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Medicine

In Vivo, percutanée, Aiguille Based, tomographie par cohérence optique des masses rénales

doi: 10.3791/52574 Published: March 30, 2015

Introduction

Les dernières décennies ont montré une augmentation constante de l'incidence de 1,2 masses rénales. Jusqu'à présent, les décisions de traitement de masse rénales ont été réalisées principalement sur la base des caractéristiques d'imagerie IRM et de TDM, l'âge et la comorbidité. Cependant, ces méthodes de diagnostic et les paramètres cliniques ne ont pas la finesse de détecter vraiment le potentiel de malignité d'une masse rénale. Une biopsie au trocart ou l'aspiration à l'aiguille fine avec le tissu suffisant pour une évaluation pathologique (diagnostic) fournit la différenciation tumorale objective à la fois la sensibilité et la spécificité de l'ordre de 95 à 100% 3. Par conséquent biopsie est plus accepté dans l'évaluation des masses rénales suspectes 4,5. Cependant, les biopsies sans suffisamment de tissu pour établir un diagnostic ou normale parenchyme rénal (non-diagnostic) se produisent à un taux de 10 à 20% dans l'ensemble, et même jusqu'à 30% dans les petites masses rénales (<4 cm, MRS), retardant le processus de diagnostic en raison de la nécessité fréquente pour supplémentairesprocédures de biopsie 3,5.

Tomographie par cohérence optique (OCT) est une nouvelle technique d'imagerie qui a le potentiel de surmonter les obstacles mentionnés ci-dessus dans la différenciation de la masse rénale. Sur la base de la rétrodiffusion de la lumière proche infrarouge, octobre fournit des images ayant une résolution axiale de 15 um à une pénétration tissulaire effective de 3.2 mm (figure 1, 2). La perte d'intensité de signal par millimètre de pénétration tissulaire, résultant d'une diffusion de lumière spécifique d'un tissu, est exprimée par le coefficient d'atténuation (μ octobre: ​​-1 mm) comme décrit par Faber et al 6.. Caractéristiques histologiques peuvent être corrélées à des valeurs μ octobre fournissant un paramètre quantitatif pour la différenciation de tissu (figure 3).

Au cours de la cancérogenèse, les cellules malignes présentent un plus grand nombre, des noyaux de plus en plus en forme irrégulière avec un indice de réfraction plus élevé et des mitochondries plus active. En raison de cette surexpression de composants cellulaires, un changement de μ octobre est à prévoir lors de la comparaison à des tumeurs malignes ou des tumeurs bénignes du tissu affecté 7.

Récemment, nous avons étudié la capacité des superficielle octobre de différencier entre les masses rénales bénignes et malignes 8,9. Chez 16 patients, les mesures octobre intra-opératoires de tissu tumoral ont été obtenus en utilisant une sonde octobre placé à l'extérieur. Le bras de commande composé de mesures octobre de tissu affecté dans les mêmes patients. Tissus normaux a montré un coefficient médian significativement plus faible d'atténuation par rapport à un tissu malin, confirmant le potentiel de l'OCT de différenciation de la tumeur. Cette analyse quantitative a été appliqué d'une manière similaire à d'autres types de qualité tissu malin, carcinome urothélial tels que 10,11 et la différenciation de la néoplasie épithéliale vulvaire 12.

ent "> nous visons à développer octobre dans une biopsie optique, fournissant l'imagerie en temps réel combinée avec la différenciation de la tumeur sur le terrain. L'objectif de la présente étude est de décrire un percutanée, aiguille base, octobre approche chez les patients diagnostiqués avec un Amélioration de la masse rénale solide. Cette méthode description est, à notre connaissance, le premier à évaluer la possibilité de l'aiguille octobre base des tumeurs rénales.

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Protocol

La procédure présentée se déroule dans un protocole de recherche approuvé par le Conseil de l'Academic Medical Center d'Amsterdam, numéro d'enregistrement NL41985.018 Institutional Review. Le consentement éclairé écrit est exigé de tous les participants.

