Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Engineering
Click here for the English version

Engineering

हौसले से उत्पादित स्तन कैंसर ट्यूमर के लिए टेराहर्ट्ज इमेजिंग और लक्षण वर्णन प्रोटोकॉल

Published: April 5, 2020 doi: 10.3791/61007
Automatic Translation
*1, *1, 2, 1
1Department of Electrical Engineering, University of Arkansas, 2Oklahoma Animal Disease Diagnostic Laboratory, Oklahoma State University
* These authors contributed equally

Summary

ताजा उत्पादित मानव स्तन कैंसर ट्यूमर ताजा ऊतक हैंडलिंग प्रोटोकॉल के बाद टेराहर्ट्ज स्पेक्ट्रोस्कोपी और इमेजिंग के साथ विशेषता है। भविष्य के इंट्राऑपरेटिव अनुप्रयोगों के लिए समय पर विश्लेषण प्रदान करते समय प्रभावी लक्षण वर्णन को सक्षम करने के लिए ऊतक स्थिति को ध्यान में रखा जाता है।

Abstract

यह पांडुलिपि स्पंदित टेराहर्ट्ज इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी तकनीकों का उपयोग करके ताजा उत्पादित मानव स्तन ट्यूमर को संभालने, विशेषता और छवि को नियंत्रित करने के लिए एक प्रोटोकॉल प्रस्तुत करती है। प्रोटोकॉल में सामान्य घटना पर टेराहर्ट्ज ट्रांसमिशन मोड और 30 डिग्री के तिरछे कोण पर टेराहर्ट्ज प्रतिबिंब मोड शामिल है। एकत्र किए गए प्रायोगिक डेटा विद्युत क्षेत्र की समय डोमेन दालों का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक्चार्ज्ड ऊतक पर एक निश्चित बिंदु के माध्यम से प्रेषित टेराहर्ट्ज इलेक्ट्रिक फील्ड सिग्नल को एक विश्लेषणात्मक मॉडल के माध्यम से संसाधित किया जाता है, ताकि ऊतक के अपवर्तक सूचकांक और अवशोषण गुणांक को निकाला जा सके। एक स्टेपपर मोटर स्कैनर का उपयोग, टेराहर्ट्ज उत्सर्जित पल्स ट्यूमर पर प्रत्येक पिक्सेल से विभिन्न ऊतक क्षेत्रों की एक planar छवि प्रदान करने से परिलक्षित होता है । छवि को समय या आवृत्ति डोमेन में प्रस्तुत किया जा सकता है। इसके अलावा, प्रत्येक पिक्सेल पर अपवर्तक सूचकांक और अवशोषण गुणांक के निकाले गए डेटा का उपयोग ट्यूमर की एक टोमोग्राफिक टेराहर्ट्ज छवि प्रदान करने के लिए किया जाता है। प्रोटोकॉल कैंसर और स्वस्थ ऊतकों के बीच स्पष्ट भेदभाव को दर्शाता है । दूसरी ओर, प्रोटोकॉल का पालन नहीं करने से हवा के बुलबुले की उपस्थिति के कारण शोर या गलत छवियां हो सकती हैं और तरल पदार्थ ट्यूमर की सतह पर रहता है। प्रोटोकॉल स्तन ट्यूमर के सर्जिकल मार्जिन मूल्यांकन के लिए एक विधि प्रदान करता है।

Introduction

टेराहर्ट्ज (THz) इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी पिछले एक दशक में अनुसंधान का एक तेजी से बढ़ता क्षेत्र रहा है । 0.1-4 THz की सीमा में अधिक कुशल और लगातार THz उत्सर्जक के निरंतर विकास ने उनके अनुप्रयोगों को काफी बढ़ा दिया है1। एक क्षेत्र जहां THz ने वादा दिखाया है और महत्वपूर्ण विकास जैव चिकित्सा क्षेत्र2है । टीजेड रेडिएशन को आम तौर पर निश्चितऊतकोंका विश्लेषण करने के लिए उपयोग की जाने वाली शक्ति के स्तर पर nonionizing और जैविक रूप से सुरक्षित दिखाया गया है । नतीजतन, THz इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग विभिन्न ऊतक सुविधाओं को वर्गीकृत करने और अंतर करने के लिए किया गया है जैसे कि जल क्षति और उपचार4,जिगर सिरोसिस5और उत्पादित ऊतकों में कैंसर6,,7। विशेष रूप से कैंसर के आकलन में संभावित नैदानिक और शल्य चिकित्सा अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला शामिल है, और मस्तिष्क8, जिगर,9,अंडाशय10,गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट11,और स्तन,7,12,,13,,14,,15,,15,16,17,18,19के कैंसर के लिए जांच की गई है ।

स्तन कैंसर के लिए THz अनुप्रयोगों मुख्य रूप से मार्जिन मूल्यांकन के माध्यम से स्तन संरक्षण सर्जरी, या लुम्पेक्टोमी का समर्थन करने पर ध्यान केंद्रित कर रहे हैं । एक लुम्पेक्टोमी का उद्देश्य ट्यूमर और आसपास के स्वस्थ ऊतकों की एक छोटी सी परत को हटाना है, पूर्ण मस्तूल के विपरीत, जो पूरे स्तन को हटा देता है। एक बार नमूना फॉर्मेलिन में तय होने के बाद एक बार पैरेलिन, सेक्शनेड, पैराफिन में एम्बेडेड, और माइक्रोस्कोप स्लाइड पर 4 माइक्रोन-5 माइक्रोन स्लाइस में घुड़सवार होने के बाद एक्साइजेड ऊतक के सर्जिकल मार्जिन का मूल्यांकन पैथोलॉजी के माध्यम से किया जाता है। यह प्रक्रिया समय लेने वाली हो सकती है और यदि सकारात्मक मार्जिन20मनाया जाता है तो बाद के समय में एक माध्यमिक शल्य प्रक्रिया की आवश्यकता होती है। अमेरिकन सोसायटी ऑफ रेडिएशन ऑन्कोलॉजी द्वारा वर्तमान दिशानिर्देश इस सकारात्मक मार्जिन को परिभाषित करते हैं क्योंकि सतह स्तर के मार्जिन इंक21से संपर्क करने वाली कैंसर कोशिकाएं हैं। उच्च अवशोषण हाइड्रेटेड ऊतक के लिए THz इमेजिंग मुख्य रूप से ऊतक प्रकार के आधार पर कुछ अलग प्रवेश के साथ सतह इमेजिंग तक सीमित है, जो तेजी से मार्जिन मूल्यांकन की शल्य चिकित्सा जरूरतों को पूरा करने के लिए पर्याप्त है। सर्जिकल सेटिंग के दौरान मार्जिन की स्थिति का त्वरित विश्लेषण सर्जिकल लागत और अनुवर्ती प्रक्रिया दर में बहुत कमी आएगी। आज तक, THz फॉर्मेलिन-फिक्स्ड, पैराफिन-एम्बेडेड (एफएफपीई) ऊतकों में कैंसर और स्वस्थ ऊतकों के बीच अंतर करने में प्रभावी साबित हुआ है, लेकिन ताजा उत्पादित ऊतकों7में कैंसर का विश्वसनीय पता लगाने के लिए अतिरिक्त जांच की आवश्यकता है।

यह प्रोटोकॉल बायोबैंक से प्राप्त ताजा उत्पादित मानव ऊतक नमूनों पर THz इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी करने के लिए कदमों का विवरण देता है। ताजा उत्पादित मानव स्तन कैंसर के ऊतकों पर निर्मित THz अनुप्रयोगों का उपयोग शायद ही कभी प्रकाशित अनुसंधान7,18,,,22,23में किया गया हो, विशेष रूप से अस्पताल के साथ एकीकृत नहीं किए गए अनुसंधान समूहों द्वारा।, ताजा उत्पादित ऊतकों का उपयोग अन्य कैंसर अनुप्रयोगों के लिए इसी तरह दुर्लभ है, अधिकांश गैर स्तन मानव कैंसर उदाहरण पेटू कैंसर24,,25के लिए सूचित किया जा रहा है । इसका एक कारण यह है कि एफएफपीई ऊतक ब्लॉकों का उपयोग करना आसान है और हौसले से उत्पादित ऊतकों की तुलना में संभालना तब तक है जब तक कि अध्ययन के लिए इस्तेमाल की जा रही टीजेडजेड प्रणाली सर्जिकल वर्कफ्लो का हिस्सा नहीं है। इसी तरह, अधिकांश वाणिज्यिक प्रयोगशाला THz सिस्टम ताजा ऊतक को संभालने के लिए तैयार नहीं हैं, और जो लोग सेल लाइन विकास का उपयोग करने के चरणों में अभी भी हैं या केवल पशु मॉडल से उत्पादित ऊतकों को देखना शुरू कर दिया है। एक इंट्राऑपरेटिव सेटिंग के लिए THz लागू करने के लिए आवश्यक है कि इमेजिंग और लक्षण वर्णन कदम पहले से ताजा ऊतक के लिए विकसित किया जाना है ताकि विश्लेषण मानक विकृति प्रदर्शन करने की क्षमता के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है । उन अनुप्रयोगों के लिए जो स्वाभाविक रूप से इंट्राऑपरेटिव होने के लिए नहीं हैं, ताजा ऊतक का लक्षण वर्णन अभी भी एक चुनौतीपूर्ण कदम है जिसे वीवो अनुप्रयोगों और भेदभाव की दिशा में काम करने के लिए संबोधित किया जाना चाहिए।

इस काम का उद्देश्य वाणिज्यिक टीजेड सिस्टम का उपयोग करते हुए हौसले से उत्पादित ऊतकों के लिए टीजेडए आवेदन के लिए दिशानिर्देश प्रदान करना है। इस प्रोटोकॉल को,13,17,19 को स्तन कैंसर ट्यूमर के लिए टीजेड इमेजिंग और स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रणाली26 पर विकसित किया गया था और इसे बायोबैंक7,18से प्राप्त मानव शल्य चिकित्सा ऊतक तक बढ़ाया गया था । जबकि प्रोटोकॉल स्तन कैंसर के लिए उत्पन्न किया गया था, एक ही अवधारणाओं को इसी तरह THz इमेजिंग सिस्टम और ठोस ट्यूमर कैंसर के अंय प्रकार है कि सर्जरी के साथ इलाज कर रहे है जहां सफलता मार्जिन मूल्यांकन27पर निर्भर करता है के लिए लागू किया जा सकता है । हौसले से उत्पादित ऊतकों पर प्रकाशित THz परिणामों की एक काफी छोटी राशि के कारण, यह लेखकों के ज्ञान के लिए पहला काम करने के लिए THz इमेजिंग और लक्षण वर्णन के लिए ताजा ऊतक हैंडलिंग के प्रोटोकॉल पर ध्यान केंद्रित है ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

यह प्रोटोकॉल अरकंसास विश्वविद्यालय में पर्यावरण स्वास्थ्य और सुरक्षा विभाग द्वारा निर्धारित सभी आवश्यकताओं का पालन करता है।

1. टिश्यू हैंडलिंग एरिया स्थापित करें

  1. एक स्टेनलेस स्टील धातु ट्रे ले लो और यह बायोहैजार्ड बैग के साथ कवर के रूप में चित्रा 1में दिखाया गया है । जैविक ऊतकों की कोई भी हैंडलिंग ट्रे क्षेत्र (यानी, ऊतक हैंडलिंग क्षेत्र) के भीतर की जाएगी।
  2. जरूरत पड़ने पर आसान पहुंच के लिए ट्रे के चारों ओर प्रयोगशाला चिमटी, टिश्यू वाइप्स, पेपर तौलिए, फिल्टर पेपर पैक, टिश्यू डाबी की बोतलें, ब्लीच बॉटल और इथेनॉल की बोतल तैयार करें। प्रोटोकॉल के अंत में निपटाने के लिए बायोहैज़र्ड सामग्री की सतह पर किसी भी उपयोग किए गए ऊतकों, पोंछे और दस्ताने रखें।
  3. 10% तटस्थ बफर फॉर्मेलिन के 45 मिलील तक के साथ 50 मिलीआर अपकेंद्री ट्यूब भरें और इसे ऊतक हैंडलिंग ट्रे के पास अपकेंद्रित्र भंडारण ट्रे में रखें।

Figure 1
चित्रा 1: ऊतक हैंडलिंग क्षेत्र का सेटअप। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

2. THz ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए ताजा स्तन कैंसर ट्यूमर हैंडलिंग

सावधानी: किसी भी जीवित ऊतकों को संभालने से पहले, नाइट्रिक हाथ दस्ताने, आंखों की सुरक्षा चश्मे, एक चेहरा मुखौटा, और एक प्रयोगशाला कोट पर डाल दिया। ऊतकों को संभालने और हाथों से सीधे उन्हें छूने से बचने के लिए हमेशा प्रयोगशाला चिमटी का उपयोग करें। एक सील बंद कंटेनर या स्कैनिंग चरण के बाहर ताजा ऊतक के साथ सभी काम चरण 1.1 में स्थापित ऊतक हैंडलिंग क्षेत्र में आयोजित किया जाना चाहिए।

नोट: इस काम में संभाले गए सभी ऊतकों को ड्यूलबेकको के संशोधित ईगल के माध्यम (डीएमईएम) और बायोबैंक से एंटीबायोटिक समाधान में भेज दिया गया था।

  1. डीएमईएम समाधान से थोक ट्यूमर निकालें और इसे ऊतक हैंडलिंग क्षेत्र पर पेट्री डिश में रखें (चित्रा 2एदेखें)।
  2. सकल निरीक्षण से, अलग ट्यूमर क्षेत्रों की पहचान करें जिनसे संचरण लक्षण वर्णन के लिए छोटे टुकड़ों का टुकड़ा करना है। एक स्टेनलेस स्टील लो प्रोफाइल ब्लेड का उपयोग कर के पहचान अंक से ट्यूमर के एक 0.5 मिमी मोटी खंड काटें, जैसा कि चित्रा 2Bमें दिखाया गया है। इस कटा हुआ खंड को तरल नमूना धारक में 0.1 मिमी मोटाई के स्पेसर के साथ दो क्वार्ट्ज खिड़कियों के बीच रखें, जैसा कि चित्रा 2 Cमें दिखाया गया है।

Figure 2
चित्रा 2: THz ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी माप के लिए ट्यूमर सेक्शनिंग। (A)बल्क ट्यूमर की तस्वीर। (ख)थोक ट्यूमर से काटे गए ट्यूमर के छोटे वर्गों (0.5 मिमी) की तस्वीर। (ग)स्पेक्ट्रोस्कोपी माप के लिए 0.1 मिमी पॉलीटेट्राफ्लोरोएथिलीन स्तेजर के साथ दो क्वार्ट्ज खिड़कियों के बीच तरल नमूना धारक में रखा कटा हुआ ट्यूमर अनुभाग। चित्रा SPIE से अनुमति के साथ टी बोमन एट अल18 से पुनर्प्रकाशित । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

3. टीजेडए ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी माप

  1. कोर सिस्टम में बढ़ते पदों पर मॉड्यूल हैंडल को संरेखित करके और सिस्टम में चरण को नीचे स्लाइड करके टीजेडजेड कोर चैंबर के अंदर ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी मॉड्यूल सेट करें। मॉड्यूल के ऊपरी दाएं और निचले बाएं कोनों में दो बढ़ते शिकंजा को कस लें जैसा कि चित्र3 Aमें दिखाया गया है ।
  2. नमूना अंतरिक्ष से जल वाष्प को हटाने के लिए पूरी स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रक्रिया के दौरान 5 एल/मिन (एलपीएम) पर सूखी नाइट्रोजन गैस के साथ सिस्टम को शुद्ध करें।
  3. टीजेड सिस्टम से जुड़े डेस्कटॉप से टीजेड ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी मेजरमेंट सॉफ्टवेयर खोलें। इससे मुख्य खिड़की खुल जाएगी।
  4. विंडो के ऊपर स्कैन टैब पर क्लिक करें। स्पेक्ट्रा स्कैन सेटअप विंडो दिखाई देगी। विंडो के शीर्ष दाईं ओर माप मोड टैब के ड्रॉप-डाउन मेनू से, ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी स्थापित करने के लिए ट्रांसमिशन का चयन करें। यदि चोटी स्वचालित रूप से दिखाई नहीं दे रही है, तो मैनुअल पीक सर्च टैब के तहत सक्षम विकल्प की जांच करें और चोटी को देखने के लिए ऑप्टिकल देरी को मैन्युअल रूप से स्थानांतरित करें।
  5. 30 मिन के बाद, नीचे दिए गए चरणों का पालन करके एक एयर रेफरेंस सिग्नल रिकॉर्ड करें।
    1. स्पेक्ट्रा स्कैन सेटअप विंडो में स्कैन सेटिंग्स टैब के तहत, संदर्भ फ़ाइल के लिए एक उपयुक्त नाम इनपुट करें, Num स्कैन को 1,800 सेट करें, और स्टार्ट देरी (एस)को 0 सेट करें। अन्य सेटिंग्स को उनके डिफ़ॉल्ट मूल्यों के रूप में छोड़ दें।
    2. हवा संदर्भ माप लेने के लिए स्कैन सेटअप विंडो में उपाय संदर्भ पर क्लिक करें। फिर उपाय नमूना पर क्लिक करें ~ 1 मिन से अधिक 1,800 संकेतों के एक नमूना औसत के रूप में हवा के माध्यम से संचरण संकेत को मापने के लिए।

Figure 3
चित्रा 3: THz ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी मॉड्यूल सेटअप। (A)ट्रांसमिशन मॉड्यूल के साथ THz कोर चैंबर उस पर चढ़कर । (ख)तरल नमूना धारक की एक तस्वीर। (ग)माप के लिए कोर चैंबर के अंदर रखा नमूना धारक। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

  1. चित्रा 3 बी में दिखाए गए तरल नमूना धारक में दो क्वार्ट्ज खिड़कियों को मापें।
    1. बीच में स्पेसर के बिना तरल नमूना धारक में दो क्वार्ट्ज खिड़कियों को रखें।
    2. THz कोर चैंबर खोलें। ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी मॉड्यूल पर तरल नमूना धारक माउंट, जैसा कि चित्रा 3 Cमें दिखाया गया है। चैंबर बंद करो।
    3. मुख्य खिड़की पर स्कैन टैब पर क्लिक करें। क्वार्ट्ज नमूने के लिए चरण 3.5.1-3.5.2 दोहराएं, लेकिन 900 से शुरू करें देरी (एस)अपडेट करें। यह माप से पहले किसी भी पानी वाष्प शुद्ध करने के लिए समय की अनुमति देता है।
    4. यदि क्वार्ट्ज अतिरिक्त नमूनों के संदर्भ के रूप में वांछित है, तो स्कैन सेटिंग्स के तहत स्पष्ट संदर्भ टैब पर क्लिक करें। इससे एयर रेफरेंस साफ हो जाता है। फिर क्वार्ट्ज माप को एक नए संदर्भ के रूप में रिकॉर्ड करने के लिए उपाय संदर्भ टैब पर क्लिक करें।
  2. तरल नमूना धारक के अंदर दो क्वार्ट्ज खिड़कियों के बीच कटा हुआ ट्यूमर अनुभाग रखें और ऊतक के एक बिंदु संचरण माप के लिए कक्ष के अंदर धारक की स्थिति। माप को रिकॉर्ड करने के लिए, चरण 3.6.3 दोहराएं।
  3. माप पूरा होने पर तरल नमूना धारक को कक्ष से बाहर ले जाएं और इसे ऊतक हैंडलिंग के लिए नामित क्षेत्र में लाएं। तरल नमूना धारक को अलग करें, ऊतक पोंछे के साथ क्वार्ट्ज खिड़कियों से ट्यूमर अनुभाग को मिटा दें, और अन्य बायोहैज़ कचरे के साथ बायोहैज़र्ड बैग में निपटाना करने के लिए उपयोग किए गए ऊतक पोंछे को उसी ट्रे में रखें।
  4. अतिरिक्त ट्यूमर स्लाइस की विशेषता के लिए आवश्यक कदम 2.2, 3.7 और 3.8 दोहराएं। जब माप पूरे हो जाएं, तो मुख्य विंडो पर जाएं और माप डेटा को बचाने के लिए फाइल टैब पर क्लिक करें। सॉफ्टवेयर विंडो बंद करें।

4. THz प्रतिबिंब मोड इमेजिंग के लिए ताजा स्तन कैंसर ट्यूमर हैंडलिंग

  1. डीएमईएम और एंटीबायोटिक्स सॉल्यूशन से फ्रेश ट्यूमर सैंपल निकालें और इसे पेट्री डिश पर रखें। सकल निरीक्षण का उपयोग करना, ट्यूमर के एक पक्ष का चयन करने के लिए छवि है कि पर्याप्त रूप से फ्लैट है और थोड़ा रक्त और कुछ रक्त वाहिकाओं है । यदि संभव हो तो रक्त या रक्त वाहिकाओं के साथ इमेजिंग ऊतक से बचें।
  2. अतिरिक्त DMEM सूखी और ट्यूमर से तरल पदार्थ या स्राव के ऊतकों को साफ करने के लिए ग्रेड 1 फिल्टर पेपर पर इमेज्ड होने के लिए साइड के साथ ट्यूमर रखें, जैसा कि चित्र4Aमें दिखाया गया है। फिल्टर पेपर पर ट्यूमर को एक सूखे स्थान पर फिर से स्थान दें क्योंकि कागज संतृप्त होता है। ~ 5 मिन के लिए ट्यूमर सूखी।

Figure 4
चित्रा 4: THz इमेजिंग के लिए ताजा ट्यूमर नमूना तैयारी। (A)फिल्टर पेपर पर रखा ट्यूमर सूखने के लिए। (ख)अतिरिक्त तरल पदार्थों को अवशोषित करने के लिए ऊतक पोंछपैड के साथ इमेजिंग विंडो पर पॉलीस्टीरिन प्लेट पर रखा गया ट्यूमर। (ग)ट्यूमर नीचे से देखा अभिविन्यास ट्रैक और हवा बुलबुले के लिए जांच करने के लिए । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

  1. ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी मॉड्यूल को अमाउंट करें और THz कोर सिस्टम पर प्रतिबिंब इमेजिंग मॉड्यूल (रिम) मिरर बेस सेट करें जैसा कि चित्र5Aमें दिखाया गया है। दर्पण स्थापित करने पर, दर्पण आधार के ऊपर रिम स्कैनिंग चरण माउंट और कोर प्रणाली में पेंच (चित्रा 5Bदेखें) ।
  2. नमूना डिब्बे से पानी वाष्प को हटाने के लिए इमेजिंग प्रक्रिया से पहले 30 किमी के लिए 5 एलपीएम पर सूखी नाइट्रोजन गैस के साथ सिस्टम शुद्ध करें। 30 मिन के बाद, सिस्टम उपयोग में आने वाले बाकी समय के लिए सूखी नाइट्रोजन गैस की मात्रा को 3 एलपीएम तक कम करें।
  3. व्यास की स्कैनिंग विंडो पर मोटाई ~ 1.2 मिमी की पॉलीस्टीरिन प्लेट रखें ~ 37 मिमी। नमूना चरण पर पॉलीस्टीरिन प्लेट के साथ स्कैनिंग विंडो को केंद्र करें।

Figure 5
चित्रा 5: प्रतिबिंब इमेजिंग के लिए सिस्टम सेटअप। (A)प्रतिबिंब इमेजिंग मॉड्यूल दर्पण आधार। (ख)स्कैनिंग स्टेज । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

नोट: अन्य मोटाई और प्लेट सामग्री चरण 4.5 के लिए उपयुक्त हैं, लेकिन टीजेड सिग्नल को बाधित नहीं करने के लिए एक समान मोटाई होनी चाहिए और कम पर्याप्त अवशोषण होना चाहिए।

  1. टीजेड सिस्टम से जुड़े डेस्कटॉप से टीजेडए रिफ्लेक्शन इमेजिंग मेजरमेंट सॉफ्टवेयर खोलें। एक खिड़की विशिष्ट कार्यों के लिए कई संवाद आइकन और THz क्षेत्र भूखंडों के लिए दो सबविंडोज, (मनमाने ढंग से इकाइयों a.u.) समय और आवृत्ति के खिलाफ, क्रमशः दिखा पॉप अप होगा ।
  2. रिम सेट-अप के लिए पैरामीटर सेट करने के लिए, विंडो के शीर्ष पर इमेज पैरामीटर डायलॉग आइकन पर क्लिक करें। एक छवि अधिग्रहण पैरामीटर विंडो पॉप अप होगा। प्रतिबिंब इमेजिंग सेट अप के लिए टेम्पलेट टैब के ड्रॉप-डाउन मेनू से रिम का चयन करें। ठीक मारो और सॉफ्टवेयर की मुख्य खिड़की पर वापस जाओ।
  3. मुख्य खिड़की पर, फिक्स्ड-पॉइंट स्कैन आइकन पर क्लिक करें। यह THz एंटेना को सक्रिय करने के लिए घटना THz संकेत भेजने शुरू करने और पॉलीस्टीरिन प्लेट पर एक बिंदु से परिलक्षित THz संकेत प्राप्त करने के लिए होगा ।
  4. मुख्य खिड़की के शीर्ष पर मोटर स्टेज डायलॉग आइकन पर क्लिक करें। मोटर कंट्रोल विंडो खुल जाएगी। मुख्य खिड़की में पॉलीस्टीरिन से परिलक्षित नाड़ी केंद्र के लिए आगे/रिवर्स दिशा तीर पर क्लिक करके ऑप्टिकल देरी धुरी समायोजित करें ।
    नोट: ऑप्टिकल देरी धुरी को समायोजित करने के बाद, दो दालों को खिड़की पर दिखाई देना चाहिए, जैसा कि चित्र6में दिखाया गया है: पॉलीस्टीरिन प्लेट (प्राथमिक प्रतिबिंब) के निचले इंटरफ़ेस से एक, और पॉलीस्टीरिन प्लेट (माध्यमिक प्रतिबिंब) के ऊपरी इंटरफेस से एक।
  5. पॉलीस्टीरिन प्लेट से प्राथमिक प्रतिबिंब को खिड़की करें और खिड़की में माध्यमिक प्रतिबिंब रखें, जो इमेजिंग प्रक्रिया के दौरान ऊतक से प्रतिबिंब में योगदान देगा। यह दो चरणों में किया जाता है।
    1. सबसे पहले, DAQ सेटिंग्स संवाद खिड़की खोलने के लिए मुख्य खिड़की के शीर्ष पर DAQ सेटिंग्स बटन पर क्लिक करें । ऑप्टिकल विलंब मूल्य को 5 वी (डिफ़ॉल्ट) से बदलकर 4 वी करें।
    2. दूसरा, स्कैनिंग चरण की ऊर्ध्वाधर स्थिति को स्कैनिंग चरण पर माइक्रोमीटर स्केल के साथ समायोजित करें जब तक कि द्वितीयक नाड़ी का मिनीमा सबसे मजबूत न हो जाए। मोटर नियंत्रण खिड़की में धुरी की ऑप्टिकल देरी समायोजित करने के लिए परिलक्षित संकेत मापा जा रहा है की सीमा के बाहर प्राथमिक प्रतिबिंब डाल दिया ।
      नोट: 1.2 मिमी मोटी पॉलीस्टीरिन प्लेट के लिए, प्राथमिक प्रतिबिंब को तब बाहर निकाला जाता है जब द्वितीयक प्रतिबिंब न्यूनतम चोटी समय डोमेन विंडो के ऑप्टिकल देरी धुरी पर लगभग -0.3 मिमी होती है।

Figure 6
चित्रा 6: पॉलीस्टीरिन प्लेट के निचले और ऊपरी इंटरफेस से THz प्रतिबिंब। (A)THz सिग्नल घटना के लिए और एक १.२ मिमी मोटी पॉलीस्टीरिन प्लेट से परिलक्षित । (ख)पॉलीस्टीरिन से प्राथमिक और माध्यमिक THz समय डोमेन संकेतों को मापा जाता है । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

  1. नमूना चरण को स्तर और संदर्भ संकेत रिकॉर्ड।
    1. नमूना खिड़की के किनारे के पास पॉलीस्टीरिन प्लेट पर स्थानों को निरूपित करने वाले प्रत्येक धुरी (ए-एक्सिस और बी-एक्सिस) पर दो बिंदुओं का चयन करें। उदाहरण के लिए, -15 मिमी-15 मिमी से लेकर ए-एक्सिस के लिए, दो स्थिति अंक -10 मिमी और 10 मिमी हो सकते हैं; और -15 मिमी-15 मिमी से लेकर बी-एक्सिस के लिए, दो स्थिति अंक -10 मिमी और 10 मिमी हो सकते हैं।
    2. मोटर कंट्रोल विंडो खोलने के लिए मोटर कंट्रोल डायलॉग बटन पर क्लिक करें। मोटर नियंत्रण विंडो और मुख्य सॉफ्टवेयर विंडो को फिर से स्थान दें ताकि मोटर पदों को समायोजित करते समय समय डोमेन सिग्नल दिखाई दे। ए-एक्सिस और बी-एक्सिस दोनों को 0 एमएम तक सेट करें।
    3. निम्नलिखित चरणों का उपयोग करके ए-एक्सिस को स्तरित करें। एक उदाहरण के रूप में -10 मिमी-10 मिमी रेंज का उपयोग किया जाता है।
    4. मोटर कंट्रोल विंडोमें ए-एक्सिस का मूल्य 0 से बदलकर -10 कर दें और एंटरको हिट करें । मंच ए-एक्सिस पर -10 मिमी की स्थिति में जाता है और मुख्य खिड़की पर सिग्नल की स्थिति में बदलाव देखा जाता है।
    5. सिग्नल के न्यूनतम शिखर को चरण 4.10.2 में सेट स्थिति में वापस ले जाने के लिए चित्रा 5B में दिखाए गए स्कैनिंग चरण पर समायोज्य माइक्रोमीटर स्केल का उपयोग करें।
    6. ए-एक्सिस वैल्यू को +10 और हिट एंटर में बदलें। मंच अब -10 मिमी की स्थिति से ए-एक्सिस पर +10 मिमी की स्थिति तक जाएगा और संकेत में बदलाव फिर से मनाया जाएगा। दिशा और दूरी है कि संकेत अपनी पिछली स्थिति से स्थानांतरित कर दिया और एक धुरी मूल्य फिर से बदल -10 पर ध्यान दें । संकेत चरण 4.11.5 में निर्धारित स्थिति में वापस जाना होगा।
    7. स्कैनिंग चरण के ए-एक्सिस पर लेवलिंग स्क्रू को घुमाएं, जैसा कि चित्रा 5B में दिखाया गया है और संकेत को उसी दिशा में दूरी को दोगुना करने के लिए शिफ्ट करें जो मूल स्थिति से स्थानांतरित हो गया था। सिग्नल को मूल स्थिति में वापस शिफ्ट करने के लिए स्कैनिंग स्टेज पर माइक्रोमीटर का उपयोग करें (-1.2 मिमी पॉलीस्टीरिन के लिए-0.3 मिमी)।
    8. जब तक +10 और -10 पर सिग्नल बराबर न हो जाए तब तक चरण 4.11.6-4.11.7 दोहराएं और दोनों पदों के लिए चोटी मूल स्थिति (ऑप्टिकल धुरी पर-0.3 मिमी) पर केंद्रित है।
  2. एक बार ए-एक्सिस का लेवलिंग हासिल हो जाने के बाद ए-एक्सिस वैल्यू को 0 में बदल लें और बी-एक्सिस के लिए एक ही प्रक्रिया दोहराएं । मोटर नियंत्रण खिड़की पर बी-एक्सिस के मूल्य को 0 से बदलकर सबसे सकारात्मक मूल्य (उदाहरण के लिए + 10 मिमी) से शुरू करें। इसके अलावा, समतल करते समय, स्कैनिंग चरण के बी-एक्सिस पर लेवलिंग स्क्रू का उपयोग करें, जिसे चित्र5 Bमें दिखाया गया है।
  3. एक बार दोनों कुल्हाड़ियों को समतल कर दिया जाए तो ए-एक्सिस और बी-एक्सिस दोनों को 0 एमएम पर लौटा दें मोटर कंट्रोल विंडो बंद करें और सत्यापित करें कि सिग्नल थोड़ा स्थानांतरित होने की स्थिति में अपनी मूल स्थिति में है ।
  4. संदर्भ के रूप में इस संकेत रिकॉर्ड।
    1. सेट DAQ गुण खिड़की पर जाएं। औसत मूल्य को बदलकर 5 करें और अन्य सभी मापदंडों को डिफ़ॉल्ट के रूप में रखें।
    2. नए संदर्भपर क्लिक करें । खिड़की के शीर्ष दाईं ओर औसत काउंटर 0-20 से गिना जाएगा। एक बार काउंटर 20 तक पहुंच जाता है, 1 करने के लिए औसत मूल्य बदल जाते है और ठीकक्लिक करें । पॉलीस्टीरिन से परिलक्षित संकेत बाद में लिए गए किसी भी स्कैन के संदर्भ के रूप में बचाया जाएगा ।
      नोट: यदि केवल THz इमेजिंग प्रक्रिया को किया जाना है, तो ट्यूमर ऊतक को डीएमईएम समाधान से बाहर निकालने से पहले चरण 4.3-4.14 करना सबसे अच्छा है।
  5. स्कैनिंग स्टेज विंडो को कवर करने वाली पॉलीस्टीरिन प्लेट पर ट्यूमर को माउंट करें।
    1. स्कैनिंग स्टेज से इमेजिंग विंडो निकालें और इसे टिश्यू हैंडलिंग एरिया में लाएं। ट्यूमर को पॉलीस्टीरिन प्लेट पर रखें, जैसा कि फिगर 4Bमें दिखाया गया है।
    2. सुनिश्चित करें कि प्लेट और ट्यूमर के बीच कोई महत्वपूर्ण हवा बुलबुले नहीं हैं। यदि हवा के बुलबुले देखे जाते हैं, तो ट्यूमर को चिमटी के साथ दबाएं या ट्यूमर को उठाएं और इसे पॉलीस्टीरिन पर धीरे से रोल करें जब तक कि हवा के अंतराल को कम न किया जाए।
    3. चित्रा 4 बीमें दिखाए गए परीक्षण नमूने के चारों ओर नियमित अंतराल पर अवशोषित स्पेसर रखें। ट्यूमर के ऊपर एक और पॉलीस्टीरिन प्लेट रखें और ट्यूमर की सतह को यथासंभव सपाट बनाने के लिए धीरे से दबाएं। नमूना खिड़की पर इस पॉलीस्टीरिन-ट्यूमर-पॉलीस्टीरिन व्यवस्था को टेप करें।
  6. चित्रा 4Cमें दिखाए गए नमूने की खिड़की को फ्लिप करें, और इसके अभिविन्यास का रिकॉर्ड रखने के लिए ट्यूमर की तस्वीरें लें। स्कैनिंग चरण के लिए ट्यूमर के साथ नमूना खिड़की वापस।
  7. इमेज एक्विजिशन पैरामीटर विंडो खोलने के लिए इमेज पैरामीटर डायलॉग बटन पर क्लिक करें। इमेजिंग विंडो में ट्यूमर की स्थिति को पूरी तरह से संलग्न करने के लिए एक्सिस1मिन, एक्सिस1मैक्स, एक्सिस2मिनऔर एक्सिस2मैक्स के मूल्यों को सेट करें
    नोट: डिफ़ॉल्ट रूप से, Axis1 ए-एक्सिस है और एक्सिस 2 बी-एक्सिस है।
  8. इमेजिंग स्कैन के लिए एक्सिस1स्टेप और एक्सिस2स्टेप को 0.2 मिमी तक सेट करें।
    नोट: एक्सिस1स्टेप और एक्सिस2स्टेप की स्थापना स्कैनिंग प्रक्रिया के दौरान स्टेपर मोटर्स के चरण आकार को 200 माइक्रोन वेतन वृद्धि के लिए सेट करेगी। इमेज एक्विजिशन पैरामीटर विंडो में कुल स्कैन समय का अनुमान लगाया जा सकता है.
  9. मुख्य विंडो पर उपाय टैब पर क्लिक करें और फ्लाईबैक 2D स्कैन विकल्प का चयन करें। ऊपर चबूतरे वाली खिड़की में, निर्देशिका और फ़ाइल नाम का संकेत दें जिसके तहत स्कैन डेटा को सहेजने के लिए।

5. हिस्टोपैथोलॉजी प्रक्रिया की तैयारी में ताजा ऊतक को पोस्ट प्रोसेस करना

  1. स्कैनिंग प्रक्रिया पूरी होने पर, नमूना खिड़की, पॉलीस्टीरिन प्लेटों को हटा दें, और कोर टीजेड सिस्टम से नमूना दें और उन्हें खतरनाक कचरे के लिए नामित क्षेत्र में ले जाएं। पॉलीस्टीरिन प्लेट से ट्यूमर को निकालें और ट्यूमर के बराबर आकार के गत्ते के एक फ्लैट टुकड़े पर रखें। सुनिश्चित करें कि ट्यूमर का अभिविन्यास वही है जैसा पॉलीस्टीरिन पर था, इमेजिंग चेहरे के साथ कार्डबोर्ड को छूरहा था।
  2. लाल ऊतक रंग में एक कपास झाड़ू डुबकी और ट्यूमर के बाईं ओर दाग नीचे जहां ट्यूमर के किनारे गत्ता संपर्क । इसी तरह, नीले ऊतक रंग के साथ ट्यूमर के दाईं ओर दाग। नीले दाग को जोड़ने वाले पीले ऊतक के रंग की एक पंक्ति के साथ ट्यूमर की उजागर सतह को दाग दें, जैसा कि चित्रा 7Aमें दिखाया गया है।
    नोट: स्याही को फॉर्मेलिन समाधान को धुंधला करने से रोकने के लिए, ऊतक पर केवल एक पतली परत लगाएं। यह ऊतक धुंधला या किसी भी अतिरिक्त रंगे को मिटाने के लिए एक साफ कपास झाड़ू का उपयोग करने से पहले एक अलग सतह पर कपास झाड़ू dabbing द्वारा पूरा किया जा सकता है । रंग त्वचा या कपड़ों से संपर्क करने देने से बचें। यह ट्यूमर-धुंधला प्रक्रिया ट्यूमर के इमेजिंग पक्ष और पैथोलॉजिस्ट को इसके अभिविन्यास के बारे में जानकारी प्रदान करने के संदर्भ के रूप में आयोजित की जाती है।

Figure 7
चित्रा 7: THz इमेजिंग के बाद ट्यूमर पर प्रसंस्करण पोस्ट। (ए)ट्यूमर कार्डबोर्ड धारक पर चेहरा नीचे रखा और ऊतक अंकन रंगे के साथ रंगे । (ख)ट्यूमर पर रखे गए फिल्टर पेपर और संपर्क बनाए रखने के लिए टेप किया गया । (ग)10% तटस्थ बफर फॉर्मेलिन समाधान में डूबे गत्ते पर तय किया गया धुंधला ट्यूमर और पैराफिल्म के साथ सील कर दिया गया। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

  1. स्याही को लगभग 3-4 मिन के लिए सूखने दें। गत्ते के समान अनुमानित आयामों के साथ फिल्टर पेपर का एक टुकड़ा काट लें। इसे ट्यूमर पर रखें और चित्र 7Bमें दिखाए गए फिल्टर पेपर और कार्डबोर्ड के चारों ओर पूरी तरह से टेप का एक टुकड़ा लपेटें। टेप और फिल्टर पेपर किसी भी महत्वपूर्ण दबाव लागू किए बिना कार्डबोर्ड के खिलाफ ट्यूमर सुरक्षित करना चाहिए।
  2. 10% तटस्थ बफर फॉर्मेलिन समाधान में गत्ते से चिपके हुए दाग ऊतक को विसर्जित करें और पैराफिन फिल्म का उपयोग करके अपकेंद्रित्र ट्यूब को सील करें, जैसा कि चित्र7Cमें दिखाया गया है। ट्यूब लेबल पर नमूने के लिए नमूना संख्या, तिथि, ऊतक प्रकार और ट्यूमर नंबर नामित करें। ट्यूमर को आगे हिस्टोपैथोलॉजी प्रोसेसिंग के लिए पैथोलॉजिस्ट को भेजें।

6. खतरनाक अपशिष्ट निपटान

  1. ट्रे को कवर करने के लिए उपयोग किए जाने वाले बायोहैज़र्ड बैग के साथ ऊतक हैंडलिंग ट्रे से सभी अपशिष्ट एकत्र करें और इसे एक नए बायोहैज़र्ड बैग में डाल दें, जैसा कि चित्र8में दिखाया गया है। इमारत में नामित जैव खतरनाक अपशिष्ट क्षेत्र में बैग लाओ और अपशिष्ट पिकअप के लिए पर्यावरण स्वास्थ्य और सुरक्षा (EH & S) विभाग के साथ एक नियुक्ति निर्धारित करें। टिश्यू हैंडलिंग ट्रे और आसपास के क्षेत्र को 10% ब्लीच सॉल्यूशन और इथेनॉल के साथ टेबल पर साफ करें।

Figure 8
चित्रा 8: बायोखतरनाक अपशिष्ट बैग की तस्वीर। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

  1. स्पेसर्स और क्वार्ट्ज खिड़कियों के साथ तरल नमूना धारक को लें, नमूना खिड़की जिस पर ट्यूमर घुड़सवार था, पॉलीस्टीरिन प्लेटें, और प्रयोगशाला चिमटी वाशिंग क्षेत्र के लिए। पानी के साथ सभी सामग्री कुल्ला और फिर 10% ब्लीच समाधान, ऊतक मलबे को हटाने के लिए आवश्यक के रूप में कागज तौलिए के साथ पोंछते । पानी के साथ फिर से कुल्ला, एल्कोनॉक्स समाधान के साथ साफ़ करें, और अच्छी तरह से कुल्ला। कांच और प्लास्टिक के बर्तनों के लिए, 70% आइसोप्रोपिल अल्कोहल में कुल्ला करें और सूखने के लिए अलग सेट करें।
    नोट: एक बार ट्यूमर फॉर्मेलिन में है और नमूना स्थान साफ है, डेटा प्रसंस्करण इमेजिंग या बाद के समय के रूप में एक ही समय में संभाला जा सकता है।

7. डेटा प्रोसेसिंग THz छवियों का निर्माण करने के लिए

  1. टीजेडसिस्टम से सेव .tvl डेटा फाइल्स का निर्यात करें। सिस्टम से प्राप्त कच्चे डेटा फ़ाइलों को पायथन में लिखा जाता है और MATLAB डेटा फ़ाइलों के रूप में बचत करने से पहले पायथन में सबसे अच्छा पढ़ा जाता है।
  2. स्कैन किए गए ताजा ऊतकों की THz छवि का निर्माण करने के लिए, कच्चे डेटा मैट्रिक्स (यानी, समय आयाम) के तीसरे आयाम पर फोरियर ट्रांसफॉर्म का उपयोग करके कच्चे समय डोमेन प्रतिबिंब इमेजिंग डेटा को फ्रीक्वेंसी डोमेन में परिवर्तित करें। इसके अलावा संदर्भ डेटा के Fourier रूपांतरण ले लो।
    नोट: एक विशिष्ट आवृत्ति डोमेन स्पेक्ट्रम 0.1 THz-4 THz से लेकर डेटा प्रदान करना चाहिए।
  3. संदर्भ डेटा के साथ नमूना डेटा को सामान्य करें और एफ1 = 0.5 THz से एफ2 = 1.0 THz तक आवृत्ति सीमा पर सामान्यीकृत डेटा के एकीकरण के आधार पर शक्ति स्पेक्ट्रा प्रदर्शन करें19का उपयोग करके:
    Equation 1
    नोट: यहां ईनमूना ऊतक नमूना की आवृत्ति डोमेन प्रतिबिंब इमेजिंग डेटा है और ईसंदर्भ संदर्भ संकेत के एक बिंदु प्रतिबिंब डेटा की आवृत्ति डोमेन है ।
  4. ए-एक्सिस और बी-एक्सिस द्वारा परिभाषित मैट्रिक्स में प्रत्येक बिंदु पर गणना की गई शक्ति स्पेक्ट्रा डेटा की साजिश रचकर दो आयामी छवि का निर्माण करें। इसे पावर स्पेक्ट्रा टीजेडजेड इमेज के नाम से जाना जाता है।
    नोट: इसके बजाय एक टोमोग्राफिक THz छवि प्राप्त करने की विधि 7.5-7.7 चरणों में विस्तृत है।
  5. लक्षण वर्णन के लिए, निम्नलिखित समीकरण18का उपयोग करके संभावित ऊतक गुणों की एक श्रृंखला के लिए सैद्धांतिक आवृत्ति-निर्भर प्रतिबिंब की गणना करें:
    Equation 2
    नोट: यहां टी, आईजे क्षेत्र के बीच जटिल फ्रेस्नेल प्रतिबिंब गुणांक है; डीजे क्षेत्र जम्मू की मोटाई है; और जे क्षेत्र जम्मू में प्रचार का कोण है जो स्नेल के कानून द्वारा घटना के कोण से संबंधित है । Equation 3 क्षेत्र जम्मूमें जटिल प्रचार गुणांक है, जहांω कोणीय आवृत्ति है, सी वैक्यूम में प्रकाश की गति है, एनजे अपवर्तक सूचकांक का असली हिस्सा है, और αabs, j अवशोषण गुणांक18है । क्षेत्र 1 हवा है, क्षेत्र 2 पॉलीस्टीरिन प्लेट है, और क्षेत्र 3 ऊतक है।
  6. क्षेत्र 3(एन3 और αएब्स, 3)के लिए उपयोगकर्ता-परिभाषित अपवर्तक अनुक्रमित और अवशोषण गुणांक की एक श्रृंखला के लिए समीकरण (2) में प्रतिबिंब की गणना करें और परिमाण और चरण के लिए संयुक्त मतलब चुकता त्रुटि की गणना करने के लिए प्रत्येक बिंदु पर मापा संकेत के साथ तुलना करें।
    नोट: अपवर्तक सूचकांक और अवशोषण गुणांक के लिए समाधान मूल्यों की जोड़ी है जो सबसे कम त्रुटि देती है।
  7. प्रत्येक पिक्सेल पर निकाले गए अपवर्तक सूचकांक और अवशोषण गुणांक डेटा(एन3 और αabs,3)से टोमोग्राफिक THz छवि का निर्माण करें। पैथोलॉजिस्ट से प्राप्त पैथोलॉजी स्लाइड छवि के साथ तुलना करके ट्यूमर क्षेत्रों का विश्लेषण करें। प्रतिनिधि परिणाम अंक 9में दिखाए जाते हैं , जिसमें चित्रा 10 और चित्रा 11में प्रोटोकॉल का अपर्याप्त पालन किया गया है .

8. ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी डेटा का उपयोग कर ऊतक के विद्युत गुणों की निकासी

  1. टीजेड ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी मेजरमेंट सॉफ्टवेयर की मुख्य खिड़की पर जाकर फाइल टैब पर जाकर एक्सपोर्ट ऑप्शन पर क्लिक करें। एक विंडो डेटा प्रकार और निर्यात करने के लिए नमूना का चयन करने के लिए पॉप अप होगा। क्वार्ट्ज और ऊतक नमूना माप के लिए ट्रांसमिशन और ट्रांसमिशन चरण डेटा प्रकार चुनें।
  2. निम्नलिखित समीकरण15का उपयोग करके संभावित ऊतक गुणों की एक श्रृंखला के लिए सैद्धांतिक आवृत्ति-निर्भर संचरण की गणना करें:
    Equation 4
    नोट: यहां Icon 3 नमूना और संदर्भ सेटअप के लिए फ्रेस्नेल ट्रांसमिशन गुणांक के बीच अनुपात है; 11 और 3 क्रमशः हवा और ऊतक के जटिल प्रचार स्थिरांक हैं; 3 और द ऊतक की मोटाई है। सामान्य रूप से लगातार प्रचार को Equation 5 परिभाषित किया गया है । ñ जटिल अपवर्तक सूचकांक के Equation 6 रूप में परिभाषित है, जहां एन अपवर्तक सूचकांक का असली हिस्सा है; ग प्रकाश की गति है; ω कोणीय आवृत्ति है; और αएब्स अवशोषण गुणांक15है .
  3. समीकरण (3) में संचरण के परिमाण और चरण और उपयोगकर्ता-परिभाषित एन और αएब्स मूल्यों की एक श्रृंखला के लिए सिस्टम से माप डेटा के बीच संयुक्त मतलब चुकता त्रुटि की गणना करें।
    नोट: अपवर्तक सूचकांक और अवशोषण गुणांक के लिए समाधान मूल्यों की जोड़ी है जो सबसे कम त्रुटि देती है।
  4. 0.15-3.5 THz से आवृत्ति सीमा के खिलाफ निकाले गए अपवर्तक सूचकांक और अवशोषण गुणांक डेटा को प्लॉट करें। प्रतिनिधि परिणाम चित्रा 12में दिखाए गए हैं।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

बायोबैंक से प्राप्त मानव स्तन कैंसर ट्यूमर के नमू #ND14139ने के उपर्युक्त प्रोटोकॉल का पालन करते हुए प्राप्त टीजेड इमेजिंग परिणाम18 को चित्र 9में प्रस्तुत किया जाता है । पैथोलॉजी रिपोर्ट के अनुसार, #ND14139 ट्यूमर एक बाएं स्तन लुम्पेक्टोमी सर्जरी प्रक्रिया के माध्यम से एक ४९ वर्षीय महिला से प्राप्त एक I/II ग्रेड घुसपैठ डक्टल कार्सिनोमा (आईडीसी) था । ट्यूमर की तस्वीर चित्र9Aमें दिखाया गया है, चित्र9Bमें पैथोलॉजी छवि, और THz शक्ति स्पेक्ट्रा छवि प्रोटोकॉल में समीकरण (1) का उपयोग कर प्राप्त Figure 9Cमें दिखाया गया है । पैथोलॉजी छवि का आकलन ओकलाहोमा स्टेट यूनिवर्सिटी में हमारे कंसल्टिंग पैथोलॉजिस्ट ने किया था । पैथोलॉजी छवि के साथ THz छवि सहसंबद्ध पर, यह स्पष्ट था कि कैंसर क्षेत्र (यानी, चित्र9 Cमें लाल रंग क्षेत्र) वसा क्षेत्र की तुलना में अधिक प्रतिबिंब दिखाया (यानी, चित्र 9 Cमें नीले रंग का क्षेत्र)। ब्लू सर्कल चित्रा 9C में कैंसर क्षेत्र के केंद्र के करीब इमेजिंग प्रक्रिया के दौरान ट्यूमर के नीचे एक हवा बुलबुले की उपस्थिति के कारण था ।

प्रत्येक पिक्सेल (कुल में 2,477 पिक्सल) के लिए उपरोक्त चर्चा मॉडल का उपयोग करके प्राप्त ट्यूमर के विद्युत गुणों के आधार पर टोमोग्राफिक छवियां भी प्रस्तुत की जाती हैं। अवशोषण गुणांक (सेमी-1)डेटा (α-छवियां) और अपवर्तक सूचकांक(एन-इमेज)आवृत्ति 0.5 THz और 1.0 THz पर प्राप्त ट्यूमर के डेटा पर आधारित टोमोग्राफिक छवियों को क्रमशः चित्र9डी, 9E, 9Fऔर 9Gमें दिखाया गया है। आवृत्ति बढ़ने के साथ ही कैंसर और फैट पिक्सल के लिए गणना अवशोषण गुणांक(सेमी-1)मूल्यों में वृद्धि हुई, कैंसर पिक्सल दोनों आवृत्तियों पर वसा की तुलना में उच्च मूल्यों को दिखा रहा है । इसके विपरीत, आवृत्ति बढ़ने के साथ ही दोनों ऊतकों का अपवर्तक सूचकांक कम हो गया। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि मापा चरण इमेजिंग चरण समतल, पॉलीस्टीरिन प्लेट मोटाई, और आवृत्ति में वृद्धि के रूप में स्टेपपर मोटर नर्वस में माइक्रोमीटर-स्केल विविधताओं के अधीन हो गया। उदाहरण के लिए, चित्रा 9E और 9जी में देखी गई क्षैतिज रेखाएं स्कैनिंग प्रक्रिया के दौरान स्टेपपर मोटर्स द्वारा पेश किए गए छोटे चरण बदलाव के कारण थीं, जो कम आवृत्तियों पर नहीं देखी गई थीं ।

Figure 9
चित्रा 9: स्तन कैंसर ट्यूमर का विश्लेषण tHz इमेजिंग तकनीक का उपयोग कर #ND14139। (A)ट्यूमर की तस्वीर। (ख)ट्यूमर की कम शक्ति विकृति छवि। (C)0.5 THz-1.0 THz.(D)THz टोमोग्राफिक अवशोषण गुणांक छवि पर THz शक्ति स्पेक्ट्रा छवि 0.5 THz पर प्राप्त की गई। इस छवि का निर्माण ट्यूमर के कच्चे प्रतिबिंब इमेजिंग डेटा से प्रत्येक पिक्सेल पर निकाले गए अवशोषण गुणांक डेटा का उपयोग करके किया गया था। (ई)अवशोषण गुणांक छवि 1.0 THz पर प्राप्त की गई।(एफ)अपवर्तक सूचकांक छवि(एन-छवि) 0.5 THz पर प्राप्त की गई। इस छवि का निर्माण ट्यूमर के कच्चे प्रतिबिंब इमेजिंग डेटा से प्रत्येक पिक्सेल पर निकाले गए अपवर्तक सूचकांक डेटा का उपयोग करके किया गया था। (जी)अपवर्तक सूचकांक छवि(एन-छवि)1.0 THz पर प्राप्त की गई। SPIE से अनुमति के साथ टी बोमन एट अल18 से चित्रा पुनर्प्रकाशित। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

चित्र 9 में चर्चा किए गए THz परिणामों को वर्णित प्रोटोकॉल का सफलतापूर्वक पालन करके प्राप्त किया गया था। ऊतक की अपर्याप्त हैंडलिंग भ्रामक इमेजिंग परिणाम का कारण बन सकती है। उदाहरण के लिए, THz इमेजिंग मानव स्तन कैंसर ट्यूमर के लिए चित्रा 10 में परिणाम #ND10405 अपर्याप्त सुखाने के प्रभाव को दिखाने के लिए । ऊतक में अतिरिक्त डीएमईएम समाधान चित्र10B28 में ट्यूमर की THz पावर स्पेक्ट्रा छवि पर हावी था, जो चित्र 10A28में दिखाई गई विकृति छवि से संबंधित नहीं था। यह एक झूठी सकारात्मक परिणाम के लिए नेतृत्व किया, ट्यूमर में कैंसर की एक बड़ी उपस्थिति का सुझाव । DMEM एक इसी तरह उच्च अपवर्तक सूचकांक और अवशोषण गुणांक पानी के लिए दिखाया, के रूप में चित्रा 10C19 और 10D19में देखा है, तो यह अत्यधिक इमेजिंग से पहले ट्यूमर ठीक से सूखी सिफारिश की है ।

Figure 10
चित्रा 10: ट्यूमर इमेजिंग पर प्रभाव फिल्टर पेपर का उपयोग कर सुखाने के बिना DMEM समाधान से बाहर ले लिया । (A)ट्यूमर की कम शक्ति विकृति छवि #ND10405। (ख)ट्यूमर की THz पावर स्पेक्ट्रा इमेज फ्रीक्वेंसी रेंज 0.5 THz-1.0 THz पर #ND10405 है।(C)डीएमईएम, पीबीएस के लिए ट्रांसमिशन अपवर्तक इंडेक्स प्लॉट और 0.15 THz-3.5 THz से लेकर पानी।(D)डीएमईएम के लिए ट्रांसमिशन अवशोषण गुणांक (सेमी-1) प्लॉट, पीबीएस, और 0.15 THz-3.5 THz से लेकर पानी. चित्रा 10A, 10B टी बोमन एट अल से पुनर्प्रकाशित कर रहे हैं28 IEEE और चित्रा 10Cसे अनुमति के साथ, चित्रा 10D एन वोहरा एट अल19 से पुनर्प्रकाशित कर रहे हैं IOP प्रकाशन से अनुमति के साथ, लिमिटेड कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए । –1

प्रोटोकॉल के अपर्याप्त पालन का एक और उदाहरण चित्रा 11में ट्यूमर #ND11713 के लिए दिखाया गया है । इस मामले में, इमेजिंग प्रक्रिया के लिए प्लेट पर ट्यूमर रखे जाने पर पॉलीस्टीरिन प्लेट और ट्यूमर के बीच हवा के बुलबुले नहीं हटाए गए थे। इसके परिणामस्वरूप 11 बी के चित्रमें टीजेडजेड छवि में कम प्रतिबिंब के कई धब्बे हुए , जिसने चित्र 11 Aमें पैथोलॉजी की सटीक तुलना को रोका । इस प्रकार, यदि प्लेट पर ट्यूमर रखने के बाद किसी भी हवा के बुलबुले देखे जाते हैं, तो इसे चिमटी के साथ दबाएं या ट्यूमर को उठाएं और इसे पॉलीस्टीरिन पर धीरे से रोल करें जब तक कि हवा के अंतराल को हटा दिया जाता है।

Figure 11
चित्रा 11: पॉलीस्टीरिन प्लेट और ट्यूमर के बीच हवा के बुलबुले की उपस्थिति के कारण THz छवि में कलाकृतियों। (A)ट्यूमर की कम शक्ति विकृति छवि #ND11713। (ख)0.5-1.0 THz से आवृत्ति सीमा पर #ND11713 ट्यूमर की THz पावर स्पेक्ट्रा छवि। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।

ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी परिणाम18 एक ही नमूने के लिए (# ND14139) चित्र 12में प्रस्तुत कर रहे हैं । ट्यूमर वर्गों अंक Icon 1 से Icon 1 और चित्रा 12A में लिया गया था और प्रोटोकॉल के बाद विशेषता । दोनों चयनित अंक चित्रा 12Bमें पैथोलॉजी छवि के अनुसार ट्यूमर में कैंसर ऊतक क्षेत्र से लिया गया था । दोनों ट्यूमर वर्गों के लिए निकाले गए अवशोषण गुणांक और अपवर्तक सूचकांक चित्रा 12सी, डीमें प्रस्तुत कर रहे हैं । दोनों बिंदुओं ने पूरी फ्रीक्वेंसी रेंज के लिए अच्छा एग्रीमेंट दिखाया । चित्रा 12C और चित्रा 12D में 0.15-2 THz से काला वक्र हमारे काम में प्राप्त परिणामों की तुलना करने के लिए साहित्य23 से प्राप्त डेटा का प्रतिनिधित्व करता है।

Figure 12
चित्रा 12: स्तन कैंसर ट्यूमर का लक्षण वर्णन THz संचरण स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग कर #ND14139 । (A)दो चयनित बिंदुओं के साथ Icon 1 Icon 1 ट्यूमर की तस्वीर चिह्नित और जहां से ट्यूमर के ०.५ मिमी मोटी वर्गों संचरण स्पेक्ट्रोस्कोपी माप के लिए काटा गया । (ख)ट्यूमर की कम शक्ति विकृति छवि। (ग)ट्रांसमिशन अवशोषण गुणांक (सेमी-1)भूखंड 0.15-3.5 Icon 1 Icon 1 THz से लेकर बिंदुओं पर और । (D)ट्रांसमिशन अपवर्तक सूचकांक भूखंड 0.15 से 3.5 Icon 1 Icon 1 THz अंक पर और । चित्रा SPIE से अनुमति के साथ टी बोमन एट अल18 से पुनर्प्रकाशित । कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

ताजा ऊतक की प्रभावी THz प्रतिबिंब इमेजिंग मुख्य रूप से दो महत्वपूर्ण पहलुओं पर निर्भर है: 1) ऊतक हैंडलिंग (वर्ग 2 और 4.15) का उचित विचार; और 2) चरण सेटअप (मुख्य रूप से धारा 4.11)। ऊतक के अपर्याप्त सुखाने के परिणामस्वरूप डीएमईएम और अन्य तरल पदार्थों के उच्च प्रतिबिंब ों के कारण क्षेत्रों की कल्पना करने में प्रतिबिंब और असमर्थता बढ़ सकती है। इस बीच, इमेजिंग विंडो के साथ खराब ऊतक संपर्क THz प्रतिबिंब छवि में कम प्रतिबिंब के छल्ले या धब्बे बनाता है जो परिणामों को अस्पष्ट करता है। इमेजिंग विंडो के साथ अच्छे ऊतक संपर्क को सुनिश्चित करने के लिए अतिरिक्त प्रयास किया जाना चाहिए, जिसमें बेहतर इंटरफ़ेस प्राप्त करने के लिए ऊतक को फिर से स्थापित करना शामिल है। ऊतक लक्षण वर्णन के लिए, चरण सेटअप के लिए अतिरिक्त विचार ों को सावधानीपूर्वक लागू किया जाना चाहिए। यहां तक कि कुछ माइक्रोन द्वारा मंच का अनुचित संतुलन गणना अपवर्तक सूचकांक और ऊतक के अवशोषण गुणांक में महत्वपूर्ण बदलाव पैदा कर सकता है। यह इमेजिंग विंडो पर बढ़ते समय ऊतक पर बहुत अधिक दबाव लगाने का परिणाम भी हो सकता है, जो पॉलीस्टीरिन प्लेट को झुकने का कारण बन सकता है। सटीक गणना के लिए, लक्षण वर्णन के लिए चयनित संदर्भ संकेत कृत्रिम चरण बदलाव से बचने के लिए छवि के एक ही चरण के विमान से भी प्राप्त किया जाना चाहिए।

प्राथमिक क्षेत्र जहां प्रोटोकॉल को संशोधित किया जा सकता है, ऊतक को माउंट करने के लिए उपयोग की जाने वाली डाइइलेक्ट्रिक सामग्रियों में है, जैसे क्वार्ट्ज (सेक्शन 3.6-3.7) और पॉलीस्टीरिन (धारा 4.5 से शुरू)। जब तक चयनित खिड़की सामग्री समान रूप से मोटी है और कम पर्याप्त अवशोषण के ट्यूमर के साथ अच्छा संकेत बातचीत है, अंय सामग्री प्रतिस्थापित किया जा सकता है । सामग्री का मूल्यांकन समय से पहले किया जाना चाहिए ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि वे पर्याप्त चरण विमान प्रदान करते हैं या नहीं । वैकल्पिक रूप से, सिस्टम के लिए जहां इमेजिंग विंडो तय की जाएगी, एक खाली खिड़की स्कैन से गणना चरण बदलाव की विशेषता से एक गैर-समान खिड़की मोटाई को संबोधित किया जा सकता है। वहां भी कैसे ऊतक रोगविज्ञानी के लिए शिपमेंट के लिए मुहिम शुरू की है में संशोधन के लिए कुछ कमरा है । जबकि ऊतक अंकन रंगों का उपयोग यहां सम्मेलन से बाहर किया जाता है, महत्वपूर्ण पहलू यह है कि एक विधि हो जो THz इमेजिंग और विकृति के बीच तुलना को सक्षम बनाती है। प्रोटोकॉल के लिए प्राथमिक समस्या निवारण चिंताओं में एक अच्छा THz संकेत प्राप्त करना और उचित खिड़की स्थापित करना शामिल होगा, जो उपयोग की जा रही विशिष्ट प्रणाली पर निर्भर करेगा ।

किसी भी ताजा ऊतक हैंडलिंग तकनीक की एक प्राथमिक सीमा वह समय है जब ऊतक हवा के संपर्क में आता है। इस प्रोटोकॉल को इस तरह डिजाइन किया गया था कि ऊतक पैथोलॉजी मूल्यांकन से पहले अपघटन से बचने के लिए 1 घंटे से अधिक समय तक उजागर नहीं रह सकता है। यह छवि के चरण आकार के चयन में भी परिलक्षित होता है। इस प्रोटोकॉल में टीजेडएफ सिस्टम 50 माइक्रोन वेतन वृद्धि में 50-500 माइक्रोन से किसी भी कदम आकार तक पहुंच सकता है, हालांकि टीजेड सिग्नल की स्पेक्ट्रल सामग्री के कारण सिस्टम का अधिकतम स्थानिक समाधान लगभग 80 माइक्रोन है। प्रोटोकॉल में 200 माइक्रोन कदम पर्याप्त विस्तार प्रदान की है, जबकि ~ 30 min के एक उचित स्कैन समय को बनाए रखने हमारे परामर्श रोगविज्ञानी द्वारा ट्यूमर के नमूनों का आकलन निर्धारित किया है कि हवा जोखिम की इस राशि सेलुलर स्तर पर एक नमूदार तरीके से ऊतक को नुकसान का कारण नहीं है । हालांकि, जिलेटिन जैसी सामग्रियों का उपयोग अत्यधिक सुखाने के बिना स्पष्ट THz इमेजिंग प्रदान करने के लिए किया जा सकता है, और प्रोटोकॉल29के भविष्य के अपडेट के लिए जांच की जा सकती है। समय के कुशल उपयोग के लिए, सूखे नाइट्रोजन के साथ प्रणाली को मिटाने और इमेजिंग या स्पेक्ट्रोस्कोपी की स्थापना जैसे कदम डीएमईएम से ऊतक को हटाने से पहले किए जा सकते हैं। यह भविष्य के इंट्राऑपरेटिव अनुप्रयोगों के लिए भी महत्वपूर्ण है जहां इमेजिंग के लिए लिया गया समय सर्जिकल वर्कफ्लो में THz इमेजिंग को लागू करने में एक महत्वपूर्ण कारक है।

इस प्रोटोकॉल का उपयोग करना इंट्राऑपरेटिव रूप से कई दिनों या हफ्तों से कुछ मिनटतक ट्यूमर के सर्जिकल मार्जिन का आकलन करने के लिए समय में संभावित महत्वपूर्ण कमी का प्रतिनिधित्व करता है। यह तब पूरा होगा जब भविष्य में स्टेपपर मोटर स्कैनर के बजाय टीजेडजेड कैमरे का इस्तेमाल करने के लिए टीजेडजेड सिस्टम के हार्डवेयर में सुधार होगा। वर्तमान में इंट्राऑपरेटिव रूप से नियोजित सबसे समान विधि नमूना रेडियोग्राफी है, जो एक रेडियोलॉजिस्ट द्वारा व्याख्या के लिए उत्पादित ट्यूमर के ट्रांसमिशन एक्स-रे छवियों को यह निर्धारित करने के लिए लेती है कि ऊतक की सतह पर कैंसर है या नहीं। वर्णित इमेजिंग प्रोटोकॉल ऊतक सतह की प्रत्यक्ष इमेजिंग का एक साधन प्रदान करता है। हौसले से उत्पादित स्तन कैंसर ट्यूमर के लिए प्रोटोकॉल का उपयोग किसी अन्य प्रकार के हौसले से उत्पादित ठोस ट्यूमर8,9,10,11के लक्षण वर्णन और इमेजिंग के लिए भी किया जा सकता है । हालांकि यह पांडुलिपि वर्णित प्रोटोकॉल के बाद ताजा उत्पादित स्तन ट्यूमर इमेजिंग पर केंद्रित है, संबद्ध फॉर्मेलिन-फिक्स्ड पैराफिन-एम्बेडेड ऊतक ब्लॉकों की THz इमेजिंग को पैथोलॉजी14,15,,16,,17,,19के साथ सफलतापूर्वक मान्य किया गया है।, यहां प्रस्तावित एक के समान इमेजिंग प्रोटोकॉल एम्बेडेड ऊतकों का विश्लेषण करने में पैथोलॉजी समर्थन के लिए भी विकसित किया जा सकता है।

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

लेखक घोषणा करते हैं कि उनके हितों का कोई टकराव नहीं है ।

Acknowledgments

इस काम को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (एनआईएच) पुरस्कार # R15CA208798 द्वारा और भाग में राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (NSF) पुरस्कार # 1408007 द्वारा वित्त पोषित किया गया था । स्पंदित टीजेडजेड प्रणाली के लिए वित्तपोषण एनएसएफ/एमआरआई पुरस्कार # 1228958 के माध्यम से प्राप्त किया गया था। हम एनआईएच ग्रांट U42OD11158 के समर्थन से राष्ट्रीय रोग अनुसंधान इंटरचेंज (एनडीआरआई) द्वारा खरीदे गए ऊतकों के उपयोग को स्वीकार करते हैं। हम इस काम में संभाले गए सभी ऊतकों पर हिस्टोपैथोलॉजी प्रक्रिया आयोजित करने के लिए ओकलाहोमा स्टेट यूनिवर्सिटी में ओकलाहोमा एनिमल डिजीज डायग्नोस्टिक लेबोरेटरी के साथ सहयोग को भी स्वीकार करते हैं ।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
70% isopropyl alcohol VWR 89108-162 Contains 70% USP grade isopropanol and 30% USP grade deionized water
Alconox powder detergent VWR 21835-032 Concentrated detergent to remove organic contaminants from glass, metal, stainless steel, porcelain, ceramic, plastic, rubber, and fiberglass
Bio Hazard Bags Fisher Scientific 19-033-712 Justrite FM-Approved Biohazard Waste Container Replacement Bags
Cardboard holder N/A N/A Scrap cardboard to keep tissue imaging face intact when immersed in formalin
Centrifuge Tubes VWR 10026-078 Centrifuge Tubes with Flat Caps, Conical-Bottom, Polypropylene, Sterile, Standard Line
Cotton Swabs Walmart 551398298 Q-tips Original Cotton Swabs used to dye the tissue
Ethyl Alcohol VWR 71002-426 KOPTECH Pure (undenatured) anhydrous (200 proof/100%) ethyl alcohol
Eye protection goggles VWR 89130-918 Kimberly-clark professional safety glasses
Face Mask VWR 95041-774 DUKAL Corporation surgical masks
Filter paper Sigma Aldrich Z240087 Whatman grade 1 cellulose filters
Formalin solution Sigma Aldrich HT501128-4L 10% neutral buffered formalin
Human freshly excised tumors (Infilterating Ductal Carcinoma (IDC)) National Disease Research Interchange (NDRI biobank N/A A protocol is signed with the NDRI for the type of tumors required
IRADECON Bleach solution VWR 89234-816 Pre-diluted Sodium Hypochlorite Bleach solution
KIMTECH SCIENCE wipes VWR 21905-026 Kimberly-clark professional Kim wipes
Laboratory Coat VWR 10141-342 This catalog number is for medium size coat
Laboratory tweezers/Forceps VWR 82027-388 Any laboratory tweezers can be used as long as it does not damage the tissue
Liquid sample holder (two quartz windows with a 0.1 mm teflon spacer) TeraView, Ltd N/A 1" diameter, and 0.1452" thick quartz windows
Nitrile hand gloves VWR 82026-426 This catalog number is for medium size gloves
Nitrogen cylinder Airgas NI UHP300 NITROGEN UHP GR 5.0 SIZE 300
Paper towel VWR 14222-321 11" x 8.78" Sheets, 1 Ply
Parafilm VWR 52858-076 Flexible thermoplastic. Rolled, waterproof sheet interwound with paper to prevent self-adhesion.
Petri Dish VWR 470210-568 VWR Petri Dish, Slippable, Mono Plate (undivided bottom)
Polystyrene Plate Home Depot 1S11143A ~ 10 cm x 10 cm square piece cut from a 11" x 14" x 0.05" Non-glare styrene sheet
ScanAcquire Software TeraView, Ltd N/A System Software for THz reflection imaging measurements
Stainless steel low-profile blade (#4689) VWR 25608-964 Tissue-Tek Accu-Edge Disposable Microtome Blades
Stainless steel metal tray Quick Medical 10F Polar Ware Stainless Steel Medical Instrument Trays
Tissue Marking Dyes Ted Pella, Inc Yellow Dye #27213-1
Red Dye #27213-2
Blue Dye #27213-4		 Used to orient excised tissue samples
sent to the histopathology laboratory
TPS Spectra 3000 TeraView, Ltd N/A THz imaging and spectroscopy system
TPS Spectra Software TeraView, Ltd N/A System Software for THz transmission spectroscopy measurements

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Burford, N. M., El-Shenawee, M. O. Review of terahertz photoconductive antenna technology. Optical Engineering. 56 (1), 010901 (2017).
  2. Sun, Q., et al. Recent advances in terahertz technology for biomedical applications. Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 7 (3), 345-355 (2017).
  3. Wilmink, G. J., et al. In vitro investigation of the biological effects associated with human dermal fibroblasts exposed to 2.52 THz radiation. Lasers in Surgery and Medicine. 43 (2), 152-163 (2011).
  4. Arbab, M. H., et al. Terahertz spectroscopy for the assessment of burn injuries in vivo. Journal of Biomedical Optics. 18 (7), 077004 (2013).
  5. Sy, S., et al. Terahertz spectroscopy of liver cirrhosis: investigating the origin of contrast. Physics in Medicine and Biology. 55 (24), 7587-7596 (2010).
  6. Yu, C., Fan, S., Sun, Y., Pickwell-Macpherson, E. The potential of terahertz imaging for cancer diagnosis: A review of investigations to date. Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 2 (1), 33-45 (2012).
  7. El-Shenawee, M., Vohra, N., Bowman, T., Bailey, K. Cancer detection in excised breast tumors using terahertz imaging and spectroscopy. Biomedical Spectroscopy and Imaging. 8 (1-2), 1-9 (2019).
  8. Yamaguchi, S., et al. Brain tumor imaging of rat fresh tissue using terahertz spectroscopy. Scientific Reports. 6 (30124), 1-6 (2016).
  9. Rong, L., et al. Terahertz in-line digital holography of human hepatocellular carcinoma tissue. Scientific Reports. 5 (8445), 1-6 (2015).
  10. Park, J. Y., Choi, H. J., Nam, G., Cho, K., Son, J. In Vivo Dual-Modality Terahertz / Magnetic Resonance Imaging Using Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles as a Dual Contrast Agent. IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. 2 (1), 93-98 (2012).
  11. Ji, Y. B., et al. Feasibility of terahertz reflectometry for discrimination of human early gastric cancers. Biomedical Optics Express. 6 (4), 1413-1421 (2015).
  12. Bowman, T., et al. A Phantom Study of Terahertz Spectroscopy and Imaging of Micro- and Nano-diamonds and Nano-onions as Contrast Agents for Breast Cancer. Biomedical Physics and Engineering Express. 3 (5), 055001 (2017).
  13. Chavez, T., Bowman, T., Wu, J., Bailey, K., El-Shenawee, M. Assessment of Terahertz Imaging for Excised Breast Cancer Tumors with Image Morphing. Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 39 (12), 1283-1302 (2018).
  14. Bowman, T. C., El-Shenawee, M., Campbell, L. K. Terahertz Imaging of Excised Breast Tumor Tissue on Paraffin Sections. IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 63 (5), 2088-2097 (2015).
  15. Bowman, T., El-Shenawee, M., Campbell, L. K. Terahertz transmission vs reflection imaging and model-based characterization for excised breast carcinomas. Biomedical Optics Express. 7 (9), 3756-3783 (2016).
  16. Bowman, T., Wu, Y., Gauch, J., Campbell, L. K., El-Shenawee, M. Terahertz Imaging of Three-Dimensional Dehydrated Breast Cancer Tumors. Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 38 (6), 766-786 (2017).
  17. Bowman, T., et al. Pulsed terahertz imaging of breast cancer in freshly excised murine tumors. Journal of Biomedical Optics. 23 (2), 026004 (2018).
  18. Bowman, T., Vohra, N., Bailey, K., El-Shenawee, M. Terahertz tomographic imaging of freshly excised human breast tissues. Journal of Medical Imaging. 6 (2), 023501 (2019).
  19. Vohra, N., et al. Pulsed Terahertz Reflection Imaging of Tumors in a Spontaneous Model of Breast Cancer. Biomedical Physics and Engineering Express. 4 (6), 065025 (2018).
  20. Jacobs, L. Positive margins: the challenge continues for breast surgeons. Annals of Surgical Oncology. 15 (5), 1271-1272 (2008).
  21. Moran, M. S., et al. Society of Surgical Oncology--American Society for Radiation Oncology Consensus Guideline on Margins for Breast-Conserving Surgery With Whole-Breast Irradiation in Stages I and II Invasive Breast Cancer. International Journal of Radiation Oncology. 88 (3), 553-564 (2014).
  22. Fitzgerald, A. J., et al. Terahertz Pulsed Imaging of human breast tumors. Radiology. 239 (2), 533-540 (2006).
  23. Ashworth, P. C., et al. Terahertz pulsed spectroscopy of freshly excised human breast cancer. Optics Express. 17 (15), 12444-12454 (2009).
  24. Doradla, P., Alavi, K., Joseph, C., Giles, R. Detection of colon cancer by continuous-wave terahertz polarization imaging technique. Journal of Biomedical Optics. 18 (9), 090504 (2013).
  25. Reid, C. B., et al. Terahertz pulsed imaging of freshly excised human colonic tissues. Physics in Medicine and Biology. 56 (1), 4333-4353 (2011).
  26. Teraview. Teraview.com. , Available from: https://teraview.com (2019).
  27. Orosco, R. K., et al. Positive Surgical Margins in the 10 Most Common Solid Cancers. Scientific Reports. 8 (1), 1-9 (2018).
  28. Bowman, T., et al. Statistical signal processing for quantitative assessment of pulsed terahertz imaging of human breast tumors. 2017 42nd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz). , Cancun 1-2 (2017).
  29. Gavdush, A. A., et al. Terahertz spectroscopy of gelatin-embedded human brain gliomas of different grades: a road toward intraoperative THz diagnosis. Journal of Biomedical Optics. 24 (2), 027001 (2019).

Tags

इंजीनियरिंग अंक 158 कैंसर अनुसंधान टेराहर्ट्ज प्रतिबिंब इमेजिंग टेराहर्ट्ज ट्रांसमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी मानव स्तन कैंसर ट्यूमर अपवर्तक सूचकांक अवशोषण गुणांक
हौसले से उत्पादित स्तन कैंसर ट्यूमर के लिए टेराहर्ट्ज इमेजिंग और लक्षण वर्णन प्रोटोकॉल
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Vohra, N., Bowman, T., Bailey, K.,… More

Vohra, N., Bowman, T., Bailey, K., El-Shenawee, M. Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors. J. Vis. Exp. (158), e61007, doi:10.3791/61007 (2020).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter