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Medicine

En Vivo, percutánea, Aguja Based, tomografía de coherencia óptica de las masas renales

doi: 10.3791/52574 Published: March 30, 2015

Introduction

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Las últimas décadas han mostrado un aumento constante en la incidencia de tumores renales 1,2. Hasta ahora, las decisiones de tratamiento en masa renal se han realizado principalmente en la base de MRI y CT características de imagen, la edad y la comorbilidad. Sin embargo, estos métodos de diagnóstico y los parámetros clínicos carecen de la sutileza para detectar realmente el potencial de malignidad de una masa renal. Una biopsia de núcleo o aspiración con aguja fina con el tejido suficiente para la evaluación patológica (de diagnóstico) proporciona la diferenciación tumoral objetiva tanto con la sensibilidad y especificidad en el rango de 95-100% 3. Por lo tanto la biopsia está ganando aceptación en la evaluación de las masas renales sospechosas 4,5. Sin embargo, las biopsias sin tejido suficiente para establecer un diagnóstico o con normalidad parénquima renal (no diagnóstico) se producen a un ritmo del 10-20% en general, e incluso hasta un 30% en pequeñas masas renales (<4 cm, MER), lo que retrasa el proceso de diagnóstico debido a la necesidad frecuente para adicionalprocedimientos de biopsia de 3,5.

La tomografía de coherencia óptica (OCT) es una novela técnica de imagen que tiene el potencial para superar los obstáculos mencionados en la diferenciación de la masa renal. Basado en la retrodispersión de la luz del infrarrojo cercano, OCT proporciona imágenes con una resolución axial 15 micras, con una penetración en el tejido eficaz de 2-3 mm (Figura 1, 2). La pérdida de intensidad de la señal por milímetro de penetración en el tejido, una resultante de los tejidos específicos de dispersión de la luz, se expresa como el coeficiente de atenuación (μ OCT: -1 mm) como se describe por Faber et al 6.. Características histológicas se pueden correlacionar con los valores μ octubre proporcionar un parámetro cuantitativo para la diferenciación de tejidos (Figura 3).

Durante la carcinogénesis, las células malignas muestran un número aumentado, los núcleos más grandes y con forma irregular un mayor índice de refracción y las mitocondrias más activos. Debido a esta sobreexpresión de componentes de la célula, un cambio en μ OCT es de esperar cuando la comparación de los tumores malignos de tumores benignos o tejido no afectado 7.

Recientemente se ha estudiado la capacidad de la TCO superficial para diferenciar entre masas renales benignos y malignos 8,9. En 16 pacientes, intraoperatorias mediciones octubre de tejido tumoral se obtuvieron utilizando una sonda de octubre colocado externamente. El grupo de control compuesto por mediciones octubre de tejido no afectado en los mismos pacientes. El tejido normal mostró un coeficiente de atenuación mediana significativamente menor en comparación con el tejido maligno, lo que confirma el potencial de la OCT para la diferenciación del tumor. Este análisis cuantitativo se ha aplicado de una manera similar a la de grado otros tipos de tejido maligno, tales como carcinoma urotelial 10,11 y vulvar diferenciación neoplasia epitelial 12.

ent "> Nuestro objetivo es desarrollar octubre en una biopsia óptica, que proporciona imágenes en tiempo real combinado con la diferenciación del tumor en el terreno. El objetivo del presente estudio es describir un percutánea, aguja basada, octubre enfoque en pacientes diagnosticados con un masa renal mejorador sólido. Esta descripción del método es, a nuestro entender, el primero en evaluar la posibilidad de aguja octubre con base de tumores renales.

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Protocol

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El procedimiento presentado se lleva a cabo bajo un protocolo de investigación aprobado por la Junta de Revisión Institucional del Centro Médico Académico de Amsterdam, número de registro NL41985.018. Consentimiento informado por escrito se requiere de todos los participantes.

1. Sistema

  1. Para este experimento, utilizar un sistema OCT de dominio Fourier, que opera a una banda de longitud de onda de 1,280-1,350 nm 13. Dominio de Fourier interferometría de baja coherencia permite la exploración continua que aumenta la velocidad de adquisición de datos en comparación con los sistemas TCO de dominio de tiempo de la primera generación. Nota: El sistema octubre se interconecta con una sonda de fibra óptica, la exploración helicoidal en ~ 90 ° ángulo. Tiene un diámetro exterior de 2.7F (0,9 mm) y una longitud insertable de 135 cm. La sonda se conecta a la consola de octubre hasta un motor de accionamiento y el controlador óptico (muelle de montaje) con un rango de retroceso de 54 mm. Los conjuntos de datos de OCT adquiridas constan de 541 imágenes de cortes transversales (B-scan) wITH una resolución axial de 15 mm (Figura 1, 2).
  2. Para garantizar mediciones de atenuación exactos y reproducibles, calibrar mediante la medición μ PTU para su aumento de las concentraciones con base en porcentaje en peso de una emulsión de grasa, (por ejemplo, Intralipid) como se describe anteriormente por Kodach et al. 14, 15.
    En breve:
    1. Diluir un lote estándar de 20% de emulsión de grasa con desmineralizada H 2 O para alcanzar concentraciones de 0,125, 0,250, 0,5, 1,0, 2,0, 4,0, 10, 15 y 20 (de stock) por ciento.
      1. Coloque la sonda octubre en 200 ml de mezcla de emulsión de grasa y adquirir una medición de octubre.
      2. Referencia cruzada extraído μ octubre valores con valores conocidos en la literatura.

2. Time Out y Colocación del paciente

  1. Antes de iniciar el procedimiento, realice un "tiempo fuera" comprobar el nombre, fecha de nacimiento, procedimiento, prlado ocedural, uso de anticoagulantes, y las alergias.
  2. Dependiendo de la localización del tumor, colocar al paciente en cualquier posición decúbito prono o lateral. Proporcionar al paciente con un apoyo adecuado y verificar si él / ella espera estar cómodo en esta posición durante un período de 20 a 40 min.
  3. El uso de ultrasonido (US) 16, la localización del tumor y marcar el punto de entrada de la aguja en la piel con tinta permanente.
    NOTA: Cuando se utiliza la tomografía computarizada (TC), utilice una plantilla orientación aguja flexible para localizar la posición preferente de la aguja de acceso.

3. Desinfección y estéril Draping

  1. Ponte una gorra y la boca cubierta quirúrgica.
  2. Limpie la piel alrededor del sitio de la punción utilizando una solución de clorhexidina / alcohol, teniendo cuidado de no quitar la marca de entrada de la aguja colocada previamente (paso 2.3). Desinfección de un área amplia evitará la necesidad de una limpieza adicional en caso de inesperado reposicionamiento aguja de acceso.
  3. Con reGard del contenido estéril, abrir el conjunto de la punción percutánea que contiene: una jeringa de 10 ml, una aguja de aspiración romo, un G aguja de inyección 21, un bisturí, una aguja introductora co-axial 15 G, G una aguja trocar 18 y un 16 G pistola de biopsia de núcleo.
  4. Lávese bien las manos, aplicar desinfectante de manos después. Ponte una bata quirúrgica y guantes estériles.
  5. Cubra al paciente en paños estériles.
  6. Aplique una cubierta estéril alrededor de la sonda de ultrasonido y fijar la guía de la aguja en su lugar.

4. Preparación octubre

  1. Inicie la consola de octubre e introduzca los datos del paciente en los campos marcados identificación del paciente, apellido, primer nombre y DOB (fecha de nacimiento), utilizando la interfaz de la consola.
  2. Respecto del contenido estéril, descomprimir el paquete de octubre que contiene una sonda de octubre, una cubierta de muelle de montaje estéril y una jeringa luer-lock 5 ml.
  3. Aplicar la cubierta estéril hasta el muelle de montaje de la consola octubre. Guiando el muelle de montaje no estéril requiere laayuda de un asistente.
  4. Llene la jeringa de 5 ml con NaCl al 0,9% y adjuntarlo al puerto de descarga. Enjuague la sonda de octubre hasta que aparezca agua en la parte distal de la cubierta de la sonda.
  5. Cargue la sonda de octubre en la base de montaje. Después de cargar la sonda girará y emitir luz roja de confirmar su correcto funcionamiento. Deja la sonda en su cubierta protectora durante el lavado y la carga para reducir al mínimo el riesgo de daños.
  6. Retire la sonda de octubre de su cubierta. Coloque la sonda sobre una superficie dura y el uso de un bisturí para acortar la punta. Fijar la parte distal de la sonda durante el corte con el fin de minimizar la presión sobre la fibra óptica y el prisma. Cortar 5 mm distal del prisma, utilizando la (rojo) luz emitida para la orientación.

5. Punción

  1. Anestesiar la piel y las capas profundas utilizando lidocaína al 2% (20 mg / ml). Espere unos minutos que permitan la lidocaína para tener efecto. Pregunte al paciente si hay algún dolor.
  2. Uso de la guía de la aguja, coloque la15 G co-axial la aguja introductora la verificación de la posición a través de imágenes. Si la colocación es satisfactoria, retire el obturador (núcleo aguja).
  3. Coloque el G aguja trocar 18 a través de la aguja introductora, la perforación de la tumor. Una vez más verificar la posición de la aguja con formación de imágenes. Si la colocación es satisfactoria retirar el obturador.
  4. Alimentar a la sonda de octubre hasta la aguja trocar hasta sentir resistencia.
  5. Mientras que la fijación de la sonda de PTU, retraer la aguja trocar, dejando al descubierto la sonda OCT para el tejido tumoral. Manteniendo la punta de la aguja trocar dentro del tumor minimiza el retorcimiento de la sonda de PTU durante ciclos de respiración. Esto reduce el riesgo de daño de la sonda.
  6. Octubre Scan:
    1. Realizar una exploración octubre, con la consola fijado en 541 B-scan por conjunto de datos. El sistema OCT utiliza aquí llevará a cabo una retirada automatizada en una longitud de 5,4 cm que no requieren ajustes de parámetros específicos.
    2. Compruebe la exploración de calidad, artefactos y la aparición de tejido sólido (Figura 1A). Los artefactos más comúnmente aparecen como bandas circulares de pie entre el patrón normal octubre (Figura 1B).
    3. Vuelva a colocar la sonda si persiste después de volver a analizar artefactos.
  7. Repita el paso 5.6 hasta un mínimo de 3 conjuntos de datos de OCT se adquieren.
  8. Retire la sonda PTU y aguja trocar, dejando la aguja introductora en el lugar.
  9. Armar el arma biopsia central y colocarlo a través de la aguja introductora, la verificación de la posición en la imagen.
  10. Si la colocación es satisfactoria, disparar el arma biopsia.
  11. Coloque el material de biopsia en el recipiente según el protocolo departamento de patología. Aquí, lugar biopsias en una placa de Petri con una incrustación de papel, suficientemente saturados con 0,9% de NaCl.
  12. Compruebe la calidad de la biopsia central y repita el paso 5.9 y 5.10 hasta obtener material suficiente.

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Representative Results

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Entre los primeros 25 tumores (23 pacientes), se realizaron un total de 24 procedimientos exitosos octubre. En un caso de un mal funcionamiento de la sonda llevó a la incapacidad para adquirir una exploración de PTU. Dos eventos adversos (AE) se produjo, que se describen en detalle en la sección de discusión. Características generales de los pacientes se encuentran en la Tabla 1.

La consola de octubre ha software pre-instalado que proporciona en tiempo real las imágenes de OCT para el análisis cualitativo inmediato de los conjuntos de datos adquiridos. En las medidas de análisis y de atenuación, los datos de octubre se pueden exportar como datos en bruto, TIFF, DICOM o formato AVI. El análisis cuantitativo de μ octubre de los datos de octubre se realiza utilizando internamente software desarrollado.

El uso de software planimétrico, un volumen 3D se hace a partir de los datos RAW (Figura 2). Esto proporciona una visión 3D de la trayectoria escaneada con la posibilidad de orthoslicing a lo largo de 3 ejes. El conjunto de datos i mostradon La figura 2 muestra una buena calidad en toda la longitud retirada completa. Una distinción visual clara se puede hacer entre tejido sólido (Figura 2B - C), el tejido graso perirrenal (Figura 2D) y el interior de la aguja trocar. Los archivos TIFF exportados se cargan en un paquete de software ImageJ basado para poder verlo en 2D desplazándose por los B-scan apilados. La combinación de la visualización en 2D y 3D del conjunto de datos octubre una región de interés (ROI) se selecciona.

Dentro del ROI B-scan equidistantes son seleccionados (Figura 2, 3). Dentro de los respectivos B-escanea el coeficiente de atenuación se determina a lo largo de una línea recta que irradia hacia el exterior desde el centro de la sonda (Figura 3A, D). El paquete de software basado ImageJ tiene la opción de planear los puntos de datos a lo largo de la línea de atenuación en un gráfico. La pendiente de la gráfica que se muestra representa el coeficiente de atenuación ciente (Figura 3B, E).

Al correlacionar las mediciones de atenuación de los resultados de histopatología (Figura 3C, F), los valores de corte específicos de tejido se pueden derivar suministrando los medios para la diferenciación del tumor.

Figura 1
Figura 1: (A) Octubre B-scan de tejido sólido. B) octubre B-scan con artefacto circular.

Figura 2
Figura 2: volumen (A) 3D prestados desde 541 B-scan apilados. (B - C) B-scan seleccionados que muestran tejido sólido, lo que indica exitosa colocación de la sonda octubre. (D) Seleccionado B-scan muestra tejido de grasa perirrenal.

ove_content "fo: keep-together.within-page =" always "> Figura 3
Figura 3: OCT análisis y correlación de un celular de carcinoma de células claras del riñón (A - C) y un oncocitoma (D - E). Trazado de los puntos a lo largo de la línea resaltada (A, D) proporciona los gráficos representados (B, E). La pendiente de los gráficos representa el coeficiente de atenuación. Posteriormente, el coeficiente de atenuación se correlaciona con el espécimen de patología de la misma ubicación (C, F) a fin de obtener valores de corte específicos de tejido.

Paciente No. 23
Tumor No. 25
Edad (años): AVG (rango) 63,7 (32-83)
Max tumor diámetro (cm): AVG (rango) 3.5 (01.04 a 07.05)
Sexo
Masculino (%) 17 (68)
Mujeres (%) 8 (32)
Lado del tumor
Izquierda (%) 15 (60)
Derecho (%) 10 (40)
Localización del tumor
Enteramente encima de la línea polar superior o por debajo recta polar inferior (%) 8 (32)
Cruza la línea polar (%) 9 (36)
> 50% a través de la línea polar o cruza la línea media axial o entre líneas polares (%) 8 (32)
Exofíticas propiedades / endófitos
≥50% exofítica (%) 10 (40)
<50% exofítica (%) 14 (56)
Enteramente endófitos (%) 1 (4)

Tabla 1: Características de los pacientes.

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Discussion

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En esta publicación nos informe sobre la viabilidad de la percutánea, la aguja basada, octubre del riñón. Este es un primer paso esencial en el desarrollo de octubre en una técnica aplicable clínicamente para la diferenciación del tumor, denominado como una "biopsia óptica". Nuestros primeros 25 pacientes han demostrado percutánea octubre al ser un procedimiento sencillo y seguro. Una biopsia óptica tiene dos ventajas sobre biopsias convencionales. En primer lugar, la adquisición en tiempo real y análisis de datos OCT proporcionar resultados de diagnóstico inmediatos, en comparación con los 5-10 días de tiempo de procesamiento de la patología convencional. En segundo lugar, OCT tiene el potencial de reducir la cantidad de procedimientos no de diagnóstico, que es 20% para las biopsias convencionales. Cuando una exploración de octubre revela grasa perirrenal o de tejido renal (resultados no diagnósticos) no afectados al operador octubre puede cambiar la posición de la sonda de octubre para atacar con éxito el tumor.

Dos eventos adversos (AE) se produjeron entre los primeros 25 pacientes. Laprimero AE fue la hipotensión post-intervención en un paciente con episodios conocidos de hipotensión, que se resolvieron tras el descanso y el 0,9% de NaCl infusión.

En la segunda AE un fragmento de la punta de la sonda octubre esquilada de. Pedir al paciente que contenga la respiración durante las medidas provocaron la inspiración profunda. Movimiento de riñón excesivo causado la sonda de OCT para doblar y posteriormente de cizallamiento de en el borde de la aguja trocar. Un fragmento de la sonda de 1-2 mm permaneció in situ, sin embargo, no causó problemas o molestias. Esta AE tuvo lugar durante el procedimiento de octubre de paciente número 10. En los siguientes pacientes la punta de la aguja trocar se mantuvo dentro del tumor (paso protocolo 5.5) minimizar el retorcimiento de la sonda de octubre, en el borde de la aguja trocar, durante la respiración ciclos. Esta modificación del procedimiento de octubre ha mostrado sustancialmente menos tensión en la sonda PTU. Sin embargo, una evaluación adicional prospectivo es necesario.

La sonda de octubre utilizado en este estudio está diseñadopara formación de imágenes intravascular de las arterias coronarias. La posibilidad de escanear retroceso automático combinado con el diámetro de 2.7 F (0,9 mm) hace que esta sonda adecuada para aguja octubre basado de los tumores renales. Sin embargo, la naturaleza delicada de la fibra óptica y el prisma fusionado a la punta distal de la sonda hacen susceptibles al daño. En 3 casos, la sonda manipulación durante el procedimiento causado el fracaso de la sonda, en 1 caso ante un conjunto de datos de octubre podría ser adquirida. La inspección microscópica del prisma no mostró alteraciones, haciendo un alto en la fibra óptica, la causa más probable del fracaso.

Análisis de datos cuantitativos requiere derivación de los valores de corte de atenuación específica de tejido. Esto proporciona los medios para la diferenciación de los tejidos objetivo. Nuestra hipótesis es que octubre es capaz de diferenciar entre lesiones benignas y malignas y, posteriormente, entre las 3 principales subgrupos malignas de carcinoma de células renales. Actualmente, los valores de atenuación se calculan manualmente desdedeterminadas zonas de interés, que es un proceso que lleva tiempo. Hemos desarrollado un software para el cálculo de la atenuación automática. Esto reduce la inter e intra-observador variabilidad en la selección de ROI, acelera el proceso de análisis y aumenta el número de mediciones por conjunto de datos. La integración de este software para el cálculo de coeficiente de atenuación instantánea en la consola OCT es un paso necesario en el futuro desarrollo de una técnica de biopsia óptica totalmente funcional y clínicamente aplicable.

Además, un protocolo de análisis cualitativo es necesario. Reconocimiento intra-procesal de características de tejido no afectado (es decir, el reconocimiento de la grasa perirrenal) podría llevar a octubre sonda de reposicionamiento, reducir el número de procedimientos no de diagnóstico. Por otra parte, es necesario un análisis cualitativo para seleccionar un ROI de cálculo del coeficiente de atenuación. Actualmente, estamos desarrollando un protocolo que consiste en aspectos visuales predefinidos que se anotó. Cuando suficient conjuntos de datos se adquieren, observadores cegados validarán este protocolo.

El éxito de las estrategias de tratamiento en masa renal se basa en adecuada delimitación y determinación de perfiles, utilizando protocolos de planificación de tratamiento inteligentes e identificación en tiempo real (subtipos y clasificación) y el seguimiento de la lesión. Ambas estrategias de seguimiento e identificación en tiempo real de una lesión son desafíos no resueltos utilizando las técnicas de diagnóstico actuales. PTU la forma de una biopsia óptica tiene el potencial de cumplir con estos requisitos, proporcionando un análisis mínimamente invasiva de la carcinogénesis relacionada con el cambio de las propiedades ópticas y cambios de la arquitectura del tejido en capas es decir, la detección visual de las estructuras en la imagen de OCT.

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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>En Vivo,</em> percutánea, Aguja Based, tomografía de coherencia óptica de las masas renales
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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

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