Login processing...

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

Medicine

Meme Kanseri Cerrahisinde Potansiyel Yakın kızılötesi Floresans Görüntüleme Uygulamaları değerlendirilmesi için Phantom Doku-simüle

doi: 10.3791/51776 Published: September 19, 2014

Abstract

Intraoperatif tümör lokalizasyonu ve meme koruyucu cerrahi (BCS) yetersiz bir sonuç cerrahi sınır durumu sonuç değerlendirilmesinde yanlışlıklar. Optik görüntüleme, özellikle yakın kızılötesi floresan (NIRF) görüntüleme, gerçek-zamanlı ve ameliyat tümör lokalizasyonu için bir araç ile cerraha sağlayarak BCS aşağıdaki pozitif cerrahi sınır sıklığını azaltabilir. Bu çalışmada, NIRF güdümlü BCS potansiyel standardizasyon ve eğitim amaçlı nedenlerle doku taklit meme hayaletleri kullanılarak değerlendirilir.

Normal meme dokusunun kıyaslanabilir optik özellikleri ile meme hayalet meme koruyucu cerrahi simüle etmek için kullanılmıştır. Tümör-taklit floresan boya indosiyanin yeşil (ICG) içeren kapanımlarını önceden tanımlanmış yerlerde fantomlara dahil öncesi ve intraoperatif tümör lokalizasyonu, gerçek-zamanlı NIRF güdümlü tümör rezeksiyonu, NIRF güdümlü için görüntülendicerrahi ölçüde değerlendirme ve cerrahi sınırların postoperatif değerlendirilmesi. Özelleştirilmiş bir NIRF kamera görüntüleme amaçları için olan klinik bir prototip olarak kullanılmıştır.

Tümör-taklit kapanım içeren Meme hayalet taklit ve intraoperatif tümör görüntüleme değerlendirmek için basit, ucuz ve çok yönlü aracı sunuyoruz. Jelatinimsi hayalet insan dokusuna benzer elastik özelliklere sahip olan ve geleneksel cerrahi aletler kullanılarak kesilebilir. Ayrıca, hayalet, sırasıyla, fotonların emilimi ve saçılmasını taklit insan meme dokusuna benzer üniforma optik özelliklerini oluşturmak için hemoglobin ve intralipid içerir. Epi-aydınlatma stratejileri ile derin yerleşimli tümörlerin (girişimsel olmayan) görüntüleme engellemektedir doku, yayıldıklarında zaman NIRF görüntülemenin ana dezavantajı fotonların sınırlı penetrasyon derinliği.

Introduction

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

Radyoterapi ardından meme koruyucu cerrahi (MKC) T 1-T 2 meme kanserli 1,2 ile meme kanseri hastaları için standart tedavi yöntemidir. Ek cerrahi müdahale veya radyoterapi 3,4,5 gerektiren, BCS uygulanan 20 hastada% 40 pozitif cerrahi sınır ameliyat sonucu ölçüde intraoperatif değerlendirmede yanlışlıklar. Komşu sağlıklı göğüs dokusu rezeksiyonu pozitif cerrahi sınır sıklığını azaltmak olsa da, bu aynı zamanda bir kozmetik sonuç engel ve komorbidite 6,7 artacak. Roman teknikleri bu nedenle primer tümörün yeri ve cerrahi ölçüde intraoperatif geribildirim sağlamak gereklidir. Optik görüntüleme, özellikle yakın kızılötesi floresan (NIRF) görüntüleme, r öncesi ve intraoperatif tümör lokalizasyonu için bir araç ile cerraha sağlayarak BCS aşağıdaki pozitif cerrahi sınır sıklığını azaltabilireal-zamanı. Son zamanlarda, bizim grup yüksek hassasiyet 8 ile primer tümör ve periton metastaz bu tekniğin uygulanabilirliğini gösteren, yumurtalık kanseri hastalarında tümör hedefli floresan görüntüleme ilk-insan yargılanıyor bildirdi. Meme kanserli hastalarda klinik çalışmalara geçmeden önce, ancak, BCS çeşitli tümör hedefli NIRF görüntüleme uygulamaları fizibilite zaten klinik öncesi hayaletleri kullanılarak değerlendirilebilir.

