Introduction
Gli ultimi decenni hanno mostrato un costante aumento dell'incidenza di masse renali 1,2. Fino ad ora, le decisioni di trattamento di massa renali sono stati fatti principalmente sulla base di MRI e CT caratteristiche di imaging, età e comorbilità. Tuttavia questi metodi diagnostici e parametri clinici non hanno la finezza di rilevare veramente il potenziale maligno di una massa renale. Una biopsia core o agoaspirato con tessuto sufficiente per la valutazione patologica (diagnostica) fornisce differenziazione obiettiva del tumore sia con sensibilità e specificità nel range di 95-100% 3. Pertanto biopsia sta guadagnando accettazione nella valutazione delle masse renali sospette 4,5. Tuttavia, biopsie senza tessuto sufficiente a stabilire una diagnosi o con normale parenchima renale (non diagnostico) si verificano a un tasso del 10-20% nel complesso, e anche fino al 30% in piccole masse renali (<4 cm MSR), ritardando il processo diagnostico per la necessità frequente per ulterioriprocedure di biopsia 3,5.
Tomografia a coerenza ottica (OCT) è una modalità di imaging romanzo che ha il potenziale per superare gli ostacoli di cui sopra nella differenziazione massa renale. Sulla base della retrodiffusione della luce vicino infrarosso, OCT fornisce immagini con risoluzione assiale 15 micron ad una penetrazione nel tessuto effettiva di 2-3 mm (figura 1, 2). La perdita di intensità di segnale per millimetro di penetrazione del tessuto, una risultante di dispersione della luce tessuto-specifico, è espressa come coefficiente di attenuazione (μ Office: mm -1) come descritto da Faber et al 6.. Caratteristiche istologiche possono essere correlati a valori μ ottobre fornendo un parametro quantitativo di differenziazione tissutale (Figura 3).
Durante la carcinogenesi, le cellule maligne mostrano un aumento del numero, nuclei più grandi e di forma irregolare con un alto indice di rifrazione e mitocondri più attivo. A causa di questo sovraespressione di componenti cellulari, un cambiamento μ PTOM prevedibile quando si confrontano i tumori maligni tumori benigni o tessuto inalterato 7.
Recentemente abbiamo studiato la capacità di superficiale ottobre distinguere tra masse renali benigne e maligne 8,9. In 16 pazienti, intra-operatorie misure ottobre del tessuto tumorale sono stati ottenuti utilizzando una sonda ottobre collocato esternamente. Il braccio di controllo costituito da misure ottobre di tessuto inalterato negli stessi pazienti. Tessuto normale ha mostrato un coefficiente di attenuazione mediana significativamente inferiore rispetto al tessuto maligno, confermando il potenziale dell'OCT di differenziazione del tumore. Questa analisi quantitativa è stata applicata in modo simile a grade altri tipi di tessuto maligno, come carcinoma uroteliale 10,11 e vulvare differenziazione neoplasia epiteliale 12.
ent "> Il nostro obiettivo è di sviluppare ottobre in una biopsia ottica, fornendo immagini in tempo reale in combinazione con il posto di differenziazione del tumore. L'obiettivo del presente studio è quello di descrivere un percutanea, ago base, ottobre approccio nei pazienti con diagnosi di un massa renale valorizzazione solida. Questa descrizione metodo è, a nostra conoscenza, il primo a valutare la possibilità di ago basato ottobre di tumori renali.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
La procedura presentata si svolge nell'ambito di un protocollo di ricerca approvato dal Institutional Review Board della Academic Medical Center di Amsterdam, numero di registrazione NL41985.018. Il consenso informato scritto è richiesto da tutti i partecipanti.
1. Sistema
- Per questo esperimento, utilizzare un sistema di ottobre dominio Fourier, operante ad una banda di lunghezze d'onda 1,280-1,350 nm 13. Dominio di Fourier bassa coerenza interferometria permette di scansione continua che aumenta la velocità di acquisizione dei dati rispetto ai sistemi ottobre dominio del tempo prima generazione. Nota: Il sistema PTOM interfacciato con una sonda a fibre ottiche, scansione elicoidale a ~ 90 °. Esso ha un diametro esterno di 2.7F (0,9 mm) e una lunghezza di 135 cm inseribile. La sonda si collega alla console ottobre attraverso un motore di azionamento e controllo ottico (dock di montaggio) con una gamma pullback di 54 mm. I set di dati acquisiti ottobre consistono in 541 immagini a sezione trasversale (B-scansioni) with una risoluzione assiale 15 micron (figura 1, 2).
