Introduction
As últimas décadas têm demonstrado um aumento constante na incidência de massas renais 1,2. Até agora, as decisões de tratamento em massa renais foram feitas principalmente com base em características de imagem de ressonância magnética e tomografia computadorizada, idade e comorbidades. No entanto, estes métodos diagnósticos e parâmetros clínicos falta a finesse para detectar realmente o potencial maligno de uma massa renal. A biópsia aspirativa por agulha fina ou com tecido suficiente para a avaliação patológica (diagnóstico) proporciona diferenciação tumor objetivo com a sensibilidade e especificidade na faixa de 95-100% 3. Portanto biópsia está ganhando aceitação na avaliação de massas renais suspeitas 4,5. No entanto, as biópsias sem tecido suficiente para estabelecer um diagnóstico ou com o normal parênquima renal (não-diagnóstico) ocorrem a uma taxa de 10-20% do total, e mesmo até 30% em pequenas massas renais (<4 cm, MRE), retardando o processo de diagnóstico, devido à necessidade freqüente de adicionalprocedimentos de biópsia de 3,5.
Tomografia de coerência óptica (OCT) é uma modalidade de imagem romance que tem o potencial para superar os obstáculos acima mencionadas na diferenciação de massa renal. Com base na retroespalhamento de luz no infravermelho próximo, outubro fornece imagens com uma resolução axial 15 um a uma penetração eficaz do tecido de 2-3 mm (Figura 1, 2). A perda da intensidade do sinal por cada milímetro de penetração no tecido, resultante de um tecido específico de dispersão da luz, é expressa como o coeficiente de atenuação (μ OCT: -1 mm) como descrito por Faber et al 6.. As características histológicas podem ser correlacionados com μ valores outubro fornecendo um parâmetro quantitativo para a diferenciação de tecidos (Figura 3).
Durante a carcinogênese, as células malignas exibir um número aumentou, núcleos maiores e mais uma forma irregular com um índice de refracção mais elevado e mais mitocôndrias activas. Devido a esta sobre-expressão de componentes celulares, uma mudança de outubro μ é para ser esperado quando se compara a tumores malignos ou tumores benignos de tecido afectada 7.
Recentemente, nós estudamos a capacidade da TCO superficial para diferenciar entre massas renais benignas e malignas 8,9. Em 16 pacientes, medições intra-operatórias outubro do tecido tumoral foram obtidas utilizando uma sonda outubro colocado externamente. O braço de controle, composto por medidas de outubro de tecido afetado nos mesmos pacientes. Tecido normal mostraram um coeficiente de atenuação média significativamente mais baixa em comparação com tecido maligno, confirmando o potencial de outubro para a diferenciação do tumor. Esta análise quantitativa foi aplicada de um modo semelhante ao grau de outros tipos de tecido maligno, tal como o carcinoma urotelial 10,11 e diferenciação neoplasia epitelial da vulva 12.
ent "> Nosso objetivo é desenvolver outubro em uma biópsia óptica, fornecendo imagens em tempo real combinada com diferenciação tumor on-the-spot. O objetivo do presente estudo é descrever um percutânea, com base agulha, outubro abordagem em pacientes diagnosticados com um massa renal reforço sólido. Esta descrição do método é, a nosso conhecimento, o primeiro a avaliar a possibilidade de agulha outubro base dos tumores renais.Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
O procedimento apresentado tem lugar no âmbito de um protocolo de pesquisa aprovado pelo Conselho de Revisão do Academic Medical Center Amsterdam, número de registo NL41985.018 Institucional. O consentimento informado escrito é exigido de todos os participantes.
1. Sistema
- Para esta experiência, utilizar um sistema de outubro de domínio de Fourier, que opera com uma banda de comprimento de onda 13 nm 1,280-1,350. Domínio de Fourier interferometria de baixa coerência permite um mapeamento contínuo que aumenta a velocidade de aquisição de dados, quando comparado com os sistemas de outubro de domínio de tempo da primeira geração. Nota: O sistema de outubro é ligada a uma sonda de fibra óptica, a digitalização de forma helicoidal em ~ 90 ° de ângulo. Ele tem um diâmetro exterior de 2.7F (0,9 mm) e um comprimento inserível de 135 cm. A sonda se conecta ao console de outubro através de um motor e controlador de óptica (doca de montagem) com uma gama pullback de 54 mm. Os conjuntos de dados outubro adquiridos consistem em 541 imagens transversais (B-scans) wom uma resolução axial de 15 mm (Figura 1, 2).
- Para garantir medições de atenuação precisos e reprodutíveis, calibre, medindo μ outubro de concentrações crescentes com base na percentagem em peso de uma emulsão de gordura, (por exemplo, Intralipid) como descrito anteriormente por Kodach et al. 14, 15.
Em resumo:- Dilui-se um lote padrão de 20% de emulsão de gordura com H2O desmineralizada para atingir concentrações de 0,125, 0,250, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 10, 15 e 20 por cento (estoque).
- Coloque a sonda de outubro em 200 ml da mistura de emulsão de gordura e obter uma medição OCT.
- Referência cruzada extraído μ outubro valores com os valores conhecidos na literatura.
- Dilui-se um lote padrão de 20% de emulsão de gordura com H2O desmineralizada para atingir concentrações de 0,125, 0,250, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 10, 15 e 20 por cento (estoque).
2. Time Out e posicionamento do paciente
- Antes de iniciar o procedimento, execute um "time out" verificando nome, data de nascimento, o procedimento, procedural lado, o uso de anticoagulantes, e alergias.
- Dependendo da localização do tumor, colocar o paciente em posição de decúbito ou propenso ou lateral. Proporcionar ao paciente um apoio adequado e verificar se ele / ela espera estar confortável nesta posição durante um período de 20 a 40 min.
- Usando ultra-som (US) 16, localizar o tumor e marcar o ponto de entrada da agulha na pele com tinta permanente.
NOTA: Ao usar a tomografia computadorizada (TC), use um modelo de orientação agulha flexível para localizar a posição preferida da agulha de acesso.
3. Desinfecção e estéril Draping
- Coloque em um boné e cobrir a boca cirúrgico.
- Limpe a pele ao redor do local da punção, utilizando uma solução de clorexidina / álcool, tomando cuidado para não remover a marca de entrada da agulha previamente colocado (passo 2.3). Desinfecção uma vasta área evitará a necessidade de limpeza adicional em caso de inesperada reposicionamento agulha de acesso.
- Com régard do conteúdo estéril, abrir o conjunto de punção percutânea contendo: uma seringa de 10 ml, uma aspiração com agulha sem corte, uma agulha de injeção G 21, um bisturi, a 15 G co-axial introdutor agulha, a 18 G trocar agulha, e um 16 G arma core biópsia.
- Lave bem as mãos, aplicando desinfetante mão depois. Coloque em um avental cirúrgico e luvas estéreis.
- Cubra o paciente em campos estéreis.
- Aplicar uma cobertura estéril em torno da sonda de ultra-som e corrigir o guia de agulha no lugar.
4. outubro Preparação
- Inicie o console de outubro e digite os dados do paciente nos campos marcados paciente ID, apelido, nome próprio e DOB (data de nascimento), utilizando a interface do console.
- No que diz respeito do conteúdo estéril, descompacte o pacote de outubro contendo uma sonda de outubro, uma cobertura estéril doca de montagem, e uma seringa de 5 ml luer-lock.
- Aplique a cobertura estéril para a doca de montagem do console outubro. Guiando a doca de montagem não-estéril requer oajuda de um assistente.
- Encha a seringa de 5 ml com 0,9% de NaCl e anexá-lo ao porto de descarga. Lave a sonda de outubro até que a água aparece na parte distal da cobertura de sonda.
- Coloque a sonda de outubro no encaixe de montagem. Depois de colocar a sonda irá rodar e emitem luz vermelha, confirmando o bom funcionamento. Deixar a sonda em sua capa protetora durante a lavagem e carregar para minimizar o risco de danos.
- Remova a sonda outubro de sua capa. Coloque a sonda sobre uma superfície dura e usar um bisturi para encurtar a ponta. Fixar a parte distal da sonda durante o corte, a fim de minimizar a pressão sobre a fibra óptica e prisma. Corte 5 milímetros distal do prisma, usando o (vermelho) luz emitida para orientação.
5. Puncture
- Anestesiar a pele e camadas profundas usando lidocaína a 2% (20 mg / ml). Aguarde alguns minutos, permitindo a lidocaína tenha efeito. Pergunte ao paciente se há alguma dor.
- Usando o guia da agulha, coloque o15 G co-axial introdutor agulha verificar a posição através de imagens. Se a colocação for satisfatório, remova o obturador (core agulha fina).
- Coloque a 18 G trocar agulha através da agulha de introdução, perfurando o tumor. Novamente verificar a posição da agulha com a imagem. Se a colocação é satisfatória remover o obturador.
- Alimente a sonda de outubro até a agulha trocar até sentir resistência.
- Enquanto que fixa a sonda de outubro, retrair a agulha trocar, expondo a sonda de outubro para o tecido do tumor. Mantendo a ponta da agulha de trocarte dentro do tumor minimiza a torção da sonda de outubro durante os ciclos respiratórios. Isto reduz o risco de dano da sonda.
- Outubro de digitalização:
- Executar uma varredura outubro, com o console fixado em 541 B-scans por dataset. O sistema de outubro usada aqui vai realizar uma tração automática ao longo de um comprimento de 5,4 centímetros que não requerem ajustes de parâmetros específicos.
- Confira o scan de qualidade, produtos manufacturados e o aparecimento de tecido sólido (Figura 1A). Artefactos mais comumente aparecem como faixas circulares pé para fora do padrão normal outubro (Figura 1B).
- Substitua a sonda se artefactos persistir após um novo exame.
- Repita o passo 5.6 até um mínimo de 3 conjuntos de dados PTU são adquiridos.
- Remova a sonda outubro e trocar agulha, deixando a agulha de introdução no local.
- Arme a arma core biópsia e colocá-lo através da agulha de introdução, verificando a posição na imagem.
- Se o posicionamento for satisfatório, disparar a arma biópsia.
- Coloque material da biópsia em recipiente de acordo com protocolo de departamento de patologia. Aqui, lugar biópsias em uma placa de Petri com uma incrustação de papel, suficientemente saturado com NaCl 0,9%.
- Verifique a qualidade core biópsia e repita o passo 5.9 e 5.10 até material suficiente é obtido.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Entre os primeiros 25 tumores (23 pacientes), foram realizados um total de 24 procedimentos de outubro de sucesso. Num caso de uma avaria sonda levou à incapacidade de adquirir uma varredura OCT. Dois eventos adversos (AE) ocorreram, que são descritos em detalhe na secção discussão. As características gerais do paciente são encontrados na Tabela 1.
O console de outubro tem software pré-instalado fornecendo em tempo real imagens outubro para análise qualitativa imediata de conjuntos de dados adquiridos. Para posterior análise e medições de atenuação, os dados de outubro pode ser exportado como dados brutos, TIFF, DICOM ou em formato AVI. A análise quantitativa de μ outubro dos dados outubro é feito usando software desenvolvido internamente.
Usando software planimétrico, um volume 3D é processado a partir dos dados brutos (figura 2A). Isto proporciona uma visão geral da trajectória 3D digitalizada com a possibilidade de ao longo de três eixos orthoslicing. O i conjunto de dados apresentadon A Figura 2 mostra de boa qualidade ao longo do comprimento pullback completo. Pode ser feita uma distinção visual clara entre o tecido sólido (Figura 2B - C), o tecido adiposo perirrenal (Figura 2D) e o interior da agulha de trocarte. Arquivos TIFF exportados são carregados em um pacote de software ImageJ base para ser visualizado em 2D, percorrendo os B-scans empilhados. Combinando a visualização 2D e 3D do conjunto de dados outubro uma região de interesse (ROI) é selecionado.
Dentro da ROI igualmente espaçadas B-scans são seleccionado (Figura 2, 3). Dentro do respectivo B-verifica o coeficiente de atenuação é determinada ao longo de uma linha reta que irradia para fora do coração da sonda (Figura 3A, D). O pacote de software baseado ImageJ tem a opção de traçar os pontos de dados ao longo da linha de atenuação em um gráfico. A inclinação do gráfico exibido representa o coeff atenuação icient (Figura 3B, E).
Ao correlacionar medidas de atenuação de resultados histopatológicos (Figura 3C, F), valores de corte de tecidos específicos pode ser derivada fornecendo os meios para a diferenciação do tumor.
Figura 1: (A) Outubro B-scan de tecido sólido. B) outubro B-scan com artefato circular.
Figura 2: O volume (A) 3D rendeu a partir de 541 empilhados B-scans. (B - C) scans B selecionadas mostrando tecido sólido, indicando colocação da sonda sucesso OCT. (D) B-scan mostrando tecido adiposo perirenal seleccionado.
Figura 3: OCT análise e correlação de uma célula de carcinoma de células renais claras (A - C) e um oncocitoma (D - E). Traçando os pontos ao longo da linha realçada (A, D) fornece os gráficos representados (B, E). A inclinação dos gráficos representa o coeficiente de atenuação. Subsequentemente, o coeficiente de atenuação está correlacionada com o modelo de patologia do mesmo local (C, F), a fim de derivar os valores de corte de tecidos específicos.
| No. Patient | 23 |
| Tumor No. | 25 |
| Idade (anos): AVG (intervalo) | 63,7 (32-83) |
| Max tumor diâmetro (cm): AVG (intervalo) | 3,5 (1,4-7,5) |
| Sexo | |
| Masculino (%) | 17 (68) |
| Feminino (%) | 8 (32) |
| Lado do tumor | |
| Esquerda (%) | 15 (60) |
| Direito (%) | 10 (40) |
| A localização do tumor | |
| Totalmente acima da linha polar superior ou inferior abaixo linha polar (%) | 8 (32) |
| Cruza a linha polar (%) | 9 (36) |
| > 50% em toda a linha polar ou cruza linha média axial ou entre as linhas polares (%) | 8 (32) |
| Exofíticas / propriedades endofíticas | |
| ≥50% exophytic (%) | 10 (40) |
| <50% exophytic (%) | 14 (56) |
| Totalmente endofíticos (%) | 1 (4) |
Tabela 1: Características dos pacientes.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Nesta publicação, um relatório sobre a viabilidade de percutânea, com base agulha, OCT do rim. Este é um primeiro passo essencial no desenvolvimento de outubro em uma técnica clinicamente aplicável para a diferenciação do tumor, denominado como um "Optical Biópsia". Os nossos primeiros 25 pacientes demonstraram percutânea outubro de ser um procedimento fácil e segura. Uma biópsia óptica tem duas vantagens sobre biópsias convencionais. Em primeiro lugar, a aquisição em tempo real e análise de dados outubro irá fornecer resultados de diagnóstico instantâneas, em comparação com os 5-10 dias de tempo de processamento de patologia convencional. Em segundo lugar, outubro tem o potencial de reduzir a quantidade de procedimentos de diagnóstico não, o que é 20% de biópsias convencionais. Quando uma varredura de outubro revela gordura peri ou tecido renal (resultados não-diagnóstico) não afetados o operador outubro pode reposicionar a sonda de outubro para atingir com sucesso o tumor.
Dois eventos adversos (EA) ocorreu entre os primeiros 25 pacientes. OAE primeiro foi a hipotensão arterial pós-procedimental, em um paciente com episódios conhecidos de hipotensão, que se resolveu após o descanso e 0,9% infusão NaCl.
Na segunda AE um fragmento da ponta da sonda de outubro tosquiada. Solicitando o paciente para prender a respiração durante as medições solicitado inspiração profunda. Rim movimento excessivo causou a sonda OCT para dobrar e, subsequentemente, de cisalhamento na extremidade da agulha de trocarte. Um fragmento de sonda de 1-2 mm permaneceu in situ, mas não causou problemas ou desconforto. Este AE ocorreu durante o procedimento de outubro de número de paciente 10. Nos seguintes pacientes a ponta da agulha de trocarte foi mantido dentro do tumor (protocolo passo 5.5) minimizar a torção da sonda de OCT, na extremidade da agulha de trocarte, durante a respiração ciclos. Esta modificação do procedimento de outubro mostrou substancialmente menos pressão sobre a sonda de OCT. No entanto, uma avaliação mais aprofundada em perspectiva é necessário.
A sonda de outubro utilizada neste estudo foi concebidopara imagens de intravascular das artérias coronárias. A possibilidade de digitalização pullback automatizada combinada com o diâmetro de 2,7 F (0,9 mm) torna esta sonda adequada para agulha outubro base dos tumores renais. No entanto, a natureza delicada da fibra óptica e o prisma fundido para fazer a ponta distal da sonda susceptível a danos. Em três casos, a sonda manipulação durante a falha da sonda procedimento causou, em um caso perante um conjunto de dados outubro podem ser adquiridos. A inspeção microscópica do prisma não mostrou anormalidades, fazendo uma pausa na fibra óptica a causa mais provável da falha.
Análise quantitativa dos dados requer derivação de atenuação específica valores de corte de tecido. Isso fornece os meios para a diferenciação de tecidos objectivo. Nossa hipótese é que outubro é capaz de diferenciar entre lesões benignas e malignas e, posteriormente, entre os três principais subgrupos malignas de carcinoma de células renais. Actualmente, são calculados valores de atenuação manualmente a partir deáreas selecionadas de interesse, que é um processo demorado. Nós desenvolvemos software para o cálculo de atenuação automatizada. Isso reduz a variabilidade inter e intra-observador da seleção ROI, acelera o processo de análise e aumenta o número de medições por dataset. A integração deste software para o cálculo de coeficiente de atenuação instantânea no console outubro é um passo necessário no futuro o desenvolvimento de uma técnica de biópsia óptica totalmente funcional e clinicamente aplicável.
Além disso, um protocolo de análise qualitativa é necessário. Reconhecimento Intra-processual dos recursos do tecido afetado (ou seja, o reconhecimento de gordura perirenal) poderia levar outubro reposicionamento da sonda, reduzindo o número de procedimentos não-diagnóstico. Além disso, a análise qualitativa é necessária para selecionar um ROI para o cálculo do coeficiente de atenuação. Atualmente, estamos desenvolvendo um protocolo constituído por aspectos visuais predefinidos para ser marcado. Quando sufficient conjuntos de dados são adquiridos, observadores cegos irá validar este protocolo.
O sucesso das estratégias de tratamento em massa renal depende de demarcação exata e determinação de perfil, usando protocolos de planejamento de tratamento inteligentes e identificação em tempo real (subtyping e classificação) e acompanhamento da lesão. Ambas as estratégias de acompanhamento e identificação em tempo real de uma lesão são desafios não satisfeitas, usando as técnicas atuais de diagnóstico. Outubro, sob a forma de uma biópsia óptica tem o potencial de atender a esses requisitos, fornecendo uma análise minimamente invasiva da carcinogênese relacionados com as alterações das propriedades ópticas e mudanças de arquitetura do tecido em camadas ou seja, a detecção visual das estruturas na imagem OCT.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
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
- Jemal, A., Siegel, R., Xu, J., Ward, E. Cancer statistics, 2010. CA Cancer J. Clin. 60, 277-300 (2010).
- Mathew, A., Devesa, S. S., Fraumeni, J. F., Chow, W. H. Global increases in kidney cancer incidence, 1973-1992. Eur. J. Cancer Prev. 11, 171-178 (2002).
- Volpe, A., et al. Contemporary management of small renal masses. Eur. Urol. 60, 501-515 (2011).
- Ljungberg, B., et al. EAU guidelines on renal cell carcinoma: the 2010 update. Eur. Urol. 58, 398-406 (2010).
- Donat, S. M., et al. Follow-up for Clinically Localized Renal Neoplasms. AUA Guideline, J. Urol. 190, 407-416 (2013).
- Faber, D. J., van der Meer, F. J., Aalders, M. C. G., van Leeuwen, T. G. Quantitative measurement of attenuation coefficients of weakly scattering media using optical coherence tomography. Optics Express. 12, 4353-4365 (2004).
- Xie, T. Q., Zeidel, M. L., Pan, Y. T. Detection of tumorigenesis in urinary bladder with optical coherence tomography: optical characterization of morphological changes. Optics Express. 10, 1431-1443 (2002).
- Barwari, K., et al. Differentiation between normal renal tissue and renal tumours using functional optical coherence tomography: a phase I in vivo human study. BJU. Int. 110, E415-E420 (2012).
- Barwari, K., et al. Advanced diagnostics in renal mass using optical coherence tomography: a preliminary report. J. Endourol. 25, 311-315 (2011).
- Cauberg, E. C., et al. Quantitative measurement of attenuation coefficients of bladder biopsies using optical coherence tomography for grading urothelial carcinoma of the bladder. J. Biomed. Opt. 15, 066013 (2010).
- Bus, M. T., et al. Volumetric in vivo visualization of upper urinary tract tumors using optical coherence tomography: a pilot study. J. Urol. 190, 2236-2242 (2013).
- Wessels, R., et al. Optical coherence tomography in vulvar intraepithelial neoplasia. Journal of Biomedical Optics. 17, (2012).
- Yun, S. H., Tearney, G. J., de Boer, J. F., Iftimia, N., Bouma, B. E. High-speed optical frequency-domain imaging. Optics Express. 11, 2953-2963 (2003).
- Kodach, V. M., Kalkman, J., Faber, D. J., van Leeuwen, T. G. Quantitative comparison of the OCT imaging depth at 1300 nm and 1600 nm. Biomed. Opt. Express. 1, 176-185 (2010).
- Kinkelder, R., de Bruin, D. M., Verbraak, F. D., van Leeuwen, T. G., Faber, D. J. Comparison of retinal nerve fiber layer thickness measurements by spectral-domain optical coherence tomography systems using a phantom eye model. J. Biophotonics. 6, 314-320 (2013).
- Baxter, G. M., Sihdu, P. S. Ultrasound of the Urogenital System. , Thieme Medical Publishers Inc. New York, United States. (2006).
