسيج الثدي صحية قد تقلل من وتيرة هامش الجراحية إيجابية، وهذا سوف يعيق أيضا نتائج ومستحضرات التجميل وزيادة الاعتلال المشترك 6،7. وبالتالي هناك حاجة إلى تقنيات جديدة التي تقدم أثناء العملية ردود الفعل على موقع الورم الرئيسي ومدى الجراحة. التصوير الضوئي، ولا سيما مضان الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRF) التصوير، قد يقلل من تواتر هوامش الجراحية الإيجابية التالية BCS من خلال توفير الجراح مع أداة قبل وأثناء العملية لتوطين ورم في صالوقت EAL. مؤخرا، ذكرت مجموعتنا على أول محاكمة في الإنسان من التصوير مضان التي تستهدف الورم في مرضى سرطان المبيض، والتي تبين جدوى هذه التقنية للكشف عن الأورام الأولية والانبثاث داخل الصفاق مع حساسية عالية 8. قبل الشروع في الدراسات السريرية في مرضى سرطان الثدي، ومع ذلك، فإن جدوى مختلف NIRF تطبيقات التصوير التي تستهدف الورم في BCS يمكن بالفعل تقييم preclinically باستخدام الأشباح.

يصف بروتوكول البحثية التالية استخدام NIRF التصوير في الخيالات الثدي محاكاة الأنسجة التي تحتوي الفلورسنت محاكاة الورم الادراج 9. توفر الأشباح أداة غير مكلفة وتنوعا لمحاكاة ما قبل وأثناء العملية توطين الورم، في الوقت الحقيقي NIRF الموجهة استئصال الورم، وتقييم الوضع هامش الجراحي، والكشف عن المرض المتبقية. الخيالات هلامية لها خصائص مرنة مماثلة لأنسجة الإنسان، ويمكن خفض استخدام ق التقليديةأدوات urgical. أثناء الإجراء الجراحي محاكاة، ويسترشد الجراح بمعلومات عن طريق اللمس (في حالة من شوائب واضح) والفحص البصري من مجال الجراحة. وبالإضافة إلى ذلك، يتم تطبيق NIRF التصوير لتوفير الجراح في الوقت الحقيقي مع ردود الفعل أثناء العملية على مدى الجراحة.

وينبغي التأكيد على أن NIRF التصوير يتطلب استخدام الأصباغ الفلورية. من الناحية المثالية، الأصباغ الفلورية ينبغي أن تستخدم الفوتونات التي تنبعث منها في نطاق الطيف القريب من الأشعة تحت الحمراء (650-900 نانومتر) لتقليل الامتصاص والتشتت من الفوتونات بواسطة الجزيئات وفيرة من الناحية الفسيولوجية في الأنسجة (مثل الهيموجلوبين، والدهون، والإيلاستين، والكولاجين، والمياه) 10،11. وعلاوة على ذلك، تألق ذاتي (أي النشاط مضان جوهري في الأنسجة بسبب التفاعلات الكيميائية الحيوية في الخلايا الحية) يتم التقليل في المدى الطيفي القريب من الأشعة تحت الحمراء، مما أدى المثلى الورم إلى خلفية نسب 11. بواسطة التصريف NIRF الأصباغ إلى ورم targeالأنصاف تيد (مثل الأجسام المضادة وحيدة النسيلة)، ويمكن الحصول على المستهدفة تسليم الأصباغ الفلورية لتطبيقات التصوير أثناء العملية.

كما أن العين البشرية هي حساسة للضوء في نطاق الطيفية القريب من الأشعة تحت الحمراء، مطلوب جهاز كاميرا حساسة للغاية لNIRF التصوير. وقد تم تطوير عدة أنظمة التصوير NIRF للاستخدام أثناء العملية حتى الآن 12. في الدراسة الحالية، استخدمنا العرف بناء نظام التصوير NIRF التي تم تطويرها لتطبيقها أثناء العملية بالتعاون مع الجامعة التقنية في ميونيخ. يسمح النظام لشراء وقت واحد من الصور الملونة والصور مضان. لتحسين دقة الصور مضان، ويتم تنفيذ خطة تصحيح للتغيرات في شدة الضوء في الأنسجة. وتقدم وصفا مفصلا بواسطة Themelis وآخرون 13

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. إنشاء سيليكون لقوالب الادراج-محاكاة ورم