1. Système

  1. Pour cette expérience, utiliser un système OCT domaine de Fourier, fonctionnant à une longueur d'onde 1,280-1,350 nm bande 13. domaine de Fourier interférométrie à faible cohérence permet un balayage continu qui augmente la vitesse d'acquisition de données, par rapport aux systèmes dans le domaine temporel octobre première génération. Remarque: Le système est interfacé octobre avec une sonde à fibre optique, la numérisation en hélice à ~ 90 ° d'angle. Il a un diamètre extérieur de 2.7f (0,9 mm) et une longueur insérable de 135 cm. La sonde se connecte à la console octobre par un moteur d'entraînement et de commande optique (quai de montage) avec une gamme de retrait de 54 mm. Les ensembles de données acquises octobre se composent de 541 images en coupe transversale (B-scans) wvec une résolution axiale de 15 pm (figure 1, 2).
  2. Afin de garantir des mesures précises et reproductibles atténuation, en mesurant étalonner octobre μ pour des concentrations en fonction du pourcentage en poids d'une émulsion de matières grasses (par exemple, Intralipid) comme décrit précédemment par Kodach et al. 14, 15 augmente.
    En bref:
    1. Diluer un lot standard de 20% de matières grasses émulsion avec déminéralisée H 2 O pour obtenir des concentrations de 0,125, 0,250, 0,5, 1,0, 2,0, 4,0, 10, 15 et 20 (stock) pour cent.
      1. Placer la sonde octobre dans 200 ml de mélange d'émulsion de graisse et d'acquérir une mesure octobre.
      2. Renvoi extrait μ octobre valeurs avec des valeurs connues dans la littérature.

2. Time Out et le positionnement des patients

  1. Avant de commencer la procédure, effectuer un "time out" vérifier le nom, date de naissance, la procédure, procedural côté, l'utilisation anticoagulant, et les allergies.
  2. Selon l'emplacement de la tumeur, placer le patient en soit décubitus ventral ou latéral. Fournir au patient un soutien adéquat et vérifier se il / elle se attend à être à l'aise dans cette position sur une période de 20 à 40 min.
  3. Utilisation des ultrasons (US) 16, de localiser la tumeur et marquer le point sur ​​la peau avec de l'encre permanente de pénétration de l'aiguille.
    REMARQUE: Lorsque vous utilisez la tomodensitométrie (CT), utiliser un modèle d'orientation de l'aiguille souple pour localiser la position préférée de l'aiguille d'accès.

3. désinfection et stérile drapage

  1. Mettre un bonnet et la bouche couverture chirurgicale.
  2. Nettoyer la peau autour du site de ponction en utilisant une solution de chlorhexidine / alcool, en prenant soin de ne pas supprimer l'entrée de l'aiguille marque déjà placé (étape 2.3). Désinfection une large zone empêche la nécessité d'un nettoyage supplémentaire en cas d'imprévu repositionnement de l'aiguille d'accès.
  3. Avec regard du contenu stérile, ouvrir l'ensemble percutanée à la perforation comprenant: une seringue de 10 ml, une aiguille d'aspiration émoussée, une aiguille de calibre 21 d'injection, un scalpel, un co-axial aiguille d'introduction 15 de G, G aiguille 18 de trocart, et une 16 G biopsie pistolet.
  4. Se laver les mains, appliquer désinfectant pour les mains par la suite. Mettez sur une robe chirurgical et des gants stériles.
  5. Couvrir le patient dans des champs stériles.
  6. Appliquer une couverture stérile autour de la sonde à ultrasons et fixer le guide de l'aiguille en place.

4. Préparation octobre

  1. Démarrez la console PTOM et entrer dans les détails du patient dans les champs marqués identification du patient, le nom, prénom et date de naissance (date de naissance) en utilisant l'interface de la console.
  2. En ce qui concerne le contenu stérile, déballer le paquet contenant une sonde octobre octobre, une couverture stérile quai de montage, et un 5 ml luer-lock seringue.
  3. Appliquer le couvercle stérile pour le quai de montage console octobre. Guider le quai de montage non stérile exige laaide d'un assistant.
  4. Remplir la seringue de 5 ml NaCl à 0,9% et l'attacher au port de rinçage. Rincer la sonde octobre que l'eau apparaît dans la partie distale du couvercle de la sonde.
  5. Chargez la sonde octobre dans la station de montage. Après le chargement de la sonde va tourner et émettre de la lumière rouge confirmant bon fonctionnement. Laisser la sonde dans sa housse de protection pendant le rinçage et le chargement de minimiser le risque de dommages.
  6. Retirer la sonde du PTOM de sa couverture. Placer la sonde sur une surface dure et d'utiliser un scalpel pour raccourcir la pointe. Fixer la partie distale de la sonde pendant la coupe afin de minimiser la pression sur la fibre optique et le prisme. Coupez 5 mm distale du prisme, en utilisant le (rouge) la lumière émise pour l'orientation.

5. Ponction

  1. Anesthésier la peau et les couches profondes à l'aide de lidocaïne à 2% (20 mg / ml). Attendez quelques minutes permettant la lidocaïne pour prendre effet. Demandez au patient se il est une douleur.
  2. Utilisation du guide d'aiguille, placez le15 G co-axiale aiguille d'introduction vérifier la position grâce à l'imagerie. Si le placement est satisfaisante, retirez l'obturateur (de noyau d'aiguille dièse).
  3. Placez le G aiguille de trocart 18 à travers l'aiguille d'introduction, perçant la tumeur. Encore une fois vérifier la position de l'aiguille à l'imagerie. Si le placement est satisfaisante retirer l'obturateur.
  4. Nourrir la sonde octobre l'aiguille de trocart jusqu'à sentir une résistance.
  5. Tout en fixant la sonde octobre, rétracter l'aiguille de trocart, exposant la sonde PTOM dans le tissu tumoral. Garder la pointe de l'aiguille de trocart dans la tumeur minimise le vrillage de la sonde octobre pendant les cycles de respiration. Cela réduit le risque de dommages de la sonde.
  6. Balayage OCT:
    1. Effectuer une analyse octobre, avec la console fixé à 541 B-scans par ensemble de données. Le système utilisé ici octobre effectuera un retrait automatique sur une longueur de 5,4 cm nécessitant aucun réglage de paramètres spécifiques.
    2. Consultez l'analyse de la qualité, des artefacts et l'apparition de tissu solide (Figure 1A). Artefacts apparaissent le plus souvent sous forme de bandes circulaires se démarquer de la tendance normale octobre (figure 1B).
    3. Remplacer la sonde si artefacts persiste après une nouvelle analyse.
  7. Répétez l'étape 5.6 jusqu'à un minimum de 3 ensembles de données PTOM sont acquises.
  8. Retirer la sonde PTOM et l'aiguille de trocart, laissant l'aiguille d'introduction en place.
  9. Armez le canon biopsie et placez-le à travers l'aiguille d'introduction, la vérification de la position sur l'imagerie.
  10. Si le positionnement est satisfaisant, tirer le pistolet à biopsie.
  11. Placez le matériel de biopsie dans le récipient selon le protocole de service de pathologie. Ici, place des biopsies sur une boîte de Pétri avec une incrustation de papier, suffisamment saturés de NaCl à 0,9%.
  12. Vérifiez la qualité de biopsie de base et répétez l'étape 5.9 et 5.10 jusqu'à suffisamment de matériau est obtenu.

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Representative Results

Parmi les 25 premières tumeurs (23 patients), un total de 24 procédures octobre réussies ont été effectuées. Dans un cas, un dysfonctionnement de la sonde conduit à l'incapacité d'acquérir une analyse PTOM. Deux événements indésirables (EI) a eu lieu, qui sont décrits en détail dans la section de discussion. Caractéristiques générales des patients sont présentées dans le tableau 1.

La console octobre a logiciels pré-installés fournissant en temps réel des images octobre pour l'analyse qualitative immédiate des ensembles de données acquises. Pour une analyse plus approfondie et d'atténuation des mesures, les données peuvent être exportées octobre forme de données brutes, TIFF, DICOM ou AVI. L'analyse quantitative de μ octobre des données octobre est fait en utilisant un logiciel développé en interne.

En utilisant le logiciel planimétrique, un volume 3D est rendue à partir des données RAW (figure 2A). Ceci permet d'obtenir une vue d'ensemble 3D de la trajectoire balayée par la possibilité de orthoslicing le long de trois axes. L'ensemble de données i affichéen La figure 2 montre de bonne qualité sur la longueur de recul complète. Une distinction visuelle claire peut être faite entre le tissu solide (Figure 2B - C), le tissu de graisse péri-rénale (figure 2D) et l'intérieur de l'aiguille de trocart. Fichiers TIFF exportés sont chargés dans un logiciel ImageJ basée à visualiser en 2D en faisant défiler les B-scans empilés. Combinant la visualisation 2D et 3D de l'ensemble de données octobre une région d'intérêt (ROI) est sélectionné.

Dans le ROI B-balayages sont choisis équidistants (figure 2, 3). Dans le respective B-scanne le coefficient d'atténuation est déterminé suivant une ligne droite rayonner à l'extérieur du coeur de la sonde (figure 3A, D). Le logiciel basé sur ImageJ a la possibilité de tracer les points de données le long de la ligne de l'atténuation dans un graphique. La pente de la courbe affichée représente le coeff d'atténuation isant (figure 3B, E).

En corrélant les mesures d'atténuation aux résultats histopathologiques (figure 3C, F), les valeurs à tronçonner spécifiques tissus peuvent être dérivées fournissant les moyens de différenciation de la tumeur.

Figure 1
Figure 1: (A) Octobre B-scan de tissu solide. B) octobre B-scan avec artefact circulaire.

Figure 2
Figure 2: volume (A) de rendu 3D de 541 B-scans empilés. (B - C) sélectionnés B-scans montrant tissu solide, indiquant succès le placement de la sonde octobre. (D) B-scan montrant tissu adipeux périrénal sélectionnée.

ove_content "fo: keep-together.within-page =" always "> Figure 3
Figure 3: octobre analyse et la corrélation d'un carcinome à cellules claires des cellules rénales (A - C) et un oncocytome (D - E). Tracer les points le long de la ligne en surbrillance (A, D) fournit les graphiques représentés (B, E). La pente des courbes représentant le coefficient d'atténuation. Par la suite, le coefficient d'atténuation est corrélée à l'échantillon de pathologie à partir du même emplacement (C, F), afin de dériver des valeurs de cut-off spécifiques de tissus.

Patient n ° 23
Tumeur No. 25
Âge (ans): AVG (plage) 63,7 (32-83)
Max tumor diamètre (cm): AVG (plage) 3,5 (01/04 à 07/05)
Sexe
Homme (%) 17 (68)
Femme (%) 8 (32)
côté de la tumeur
Gauche (%) 15 (60)
Droit (%) 10 (40)
localisation de la tumeur
Entièrement dessus de la ligne polaire supérieure ou inférieure droite polaire inférieure (%) 8 (32)
Dépasse la ligne polaire (%) 9 (36)
> 50% sur la ligne polaire ou traverse la ligne médiane axiale ou entre les lignes polaires (%) 8 (32)
Exophytiques / propriétés endophytes
≥50% exophytique (%) 10 (40)
<50% exophytique (%) 14 (56)
Entièrement endophytes (%) 1 (4)

Tableau 1: Les caractéristiques des patients.

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Discussion

Dans cette publication, nous présentons sur la faisabilité d'percutanée, aiguille base, octobre du rein. Ce est une première étape essentielle dans le développement de l'OCT dans une technique applicable cliniquement pour la différenciation de la tumeur, appelé comme un «biopsie optique». Nos premiers 25 patients ont montré percutanée octobre pour être une procédure simple et sûre. Une biopsie optique a deux avantages par rapport aux biopsies de base classiques. Tout d'abord, l'acquisition en temps réel et l'analyse des données seront octobre fournir des résultats instantanés, de diagnostic par rapport aux 5 à 10 jours de temps de traitement de la pathologie classique. Deuxièmement, octobre a le potentiel de réduire la quantité de procédures non-diagnostic, qui est de 20% pour les biopsies conventionnelles. Quand un scan octobre révèle graisse péri-rénale ou de tissus rénale (résultats non-diagnostic) non affectés à l'opérateur octobre peut repositionner la sonde octobre cibler avec succès la tumeur.

Deux événements indésirables (AE) sont survenus chez les 25 premiers patients. Lepremière AE était hypotension après la procédure, chez un patient avec des épisodes connus d'hypotension, qui ont disparu après le repos et 0,9% perfusion de NaCl.

Dans la seconde AE ​​un fragment de la pointe de la sonde octobre cisaillé de. Demander au patient de retenir son souffle pendant les mesures incité inspiration profonde. Mouvement de reins excessif causé la sonde octobre plier puis de cisaillement sur le bord de l'aiguille de trocart. Un fragment de sonde de 1-2 mm est resté in situ, mais n'a pas causé de problèmes ou de l'inconfort. Ce AE a eu lieu lors de la procédure PTOM numéro de patient 10. Dans les patients suivants la pointe de l'aiguille de trocart a été maintenu dans la tumeur (protocole étape 5.5) minimiser le vrillage de la sonde octobre, sur le bord de l'aiguille de trocart, lors de la respiration cycles. Cette modification de la procédure octobre a montré beaucoup moins d'effort sur la sonde octobre. Cependant, une nouvelle évaluation prospective est nécessaire.

La sonde octobre utilisée dans cette étude est conçuepour l'imagerie intravasculaire des artères coronaires. La possibilité de numérisation de retrait automatisé combiné avec le diamètre 2,7 F (0,9 mm) rend cette sonde appropriée pour l'aiguille octobre base des tumeurs rénales. Cependant, la nature délicate de la fibre optique et le prisme fusionnée à l'extrémité distale font la sonde sensible aux dommages causés. Dans trois cas, sonder la manipulation lors de la procédure causé l'échec de la sonde, dans une affaire devant un ensemble de données OCT pourrait être acquis. Inspection microscopique du prisme montré aucune anomalie, ce qui rend une rupture de la fibre optique de la cause la plus probable de la panne.

Analyse des données quantitatives nécessite dérivation de atténuation spécifique des valeurs de coupure tissus. Ceci permet d'obtenir les moyens de différenciation tissulaire objectif. Nous émettons l'hypothèse que l'OCT est capable de différencier entre les lésions bénignes et malignes et par la suite entre les trois principaux sous-groupes malignes du carcinome à cellules rénales. Actuellement, les valeurs d'atténuation sont calculés manuellement à partirles zones d'intérêt sélectionnées, qui est un procédé coûteux en temps. Nous avons développé un logiciel de calcul de l'atténuation automatique. Cela réduit le inter- et intra-observateur variabilité sur la sélection ROI, accélère le processus d'analyse et augmente le nombre de mesures par jeu de données. L'intégration d'un logiciel de calcul de coefficient d'atténuation instantané dans la console octobre est une étape nécessaire dans l'avenir de la mise au point d'une technique de biopsie optique entièrement fonctionnelle et cliniquement applicable.

En outre, un protocole d'analyse qualitative est nécessaire. La reconnaissance intra-procédurale des caractéristiques du tissu affecté (ce est à dire de la reconnaissance de la graisse péri-rénale) pourrait inciter octobre sonde repositionnement, réduction du nombre de procédures non-diagnostic. En outre, une analyse qualitative est nécessaire pour sélectionner un retour sur investissement pour le calcul du coefficient d'atténuation. Actuellement, nous développons un protocole comprenant des aspects visuels prédéfinis pour être marqué. Lorsque suffisant ensembles de données sont acquises, les observateurs aveuglés valideront ce protocole.

Le succès des stratégies de traitement de masse rénale repose sur la délimitation précise et le profil de détermination, en utilisant des protocoles de planification de traitement puce et l'identification en temps réel (de sous-typage et le classement) et le suivi de la lésion. Les deux stratégies et d'identification en temps réel de suivi d'une lésion des défis non satisfaits en utilisant les techniques actuelles de diagnostic. Octobre sous la forme d'une biopsie optique a le potentiel de répondre à ces exigences, en fournissant des analyses invasive de la cancérogenèse liée changement de propriétés optiques et les changements de l'architecture en couches de tissu-à-dire la détection visuelle des structures dans l'image PTOM.

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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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<em>In Vivo,</em> percutanée, Aiguille Based, tomographie par cohérence optique des masses rénales
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Wagstaff, P. G., Swaan, A., Ingels, A., Zondervan, P. J., van Delden, O. M., Faber, D. J., van Leeuwen, T. G., de la Rosette, J. J., de Bruin, D. M., Laguna Pes, M. P. In Vivo, Percutaneous, Needle Based, Optical Coherence Tomography of Renal Masses. J. Vis. Exp. (97), e52574, doi:10.3791/52574 (2015).More

Wagstaff, P. G., Swaan, A., Ingels, A., Zondervan, P. J., van Delden, O. M., Faber, D. J., van Leeuwen, T. G., de la Rosette, J. J., de Bruin, D. M., Laguna Pes, M. P. In Vivo, Percutaneous, Needle Based, Optical Coherence Tomography of Renal Masses. J. Vis. Exp. (97), e52574, doi:10.3791/52574 (2015).

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