Login processing...

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

Medicine

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

doi: 10.3791/51776 Published: September 19, 2014

Abstract

Неточности в интраоперационной локализации и оценки хирургического результате статус маржа в неоптимальной исход с сохранением молочной железы хирургии (BCS) опухоли. Оптический изображений, в частности в ближней инфракрасной флуоресценции (NIRF) изображений, может уменьшить частоту положительного хирургического края следующую БКС, предоставляя хирургу инструмент для предварительного и интраоперационного локализации опухоли в режиме реального времени. В текущем исследовании, потенциал NIRF-управляемой БКС оценивается с помощью ткани-моделирования груди фантомы по соображениям стандартизации и учебных целей.

Грудь фантомы с оптическими характеристиками, сравнимыми с теми, нормальной ткани молочной железы, были использованы для имитации груди сохранения хирургии. Опухоль-моделирования включений, содержащие флуоресцентный краситель индоцианина зеленого (ICG) были включены в призраков в предопределенных местах и ​​отображаемого для предварительного и интраоперационная локализация опухоли, в режиме реального времени NIRF наведением резекция опухоли, NIRF наведениемоценка от степени хирургии, и послеоперационная оценка хирургического края. Настроены NIRF камеры был использован в качестве клинического прототипа для целей отображения.

Грудь фантомы, содержащие опухолевые-моделирования включений предлагают простой, недорогой, и универсальный инструмент для моделирования и оценки интраоперационной визуализации опухоли. В желатиновых фантомы имеют упругие свойства, аналогичные ткани человека, и могут быть сокращены с использованием обычных хирургических инструментов. Кроме того, фантомы содержат гемоглобин и Интралипид для имитации поглощение и рассеяние фотонов, соответственно, создания единых оптические свойства, аналогичные ткани молочной железы человека. Основным недостатком изображений NIRF является ограниченная глубина проникновения фотонов при распространении через ткани, что затрудняет (неинвазивный) визуализации глубинных опухолей со стратегиями эпи-освещения.

Introduction

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

С сохранением молочной железы хирургия (BCS) с последующей лучевой терапией является стандартом лечения для больных раком молочной железы с Т 1 -T 2 карциномы молочной железы 1,2. Неточности в интраоперационной оценки степени результате операции в положительного хирургического края в 20 до 40% пациентов, перенесших БКС, требуя дополнительного хирургического вмешательства или лучевой терапии 3,4,5. Хотя обширная резекция прилегающей здоровой ткани молочной могут уменьшить частоту положительного хирургического края, это также будет препятствовать косметический результат и увеличить коморбидности 6,7. Новые методы Поэтому требуются обеспечить интраоперационной обратную связь на месте первичной опухоли и степени хирургии. Оптический изображений, в частности в ближней инфракрасной флуоресценции (NIRF) изображений, может уменьшить частоту положительного хирургического края следующих БКС, предоставляя хирургу инструмент для предварительного и интраоперационного локализации опухоли в гEAL времени. В последнее время наша группа сообщила о первом в-человеческие суда над опухолью целевой флуоресцентных изображений в больных раком яичников, показывая возможности этой техники для обнаружения первичных опухолей и метастазов интраперитонеальные с высокой чувствительностью 8. Прежде чем приступить к клинических исследований у пациентов с раком молочной железы, однако, возможность различных NIRF приложений обработки изображений опухолевых-мишенью в БКС может уже быть оценены доклинического использованием фантомов.

Следующий протокол исследования описывает использование изображений NIRF в ткани-моделирования груди фантомов, содержащих флуоресцентные опухолевых-моделирования включений 9. Призраки обеспечить недорогой и универсальный инструмент для моделирования до и интраоперационная локализация опухоли, в режиме реального времени NIRF наведением резекция опухоли, оценку состоянии хирургического края, и обнаружение остаточного заболевания. В желатиновых фантомы имеют упругие свойства, аналогичные ткани человека, и могут быть сокращены с использованием обычного Surgical инструменты. В моделируемой хирургической процедуры, хирург ориентируется на тактильной информации (в случае пальпируемых включений) и визуального осмотра на операционном поле. Кроме того, изображения NIRF применяется, чтобы обеспечить хирургу в режиме реального времени интраоперационной обратной связи о масштабах операции.