Aşağıdaki Araştırma protokolü floresan tümör taklit kusurları 9 ihtiva eden dokuya taklit meme fantom içinde NIRF görüntüleme kullanımını tarif etmektedir. Hayaletler ve ameliyat tümör lokalizasyonu, gerçek-zamanlı NIRF güdümlü tümör rezeksiyonu, cerrahi sınır durumu değerlendirmesi, ve rezidüel hastalığın tespiti simüle etmek için ucuz ve çok yönlü bir araç sağlar. Jelatinimsi hayalet insan dokusuna benzer elastik özelliklere sahip olan ve geleneksel s kullanılarak kesilebilirurgical aletleri. Simüle cerrahi prosedür sırasında, cerrah (aşikar inklüzyon durumunda) dokunsal bilgiler ve operatif alanın görsel muayene ile yönlendirilir. Buna ek olarak, NIRF görüntüleme cerrahi ölçüde gerçek zamanlı ameliyat bir geri besleme cerrahın uygulanır.

Bu NIRF görüntüleme floresan boyaların kullanımını gerektirir vurgulanmalıdır. İdeal olarak, flüoresan boyalar yakın kızılötesi tayf aralığında fotonlar yayarlar kullanılabilir (650-900 nm) dokusu içinde fizyolojik olarak bol moleküller tarafından foton emilimine ve saçılması en aza indirmek için (örneğin hemoglobin, lipidler, elastin, kolajen, ve su) 10,11. Ayrıca, otofloresan (örneğin, canlı hücrelerin biyokimyasal reaksiyonları nedeniyle dokularda intrinsik aktivitesi flüoresan) en iyi tümör-zemin oranları 11 ile sonuçlanan, yakın kızıl ötesi tayf aralığında en aza indirilir. Eşleştirilmesiyle NIRF tümör küçük kalkan için boyarted kısımları (örneğin, monoklonal antikorlar), flüoresan boyalar hedefli dağıtım ameliyat görüntüleme uygulamaları için elde edilebilir.

Insan gözü yakın kızılötesi tayf aralığında ışık duyarsız olduğu için, yüksek derecede duyarlı kamera cihaz NIRF görüntüleme için gereklidir. Intraoperatif kullanım için çeşitli NIRF görüntüleme sistemleri bugüne kadar 12 geliştirilmiştir. Bu çalışmada, biz özel bir Münih Teknik Üniversitesi ile işbirliği içinde intraoperatif uygulanması için geliştirilen NIRF görüntüleme sistemi kurmak kullanılır. Sistem renkli görüntüler ve floresan görüntülerin eş zamanlı olarak satın sağlar. Fluoresans görüntüleri doğruluğunu artırmak için, bir düzeltme sistemi dokusunda ışık yoğunluğundaki varyasyonlar için uygulanmaktadır. Ayrıntılı bir açıklama Themelis ve arkadaşları tarafından sağlanır. 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. Tümör-simüle İçermelerin için Silikon Kalıplar oluştur

  1. Tümör-taklit kapanım, örneğin, boncuk veya mermerleri için model olarak hizmet edebilir istenilen şekil ve boyutta sağlam öğeleri toplayın.
  2. İyice tümör modeli temizleyin. Silikon kalıptan kolay uzaklaştırılmasını sağlamak için, tümör modelleri, yapışma önleyici sprey püskürtme veya vazelin ya da balmumu ince bir tabaka ile kaplanabilir.
  3. Pürüzsüz bir yüzeye sahip, ayrı bir ince duvarlı kare (plastik) kutusunda her modeli yerleştirin. Eğer gerekli ise, bir pozisyonda tutmak için kutunun altına modeli fikse. Silikon aşırı miktarda israfını önlemek için tümör modelinin kendisinde biraz daha büyük bir kutu kullanın.
  4. Bir karıştırma kabına silikon bileşen A'nın Gerekli miktarda ve 10 silikon bileşen B ekleyin: ağırlıkça 1 oranına sahiptir. Hem de iyice karıştırınız. İsteğe bağlı olarak, vakum pompası silikon karışımının hava kabarcıklarını çıkarmak için kullanılabilir.
  5. Yavaşça po, hava kabarcığı engellemek için plastik bir kutu içinde silikon karışımı ur. Silikon karışımı, en iyi sonuçları elde etmek için 45 dakika içinde işleme tabi tutulmalıdır.
  6. Silikon karışımı, kalıp kesme ve tümör modelini çıkarmak için en az 6 saat boyunca katılaşmaya edelim. İsteğe bağlı olarak, silikon kalıp o temiz bir araya için uyum sağlayıcı bir zik ​​zak usul içinde kesilebilir. Silikon maksimum gücü 3 gün sonra elde edilir.

2. Tris-tamponlu tuz çözeltisi oluşturma

  1. 6.1 g (50 mM) ile 8.8 g Tris ve 800 mi, deiyonize su (150 mM) NaCl eklenerek, Tris-tamponlu tuzlu su (TBS) çözeltisi oluşturur.
  2. Hemoglobin (adım 3.3 ve 4.4) oksijen bloke etmek ve bakteri çoğalmasını önlemek için NaN 3 1.0 g (15 mmol) ekleyin. DİKKAT: NaN 3 şiddetli bir zehirdir. Bu cilt ile veya yutulduğunda temas ölümcül olabilir. Bu bileşiğin toksisitesi, bir yetişkin insan için, çözülebilir bir alkali siyanür veya öldürücü dozun ile karşılaştırılabiliryaklaşık 0.7 gramdır. Üretici tarafından sağlanan her zaman olduğu gibi güvenlik yönergelerini izleyin.
  3. 7.4 'e pH ayarlamak ve deiyonize su ile 1000 ml hacim getirmek.

3. Floresan kapsama alınan oluştur

  1. Eritilmesi ve eritilmiş jelatin yerleştirildiği zaman, floresan boya akmasını önleyecek kusurları 2. adımda jelatin (adım 4.2) ile karşılaştırıldığında, agaroz daha yüksek bir erime noktası 50 mi TBS 2 g agarozun ekleyin. İsteğe bağlı olarak, ilave agaroz miktarı, sırasıyla, yumuşak veya fark edilebilir tümör inklüzyon elde edilmesi için 1 ya da 3 g kadar değiştirilebilir.
  2. Kaynama noktası elde edilene kadar, bir mikrodalga kullanarak agaroz çamurun ısıtılması. Agaroz tamamen eriyene kadar iyice karıştırınız.
  3. 1.1 g (17 mmol) hemoglobin ve lipid içi% 20 çevreleyen meme eşdeğer dokusundan (aşama 4) optik özelliklerini benzemeye sabit karıştırma altında agaroz karışıma 50 ml TBS içinde eritildi 5 ml ilave edilir.
  4. (25 mg, 20.0 ekleme83.8 ml deiyonize su için indosiyanin yeşili flüoresan boya .8 mmol). Boya tamamen çözülür emin olun.
  5. Pipetle bu çözeltiden 5.0 mi ve agaroz karışıma ekleyin 14 uM bir nihai konsantrasyon elde edilmiştir. Kendi uygun konsantrasyonu ile, arzu edildiği takdirde, ICG dışında floresan boyalar kullanılabilir.
  6. Yavaşça bir şırınga (Şekil 1A) kullanarak sıcak agaroz karışımı ile 1. adımda oluşturduğunuz silikon kalıpları doldurun. Tüm kalıplar dolana kadar bu işlemi tekrarlayın.
  7. Floresan inklüzyonlar yaklaşık bir saat boyunca oda sıcaklığında katılaşmaya edelim. Alüminyum folyo ile tüm kalıp kaplayarak ışıktan kapanım koruyun.
  8. Katılaşma sonra, yavaşça kalıp açın ve dahil (Şekil 1B) dışarı basın. İsteğe bağlı olarak, dahil yüzeyinde eritilmiş agaroz karışımın küçük damla uygulamak için şırınga ucunu kullanın. Küçük tu aynı yerde bu işlemi birkaç kez tekrarlayarakmor mahmuzlarım infiltratif tümörleri taklit için oluşturulabilir.
  9. Alüminyum folyo ile sarılarak ışık ve dehidratasyon agaroz kusurları korumak ve 4 ° C de, nemlendirilmiş bir depolama kabı saklayın.
    Not: bilinen bir konsantrasyonu optimum daha düşük ya da daha yüksek bir floresan boya konsantrasyonlarının kullanımı azalmış olacaktır flüoresan sinyal şiddet olarak sonuçlanmaktadır. Uygun floresan boya konsantrasyonunun üstündeki boya artan konsantrasyonlarda sinyal yoğunluğundaki azalma görünüşte beklenenin aksine söndürülmesi olarak bilinen bir fenomen kaynaklanmaktadır. Optimal konsantrasyon kullanılarak, fantom bir floresan boya maksimum derinliği nüfuz değerlendirilirken zorunludur.

Meme Phantom 4. Oluştur

  1. Istenen boyut ve miktar, örneğin, cam ya da plastik çanak meme hayaletleri oluşturmak için bir kupa şekilli bir kalıp elde edilir. Kalıp kalıbına yapışmasını jelatin formu önlemek için pürüzsüz bir yüzeye sahip olmalıdır. Bir kalıp volüm500 ml e yeterli büyüklükte meme hayaletleri yaratacaktır.
  2. 500 ml'lik bir hacme sahip bir göğüs hayalet oluşturmak için, 500 ml'lik TBS (aşama 2) ila jelatin 250 blum 50 g ekleyin. Sabit karıştırma altında 50 ° C'ye kadar jelatin çamurun ısıtılması.
  3. Jelatin tamamen eriyene sonra, jelatin kanşım yavaş yavaş soğumaya bırakın ve bir sıcak su banyosu kullanılarak 35 ° C'lik sabit bir sıcaklıkta muhafaza.
  4. Sürekli karıştırma altında, sırası ile, dokuda fotonun absorpsiyonuna ve saçılması simüle etmek için 5.5 g (85 mmol), sığır hemoglobin ve 25 ml% 20 lipid içi ekleyin.
  5. En az 1 saat boyunca 4 ° C'de kupa şekilli kalıp Prechill. Daha sonra, agaroz tümör taklit dahil (Şekil 1C), önceden tanımlanmış derinliğine karşılık gelen bir seviyeye kadar kalıp içinde jelatin dökün. Jelatin karışım bir saat 30 dakika boyunca 4 ° C'de katılaşmaya edelim.
  6. Sertleştikten sonra, yüzeyi üzerinde bir tümörle taklit floresan agaroz dahil konumuna fantom ve geçici bir küçük iğne ile dahil sabitleşmek. Üç tümör taklit floresan dahil olanlar en fazla tek bir meme hayali olarak dahil edilebilir. Yeterli boşluk (en az 5 cm) tek tek tümör-simüle inklüzyon (Şekil 1D) arasında tutulmalıdır.
  7. Kırılma eserler yaratmadan her iki katmana bağlanması için izin veren, kalan kalıp hacmindeki sıcak jelatin karışımın geri kalan kısmı dökün. Kalıp üzerindeki floresan tümör taklit inklüzyon işaretleyin. Fantom 4 ° C'de O / N katılaşmaya edelim.
  8. Bir kez katılaşmış, kapanım geçici sabitlenmesi için kullanılan iğneleri çıkarmak ve yavaşça kalıbın (Şekil 1E) meme hayalet çıkarın. Alüminyum folyoyla sararak ışık ve dehidratasyon meme hayalet koruyun ve 4 ° C'de nemlendirilmiş bir saklama kabı içinde saklayın.

ure 1 "fo: İçerik-width =" 5in "src =" / files / ftp_upload / 51776 / 51776fig1highres.jpg "width =" 500 "/>
Şekil floresan tümör taklit kusurları ihtiva eden meme hayaletleri oluşturma 1. Sıralı aşamaları. Arzu edilen şekil ve boyutta silikon kalıp oluşturulduktan sonra, kalıplar bir şırınga (A) ile eritilmiş agaroz karışımı ile doldurulur. Büyüklüğü ve şekli, farklı tümör-simüle inklüzyonlar çalışmada (B) 'de üretildi. Daha sonra, erimiş jelatin karışım ince bir tabaka halinde özel bir kaplanmış ahşap meme kalıbın (C) dökülür. Sertleştikten sonra, tümör taklit inklüzyonlar, geçici olarak sabitlenmiş bir konuma sahip ve erimiş jelatin karışımı (D) başka bir katman ile kaplıdır. Sertleştikten sonra, meme fantom yavaşça kalıbın (D) ilave edilir. Fantom sonra taklit çeşitli NIRF görüntüleme uygulamaları (F) için uygulanabilir.ref = "/ files / ftp_upload / 51776 / 51776fig1highres.jpg" target = "_blank"> Bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayınız.

5. NIRF Kamera Sistemi Seti

  1. Intraoperatif uygulama için NIRF kamera sistemi, meme kanseri cerrahisinde hedeflenen NIRF görüntüleme simülasyonu için gereklidir. Gerçek zamanlı ameliyat NIRF görüntülemesi için birkaç NIRF görüntüleme sistemleri araştırma kullanımı için şu anda kullanılabilir. Bu cihazlar arasında bazı farklılıklar olmasına rağmen, hepsi (floresan tümör inklüzyon uyarılması için) bir uyarı ışığı kaynağı ve fotonların tespiti için çok hassas bir görüntüleme cihazı içerir.
  2. Yeterli bir dalga boyunda bir uyarım ışık kaynağı kullandığınızdan emin olun. ICG içeren tümör taklit kapanım için, 750 ve 800 nm arasında fotonlar yayar bir uyarım ışık kaynağı (örneğin, lazer) kullanın. Alternatif bir floresan boya kullanıldığında, emisyon dalga boyu ma uygun ayarlanmalıdır nufacturer talimatları.
  3. Durumda NIRF kamera sistemi, istenmeyen arka plan sinyallerini filtrelemek doğru filtre kullanıldığından emin olmak için bir emisyon filtre içerir. ICG içeren tümör taklit kapanım için, 800 ve 850 nm arasında bir emisyon filtresi kullanın. Alternatif floresan boyalar üreticinin talimatlarına bağlı olarak, farklı emisyon filtreleri gerektirebilir.
    NOT: uyarma ve aşırı doygun görüntüleri önlemek için emisyon dalga boyları arasında sıfır örtüşme vardır emin olun. Ayrıca, görüntü elde etme süresi optimal floresan görüntü elde etmek için ayarlanmalıdır gerekebilir. Derin yerleşimli floresan kapanım ya da zayıf floresan sinyalleri durumunda, görüntü alma süresi min için birkaç saniye kadar artmış olabilir. Yüzeysel katkılar ya da kuvvetli floresan sinyalleri durumunda, elde etme süresi gerçek zamanlı video hızı fluoresans görüntüsü sağlamak için bir kaç milisaniye azaltılabilir.
Meme Kanseri Cerrahisinde NIRF Görüntüleme Uygulamaları E "> 6. Simülasyon

  1. Kendi kabından doku taklit meme hayalet alın ve düz bir nonfluorescent bir yüzeye yerleştirin. Sonraki, tümör taklit kapanım çıkarılması için yeterli bir çalışma mesafe bırakarak, meme fantom yukarıdaki NIRF görüntüleme cihazı yerleştirin.
  2. NIRF görüntüleme ve / veya fantom meme palpasyonu kullanarak tümör taklit floresan dahil yerelleştirilmesine. Hiçbir floresan sinyal tespit edilebilir durumda, içerme ya algılama veya görüntü alma süresi artırılmalıdır için fantom çok derin konumlandırılmış.
  3. Dahil lokalize sonra, fantom meme insizyon ve konvansiyonel cerrahi aletler kullanarak gerçek zamanlı NIRF-gözetiminde tümör taklit dahil kaldırın. Alternatif olarak, dahil standart-bakım simüle etmek için görsel denetim ve meme fantom palpasyonuyla sadece rehberlik kesilebilir.
  4. Doğrudan uzaklaştırılmasından sonrayetersiz eksizyonu belirten kalan floresan faaliyet için tümör-simüle dahil, görüntü cerrahi kavite.
  5. Hiçbir fluoresan sinyali kalana kadar kalan aktivite flüoresan durumda, doğrudan NIRF rehberliğinde dahil kalan kısmının kesip.
  6. Eksize fantom fragmanları Görüntü NIRF güdümlü makroskopik sınır durumu değerlendirmesini simüle etmek. Plaklar buna göre 5 mm plaklar ve görüntü - soz, 3 hayalet doku dilim. Cerrahi sınır içine ulaşan floresan sinyali pozitif cerrahi sınır varlığını gösterir.

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

Bu çalışmanın sonuçları, daha önceden başka bir yerde 9 bildirilmiştir.

Bizim veri NIRF görüntüleme meme kanseri hastalarında NIRF rehberliğinde meme koruyucu cerrahi simüle, doku taklit meme fantomlarda floresan tümör-simüle kalıntıları tespit uygulanabilir olduğunu göstermektedir. Bizim hayalet modeli kullanarak, uygulanabilir olması (Şekil 2) intraoperatif tümör lokalizasyonu, NIRF güdümlü tümör rezeksiyonu, cerrahi kavite kenarlarının intraoperatif değerlendirme ve rezidüel hastalığın tespiti bulundu. Kısaca, fantom dört meme toplamda sadece farklı boyutlar ve / veya morfolojiye (Tablo 1) ihtiva eden iki floresan kusurları üretilmiştir.

Floresan tümör taklit inklüzyonlar konvansiyonel cerrahi aletleri kullanılarak birinci ve ikinci göğüs fantom itibaren cerrahi olarak çıkarıldı. Kapanım Eksizyon palpasyon ve operat görsel muayene ile yönlendiriliyorduive alanı. Cerrah tümör taklit inklüzyonlar tamamen çıkarıldı kadar fantom meme çalışmasına istendi. Daha sonra, özel flüoresans kamera herhangi bir diğer flüoresan sinyalleri için cerrahi kavite tarama uygulandı. Güçlü kalan floresan sinyal tarafından gösterilen bir eksizyon, durumunda, cerrah gerçek zamanlı NIRF rehberlik altında dahil kalıntısını çıkarılması için talep edildi. Cerrahi içi kaynaklı güçlü kalan bir floresan sinyali ile kanıtlandığı gibi, bir ile iki arasında üzerinden tümör taklit inklüzyon hem de hayali # 1 ve # 2, eksizyon olarak, tam değildir. İlk cerrahi girişimi sonra eksizyon durumunda, cerrah algılanır ve aynı (sözde theranostic) işlem sırasında NIRF gözetiminde kalıntısı dahil çıkarıldı. Büyük volum tüketim gerek yok iken doğrudan NIRF gözetiminde rezeksiyon sonrası tanı, tüm durumlarda ikinci bir cerrahi girişimi de dahil kalıntısının tam bir kaldırma sonuçlandıfantom doku es.

Üçüncü ve dördüncü meme fantomundaki, ilk cerrahi girişim gerçekleştirildi lokalizasyonu ve floresan inklüzyonların cerrahi olarak çıkarılması NIRF güdümlü. Tümör-taklit floresan kapanım yaklaşırken, cerrah floresan sinyal gerçek zamanlı olarak tahmin edildiği, onun emrinde bir monitör vardı. Dördüncü meme hayali olarak, 3.0 cm derinlikte yerleştirilmiş bir tümör-simüle dahil yaklaşık 1 cm fantom doku kesisi sonra tespit edilebilirdi. Dördüncü hayali bir infiltratif dahil çıkarılması eksik olduğu bulunmuş olup, üçüncü meme fantom, her iki tümör taklit inklüzyonlar radikal, ilk cerrahi girişim çıkarıldı. Doğrudan NIRF-gözetiminde rezeksiyon sonrası tanı bu fantomundaki tümör kalıntısı tam bir kaldırma sonuçlandı.

Ameliyat sonrası eksize fantom doku parçaları, 3 mm slayt halinde kesilmiş ve NIRF kamera siste kullanılarak görüntülenditem cerrahi sınır durumu ex vivo makroskopik değerlendirme simüle etmek. Tüm durumlarda, ameliyat sonrası NIRF görüntüleme açıkça tümör taklit inklüzyon sınırlarını tasvir ve tümör kalan cerrahi kenar (Şekil 2C) mevcut olup olmadığını gösterdi.

Şekil 2
Meme fantomların Şekil 2. NIRF görüntüleme simülasyon. Floresan tümör-taklit kapanım içeren doku-taklit meme hayalet intraoperatif tümör lokalizasyonu (A), NIRF-güdümlü tümör çıkarılması (B) simülasyonu için uygulandı ve cerrahi sınırın değerlendirmesini NIRF-güdümlü (C) durumu. . Dan Modifiye:. Pleijhuis ve arkadaşları, (2011) EJSO Plkolaylığı bu rakamın büyük bir versiyonunu görmek için buraya tıklayınız.

Fantom kompozisyon Tablo 1. Genel Bakış. Tablo 1
4 fantomlarda toplam her biri farklı bir boyut ve şekle sahip olan iki tümör taklit floresan inklüzyonları içeren üretilmiştir.

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

Biz entegre tümör simüle kapanımlar ile meme şeklinde fantomlarda kullanımı yoluyla NIRF-güdümlü BCS potansiyel klinik uygulamaları simüle. İntraoperatif tümör lokalizasyonu, NIRF güdümlü tümör rezeksiyon, cerrahi ölçüde değerlendirme ve cerrahi sınırların postoperatif değerlendirme tüm özel-inşa NIRF kamera sistemi kullanılarak uygun bulunmuştur. Floresan tümör taklit kapanım noninvaziv tespiti 2 cm veya daha az bir derinlikte fantom dokudaki konumlandırılmış kapanım için tek uygulanabilir oldu. Ameliyatta Ancak, sınırlı sinyal penetrasyon derinliği büyük ölçüde cerrahın üstlerinde dokuyu incising yüzeye yakın ilgi doku getirecek olan BCS cerrahi doğası, tarafından çözüldü.

İntraoperatif NIRF görüntüleme iyonlaştırıcı radyasyonun olmaması, tekniğin genel güvenliği ve yüksek çözünürlüklü 9,14 dahil olmak üzere bazı önemli avantajlara sahiptir. Ayrıca technique cerrahi ölçüde ilişkin cerrah için gerçek-zamanlı geri bildirim sunar ve floresan sinyal 13 daha doğru lokalizasyonu için ameliyat alanının renkli görüntüleri ile floresan görüntülerin anında entegrasyon sağlar.

Daha önce belirtildiği gibi, görüntüleme NIRF önemli bir dezavantajı, bazı doku bileşenleri 10,11 emme ve fotonların saçılması optik sinyallerin sınırlı doku penetrasyonu derinliğidir. Normal meme dokusunun optik özelliklerini eşleştirmek için, hemoglobin ve lipid içi fotonlar, sırasıyla 10,15 emilimi ve saçılımı için bizim fantomlara eklendi. Intraoperatif NIRF görüntüleme ikinci bir dezavantajı nedeniyle sinyal yoğunluğu ve floresan boya 10 konsantrasyonu arasında doğrusal olmayan bir ilişki için iki-boyutlu görüntüleme yaparken floresan sinyalleri ölçmek için yetersizliğidir.

Bu çalışmada, biz özelleştirilmiş NIRF kullanılanintraoperatif kullanım için kamera. Sistem, operatif alanın her iki boyutlu renkli ve floresan görüntü elde eder. Diğer intraoperatif NIRF görüntüleme cihazları da biraz farklı görüntüleme stratejileri 12 mevcuttur. Ne yazık ki, çok merkezli çalışmalarda, farklı görüntüleme sistemleri ve ayarları kullanımı sonucu kurumlar arasındaki elde etkileyebilir. Floresan boya bilinen miktarlarda hayaletleri kullanarak farklı görüntüleme sistemi kalibre etmek için bir araç sağlayarak, bu sorunu çözme yardımcı olabilir. Buna ek olarak, hayalet NIRF güdümlü cerrahi prosedürler eğitim ve standartlaştırma amaçlar için kullanılabilir.

Daha önce de belirtildiği gibi, floresan boyalar NIRF görüntüleme için bir önkoşuldur. O sadece klinik dereceli yakın-kızılötesi floresan boya şu anda mevcut değildir çünkü bizim tümör simüle kapanım için ICG kullanmayı seçti. Yeni flüoroforlar (örneğin, IRDye 800CW) şu anda geliştirilmekte olan ve approva kazanması beklenmektedirYakın gelecekte klinik kullanım için l. Klinik olarak onaylanmış olan formlarında bağlanırlar edilemez ICG farklı olarak, 800CW gibi yeni flüoroforlar kolayca biyomoleküllerin konjuge edilebilir. Tümör hedefli ligandlar veya monoklonal antikorlarla bu yeni florofor çekimi kanser hücrelerine floresan boya özel dağılımını sağlar. Nitekim, klinik öncesi ve klinik çalışmalar zaten fluoroforla işaretlenmiş tümörlerin NIRF görüntüleme uygulanabilirliğini göstermiştir ve 8,13,17,18,19,20 cerrahi sonuçlarını iyileştirmek için NIRF yönlendirilen bir cerrahi belirttiler.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarlar ifşa hiçbir şey yok.

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).
Meme Kanseri Cerrahisinde Potansiyel Yakın kızılötesi Floresans Görüntüleme Uygulamaları değerlendirilmesi için Phantom Doku-simüle
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