  1. وجمع المواد الصلبة من الشكل المطلوب والحجم الذي يمكن أن تكون بمثابة نماذج للمحاكاة الادراج-الورم، مثل الخرز أو الرخام.
  2. تنظيف شامل النماذج الورم. لضمان سهولة إزالة من العفن سيليكون، ونماذج الورم يمكن رشها برذاذ مكافحة عصا أو مغطاة بطبقة رقيقة من الفازلين أو شمع العسل.
  3. وضع كل نموذج في مربع رقيقة الجدران (البلاستيك) مربع منفصلة مع سطح أملس. إذا لزم الأمر، يحملق النموذج إلى أسفل مربع لإبقائه في المنصب. استخدام مربع التي هي أكبر قليلا من النموذج الورم نفسه لتجنب هدر كميات كبيرة من السيليكون.
  4. صب المبلغ المطلوب من السيليكون المكون ألف في وعاء خلط وإضافة عنصر السيليكون B في 10: 1 نسبة من حيث الوزن. تخلط المكونات جيدا على حد سواء. اختياريا، مضخة فراغ يمكن استخدامها لإزالة فقاعات الهواء من خليط السيليكون.
  5. بلطف بواور خليط السيليكون في علبة بلاستيكية لمنع احتباس فقاعات الهواء. يجب معالجة خليط السيليكون خلال 45 دقيقة للحصول على أفضل النتائج.
  6. السماح للخليط السيليكون يصلب لمدة 6 على الأقل ساعة قبل قطع قالب النموذج وإزالة الورم. اختياريا، يمكن خفض العفن سيليكون في نمط متعرج للسماح لتناسب معا مرة أخرى نظيفة. يتم الحصول على أقصى قدر من القوة للسيليكون بعد 3 أيام.

2. إنشاء محلول ملحي تريس مخزنة

  1. إنشاء المالحة تريس مخزنة (TBS) حل عن طريق إضافة 6.1 غرام (50 ملم) تريس و 8.8 غرام (150 ملم) كلوريد الصوديوم إلى 800 مل من الماء منزوع الأيونات.
  2. إضافة 1.0 غرام (15 ملمول) من نان 3 لمنع الأوكسجين من الهيموغلوبين (الخطوة 3.3 و 4.4) وتمنع نمو البكتيريا. تنبيه: نان 3 هو السم الشديد. قد تكون قاتلة في اتصال مع الجلد أو إذا ما ابتلع. سمية هذا المركب هي مماثلة لتلك التي السيانيد القلوية القابلة للذوبان والجرعة القاتلة لإنسان بالغحوالي 0.7 غرام. دائما اتباع تعليمات السلامة كما هو منصوص من قبل الشركة المصنعة.
  3. ضبط درجة الحموضة إلى 7.4 وتبرزي حجم إلى 1،000 مل مع الماء منزوع الأيونات.

3. إنشاء نيون الادراج

  1. إضافة 2 ز الاغاروز إلى 50 مل من TBS الخطوة 2. نقطة انصهار أعلى من الاغاروز بالمقارنة مع الجيلاتين (الخطوة 4.2) سيمنع من شوائب حل وتسرب صبغة الفلورسنت عند وضعه في الجيلاتين ذاب. اختياريا، ومقدار الاغاروز أضاف يمكن تغيير إلى 1 أو 3 غرام للحصول على ليونة ملموسة أو شوائب الورم، على التوالي.
  2. تسخين الطين الاغاروز باستخدام الميكروويف حتى يتم الوصول إلى نقطة الغليان. يقلب جيدا حتى يذوب تماما الاغاروز.
  3. إضافة 1.1 غرام (17 ميكرومول) الهيموجلوبين و 5 مل intralipid 20٪ الذائبة في 50 مل من TBS إلى خليط الاغاروز تحت التحريك المستمر ليشابه الخصائص البصرية من الأنسجة المحيطة الثدي الوهمية (الخطوة 4).
  4. إضافة 20.0 ملغ (250.8 ميكرومول) من صبغة الفلورسنت الإندوسيانين الأخضر إلى 83.8 مل منزوع الأيونات الماء. تأكد من حل الصبغة تماما.
  5. الماصة 5.0 مل من هذا الحل وإضافتها إلى الخليط الاغاروز للحصول على تركيز النهائي من 14 ميكرومتر. اختياريا، الأصباغ الفلورية غير ICG يمكن استخدامها إذا رغبت الأمثل مع تركيز خاص بها.
  6. ملء بلطف قوالب السيليكون بإنشائه في الخطوة 1 مع خليط الاغاروز الساخن باستخدام حقنة (الشكل 1A). كرر هذه العملية حتى يتم شغل جميع القوالب.
  7. السماح للشوائب الفلورسنت يصلب في RT لحوالي ساعة واحدة. حماية الادراج من الضوء من خلال تغطية القالب كامل مع رقائق الألومنيوم.
  8. بعد التصلب، فتح القالب برفق وضغط من خارج إدراج (الشكل 1B). اختياريا، استخدم غيض من حقنة لتطبيق قطرات صغيرة من خليط الاغاروز ذاب على سطح إدراج. بتكرار هذه العملية عدة مرات في نفس الموقع، تو صغيريمكن إنشاء نتوءاتها مور لمحاكاة الأورام الارتشاحي.
  9. حماية الادراج الاغاروز عن الضوء والجفاف عن طريق لف لهم في رقائق الألومنيوم وتخزينها في حاوية تخزين ترطيب عند 4 درجات مئوية.
    ملاحظة: إن استخدام تراكيز صبغة الفلورسنت أقل أو أعلى من تركيز الأمثل سوف يعرف كل من في نتيجة تقلص كثافة إشارة الفلورسنت. ويرجع ذلك إلى ظاهرة تعرف باسم تبريد الحد على ما يبدو متوقع في كثافة إشارة مع زيادة تركيزات صبغ فوق الأمثل تركيز صبغة الفلورسنت. عند تقييم اختراق عمق القصوى من صبغة الفلورسنت في الخيالات، وذلك باستخدام تركيز الأمثل إلزامي.

4. إنشاء الخيالات الثدي

  1. الحصول على قالب على شكل كوب لخلق أشباح الثدي من الحجم المطلوب والحجم، مثل الزجاج أو البلاستيك وعاء. يجب أن يكون العفن على سطح أملس لمنع شكل الجيلاتين التمسك القالب. ونظام القبول العفنوه 500 مل تخلق الخيالات الثدي من حجم كاف.
  2. لإنشاء الوهمية الثدي مع حجم 500 مل، إضافة 50 غرام من الجيلاتين 250 إلى 500 مل ازهر TBS (الخطوة 2). تسخين الطين الجيلاتين إلى 50 درجة مئوية تحت التحريك المستمر.
  3. بمجرد حل الجيلاتين تماما، والسماح للخليط الجيلاتين يبرد تدريجيا والحفاظ عليه في درجة حرارة ثابتة 35 درجة مئوية باستخدام حمام الماء الساخن.
  4. تحت التحريك المستمر، إضافة 5.5 غرام (85 ملمول) الهيموغلوبين البقري و 25 مل intralipid 20٪ لمحاكاة الامتصاص والتشتت من الفوتونات في الأنسجة، على التوالي.
  5. Prechill القالب على شكل كوب في 4 درجة مئوية لمدة 1 ساعة على الأقل. بعد ذلك، صب خليط الجيلاتين في القالب إلى المستوى الذي يتوافق مع عمق محدد مسبقا من الاغاروز-محاكاة الورم إدراج (الشكل 1C). السماح للخليط الجيلاتين يصلب في 4 درجة مئوية لمدة 30 دقيقة إلى ساعة واحدة.
  6. بعد التصلب، ضع على إدراج الاغاروز الفلورسنت-محاكاة الورم على سطح الوهمية ومؤقتا يحملق إدراج بإبرة صغيرة. بحد أقصى ثلاثة الادراج الفلورسنت محاكاة الورم يمكن إدراجها في ثدي واحد الوهمية. يجب أن تبقى مساحة كافية (لا تقل عن 5 سم) بين الادراج-محاكاة ورم الفردية (الشكل 1D).
  7. يسكب ما تبقى من خليط الجيلاتين الدافئ في حجم العفن المتبقية، مما يسمح لتمسك كل من طبقات دون خلق التحف الانكسار. بمناسبة موقع الادراج-محاكاة الورم الفلورسنت على العفن. السماح للالوهمية يصلب O / N في 4 درجات مئوية.
  8. مرة واحدة توطد، وإزالة الإبر تستخدم لتثبيت مؤقت للشوائب وإزالة بلطف الوهمية الثدي من العفن في (الشكل 1E). حماية الوهمية الثدي عن الضوء والجفاف بواسطة التفاف في رقائق الألومنيوم وتخزينها في حاوية تخزين ترطيب عند 4 درجات مئوية.

1 لدى عودتهم "FO: محتوى العرض =" 5in "SRC =" / الملفات / ftp_upload / 51776 / 51776fig1highres.jpg "العرض =" 500 "/>
الرقم 1. خطوات متتابعة لخلق أشباح الثدي تحتوي على شوائب-محاكاة الورم الفلورسنت. بعد إنشاء قوالب السيليكون من الشكل المطلوب والحجم، يتم ملء قوالب مع خليط الاغاروز ذاب باستخدام حقنة (A). أنتجت الادراج-محاكاة الورم من الحجم والشكل واختلاف في الدراسة الحالية (B). بعد ذلك، يتم صب طبقة رقيقة من خليط الجيلاتين ذاب في تخصيص المغلفة العفن الثدي خشبي (C). بعد التصلب، يتم وضع الادراج-محاكاة الورم، وتركز اهتمامها بشكل مؤقت، ومغطاة طبقة أخرى من خليط الجيلاتين المذابة (D). بعد التصلب، تتم إزالة شبح الثدي بلطف من العفن في (E). ويمكن بعد ذلك أن يطبق الوهمية لمحاكاة مختلف تطبيقات التصوير NIRF (F).المرجع = "/ الملفات / ftp_upload / 51776 / 51776fig1highres.jpg" الهدف = "_ على بياض"> اضغط هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

5. تعيين نظام كاميرا NIRF

  1. مطلوب نظام الكاميرا NIRF للتطبيق أثناء العملية لمحاكاة التصوير NIRF المستهدفة في جراحة سرطان الثدي. متاحة حاليا للاستخدام إينفستيغأيشنل عدة أنظمة التصوير NIRF في الوقت الحقيقي التصوير NIRF أثناء العملية. على الرغم من بعض الاختلافات بين هذه الأجهزة موجودة، وأنها جميعا تحتوي على مصدر الضوء الإثارة (للالإثارة من شوائب الورم الفلورسنت) وجهاز التصوير حساسة للغاية للكشف عن الفوتونات المنبعثة.
  2. تأكد من استخدام مصدر ضوء الإثارة من الطول الموجي كافية. لالادراج-محاكاة ورم تحتوي ICG، استخدام مصدر ضوء الإثارة (مثل الليزر) التي تنبعث الفوتونات بين 750 و 800 نانومتر. إذا تم استخدام صبغة الفلورسنت بديل، ينبغي تعديل الطول الموجي الإثارة تتفق مع أماه تعليمات nufacturer و.
  3. في حالة نظام الكاميرا NIRF يحتوي على فلتر لتصفية الانبعاثات الإشارات الخلفية غير المرغوب فيها، تأكد من أن يتم استخدام فلتر الصحيح. لالادراج-محاكاة ورم تحتوي ICG، استخدم عامل تصفية الانبعاثات بين 800 و 850 نانومتر. قد تتطلب الأصباغ الفلورية البديلة مرشحات الانبعاثات المختلفة، اعتمادا على تعليمات الصانعين.
    ملاحظة: تأكد من أن هناك الصفر التداخل بين الإثارة وانبعاث موجات لمنع الصور مشبعة. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الصورة اكتساب الوقت قد يتعين تعديلها للحصول على صور الفلورسنت الأمثل. في حالة الادراج الفلورسنت العميقة الجذور أو إشارات الفلورسنت ضعيفة، ويمكن زيادة صورة اكتساب الوقت لمدة تصل إلى عدة ثانية إلى دقيقة. في حالة شوائب سطحية أو إشارات الفلورسنت قوية، يمكن انخفض اكتساب الوقت إلى عدة ميللي ثانية للسماح لمعدل الفيديو مضان التصوير في الوقت الحقيقي.
ه "> 6. محاكاة تطبيقات NIRF التصوير في جراحة سرطان الثدي

  1. اتخاذ الوهمية الثدي محاكاة الأنسجة من الحاوية الخاصة به ووضعه على سطح مستو nonfluorescent. التالي، ضع جهاز التصوير NIRF فوق الوهمية الثدي، وترك مسافة كافية لعمل استئصال الادراج-محاكاة الورم.
  2. توطين إدراج الفلورسنت-محاكاة الورم باستخدام التصوير NIRF و / أو ملامسة الثدي الوهمية. في حالة يمكن الكشف عن أي إشارة الفلورسنت، ويتم وضع إدراج إما عميق جدا في الكشف عن الوهمية أو ينبغي زيادة صورة اكتساب الوقت.
  3. مرة واحدة المترجمة إدراج، شق الثدي الوهمية وإزالة إدراج محاكاة ورم في إطار الوقت الحقيقي NIRF التوجيه باستخدام الأدوات الجراحية التقليدية. بدلا من ذلك، يمكن إدراج رفعه موجهة فقط عن طريق التفتيش البصري وتحسسه من شبح الثدي لمحاكاة المعايير من الرعاية.
  4. مباشرة بعد إزالةلإدراج محاكاة الورم، صورة تجويف الجراحية لأي نشاط الفلورسنت المتبقية مشيرا إلى عدم كفاية الختان.
  5. في حال وجود أي نشاط الفلورسنت المتبقية، استئصال بقايا إدراج بتوجيه NIRF المباشر حتى لا يتبقى أي إشارة الفلورسنت.
  6. صورة شظايا الوهمية رفعه لمحاكاة NIRF الموجهة العيانية تقييم الوضع الهامش. هنا، شريحة الأنسجة الوهمية في 3-5 ملم لويحات وصورة لويحات وفقا لذلك. إشارة مضان الوصول الى هوامش الجراحية تشير إلى وجود هامش الجراحية إيجابية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

نتائج هذه الدراسة قد ذكرت سابقا في أماكن أخرى 9.

تظهر بياناتنا أن NIRF التصوير يمكن تطبيقها للكشف عن شوائب-محاكاة الورم الفلورسنت في الخيالات الثدي محاكاة الأنسجة، محاكاة NIRF الموجهة الجراحة المحافظة على الثدي في مرضى سرطان الثدي. باستخدام نموذج الوهمية لدينا، وجدنا أثناء العملية توطين الورم، NIRF الموجهة استئصال الورم، وتقييم أثناء العملية من هوامش تجويف الجراحية، والكشف عن المرض المتبقية مجدية (الشكل 2). باختصار، تم إنتاج ما مجموعه أربعة الثديين الوهمية، كل تحتوي على اثنين الادراج الفلورسنت ذات أبعاد متميزة و / أو مورفولوجيا (الجدول 1).

تم إزالة شوائب-محاكاة الورم جراحيا الفلورسنت من الأول والثاني وهمي الثدي باستخدام الأدوات الجراحية التقليدية. واسترشد استئصال الادراج بالجس والفحص البصري من أبرتإيف الحقل. سئل الجراح للعمل على الثدي وهمية حتى تم إزالة شوائب-محاكاة الورم تماما. بعد ذلك، تم تطبيق الكاميرا مضان مخصصة لفحص تجويف الجراحية لأي إشارات الفلورسنت المتبقية. في حالة الاستئصال غير مكتملة، وأشار إشارة قوية مضان المتبقية، وطلب الجراح لاستئصال بقايا إدراجها في إطار الوقت الحقيقي NIRF التوجيه. في كل الوهمية رقم 1 ورقم 2، الختان من واحد من كل اثنين من شوائب-محاكاة الورم كان غير مكتملة، كما يتضح من تبقى إشارة مضان قوية مصدرها تجويف الجراحية. في حالة الاستئصال غير مكتملة بعد أول محاولة الجراحية والكشف الجراح يستأصل وإدراج بقايا بتوجيه NIRF خلال نفس (ما يسمى theranostic) الإجراء. أدى Reexcision بتوجيه NIRF المباشر في إزالة كاملة من بقايا إدراج في محاولة الجراحية الثانية في جميع الحالات، في حين لم يكن هناك حاجة لاستئصال نظام القبول كبيروفاق من الأنسجة الوهمية.

