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Medicine

在体内 ,经皮,基于针,肾群众的光学相干断层扫描

doi: 10.3791/52574 Published: March 30, 2015

Introduction

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在过去几十年已经表明肾群众1,2的发病率稳步上升。到现在为止,肾传治疗决策已经作出主要根据MRI和CT成像特性,年龄和合并症的基础。然而,这些诊断方法和临床参数缺乏技巧,真正检测肾质量的恶性潜能。核心活检或细针穿刺有足够的组织进行病理评估(诊断)提供了客观的肿瘤分化程度与敏感性和特异性在95-100%3的范围内。因此活检获得接受可疑肾群众4,5的评价。然而,活组织检查没有足够的组织建立了诊断或具有在10-20%的速度正常肾实质(非诊断)发生整体,甚至高达30%的在肾脏小块(<4厘米,的SRM),延迟由于频繁必要性额外诊断过程活检手术3,5。

光学相干断层扫描(OCT)是一种新型的成像模态具有克服在肾传分化上述障碍的可能性。根据近红外光的散射,十月提供了一个15微米的轴向分辨率的图像在2-3毫米的有效组织渗透( 图1,2)。每组织渗透,组织特异性光散射的所得中,毫米波信号强度的损失被表示为衰减系数(μ 十月 :毫米-1)所描述的费伯等人6。组织学特征可以与可μ 十月值提供用于组织的分化( 图3)的定量参数。

期间发生,恶性细胞显示增加的数目,以及更大和更不规则形状的核更高的折射率,更积极的线粒体。由于这种过表达细胞成分,在μ 十月的变化是比较恶性肿瘤良性肿瘤或未受影响的组织7时可以预期的。

最近我们研究了浅表华侨城良性和恶性肾群众8,9区分的能力。在16名患者,使用外部放置十月探针获得肿瘤组织的手术中十月测量。该控制臂由未受影响的组织中的同一患者的OCT测量。正常组织呈显著较低位数衰减系数相比恶性组织,证实OCT的肿瘤分化的潜力。这种定量分析是在一个类似的方式向分级其他类型的恶性组织中,被施加如尿路上皮癌10,11和外阴上皮瘤分化12。

ENT“>我们的目标是发展成为十月的光学活检,提供实时影像结合在现场肿瘤分化。目前研究的目的是来形容一个经皮,针基础,华侨城患者的方法诊断为固体增强肾质量,这种方法的描述是,就我们所知,在第一评估针的肾肿瘤的可能性基于十月。

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Protocol

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所提出的过程需要根据批准的学术医学中心的阿姆斯特丹,注册号NL41985.018的机构审查委员会研究方案的地方。书面知情同意从所有参与者必需的。

1.系统

  1. 对于这个实验,使用傅立叶域OCT系统,在1,280-1,350纳米的波长带13运行。傅立叶域低相干干涉测量法允许连续扫描时相比第一代时域OCT系统,这增加了数据采集速度。注意:OCT系统在〜90°角接口与光纤探针,扫描螺旋形。它具有2.7F的外径(0.9毫米)和135厘米插入长度。探头连接到OCT控制台通过一个驱动电机和光学控制器(安装底座)为54毫米的范围内拉回。所获取的十月数据集包括541横截面图像(B扫描)瓦特第i个15微米的轴向分辨率( 图1,2)。
  2. 为了保证准确和可重复的衰减测量,通过测量校准μ 十月用于增加基于脂肪乳剂由Kodach 等人 14,15先前所描述的重量百分比,( 例如脂肪乳)的浓度。
    简而言之:
    1. 稀释标准批量的20%脂肪乳剂用软化水的H 2 O来实现的0.125,0.250,0.5,1.0,2.0,4.0,10,15和20(股票)百分浓度。
      1. 放置在200毫升的脂肪乳剂的混合物在OCT探针和取得的OCT测量。
      2. 交叉引用提取μ 十月与文献已知值的值。

2.超时和患者定位

  1. 在此之前启动的程序,执行“超时”检查姓名,出生,程序,PR日期ocedural侧,抗凝剂使用,和过敏。
  2. 取决于肿瘤的位置,放置在患者中任俯卧或侧卧位。为患者提供足够的支持和验证,如果他/她希望能安心在这个位置在20到40分钟内。
  3. 使用超声(美国)16,定位肿瘤,并标记与永久性墨水皮肤针切入点。
    注:使用计算机断层扫描(CT),使用灵活的针指导模板本地化接入针的首选位置。

3.消毒和无菌悬垂

  1. 换上了手术帽口盖。
  2. 清洗使用洗必泰/醇溶液围绕穿刺部位的皮肤上,注意不要取出先前放置针条目标记(步骤2.3)。消毒广域将防止的必要性的情况下意外访问针重新定位额外的清洁。
  3. 其中r无菌内容egard,打开经皮穿刺组包含:10毫升注射器,钝抽吸针,21g的注射针,手术刀,一个15政同轴导引针,一个18G的套管针,和一个16摹核心活检枪。
  4. 彻底洗净双手,将手消毒之后。换上了手术服和无菌手套。
  5. 覆盖患者在无菌窗帘。
  6. 应用无菌罩周围的超声探头和修复到位的导针。

4.准备华侨城

  1. 启动OCT控制台,然后输入使用控制台界面标记患者ID字段,姓氏,名字和出生日期(出生日期)病人的详细信息。
  2. 用无菌的内容方面,解压缩包含的OCT探针,无菌的安装基座盖,和5ml的路厄锁注射器在OCT封装。
  3. 适用于无菌盖华侨城控制台安装基座。引导非无菌安装基座需要的在助手的帮助。
  4. 填写5毫升注射器用0.9%氯化钠并将其连接到冲洗端口。冲洗OCT探针直到水出现在探针盖的远端部分。
  5. 加载华侨城探头插入安装底座。后装载探针将旋转并发射红光确认适当运作。离开探头在其保护盖冲洗和加载减少损失的风险中。
  6. 从盖取下OCT探头。放置在坚硬的表面上的探针和使用手术刀缩短小费。切割,以尽量减少在光纤和棱镜在压力期间固定所述探针的远端部分。切断从棱镜5毫米远端,使用发射(红色)光的方向。

5.穿刺

  1. 麻醉皮肤和用2%利多卡因(20毫克/毫升)深的层。等待几分钟,允许利多卡因生效。询问患者是否有任何痛苦。
  2. 使用针导向,放置为15G同轴引导针验证通过成像的位置。如果位置是令人满意的,除去闭孔(尖锐的针芯)。
  3. 将18G的套管针通过引导针,刺入肿瘤。再次验证与成像针的位置。如果位置是令人满意的去除闭孔。
  4. 饲料华侨城探头向上套管针,直到感觉阻力。
  5. 同时固定在OCT探头,缩回套管针,露出在OCT探头至肿瘤组织。保持肿瘤内套针针尖时呼吸周期最小化在OCT探针的扭结。这降低了探头损坏的风险。
  6. OCT扫描:
    1. 执行十月扫描,与控制台定为每541集B-扫描。这里使用的OCT系统将超过5.4厘米无需特定参数的调整的长度执行自动回调。
    2. 检查的扫描质量,文物和实体组织的外观(图1a)。伪影最常出现圆形条带从正常十月图案( 图1B)中脱颖而出。
    3. 更换探头如果重新扫描后的文物仍然存在。
  7. 重复步骤5.6,直到至少10月3日的数据集被获取。
  8. 除去在OCT探针和套管针,而使导引针就地。
  9. 武装核心活检枪,并把它通过引导针,确认上成像的位置。
  10. 如果定位是令人满意的,火活检枪。
  11. 根据病理科的协议将活检材料的容器中。这里,地点活检上的培养皿用纸镶嵌,充分饱和的0.9%NaCl。
  12. 检查活检的质量和,直到获得足够的材料重复步骤5.9和5.10。

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Representative Results

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中的第一25肿瘤(23例),一共有24个成功的OCT程序进行。在一种情况下,一个探测器故障导致无法获得的OCT扫描。两个不良事件(AE)发生,其中详细讨论部分中描述。一般患者的特征见于表1。

华侨城控制台已预装软件获得的数据集的直接定性分析提供实时OCT图像。进一步分析和衰减测量,华侨城的数据可以导出为原始数据,TIFF,DICOM和AVI格式。 μ的华侨城 OCT数据使用内部开发的软件做定量分析。

使用地上物的软件,3D体积,从RAW数据( 图2A)呈现。这提供了扫描轨迹与沿3轴orthoslicing的可能性的3D概述。所显示的数据集IQ 图2显示了良好的质量在整个回调的长度。 ,肾周脂肪组织( 图2D)和套管针针的内侧-一个明确的视觉区别可以固体组织(C图2B)之间进行。导出的TIFF文件被加载到一个基于ImageJ的软件包通过堆叠B扫描滚动来查看在2D。结合在OCT数据集的二维和三维可视化的感兴趣区域(ROI)的区域被选中。

内的投资回报率等间距B扫描被选择( 图2,3)。内的各B扫描的衰减系数是沿着一条直线从探针( 图3A,D)的心脏向外辐射来确定。的ImageJ的基础的软件程序包具有沿着在图中的衰减线绘制数据点的选择。所显示的图的斜率表示衰减COEFF icient( 图3B,E)。