- Per garantire misure di attenuazione accurati e riproducibili, calibrazione misurando μ Oct per concentrazioni crescenti sulla base percentuale in peso di un'emulsione grassa, (ad esempio, Intralipid) come descritto in precedenza da Kodach et al. 14, 15.
In breve:- Diluire un lotto standard emulsione lipidica 20% con demineralizzata H 2 O per ottenere concentrazioni di 0,125, 0,250, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 10, 15 e 20 (azione) percento.
- Posizionare la sonda PTOM 200 ml di miscela di emulsione lipidica e acquisire una misurazione Office.
- Cross reference estratto μ ottobre valori con i valori noti in letteratura.
- Diluire un lotto standard emulsione lipidica 20% con demineralizzata H 2 O per ottenere concentrazioni di 0,125, 0,250, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 10, 15 e 20 (azione) percento.
2. Time Out e Posizionamento del paziente
- Prima di iniziare la procedura, eseguire un "time out" verifica nome, data di nascita, procedura, prlato ocedural, uso anticoagulante, e le allergie.
- A seconda della posizione del tumore, posizionare il paziente sia in decubito prona o laterale. Fornire al paziente un sostegno adeguato e verificare se lui / lei aspetta di stare bene in questa posizione per un periodo da 20 a 40 min.
- Utilizzando gli ultrasuoni (US) 16, localizzare il tumore e segnare il punto di entrata dell'ago sulla pelle con inchiostro permanente.
NOTA: Quando si usa la tomografia computerizzata (CT), utilizzare un modello di orientamento ago flessibile per localizzare la posizione preferita dell'ago accesso.
3. Disinfezione e sterile Draping
- Mettere su un cappuccio del tappo e la bocca chirurgica.
- Pulire la pelle intorno al sito di puntura con una soluzione di clorexidina / alcool, facendo attenzione a non rimuovere il segno di entrata dell'ago precedentemente posizionato (punto 2.3). Disinfezione una vasta area impedirà la necessità di ulteriore pulizia in caso di imprevisto accesso dell'ago riposizionamento.
- Con reGard dei contenuti sterili, aprire il set percutanea puntura contenente: una siringa da 10 ml, un ago aspirato smussato, un G 21 ago per l'iniezione, un bisturi, un 15 G coassiale introduttore ago, un G trocar ago 18, e 16 G nucleo biopsia pistola.
- Lavarsi accuratamente le mani, applicando disinfettante per le mani dopo. Indossare un camice chirurgico e guanti sterili.
- Coprire il paziente in teli sterili.
- Applicare una copertura sterile intorno alla sonda ecografica e fissare la guida ago in posizione.
4. ottobre Preparazione
- Avviare la console ottobre e inserire i dati del paziente nei campi etichettati ID del paziente, cognome, nome e DOB (data di nascita) utilizzando l'interfaccia della console.
- Per quanto riguarda il contenuto sterili, decomprimere il pacchetto ottobre contenente una sonda ottobre, una copertura bacino di montaggio sterili, e una siringa luer-lock 5 ml.
- Applicare la copertura sterile per il dock di montaggio console ottobre. Guida il dock di montaggio non sterile richiede laaiuto di un assistente.
- Riempire la siringa da 5 ml con il 0,9% di NaCl e collegarlo alla porta di lavaggio. Lavare la sonda Ottobre finché appare acqua nella parte distale del coperchio sonda.
- Caricare la sonda ottobre nel dock di montaggio. Dopo aver caricato la sonda ruoterà ed emettere luce rossa conferma corretto funzionamento. Lasciare la sonda nella copertura di protezione durante il lavaggio e caricamento per minimizzare il rischio di danni.
- Rimuovere la sonda ottobre dalla sua copertina. Posizionare la sonda su una superficie dura e utilizzare un bisturi per accorciare la punta. Fissare la parte distale della sonda durante il taglio in modo da minimizzare la pressione sulla fibra ottica e prisma. Tagliare 5 millimetri distale dal prisma, utilizzando la (rossa) luce emessa per l'orientamento.
5. Puncture
- Anestetizzare la pelle e strati profondi usando 2% lidocaina (20 mg / ml). Attendere alcuni minuti che consentono la lidocaina abbia effetto. Chiedere al paziente se non vi è alcun dolore.