في الثالث والرابع الوهمية الثدي، وتوطين الاستئصال الجراحي للشوائب الفلورسنت NIRF الموجهة أجريت في أول محاولة الجراحية. بينما تقترب من شوائب الفلورسنت محاكاة الورم، وكان الجراح شاشة تحت تصرفه الذي كان من المتوقع إشارة مضان في الوقت الحقيقي. في الثدي الوهمية الرابع، كان إدراج محاكاة الورم المتمركزة على عمق 3.0 سم كشفها إلا بعد عمل قطع في الأنسجة الوهمية حوالي 1 سم. في الثالث وهمية الثدي، أزيلت كل من شوائب-محاكاة الورم جذريا في أول محاولة الجراحية، في حين تم العثور على إزالة واحد إدراج الارتشاحي في الرابع الوهمية غير كاملة. أدى Reexcision تحت التوجيه المباشر NIRF في الاستئصال الكامل للورم في بقايا هذا الوهمية.

بعد العمل الجراحي، وقطعت رفعه شظايا الأنسجة الوهمية إلى 3 ملم والشرائح المصورة باستخدام كاميرا SYS NIRFتيم لمحاكاة فيفو السابقين تقييم العيانية للوضع هامش الجراحي. في جميع الحالات، والتصوير NIRF بعد العملية الجراحية يصور بوضوح حدود الادراج-محاكاة الورم وأشار ما إذا كانت ورم بقايا الحالية على هامش الجراحية (الشكل 2C).

الشكل 2
تم تطبيق الشكل 2. محاكاة التصوير NIRF في الخيالات الثدي. الأشباح الثدي محاكاة الأنسجة التي تحتوي على شوائب-محاكاة الورم الفلورسنت لمحاكاة توطين الورم أثناء العملية (A)، وإزالة الورم NIRF الموجهة (B)، وتقييم هامش الجراحي NIRF الموجهة الحالة (C). تعديل من:. Pleijhuis آخرون، EJSO (2011) ررتخفيف انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.

الجدول 1. نظرة عامة على تكوين الوهمية. الجدول 1
تم إنتاج ما مجموعه 4 الأشباح، تحتوي على اثنين من محاكاة الورم الادراج الفلورسنت كل من حجم وشكل مختلف.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

نحن محاكاة التطبيقات السريرية المحتملة للBCS NIRF الموجهة من خلال استخدام أشباح على شكل الثدي مع شوائب-محاكاة الورم متكاملة. أثناء العملية توطين الورم، NIRF الموجهة استئصال الورم والتقييم على مدى الجراحة، وتقييم ما بعد الجراحة هوامش الجراحية تم العثور ممكنا باستخدام جميع NIRF نظام الكاميرا بناء العرف. وكشف موسع من شوائب-محاكاة الورم الفلورسنت ممكنا فقط عن شوائب المتمركزة في الأنسجة الوهمية على عمق 2 سم أو أقل. Intraoperatively، ومع ذلك، تم حل محدود عمق الاختراق إشارة إلى حد كبير طبيعة الجراحة BCS، التي الجراح سيجلب الأنسجة من الاهتمام أقرب إلى السطح عن طريق عمل قطع في الأنسجة تغشية.

التصوير NIRF أثناء العملية لديه بعض المزايا الهامة، بما في ذلك عدم وجود الإشعاع المؤين والسلامة العامة للتقنية، وارتفاع القرار 9،14. وعلاوة على ذلك TECHNIQرق توفر ردود الفعل في الوقت الحقيقي للجراح بشأن مدى الجراحة ويسمح للاندماج الفوري للصور الفلورسنت مع الصور الملونة من حقل المنطوق لتوطين أكثر دقة للإشارة الفلورسنت 13.

وكما ذكر في وقت سابق، وهو العيب هاما من NIRF التصوير هو محدود عمق اختراق الأنسجة من الإشارات الضوئية بسبب امتصاص وتشتت الفوتونات من قبل بعض مكونات النسيج 10،11. لتتناسب مع الخصائص البصرية من نسيج الثدي الطبيعي، وأضيفت الهيموجلوبين وintralipid إلى أشباح لدينا لامتصاص وتشتت الفوتونات على التوالي 10،15. والعيب الثاني من التصوير NIRF أثناء العملية هو عدم القدرة على تحديد إشارات الفلورسنت عند إجراء التصوير ثنائي الأبعاد بسبب علاقة غير خطية بين كثافة إشارة وتركيز صبغة الفلورسنت 10.

في الدراسة الحالية، استخدمنا NIRF مرغوبكاميرا للاستخدام أثناء العملية. النظام يكتسب كل من اللون ومضان صور ثنائية الأبعاد للحقل المنطوق. أجهزة التصوير NIRF أثناء العملية الأخرى المتاحة مع التصوير استراتيجيات مختلفة قليلا 12 أيضا. للأسف، في تجارب متعددة المراكز، واستخدام نظم التصوير المختلفة والإعدادات قد تؤثر على النتائج التي تم الحصول عليها بين المؤسسات. يمكن استخدام الأشباح مع كميات معروفة من صبغة الفلورسنت مساعدة حل هذه المشكلة عن طريق توفير أداة لمعايرة نظام التصوير المختلفة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الخيالات لأغراض التدريب وتوحيد الإجراءات الجراحية NIRF الموجهة.

كما ذكر من قبل، والأصباغ الفلورية هي شرط أساسي لNIRF التصوير. اخترنا لاستخدام ICG لدينا شوائب-محاكاة الورم لأنه الصف السريري الوحيد القريب من الأشعة تحت الحمراء صبغة الفلورسنت المتاحة حاليا. fluorophores الجديدة (على سبيل المثال، IRDye 800CW) يجري حاليا تطويرها، ويتوقع لكسب approvaلتر للاستخدام السريري في المستقبل القريب. على عكس ICG، التي لا يمكن تصريفها في شكله وافق سريريا، fluorophores جديدة مثل 800CW، يمكن تصريفها بسهولة إلى الجزيئات الحيوية. اقتران هذه fluorophores بروابط جديدة لاستهداف الورم أو الاجسام المضادة تتيح تسليم المحدد للصبغة الفلورسنت إلى الخلايا السرطانية. في الواقع، أظهرت الدراسات قبل السريرية والسريرية بالفعل جدوى NIRF التصوير الأورام المسمى fluorophore وأشار جراحة NIRF الموجهة لتحسين نتائج الجراحة 8،13،17،18،19،20.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Bovine hemoglobin Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands H2500 Simulates absorption of photons in tissue 
Intralipid 20% Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands I141 Simulates scattering of photons in tissue
Silicone A translucent 40 (2-components poly-addition silicone) NedForm, Geleen, The Netherlands Package consists of components A and B, that should be mixed one on one (A:B=10:1).  Link to manufacturers page: http://tinyurl.com/ncjq7jx
Gelatine 250 Bloom Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands 48724 Construction of breast-shaped phantoms
Agarose Hispanagar, Burgos, Spain Construction of tumor-simulating inclusions
Tris Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands T1503 
HCl Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands 258148
NaCl Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands S9888
NaN3 Merck, Darmstadt, Germany 822335 CAUTION: severe poison. The toxicity of this compound is comparable to that of soluble alkali cyanides and the lethal dose for an adult human is about 0.7 grams.
Examples of NIRF imaging devices for intraoperative application:
T2 NIRF imaging platform  SurgVision BV, Heerenveen, The Netherlands Customized NIRF imaging system used in the current study. More details available at www.surgvision.com
Photodynamic Eye Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH, Herrsching am Ammersee, Germany PC6100 www.iht-ltd.com
FLARE imaging system kit The FLARE Foundation Inc, Wayland, MA, USA www.theflarefoundation.org
Fluobeam Fluoptics, Grenoble, France www.fluoptics.com
Artemis handheld camera Quest Medical Imaging BV, Middenmeer, the Netherlands www.quest-mi.com
Examples of NIRF fluorescent dyes for intraoperative application:
Indocyanine green ICG-PULSION,  Feldkirchen, Germany PICG0025DE   Clinical grade fluorescent dye for NIRF imaging used in the current study. More details available at www.pulsion.com
IRDye 800CW NHS Ester LI-COR Biosciences, Lincoln, NE, USA 929-70021 www.licor.com

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Bellon, J. R., et al. ACR Appropriateness Criteria® Conservative Surgery and Radiation - Stage I and II Breast Carcinoma. The Breast Journal. 17, (5), 448-455 (2011).
  2. Kaufmann, M., Morrow, M., Von Minckwitz, G., Harris, J. R. The Biedenkopf Expert Panel Members. Locoregional treatment of primary breast cancer. Cancer. 116, 1184-1191 (2010).
  3. Pleijhuis, R. G., et al. Obtaining adequate surgical margins in breast-conserving therapy for patients with early-stage breast cancer: current modalities and future directions. The Annals of Surgical Oncology. 16, 2717-2730 (2009).
  4. Singletary, S. E. Surgical margins in patients with early-stage breast cancer treated with breast conservation therapy. American Journal of Surgery. 184, (5), 383-393 (2002).
  5. Jacobs, L. Positive margins: the challenge continues for breast surgeons. Annals of Surgical Oncology. 15, (5), 1271-1272 (2008).
  6. Krekel, N., et al. Excessive resections in breast-conserving surgery a retrospective multicentre study. The Breast Journal. 17, (6), 602-609 (2011).
  7. Wood, W. C. Close/positive margins after breast-conserving therapy: additional resection or no resection? Breast. 22, 115-117 (2013).
  8. Van Dam, G. M., et al. Intraoperative tumor-specific fluorescence imaging in ovarian cancer by folate receptor-α targeting: first in-human results. Nature Medicine. 17, (10), 1315-1319 (2011).
  9. Pleijhuis, R. G., et al. Near-infrared fluorescence (NIRF) imaging in breast-conserving surgery: assessing intraoperative techniques in tissue-simulating breast phantoms. European Journal of Surgical Oncology. 37, (1), 32-39 (2011).
  10. Baeten, J., Niedre, M., Dunham, J., Ntziachristos, V. Development of fluorescent materials for Diffuse Fluorescence Tomography standards and phantoms. Optics Express. 15, (14), 8681-8694 (2007).
  11. Luker, G. D., Luker, K. E. Optical imaging: current applications and future directions. Journal of Nuclear Medicine. 49, (1), 1-4 (2007).
  12. Keereweer, S., et al. Optical image-guided surgery - Where do we stand? Molecular Imaging Biology. 13, (2), 199-207 (2011).
  13. Themelis, G., Yoo, J. S., Soh, K. S., Shulz, R., Ntziachristos, V. Real-time intraoperative fluorescence imaging system using light-absorption correction. Journal of Biomedical Optics. 14, (6), 064012 (2009).
  14. Themelis, G., et al. Enhancing surgical vision by using real-time imaging of αvβ3-integrin targeted near-infrared fluorescent agent. Annals of Surgical Oncology. 18, (12), 3506-3513 (2011).
  15. De Grand, A. M., et al. Tissue-like phantoms for near-infrared fluorescence imaging system assessment and the training of surgeons. Journal of Biomedical Optics. 11, (1), 014007 (2006).
  16. Intes, X. Time-domain optical mammography SoftScan: initial results. Academic Radiology. 12, (10), 934-947 (2005).
  17. Kirsch, D. G., et al. A spatially and temporally restricted mouse model of soft tissue sarcoma. Nature Medicine. 13, (8), 992-997 (2007).
  18. Tafreshi, N. K., et al. Noninvasive detection of breast cancer lymph node metastasis using carbonic anhydrases IX and XII targeted imaging probes. Clinical Cancer Research. 18, (1), 207-219 (2012).
  19. Nguyen, Q. T., Tsien, R. Y. Fluorescence-guided surgery with live molecular navigation - a new cutting edge. Nature Reviews Cancer. 13, (9), 653-662 (2013).
  20. Orosco, R. K., Tsien, R. Y., Nguyen, Q. T. Fluorescence imaging in surgery. IEEE Reviews in Biomedical Engineering. 6, 178-187 (2013).
الخيالات الأنسجة محاكاة لتقييم المحتملة القريبة من الأشعة تحت الحمراء تطبيقات التصوير الإسفار في جراحة سرطان الثدي
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Pleijhuis, R., Timmermans, A., De Jong, J., De Boer, E., Ntziachristos, V., Van Dam, G. Tissue-simulating Phantoms for Assessing Potential Near-infrared Fluorescence Imaging Applications in Breast Cancer Surgery. J. Vis. Exp. (91), e51776, doi:10.3791/51776 (2014).More

Pleijhuis, R., Timmermans, A., De Jong, J., De Boer, E., Ntziachristos, V., Van Dam, G. Tissue-simulating Phantoms for Assessing Potential Near-infrared Fluorescence Imaging Applications in Breast Cancer Surgery. J. Vis. Exp. (91), e51776, doi:10.3791/51776 (2014).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter