Optical coherence tomography (OCT) is a high resolution imaging technique that allows analysis of tissue specific optical properties providing the means for tissue differentiation. We developed needle based OCT, providing real-time imaging combined with on-the-spot tumor differentiation. This publication describes a method for percutaneous, needle based OCT of renal masses.
Optical coherence tomography (OCT) is the optical equivalent of ultrasound imaging, based on the backscattering of near infrared light. OCT provides real time images with a 15 µm axial resolution at an effective tissue penetration of 2-3 mm. Within the OCT images the loss of signal intensity per millimeter of tissue penetration, the attenuation coefficient, is calculated. The attenuation coefficient is a tissue specific property, providing a quantitative parameter for tissue differentiation.
Until now, renal mass treatment decisions have been made primarily on the basis of MRI and CT imaging characteristics, age and comorbidity. However these parameters and diagnostic methods lack the finesse to truly detect the malignant potential of a renal mass. A successful core biopsy or fine needle aspiration provides objective tumor differentiation with both sensitivity and specificity in the range of 95-100%. However, a non-diagnostic rate of 10-20% overall, and even up to 30% in SRMs, is to be expected, delaying the diagnostic process due to the frequent necessity for additional biopsy procedures.
We aim to develop OCT into an optical biopsy, providing real-time imaging combined with on-the-spot tumor differentiation. This publication provides a detailed step-by-step approach for percutaneous, needle based, OCT of renal masses.
De seneste årtier har vist en støt stigning i forekomsten af nyre masser 1,2. Indtil nu er der foretaget renal masse behandlingsbeslutninger primært på grundlag af MR og CT billeddannelse egenskaber, alder og komorbiditet. Men disse diagnostiske metoder og kliniske parametre mangler finesse lige detektere maligne potentiale en nyre masse. En kerne biopsi eller finnålsaspiration med tilstrækkelig væv til patologisk evaluering (diagnostiske) leverer objektiv tumor differentiering med både følsomhed og specificitet i intervallet 95-100% 3. Derfor biopsi vinder accept i evalueringen af mistænkelige renale masser 4,5. Men biopsier uden tilstrækkelig væv til at etablere en diagnose eller med normal renal parenkym (ikke-diagnostisk) forekomme med en hastighed på 10-20% samlet, og endda op til 30% i små renale masser (<4 cm, SRM), forsinkelse den diagnostiske proces på grund af den hyppige brug af ekstrabiopsiprocedurer 3,5.
Optisk sammenhæng tomografi (OCT) er en ny afbildningsmodalitet, der har potentiale til at overvinde de førnævnte hindringer i nyremassen differentiering. Baseret på tilbagespredning af nær infrarødt lys, OCT giver billeder med en 15 um aksial opløsning ved en effektiv vævspenetration på 2-3 mm (figur 1, 2). Tabet af signalintensitet per millimeter vævspenetration, et resulterende af vævsspecifik lysspredning udtrykkes dæmpningskoefficienten (μ oktober: mm -1) som beskrevet af Faber et al 6.. Histologiske karakteristika kan korreleres til μ oktober værdier giver en kvantitativ parameter for vævsdifferentiation (figur 3).
Under karcinogenese, viser maligne celler et øget antal, større og mere uregelmæssigt formet kerner med et højere brydningsindeks og mere aktive mitochondrier. På grund af denne overekspression af cellekomponenter, er en ændring i μ oktober kan forventes, når man sammenligner maligne tumorer til godartede tumorer eller upåvirket væv 7.
For nylig studerede vi evne overfladiske oktober at differentiere mellem benigne og maligne renale masserne 8,9. I 16 patienter blev intra-operative oktober målinger af tumorvæv opnået ved anvendelse af en eksternt placeret oktober probe. Styringen arm består af oktober målinger af upåvirket væv i de samme patienter. Normalt væv viste en betydeligt lavere median dæmpningskoefficient forhold til malignt væv, bekræfter potentialet i OLT tumor differentiering. Dette kvantitative analyse er blevet anvendt på en tilsvarende måde til sortering andre typer af malignt væv, såsom urothelial carcinoma 10,11 og vulva epitel neoplasi differentiering 12.
ent "> Vi tilstræber at udvikle oktober til et optisk biopsi, der giver real-time imaging kombineret med on-the-spot tumor differentiering. Målet med den aktuelle undersøgelse er at beskrive en perkutan, nål baseret oktober tilgang hos patienter diagnosticeret med en fast forøgende renal masse. Denne metode beskrivelse er, så vidt vi ved, den første til at vurdere muligheden for nålen baserede oktober af renale tumorer.I denne publikation rapporterer vi om muligheden for perkutan, nål baseret, oktober i nyrerne. Dette er et vigtigt første skridt i udviklingen af oktober i en klinisk anvendelig teknik til tumor differentiering, der betegnes som en "Optisk biopsi". Vores første 25 patienter har vist perkutan oktober at være en nem og sikker procedure. En optisk biopsi har to fordele i forhold til konventionelle centrale biopsier. For det første vil den reelle erhvervelse tid og analyse af oktober data giver øjeblik…
The authors have nothing to disclose.
This work is funded by the Cure for Cancer Foundation, Dutch Technology Foundation (STW) and The Netherlands Organisation for Health Research and Development (ZonMw).
15G / 7.5cm Co-Axial Introducer Needle | Angiotech, Gainesville, USA | MCXS1612SX | |
18G / 20cm Trocar Needle | Cook medical, Bloomington, USA | DTN-18-20.0-U | |
16G / 20cm 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) |
5ml Luer-lock Syringe | Merit Med. Syst., South Jordan, USA | C408647 | |
10ml Syringe | BD, Franklin Lakes, USA | 300912 | |
18G Blunt Fill Needle | BD, Franklin Lakes, USA | 305180 | |
21G 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% (20mg/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 |