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Medicine

生体内 、経皮、ニードルベース、腎大衆の光コヒーレンストモグラフィー

doi: 10.3791/52574 Published: March 30, 2015

Introduction

過去数十年、腎大衆1,2の発生率の着実な増加を示している。今まで、腎腫治療の決定は、主にMRIとCT撮像特性、年齢および併存疾患に基づいて行われてきた。しかしこれらの診断法と臨床パラメーターは本当に腎質量の悪性の可能性を検出するためのフィネスを欠いている。病理学的評価のための十分な組織(診断)とコア生検または細針吸引95〜100%3の範囲の感度と特異性の両方を持つ客観的な腫瘍の分化を提供します。そのため生検は不審な腎大衆4,5の評価で受け入れを集めています。しかし、十分な組織生検なしでは、遅延、診断、または腎実質(非診断)法線が全体の10〜20%の割合で発生し、小さな腎腫瘤では30%までで(<4センチのSRM)を確立する追加のための頻繁な必要性に起因する診断プロセス生検手順3,5。

光コヒーレンストモグラフィ(OCT)は、腎腫分化における上記の障害を克服する可能性を有する新規なイメージングモダリティである。近赤外光の後方散乱に基づいて、10月2~3程度の効果的な組織浸透に15μmの距離分解能を有する画像を提供する( 図1,2)。ファーバーによって記載されるように6:組織浸透のミリメートル当たり信号強度の損失、組織特異的な光散乱の結果は、減衰係数(ミリメートル-1μOCT)として表される組織学的特徴は、組織分化の定量的パラメータ( 図3)を提供するのOCT値をμと相関することができる。

発癌中は、悪性細胞が増加した数、とのより大きく、より不規則な形の核を表示高い屈折率およびより活性なミトコンドリア。による細胞成分のこの過剰発現、μ10月の変化が良性腫瘍または非罹患組織7に悪性腫瘍を比較する際に予想される。

最近では、良性と悪性の腎腫瘤8,9を区別する表面的な10月の能力を研究した。 16人の患者では、腫瘍組織の術中のOCT測定は、外部に配置されたOCTプローブを用いて得た。同じ患者の非罹患組織のOCT測定値からなる制御アーム。正常組織は、腫瘍の分化のために、OCTの可能性を確認し、悪性組織と比較して有意に低い中央値の減衰係数を示した。この定量分析は、尿路上皮癌10,11及び外陰上皮新形成分化12などの悪性組織のグレード他のタイプと同様の方法で適用されている。

と診断された患者でENT ">我々は、現場での腫瘍分化と組み合わせたリアルタイムイメージングを提供し、光学的生検に10月を開発することを目指しています。現在の研究の目的は、経皮、針ベースを記述することで、10月のアプローチ腎臓の質量を強化する固体。この方法の説明には、我々の知る限り、腎腫瘍の10月に基づく針の可能性を評価する最初のものです。

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Protocol

提示手順は、学術医療センターアムステルダム、登録番号NL41985.018の治験審査委員会によって承認された研究プロトコルの下で行われます。書面によるインフォームドコンセントは、すべての参加者から要求されている。

1.システム

  1. この実験のために、1,280-1,350波長帯13で動作する、フーリエドメインOCTシステムを使用する。フーリエ領域低コヒーレンス干渉法は、第一世代の時間領域OCTシステムと比較した場合、データ収集速度を増加させる連続スキャンを可能にする。注:OCTシステムは、約90°の角度で螺旋状に走査し、光ファイバプローブとインターフェースされる。これは、2.7Fの外径(0.9 mm)の135センチ挿入可能な長さを有している。プローブは、54ミリメートルのプルバック範囲で駆動モータと光コントローラ(取付ドック)を通じて10月コンソールに接続します。取得したOCTデータセットは、541の断面像(Bスキャ​​ン)ワットから成り15μmの距離分解能i番目( 図1,2)。
  2. Kodach 14,15により、前述のように正確で再現性の減衰測定を保証するために、脂肪乳剤、( 例えば 、イントラリピッド)の重量百分率に基づいてμ10月増加する濃度について測定することによって較正する。
    要するに:
    1. 0.125、0.250、0.5、1.0、2.0、4.0、10、15、20(ストック)パーセントの濃度を達成するために、脱イオンH 2 O、20%の脂肪乳剤の標準的なバッチを希釈する。
      1. 脂肪乳剤の混合物200mlにOCTプローブを配置し、OCT計測を取得する。
      2. 相互参照は、文献中で既知の値とμ10月の値を抽出した。

2.タイム·アウトと患者位置決め

  1. PR、手順を開始する前に、名前、生年月日、手順を確認し、「タイムアウト」を実行ocedural側、抗凝固剤の使用、およびアレルギー。
  2. 腫瘍の位置に応じて、どちらを起こしやすいまたは側臥位で患者を置く。十分な支援を患者に提供し、彼/彼女は20から40分間にわたってこの位置に快適であることを期待しているかどうかを確認。
  3. 超音波(US)16を使用して、腫瘍をローカライズし、永久的なインクで皮膚に針落ち点をマーク。
    注:コンピュータ断層撮影(CT)を使用する場合は、アクセス針の好ましい位置をローカライズするために柔軟な針誘導テンプレートを使用します。

3.消毒と滅菌ドレープ

  1. 手術帽と口カバーに入れてください。
  2. 以前に配置された針落ちマーク(ステップ2.3)を削除しないように注意しながら、クロルヘキシジン/アルコール溶液を用いて、穿刺部位の周りの皮膚を清掃してください。広域消毒すると、予期しないアクセス針の再配置の場合の追加の洗浄の必要性を防ぐことができます。
  3. Rはた10mlシリンジ、鈍吸引針、21 G注射針、メス、15 G同軸導入針、18 Gのトロカール針、及び16:無菌コンテンツのegardを含む経皮的穿刺セットを開きGコア生検銃。
  4. その後手の消毒剤を適用して、徹底的に手を洗う。手術衣及び滅菌手袋を着用してください。
  5. 無菌ドレープで患者をカバーしています。
  6. 超音波プローブの周りに無菌カバーを適用し、所定の位置にニードルガイドを修正。

4. 10月の準備

  1. 10月コンソールを起動し、コンソールインターフェイスを使用して、患者ID、姓、名、およびDOB(生年月日)をラベルの分野で患者の詳細を入力してください。
  2. 無菌のコンテンツのに関しては、OCTプローブ、無菌の取り付けドックカバー、および5ミリリットルルアーロックシリンジを含む10月のパッケージを展開。
  3. 10月コンソールマウントドックに無菌のカバーを適用します。非無菌取り付けドックを導くことが必要ですアシスタントの助けを。
  4. 0.9%NaClで5ミリリットル注射器を記入し、フラッシングポートに取り付けます。水がプローブカバーの先端部に表示されるまで、OCTプローブをフラッシュします。
  5. 取り付けドックにOCTプローブをロードします。回転させて、適切な機能を確認した赤色の光を放出するプローブをロードした後。損傷のリスクを最小限に抑えるために紅潮し、ロード中にその保護カバーにプローブのままにしておきます。
  6. そのカバーからOCTプローブを削除します。硬い表面にプローブを配置し、チップを短縮するメスを使用しています。光ファイバとプリズムに圧力を最小限にするために、切削中にプローブの先端部を固定します。オリエンテーションのために放出される(赤色)光を用いて、プリズムから遠位5ミリメートルをカット。

5.穿刺

  1. 2%リドカインた(20mg / ml)を用いて、皮膚および深層を麻酔。リドカインを有効にするためにできるように、数分待ちます。痛みがある場合に患者情報を確認して下さい。
  2. ニードルガイドを使用して、配置する撮影により位置を確認する15 G同軸導入針。配置が満足のいくものである場合には、オブチュレータ(鋭い針芯)を削除。
  3. 腫瘍を貫通、導入針を通じて18のGトロカール針を配置します。再びイメージングと針の位置を確認します。配置が満足のいくものである場合には、閉塞具を取り外します。
  4. 抵抗を感じまで、トロカール針までのOCTプローブフィード。
  5. OCTプローブを固定して、腫瘍組織をOCTプローブを露出する、トロカール針を後退させる。腫瘍内のトロカール針の先端を維持することは、呼吸サイクル中のOCTプローブのよじれを最小限に抑えます。これは、プローブの損傷のリスクを低下させる。
  6. 10月スキャン:
    1. データセットあたり541 Bスキャンに設定コンソールで、10月のスキャンを実行します。ここで使用されるOCTシステムは、特定のパラメータ調整を必要としない5.4センチメートルの長さにわたって、自動プルバックを実行します。
    2. (品質、工芸品のためのスキャンおよび固形組織の外観を確認してください図1A)。アーティファクトは最も一般的に円形のバンドが通常の10月パターン( 図1B)から出て立って現れる。
    3. 人工物が再スキャン後に続く場合はプローブを交換してください。
  7. 10月3日のデータセットの最小までの手順を繰り返し5.6が取得される。
  8. インプレース導入針を残して、OCTプローブ及びトロカール針を外します。
  9. コア生検銃をARMおよびイメージング上の位置を確認し、導入針を介して配置します。
  10. 位置決めが満足のいくものである場合には、生検銃を発射。
  11. 病理部門プロトコルに従って容器に生検材料を配置します。ここでは、紙のインレイとペトリ皿、上の場所を検は十分に0.9%NaClで飽和。
  12. コア生検の品質を確認し、十分な材料が得られるまでステップ5.9と5.10を繰り返します。

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Representative Results

最初の25の腫瘍(23例)のうち、24成功したOCTの手順の合計を行った。あるケースでは、プローブの故障は、OCTスキャンを取得することができないことにつながった。二つの有害事象(AE)は、議論の項で詳細に記載されており、発生した。一般的な患者の特徴を表1に記載されている。

10月コンソールは、取得したデータセットの即時定性分析のために、リアルタイムのOCT画像を提供するソフトウェアがプリインストールされています。さらなる分析及び減衰測定のために、10月のデータは、生データ、TIFF、DICOMまたはAVI形式としてエクスポートすることができます。 10月 10月のデータのは、社内で開発されたソフトウェアを使用して行われμの定量分析。

面積測定ソフトウェアを使用して、3DボリュームはRAWデータ( 図2A)からレンダリングされる。これは3軸に沿ってorthoslicingの可能性でスキャン軌道の3D概要を説明します。表示されたデータセットInは図2に、完全プルバック長にわたって良好な品質を示しています。 、腎周囲脂肪組織( 図2D)およびトロカール針の内側-明確な視覚的な区別は、固形組織(C図2B)との間で行うことができる。エクスポートされたTIFFファイルは、積み重ねられたBスキャンをスクロールして2Dで表示できるようにImageJのベースのソフトウェア·パッケージにロードされます。関心領域(ROI)が選択されたOCTデータセットの2Dおよび3D可視化を組み合わせる。

ROI内の等間隔のBスキャンが選択されている( 図2、3)。それぞれのBスキャン内では減衰係数は、プローブ( 図3A、D)の中心部から外側に放射する直線に沿って決定されます。 ImageJのベースのソフトウェアパッケージは、グラフ内の減衰線に沿ってデータ点をプロットするオプションを有する。表示されたグラフの傾きは、減衰係数多項式を表す icient( 図3B、E)。

組織病 ​​理学的結果( 図3C、F)の減衰測定値を相関させることによって、組織特異的なカットオフ値は、腫瘍の分化のための手段を提供することを導出することができる。

図1
図1(A) 固形組織の10月Bスキャン。円形アーチファクトとB)10月Bスキャン。

図2
図2は:(A)3Dボリューム541積み重ねBスキャンからレンダリング。 (B - C)は、成功したOCTプローブの配置を示す、固形組織を示すB-スキャンを選択した。 (D)腎周囲脂肪組織を示すBスキャンを選択しました。

ove_content「FO:キープtogether.withinページ= "常に"> 図3
図3:10月の分析と相関明細胞腎細胞癌の(A - C)と好酸性顆粒細胞腫(D - E)。強調表示された行(A、D)に沿ってポイントをプロットすると、描かれたグラフ(B、E)を提供します。グラフの傾きは、減衰係数を表す。続いて、減衰係数は、組織特異的なカットオフ値を導出するために、同じ場所(C、F)から病理標本に相関する。

患者号 23
腫瘍号 25
年齢(歳):AVG(レンジ) 63.7(32から83)
マックストンumor直径(cm)の:AVG(レンジ) 3.5(1.4から7.5)
セックス
男性(%) 17(68)
雌(%) 8(32)
腫瘍側
左(%) 15(60)
右(%) 10(40)
腫瘍部位
完全に上位の極性行の上または下極性ライン(%)以下に 8(32)
極性ライン(%)を横切る 9(36)
>極性ラインまたは全体で50%の軸方向正中または極性ライン間(%)を横切る 8(32)
外方増殖性/内生的特性
≥50%の外方増殖(%) 10(40)
<50%の外方増殖性(%) 14(56)
完全に内生(%) 1(4)

表1:患者の特徴。

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Discussion

この公報では、腎臓の10​​月、ベースの経皮的、針の実現可能性について報告する。これは、「光学的生検」と呼ば腫瘍分化のための臨床的に適用可能な技術、に10月の発展に不可欠な最初のステップです。私たちの最初の25人の患者が簡単で安全手順であることが、経皮10月を示している。光学的生検は、従来のコア生検上の2つの利点がある。まず、OCTデータのリアルタイム取得および分析は、従来の病理の処理時間の5〜10日と比較して、瞬時に診断結果を提供する。第二に、OCTは、従来の生検のために20%の非診断手順、の量を減少させる可能性がある。 OCTスキャンは腎周囲脂肪または影響を受けていない腎臓の組織(非診断結果)を明らかにしたときにOCTオペレータが正常に腫瘍を標​​的とするOCTプローブを再配置することができる。

二つの有害事象(AE)は、最初の25人の患者の間で発生しました。ザ·最初のAEは、既知の休息後に解決低血圧のエピソード、そして0.9%のNaCl点滴を有する患者において、処置後低血圧だった。

第AEの剪断されたOCTプローブ先端の断片である。測定中に彼の息を保持するために患者を要求すると、深吸気を促した。過度の腎臓の動きがよじれ、その後、トロカール針の端にの剪断するOCTプローブを引き起こした。 1〜2ミリメートルのプローブ断片は、その場に残った、まだ問題や不快感を生じない。このAEは、呼吸時に、トロカール針の端に、トロカール針の先端は、OCTプローブのねじれを最小限に腫瘍(プロトコルステップ5.5)内に保持した後の患者において、患者番号10のOCT手順の間に起こったサイクル。断層手順のこの変更は、OCTプローブに実質的に少ない応力を示している。しかし、更なる将来の評価が必要である。

本研究で使用したOCTプローブは設計されている冠状動脈の血管内イメージングのため。 2.7 F(0.9ミリメートル)の直径と組み合わせて自動化されたプルバックスキャンの可能性は腎腫瘍のベース10月針のために、このプローブに適しています。しかし、光ファイバの繊細な自然と先端チップに融合したプリズムが損傷を受け、プローブが受けやすくなる。 10月のデータセットが取得される前に3例では、手順の間にプローブ操作が1の場合に、プローブの失敗の原因となった。プリズムの顕微鏡検査は、光ファイバの破断故障の最も可能性の高い原因を作る、異常は認められなかった。

定量的データ分析は、組織特異的減衰カットオフ値の導出が必要となる。これは、目的とする組織の分化のための手段を提供する。我々は、OCTは、良性および悪性病変との間で、その後、腎細胞癌の3つの主な悪性腫瘍のサブグループを区別することが可能であると仮定した。現在、減衰値はから手動で計算される時間のかかるプロセスである興味、の選択された領域。私たちは、自動化された減衰の計算のためのソフトウェアを開発した。これは、ROIの選択に間および観察者のばらつきを低減する分析プロセスをスピードアップし、データセットごとの測定値の数を増加させる。 10月コンソールにインスタント減衰係数の計算のために、このソフトウェアの統合は完全に機能し、臨床的に適用可能な光学的生検技術の開発に必要な将来のステップである。

また、定性分析プロトコルが必要である。影響を受けない組織(腎周囲脂肪のすなわち認識)の特徴のイントラ手続き認識は非診断手順の数を減らす、OCTプローブの再配置を促すことができます。また、定性分析は減衰係数の計算のためにROIを選択することが必要である。現在、得点することが事前に定義された視覚的な面からなるプロトコルを開発している。 sufficienた場合Tデータセットが取得され、盲検化された観察者は、このプロトコルを検証します。

腎腫の治療戦略の成功は、スマート治療計画プロトコル、リアルタイム識別子(サブタイプ及び等級)および病変の追跡を使用して、正確な境界及びプロファイルの決定に依存している。病変の両方のフォローアップ戦略とリアルタイムの識別は、現在の診断技術を用いて満たされていない課題である。光学的生検の形態におけるOCTは、OCT画像における構造の視覚的検出、すなわち、光学的性質、層状組織構造の変化が発癌に関連する変化の最小侵襲的分析を提供する、これらの要件を満たす可能性がある。

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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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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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