Следует подчеркнуть, что изображения NIRF требуется использование флуоресцентных красителей. В идеале, флуоресцентные красители должны быть использованы, что испускают фотоны в ближней инфракрасной области спектра (650 - 900 нм), чтобы свести к минимуму поглощение и рассеяние фотонов молекул физиологически обильными в тканях (например, гемоглобин, липиды, эластин, коллаген, и вода) 10,11. Кроме того, аутофлюоресценция (т.е. собственная флуоресценция активность в тканях за счет биохимических реакций в живых клетках) сводится к минимуму в ближней инфракрасной области спектра, в результате чего оптимальных соотношениях опухоли до-фоне 11. По конъюгации NIRF красители для опухоли-щитомTed фрагменты (например, моноклональные антитела), направленной доставки флуоресцентных красителей могут быть получены для применения интраоперационной визуализации.

Как человеческий глаз нечувствителен к свету в ближней инфракрасной области спектра, высокочувствительным камеры требуется устройство для работы с изображениями NIRF. Несколько системы визуализации NIRF для интраоперационной использования были разработаны до сих пор 12. В текущем исследовании, мы использовали обычай строить систему формирования изображения NIRF, который был разработан для интраоперационной применения в сотрудничестве с Техническим университетом Мюнхена. Система позволяет одновременно приобретение цветных изображений и флуоресценции изображений. Для повышения точности флуоресценции изображений, схема коррекции реализуется для изменения интенсивности света в ткани. Подробное описание обеспечивается Themelis соавт. 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 Создать Силиконовые формы для опухолевых-моделирования включений

  1. Сбор твердых предметы нужной формы и размера, которые могут служить в качестве моделей для опухолевых-моделирования включений, например, бисером или мрамора.
  2. Тщательно очистите моделей опухолей. Чтобы обеспечить легкое удаление из силиконовые формы, модели опухоли могут быть распылены с антипригарным спреем или покрытые тонким слоем вазелина или пчелиный воск.
  3. Поместите каждую модель в отдельном тонкостенных квадратного (пластиковую) коробки с гладкой поверхностью. При необходимости зафиксировать модель на дне коробки, чтобы держать его на месте. Используйте коробку, которая немного больше, чем модели опухоли самого, чтобы не тратить чрезмерное количество силикона.
  4. Налейте необходимое количество силиконового компонента А в миске и добавить силикон компонент В в соотношении 10: 1 по весу. Смешайте оба компонента тщательно. По желанию, вакуумный насос может быть использован, чтобы удалить пузырьки воздуха из силиконовой смеси.
  5. Аккуратно роур силиконовую смесь в пластиковой коробке, чтобы предотвратить образования пузырьков. Силиконовая смесь должна быть обработана в течение 45 мин для получения оптимальных результатов.
  6. Пусть силиконовой смеси затвердеть в течение по крайней мере 6 часов перед резкой формы и удаление модели опухоли. Необязательно, силиконовые формы может быть сокращена в зигзагообразным образом, чтобы позволить ему, чтобы соответствовать вместе чисто. Максимальная сила силикона получается через 3 дня.

2 Создание трис-буферный солевой раствор

  1. Создание трис-буферный солевой раствор (TBS) раствор путем добавления 6,1 г (50 ммоль) Трис и 8,8 г (150 мМ NaCl) до 800 мл деионизированной воды.
  2. Добавить 1,0 г (15 ммоль) NaN 3, чтобы блокировать кислородом гемоглобина (шаг 3.3 и 4.4) и ингибировать рост бактерий. ВНИМАНИЕ: NaN 3 является сильный яд. Это может быть смертельным при контакте с кожей или проглатывании. Токсичность этого соединения сравнима с растворимых щелочных цианидов и летальной дозы для взрослого человекасоставляет около 0,7 г. Всегда следуйте инструкции по технике безопасности, как это предусмотрено заводом-изготовителем.
  3. Отрегулируйте рН до 7,4 и довести объем до 1000 мл деионизованной воды.

3 Создание Флуоресцентные включений

  1. Добавить 2 г агарозы 50 мл TBS с шага 2 выше точки плавления агарозы по сравнению с желатином (шаг 4.2) будет препятствовать включений из растворения и утечка флуоресцентный краситель при размещении в топленом желатина. Дополнительно, количество добавленного агарозы может быть изменена до 1 или 3 г, чтобы получить более мягкие или ощутимые включений опухолевые, соответственно.
  2. Нагреть агарозном суспензии с использованием микроволновой печью, пока температура кипения не будет достигнута. Тщательно перемешайте, пока агарозном полностью не растворится.
  3. Добавить 1,1 г (17 мкмоль) гемоглобин и 5 мл 20% Intralipid, растворенного в 50 мл TBS в агарозном смеси при постоянном перемешивании, чтобы походить на оптические характеристики окружающей ткани молочной железы фантомным (этап 4).
  4. Добавить 20,0 мг (250,8 мкмоль) флуоресцентным красителем индоцианина зеленого в 83,8 мл деионизированной воды. Убедитесь, что краситель полностью не растворится.
  5. Внесите 5,0 мл от этого решения и добавить его в агарозном смеси с получением конечной концентрации 14 мкМ. При желании, другие флуоресцентные красители, чем МКГ может быть использован при желании с их собственной оптимальной концентрации.
  6. Аккуратно заполнить силиконовые формы, созданные на шаге 1 с горячей агарозном смеси с помощью шприца (рисунок 1А). Повторите этот процесс, пока все формы не заполнены.
  7. Пусть флуоресцентные включений затвердеть при комнатной температуре в течение приблизительно одного часа. Защитите включений из света, покрывая всю форму алюминиевой фольгой.
  8. После застывания, аккуратно откройте форму и выдавите включение (Рисунок 1В). При желании, использовать наконечник шприца для применения небольших капель расплавленного агарозном смеси на поверхности включения. Повторяя эту процедуру несколько раз на том же месте, небольшой туMor шпоры могут быть созданы для имитации инфильтративные опухоли.
  9. Защитите агарозном включений из света и обезвоживания, обернув их в алюминиевую фольгу и храните их во влажной контейнер для хранения при 4 ° С.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Использование концентрации более низкой или высокой флуоресцентного красителя, чем известные оптимальная концентрация будет как приведет к снижению интенсивности флуоресцентного сигнала. Казалось бы противоречит здравому смыслу уменьшение интенсивности сигнала при увеличении концентрации красителя выше оптимальной концентрации флуоресцентного красителя обусловлено явление, известное как закалки. При оценке максимальной глубину проникновения флуоресцентного красителя в призраков, используя оптимальную концентрацию является обязательным.

4 Создание Груди Фантомы

  1. Получить чашеобразную форму, чтобы создать груди фантомы нужного размера и объема, например, стеклянной или пластиковой миске. Пресс-форма должна иметь гладкую поверхность, чтобы предотвратить желатин форму прилипшей к пресс-форме. Плесень Volumе 500 мл создаст груди фантомы достаточного размера.
  2. Чтобы создать молочной фантом с объемом 500 мл, добавляют 50 г желатина 250 цвету до 500 мл TBS (шаг 2). Нагреть желатин суспензии до 50 ° С при постоянном перемешивании.
  3. После того, как желатин полностью не растворится, пусть желатин смесь постепенно остыть и поддерживать его при постоянной температуре 35 ° С с использованием горячей водяной бане.
  4. При постоянном перемешивании, добавить 5,5 г (85 ммоль) бычьего гемоглобина и 25 мл интралипида 20% для имитации поглощение и рассеяние фотонов в ткани, соответственно.
  5. Prechill в чашеобразную форму при 4 ° С в течение по меньшей мере 1 часа. Далее, заливают смесь желатина в кристаллизаторе до уровня, который соответствует заранее определенной глубине в агарозном опухоли-имитации включения (рисунок 1С). Пусть желатин смесь затвердевает при 4 ° С в течение 30 мин до одного часа.
  6. После затвердевания, позиционировать опухоли-моделирования флуоресцентный агарозном включение на поверхности призрак и временно фиксируют включение с тонкой иглы. До максимум трех опухолевых-моделирования флуоресцентных включений могут быть включены в один фантом молочной железы. Достаточно места (по крайней мере, 5 см) должны храниться между отдельными опухолевых-моделирования включений (Рисунок 1D).
  7. Налейте остаток теплого желатина смеси в остальной объем пресс-формы, обеспечивая сцепление обоих слоев не создавая преломления артефакты. Отметьте местоположение флуоресцентных опухолевых-моделирования включений на форму. Пусть призрак укрепить O / N при 4 ° С.
  8. После того, как затвердевший, удалить иглы, используемые для временной фиксации включений и осторожно удалите молочной фантом от его формы (Рисунок 1E). Защитите молочной фантом от света и обезвоживания, обернув его в алюминиевую фольгу и хранить его в увлажненной контейнер для хранения при 4 ° С.

Юр 1 "FO: контент-ширина =" 5 дюймов "SRC =" / файлы / ftp_upload / 51776 / 51776fig1highres.jpg "ширина =" 500 "/>
Рисунок 1 последовательные стадии создания молочной железы фантомы, содержащих люминесцентные опухолевые-моделирования включений. После создания силиконовые формы на желаемой формы и размера, формы заполнены расплавленным агарозном смеси с помощью шприца (A). Опухолевые-моделирования включения различного размера и формы были произведены в текущем исследовании (B). Далее, тонкий слой расплавленного желатина смеси заливают в заказной покрытием из дерева молочной пресс-формы (С). После затвердевания, опухолевые-имитации включения расположены, временно фиксироваться, и покрыт другим слоем расплавленного желатина смеси (D). После затвердевания, молочной фантомное осторожно удаляют из формы (E). Призрак может применяться для моделирования различных NIRF приложений обработки изображений (F).ссылка = "/ файлы / ftp_upload / 51776 / 51776fig1highres.jpg" целевых = "_blank"> Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

5 Установите камеры системы NIRF

  1. Система камеры NIRF для интраоперационной применения требуется для моделирования целевой визуализации NIRF в хирургии рака молочной железы. Несколько системы визуализации NIRF для реального времени изображений интраоперационная NIRF в настоящее время доступны для исследуемого использования. Хотя некоторые различия между этими устройствами существует, все они содержат источник света возбуждения (для возбуждения флуоресцентных включений опухолевых) и высокочувствительный изображений устройство для обнаружения испускаемых фотонов.
  2. Убедитесь использовать источник света возбуждения достаточного волны. Для опухолевых-моделирования включений, содержащих МКГ, использовать возбуждения источника света (например, лазерный), который излучает фотоны между 750 и 800 нм. Если используется альтернативный флуоресцентный краситель, длина волны возбуждения должна быть скорректирована соответствовать мА Инструкция nufacturer в.
  3. В случае, если система камеры NIRF содержит фильтр выбросов отфильтровать нежелательные фоновые сигналы, убедитесь, что правильно фильтр используется. Для опухолевых-моделирования включений, содержащих МКГ, использовать фильтр выбросов между 800 и 850 нм. Альтернативные флуоресцентные красители могут потребоваться различные фильтры выбросов, в зависимости от инструкции производителя.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Убедитесь, что есть без перекрытия между возбуждением и длиной волны излучения по предотвращению пересыщенных изображения. Кроме того, время захвата изображений, возможно, придется быть отрегулирована, чтобы получить оптимальные флуоресцентные изображения. В случае глубинных люминесцентных включений или слабых флуоресцентных сигналов, время захвата изображений может быть увеличена до нескольких сек до минимальной. В случае поверхностных включений или сильных флуоресцентных сигналов, время обнаружения может быть уменьшена до нескольких миллисекунд, чтобы обеспечить видео-курса флуоресценции изображений в реальном времени.
е "> 6. Моделирование NIRF визуализации приложений в хирургии рака молочной железы

  1. Возьмите ткани-моделирования груди фантом от своего контейнера и поместите его на ровную нефлуоресцентный поверхности. Далее, установите устройство обработки изображений NIRF над молочной фантома, оставляя достаточное рабочее расстояние для иссечения опухоли-моделирования включений.
  2. Локализации опухоли-моделирования флуоресцентный включение используя NIRF изображений и / или пальпация фантомного груди. В случае, если нет флуоресцентный сигнал не может быть обнаружен, включение либо расположены слишком глубоко в фантоме для обнаружения или время захвата изображения должно быть увеличено.
  3. После того, как включение локализован, надрезать фантомное грудь и удалить опухоль имитации включение под реального времени NIRF-руководством, используя обычные хирургические инструменты. С другой стороны, включение можно вырезать руководствоваться исключительно путем осмотра и пальпации молочной фантома для имитации стандарт оказания медицинской помощи.
  4. Непосредственно после удаленияопухолевой-моделирования включения, изображение хирургическое полости для любого оставшегося флуоресцентного деятельности с указанием неадекватное удаление.
  5. В случае любого оставшегося флуоресцентного деятельности, вырезать включение остаток при прямом NIRF руководством пока не флуоресцентный сигнал не осталось.
  6. Изображение Исключены фрагменты фантомные имитировать NIRF наведением оценку макроскопического состояния маржи. К этому, нарезать фантомное ткани в 3 - 5 мм бляшек и изображения бляшки соответственно. Флуоресценции сигнал, достигающий в хирургических краев указывает на существование положительного хирургического края.

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

Результаты этого исследования были ранее зарегистрированы в других местах 9.

Наши данные показывают, что изображения NIRF может применяться для обнаружения люминесцентных опухолевых-моделирования включений в ткани-моделирования груди фантомов, имитируя NIRF наведением хирургии с сохранением молочной железы у больных раком молочной железы. Использование нашу модель фантомное, мы обнаружили, интраоперационной локализации опухоли, NIRF наведением резекция опухоли, интраоперационной оценки хирургического края полости, и обнаружение остаточного заболевания нецелесообразна (рисунок 2). Вкратце, в общей сложности четыре фантомных груди были произведены, все содержащий два флуоресцентных включений с различными размерами и / или морфологии (Таблица 1).

Флуоресцентные опухолевые-имитации включения были удалены хирургическим путем из первого и второго фантома молочной железы с использованием обычных хирургических инструментов. Удаление включений руководствовался пальпации и визуального осмотра OPERATив поле. Хирург попросили работать на фантомного груди до опухолевые-моделирования включений не были полностью удалены. Далее, настроены флуоресценции камеры был применен для сканирования хирургического полость для оставшихся флуоресцентных сигналов. В случае неполного удаления, указанном сильной оставшегося сигнала флуоресценции, хирург было предложено, чтобы вырезать включение остаток под реальном времени NIRF наведения. В обоих фантомного # 1 и # 2, удаления одной из двух опухолевых-моделирования включений была неполной, о чем свидетельствует сильной оставшейся флуоресценции сигнала, приходящего из хирургической полости. В случае неполного удаления после первого хирургического попытке, хирург обнаружены и вырезали остатку включение под NIRF руководством в течение того же процедуры (так называемый theranostic). Reexcision под прямым NIRF руководством привело к полному удалению включения остатка на второй хирургической попытки во всех случаях, в то время как не было никакой необходимости, чтобы вырезать большое VolumЭС фантомного ткани.

В третьем и четвертом фантома молочной железы, NIRF наведением локализацию и хирургическое удаление флуоресцентных включений проводили при первой попытке хирургической. При приближении опухолевые-моделирования флуоресцентных включений, хирург был монитор в своем распоряжении, на котором сигнал флуоресценции прогнозируемого в режиме реального времени. В четвертом фантома груди, опухоль имитации включение расположены на 3,0 см глубина была только обнаружить после рассечения фантомного ткани примерно 1 см. В третьем фантома молочной железы, как опухолевые-моделирования включений были радикально удалены в первой попытке хирургической, в то время как удаление одного инфильтративно включения в четвертом фантома было обнаружено, что неполные. Reexcision под прямым NIRF-руководством привело к полному удалению остатков опухоли в этом фантоме.

В послеоперационном периоде, вырезанные фрагменты фантомные ткани разрезали на 3 мм слайдов и отображаемого с помощью камеры сис NIRFма для имитации экс естественных макроскопического оценку состоянии хирургического края. Во всех случаях, послеоперационная томография NIRF четко изображены границы опухолевых-моделирования включений и указал ли опухоль-остаток присутствовал на хирургического края (Рисунок 2C).

Рисунок 2
Рисунок 2 NIRF моделирования изображений в груди фантомов. Ткани-моделирования груди фантомы, содержащие флуоресцентные опухолевых-моделирования включений были применены для моделирования интраоперационной локализации опухоли (А), NIRF наведением удаление опухоли (B), и NIRF наведением оценку хирургического края Статус (С). Изменен из:.. Pleijhuis др, EJSO (2011) Plоблегчить нажмите здесь, чтобы посмотреть увеличенную версию этой фигуры.

Таблица 1 Обзор фантомного состава. Таблица 1
В общей сложности 4 призраков были произведены, содержащий два опухолевых-моделирования флуоресцентные включений друг различного размера и формы.

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

Мы моделировали возможные клинического применения NIRF-управляемых БКС с помощью грудных в форме фантомов с интегрированными опухолевых-моделирования включений. Интраоперационная локализация опухоли, NIRF наведением резекция опухоли, оценка от степени хирургии, и послеоперационная оценка хирургического края, все оказались осуществимо с помощью настраиваемого-строить систему камеры NIRF. Неинвазивная обнаружение люминесцентных опухолевых-моделирования включений можно осуществить только для включений, расположенных в фантомной ткани на глубине 2 см или менее. Во время операции, однако, ограничено глубина проникновения сигнала в значительной степени решена природы BCS хирургии, в котором хирург принесет интересующей ткани ближе к поверхности путем надреза покрывающей ткани.

Интраоперационная визуализация NIRF имеет несколько важных преимуществ, в том числе отсутствие ионизирующего излучения, общей безопасности техники, и с высоким разрешением 9,14. Кроме того Techniqие предлагает обратную связь в режиме реального времени для хирурга относительно того, насколько хирургии и позволяет для немедленного включения люминесцентных изображений с цветными изображениями операционного поля для более точной локализации флуоресцентного сигнала 13.

Как отмечалось ранее, важным недостатком изображений NIRF является ограниченная глубина проникновения в ткани оптических сигналов за счет поглощения и рассеяния фотонов некоторых компонентов тканевых 10,11. Чтобы соответствовать оптические характеристики нормальной ткани молочной железы, гемоглобин и интралипида были добавлены в Вашу фантомов для поглощения и рассеяния фотонов соответственно 10,15. Второй недостаток интраоперационной визуализации NIRF является невозможность количественного флуоресцентные сигналы при выполнении двумерных изображений за счет нелинейной зависимости между интенсивностью сигнала и концентрацией флуоресцентным красителем 10.

В текущем исследовании, мы использовали настроенное NIRFкамера для интраоперационной использования. Система приобретает как двумерные цветные и флуоресцентные изображения операционного поля. Другие устройства визуализации интраоперационная NIRF также доступны со слегка различными стратегиями изображений 12. К сожалению, в многоцентровых исследований, использование различных систем и настроек визуализации может повлиять на результаты получены между учреждениями. Использование фантомы с известными количествами флуоресцентного красителя может помочь решить эту проблему, предоставляя инструмент для калибровки другую систему формирования изображения. Кроме того, призраки могут быть использованы для подготовки и стандартизации целей NIRF-управляемых хирургических процедур.

Как было сказано выше, флуоресцентные красители являются необходимым условием для визуализации NIRF. Мы решили использовать МКГ для наших опухолевых-моделирования включений, потому что это единственный клинический класс ближней инфракрасной флуоресцентный краситель в настоящее время. Новые флуорофоры (например, IRDye 800CW) в настоящее время разрабатываются и, как ожидается, получить approvaл для клинического использования в ближайшем будущем. В отличие МКГ, которые не могут быть конъюгированы в клинически утвержденной форме, новые флуорофоров, как 800CW, может быть легко конъюгированный с биомолекул. Сопряжение этих новых флуорофоров в опухолевых-мишенью лигандов или моноклональных антител позволяет конкретную доставку флуоресцентного красителя к раковым клеткам. Действительно, доклинические и клинические исследования уже показали целесообразность NIRF визуализации флуорофорных меченных опухолей и указал NIRF наведением хирургии для улучшения хирургической исход 8,13,17,18,19,20.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Авторы не имеют ничего раскрывать.

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