- Utilizzando la guida ago, posizionare il15 G coassiale introduttore ago verifica della posizione attraverso l'imaging. Se il posizionamento è soddisfacente, rimuovere l'otturatore (nucleo sharp ago).
- Posizionare il 18 G trocar ago attraverso l'ago introduttore, perforando il tumore. Ancora verificare la posizione dell'ago con imaging. Se il posizionamento è soddisfacente rimuovere l'otturatore.
- Alimentare la sonda di ottobre l'ago trocar fino sensazione di resistenza.
- Mentre fissa la sonda ottobre, ritrarre l'ago trocar, esponendo la sonda di Office per il tessuto tumorale. Mantenendo la punta dell'ago trocar all'interno del tumore minimizza attorcigliamento della sonda ottobre durante i cicli di respirazione. Questo riduce il rischio di danni sonda.
- Ottobre Scan:
- Eseguire una scansione ottobre, con la console fissato a 541 B-scansioni al dataset. Il sistema qui utilizzato ottobre eseguirà un pullback automatico su una lunghezza di 5,4 centimetri richiedono alcuna regolazione di parametri specifici.
- Controllare la scansione per qualità, manufatti e la comparsa di tessuto solido (Figura 1A). Artefatti più comunemente appaiono come bande circolari in piedi fuori dalla normale modello ottobre (Figura 1B).
- Sostituire la sonda se artefatti persiste dopo ripetere la scansione.
- Ripetere il punto 5.6 fino ad un minimo di 3 set di dati OCT vengono acquisiti.
- Rimuovere la sonda ottobre e trocar ago, lasciando l'ago guida sul posto.
- Braccio nucleo biopsia pistola e posizionarlo attraverso l'ago introduttore, verificando la posizione sul imaging.
- Se il posizionamento è soddisfacente, sparare la pistola biopsia.
- Mettere materiale bioptico in un contenitore secondo il protocollo reparto di patologia. Qui, posto biopsie su una capsula di Petri con un intarsio di carta, sufficientemente sature di 0.9% NaCl.
- Controllare la qualità nucleo biopsia e ripetere il punto 5.9 e 5.10 fino ad ottenere materiale sufficiente.
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Representative Results
Tra i primi 25 tumori (23 pazienti), sono stati eseguiti per un totale di 24 procedure ottobre successo. In un caso di malfunzionamento della sonda ha portato alla incapacità di acquisire una scansione Office. Due eventi avversi (AE) si è verificato, che sono descritte in dettaglio nella sezione di discussione. Caratteristiche generali paziente sono presentati nella tabella 1.
La console ottobre è il software pre-installato che fornisce immagini di ottobre in tempo reale per l'immediata analisi qualitativa di set di dati acquisiti. Per ulteriori misurazioni di analisi e di attenuazione, i dati OCT possono essere esportati come dati grezzi, TIFF, DICOM o in formato AVI. Analisi quantitativa di μ ottobre dei dati ottobre avviene utilizzando in-house software sviluppato.
Utilizzando il software planimetrica, un volume 3D è resa dai dati RAW (Figura 2A). Ciò fornisce una panoramica 3D della traiettoria scansionato con la possibilità di orthoslicing lungo 3 assi. La i dataset visualizzaton Figura 2 mostra buona qualità su tutta la lunghezza pullback. Una chiara distinzione visiva può essere fatta tra tessuto solido (Figura 2B - C), il tessuto grasso perirenale (Figura 2D) e l'interno dell'ago trocar. File TIFF esportati vengono caricati in un pacchetto software ImageJ based per essere visualizzate in 2D scorrendo i B-scan impilati. Combinando la visualizzazione 2D e 3D del set di dati PTOM, era regione di interesse (ROI) è selezionato.
All'interno della ROI B-scan equispaziate sono selezionati (figura 2, 3). All'interno della rispettiva B-scansiona il coefficiente di attenuazione è determinato lungo una linea retta irradia verso l'esterno dal centro della sonda (Figura 3A, D). Il pacchetto software basato ImageJ ha la possibilità di rappresentare i punti di dati lungo la linea di attenuazione in un grafico. La pendenza del grafico visualizzato rappresenta il coeff attenuazione icient (Figura 3B, E).
Correlando misure di attenuazione ai risultati istopatologia (Figura 3C, F), specifici valori di cut-off del tessuto possono essere derivate fornendo i mezzi per la differenziazione del tumore.
Figura 1: (A) Ottobre B-scan di tessuto solido. B) ottobre B-scan con manufatto circolare.
Figura 2: il volume (A) 3D rendering da 541 impilati B-scan. (B - C) selezionati B-scansioni che mostrano tessuto solido, indicando successo il posizionamento della sonda ottobre. (D) selezionati B-scan che mostra tessuto adiposo perirenale.
Figura 3: OCT analisi e la correlazione di cellule chiare carcinoma a cellule renali (A - C) e un oncocitoma (D - E). Tracciare i punti lungo la riga evidenziata (A, D) fornisce i grafici raffigurati (B, E). La pendenza del grafico rappresenta il coefficiente di attenuazione. Successivamente, il coefficiente di attenuazione è correlato al provino patologia dalla stessa posizione (C, F) per ricavare specifici valori di cut-off del tessuto.
| No. paziente | 23 |
| Tumore No. | 25 |
| Età (anni): AVG (range) | 63,7 (32-83) |
| Max tumor diametro (cm): AVG (range) | 3,5 (1,4-7,5) |
| Sesso | |
| Maschio (%) | 17 (68) |
| Femmina (%) | 8 (32) |
| Lato Tumore | |
| Sinistra (%) | 15 (60) |
| Destro (%) | 10 (40) |
| Localizzazione del tumore | |
| Interamente sopra retta polare superiore o sotto la linea polare inferiore (%) | 8 (32) |
| Croci linea polare (%) | 9 (36) |
| > 50% in tutta retta polare o attraversa la linea mediana assiale o tra le linee polari (%) | 8 (32) |
| Esofitica / proprietà endofiti | |
| ≥50% esofitica (%) | 10 (40) |
| <50% esofitica (%) | 14 (56) |
| Interamente endofitica (%) | 1 (4) |
Tabella 1: Le caratteristiche dei pazienti.
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Discussion
In questa pubblicazione riportiamo sulla fattibilità di percutanea, ago base, ottobre del rene. Questo è un primo passo essenziale nello sviluppo di una tecnica PTOM nella clinicamente applicabile per differenziazione del tumore, definito come "biopsia ottica". I nostri primi 25 pazienti hanno mostrato percutaneo ottobre di essere una procedura semplice e sicura. Una biopsia ottica ha due vantaggi rispetto biopsie convenzionali. In primo luogo, la vera acquisizione in tempo e l'analisi dei dati ottobre fornirà risultati diagnostici immediati, rispetto ai 5-10 giorni di tempo di elaborazione di patologia convenzionale. In secondo luogo, ottobre ha il potenziale per ridurre la quantità di procedure non diagnostiche, che è del 20% per le biopsie convenzionali. Quando una scansione ottobre rivela grasso perirenale o tessuto renale (risultati non diagnostici) non colpite l'operatore ottobre può riposizionare la sonda ottobre di indirizzare con successo il tumore.
Due eventi avversi (AE) si è verificato tra i primi 25 pazienti. Ilprima AE era ipotensione procedurale posta, in un paziente con episodi noti di ipotensione, che si sono risolti dopo il riposo e il 0,9% NaCl infusione.
Nel secondo AE un frammento della punta della sonda ottobre tranciato di. Richiesta al paziente di trattenere il respiro durante le misurazioni richiesto profonda ispirazione. Movimento rene eccessivo causato la sonda di Office per piegare e successivamente al taglio del sul bordo dell'ago trocar. Un frammento sonda di 1-2 mm rimasta in situ, ma non ha causato problemi o disagio. Questo AE avuto luogo durante la procedura PTOM numero paziente 10. Nei seguenti pazienti la punta dell'ago trocar veniva conservato all'interno del tumore (protocollo punto 5.5) minimizzando attorcigliamento della sonda Office, sul bordo dell'ago trocar, durante la respirazione cicli. Questa modifica della procedura PTOM gode dimostrato molto meno impatto sulla sonda Office. Tuttavia, ulteriori prospettica valutazione è necessaria.
La sonda ottobre utilizzato in questo studio è stato progettatoper l'imaging intravascolare delle arterie coronarie. La possibilità di scansione pullback automatico in combinazione con il diametro di 2,7 F (0,9 mm) rende questa sonda adatto ago basato ottobre di tumori renali. Tuttavia, la delicatezza della fibra ottica e il prisma fusa alla punta distale della sonda rendono suscettibile di danno. In 3 casi, sondare la manipolazione durante la procedura di fallimento causato la sonda, in 1 caso prima di un dataset ottobre potrebbe essere acquisita. L'esame microscopico del prisma non mostrava anomalie, facendo una pausa nella fibra ottica più probabile causa di fallimento.
Analisi dei dati quantitativa richiede derivazione di attenuazione specifici valori di cut-off di tessuto. Ciò fornisce i mezzi per la differenziazione dei tessuti obiettivo. Ipotizziamo che ottobre è in grado di distinguere tra lesioni benigne e maligne e, successivamente, tra i 3 principali sottogruppi maligni del carcinoma a cellule renali. Attualmente, i valori di attenuazione sono calcolati manualmente daaree selezionate di interesse, che è un processo che richiede tempo. Abbiamo sviluppato un software per il calcolo automatico dell'attenuazione. Questo riduce l'inter e intra-osservatore variabilità selezione ROI, accelera il processo di analisi e aumenta il numero di misurazioni per dataset. L'integrazione di questo software di calcolo coefficiente di attenuazione immediata nella consolle PTOM un futuro passo necessario per lo sviluppo di una tecnica di biopsia ottica completamente funzionale e clinicamente applicabile.
Inoltre, un protocollo di analisi qualitativa è necessario. Riconoscimento intra-procedurale delle caratteristiche del tessuto inalterata (ad esempio il riconoscimento di grasso perirenale) potrebbe spingere OCT sonda riposizionamento, la riduzione del numero di procedure non diagnostiche. Inoltre, è necessaria analisi qualitativa per selezionare un ROI per il calcolo coefficiente di attenuazione. Attualmente, stiamo sviluppando un protocollo costituito da aspetti visivi predefiniti per essere segnata. Quando sufficient dataset sono acquisiti, osservatori in cieco convalideranno questo protocollo.
Il successo delle strategie di trattamento di massa renale si basa su di demarcazione precisa e determinazione del profilo, utilizzando protocolli di pianificazione del trattamento intelligenti e l'identificazione in tempo reale (sottotipo e grading) e follow-up della lesione. Entrambe le strategie di follow-up e l'individuazione in tempo reale di una lesione sono sfide non soddisfatte utilizzando le attuali tecniche diagnostiche. OCT nella forma di una biopsia ottica ha il potenziale per soddisfare questi requisiti, fornendo minima analisi invasive di carcinogenesi legati cambio di proprietà ottiche e cambiamenti di architettura del tessuto stratificato cioè rilevazione visiva delle strutture nell'immagine OCT.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 15 G/7.5 cm Co-Axial Introducer Needle | Angiotech, Gainesville, USA | MCXS1612SX | |
| 18 G/20 cm Trocar Needle | Cook medical, Bloomington, USA | DTN-18-20.0-U | |
| 16 G/20 cm Quick-Core Biopsy Gun | Cook Medical, Bloomington, USA | G07827 | |
| Ilumien Optis PCI Optimization System (OCT & FFR) | St. Jude medical, St. Paul, USA | C408650 | Part of Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| Dragonfly Duo Imaging Catheter | LightLab Imaging, Westford, USA | C408644 | Part of Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| Sterile Dock Cover | CFI Med. Solutions, Fenton, USA | 200-700-00 | Part of Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| 5 ml Luer-lock Syringe | Merit Med. Syst., South Jordan, USA | C408647 | |
| 10 ml Syringe | BD, Franklin Lakes, USA | 300912 | |
| 18 G Blunt Fill Needle | BD, Franklin Lakes, USA | 305180 | |
| 21 G Injection Needle | BD, Franklin Lakes, USA | 301155 | |
| Sterile scalpel | BD, Franklin Lakes, USA | 372611 | |
| NaCl 0,9% solution | Braun, Melsungen AG, Germany | 222434 | |
| Lidocaïne HCl 2% (20 mg/ml) solution | Braun, Melsungen AG, Germany | 3624480 | |
| Sterile Ultrasound Gel, Aquasonic 100 | Parker Lab. Inc., Fairfield, USA | GE424609 | |
| Sterile Ultrasound Cover | Microtek Med., Alpharetta, USA | PC1289EU | |
| Pathology Container | |||
| AMIRA software package | FEI Visualization Sciences Group, Hillsboro, USA | Software platform for 3D data analysis | |
| FIJI software package (open source) | Open source, http://fiji.sc/Fiji | Open source image processing software |
References
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