通过关联的衰减测量,以组织病理学结果( 图3C的F),组织特异性的截止值可以衍生提供装置,用于肿瘤分化。

图1
图1:(A) 十月B超扫描坚实的组织。 B)十月B-扫描圆形假象。

图2
图2:从541堆叠B-扫描(A)三维体积渲染。 (B - C)选择B扫描显示实体组织,表示成功十月探头的位置。 (D)选B超扫描显示肾周脂肪组织。

ove_content“FO:保持together.within页=”总是“> 图3
图3:十月的分析和肾透明细胞癌(A - C)的相关性和嗜酸细胞瘤(D - E)。沿着绘图高亮线的点(A,D)提供了描绘图(B,E)。该图的斜率表示衰减系数。接着,衰减系数,以便导出组织特异性的临界值相关联,以从相同的位置(C,F)的病理标本。

病人号 23
肿瘤号 25
年龄(岁):AVG(范围) 63.7(32-83)
马克斯吨umor直径(厘米):AVG(范围) 3.5(1.4-7.5)
性别
男(%) 17(68)
女(%) 图8(32)
肿瘤侧
左边(%) 15(60)
右边(%) 10(40)
肿瘤位置
以上全部上极线或低于下极线(%) 图8(32)
穿越极线(%) 9(36)
>跨越极线或50%跨越轴向中线或极线之间(%) 图8(32)
外生/内生性质
≥50%外生性(%) 10(40)
<50%外生性(%) 14(56)
完全内生(%) 1(4)

表1:患者特征。

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Discussion

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在本出版物中,我们报告了经皮,针根据肾,华侨城的可行性。这是华侨城发展的至关重要的第一步成肿瘤的分化临床应用技术,称为“光活检”。我们的第25例患者表现出经皮华侨城是一个简单而安全的过程。光学活检有两个好处比传统的核心活检。首先,将实时采集的OCT数据和分析将提供即时诊断的结果,相对于5-10天的常规病理学的处理时间。第二,OCT具有减​​少的非诊断的程序,这是常规的活检的20%的量的电位。当OCT扫描显示肾周脂肪或未受影响肾组织(非诊断结果)华侨城运营商可以重新定位OCT探头成功地瞄准肿瘤。

两个不良事件(AE)发生前25例患者中。该第一AE进行后程序低血压,与已知的发作低血压,其余和0.9%NaCl输注之后解决患者。

在第二曝光在OCT探针尖端的片段剪切的。要求病人屏住呼吸在测量过程中提示深吸气。过度的肾动作导致华侨城探头扭结,随后在套管针的边缘剪切。 1-2毫米的探测器碎片留在原地,但没有造成问题或不适。此自动曝光的患者编号10在OCT过程在以下患者的套管针的尖端保持肿瘤(协议步骤5.5)最小化在OCT探针的扭结内期间发生,在套管针的边缘,呼吸期间周期。华侨城程序的这一修改表明大大减少应力华侨城探头。然而,进一步的前瞻性评估是必要的。

在这项研究中使用了OCT探针被设计对于冠状动脉血管内成像。自动扫描回调结合2.7 F(0.9毫米)直径的可能性,使该探头适合肾肿瘤的针基于十月。然而,光纤的细腻性和熔合到远端头的棱镜使探针容易受到损害。在3例,造成程序探头故障期间探测操作,1例可能被收购的十月数据集之前。棱镜的显微镜检查未见异常,使得在光纤中断故障的最可能的原因。

定量数据分析需要组织特异性的衰减临界值的推导。这提供了手段目标组织分化。我们推测,OCT是能够良性和恶性病变之间,随后肾细胞癌的3个主要的恶性亚组之间的区分。目前,衰减值是从人工计算的兴趣,这是一个耗时的过程中选择的区域。我们开发的软件进行自动衰减计算。这减少了投资回报率选择之间和内部观察员变异,加快了分析过程,并增加了每数据集的测量的数量。这个软件用于即时衰减系数计算成在OCT控制台的集成是一个全功能的和临床上适用的光学活检技术发展的一个必要的未来步骤。

此外,定性分析的协议是必要的。帧内程序识别未受影响的组织( 识别肾周脂肪)的功能可能会促使十月探针重新定位,减少了非诊断程序的数目。此外,需要定性分析来选择投资回报率的衰减系数计算。目前,我们正在制定包括预定义的视觉方面的协议,拿下了。当sufficien吨的数据集被收购,盲测将验证这一协议。

肾功能质量的治疗策略的成功依赖于准确的划分和轮廓的决心,使用智能治疗计划协议和实时识别(子类型和等级)和后续的病变。既跟进策略病变和实时识别是采用了目前的诊断技术尚未得到满足的挑战。 OCT在光学活检的形式必须满足这些要求,提供光学特性和层状组织架构视觉检测的结构在OCT图像的变化的癌变相关变化的微创分析的潜力。

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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

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References

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