स्तन कैंसर सर्जरी में क्षमता के पास अवरक्त प्रतिदीप्ति इमेजिंग अनुप्रयोगों का आकलन के लिए Phantoms ऊतक का अनुकरण

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Pleijhuis, R., Timmermans, A., De Jong, J., De Boer, E., Ntziachristos, V., Van Dam, G. Tissue-simulating Phantoms for Assessing Potential Near-infrared Fluorescence Imaging Applications in Breast Cancer Surgery. J. Vis. Exp. (91), e51776, doi:10.3791/51776 (2014).

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Abstract

Intraoperative ट्यूमर स्थानीयकरण और स्तन संरक्षण सर्जरी (BCS) के suboptimal परिणाम में शल्य मार्जिन स्थिति परिणाम के मूल्यांकन में अशुद्धियों. ऑप्टिकल इमेजिंग, विशेष अवरक्त प्रतिदीप्ति (NIRF) इमेजिंग में, वास्तविक समय में पूर्व और intraoperative ट्यूमर स्थानीयकरण के लिए एक उपकरण के साथ सर्जन प्रदान करके BCS निम्नलिखित सकारात्मक शल्य हाशिए की आवृत्ति कम हो सकता है. वर्तमान अध्ययन में, NIRF निर्देशित BCS के संभावित मानकीकरण और प्रशिक्षण प्रयोजनों के कारणों के लिए ऊतक का अनुकरण स्तन phantoms का उपयोग कर मूल्यांकन किया जाता है.

सामान्य स्तन के ऊतकों के उन लोगों के लिए तुलनीय ऑप्टिकल विशेषताओं के साथ स्तन phantoms स्तन संरक्षण सर्जरी अनुकरण करने के लिए इस्तेमाल कर रहे थे. ट्यूमर का अनुकरण फ्लोरोसेंट रंजक indocyanine ग्रीन (भारतीय तट रक्षक) युक्त समावेशन पूर्वनिर्धारित स्थानों पर phantoms में शामिल किया और पूर्व और intraoperative ट्यूमर स्थानीयकरण, वास्तविक समय NIRF निर्देशित ट्यूमर लकीर, NIRF निर्देशित लिए imaged थेसर्जरी की सीमा पर मूल्यांकन, और शल्य हाशिए के पश्चात मूल्यांकन. एक अनुकूलित NIRF कैमरा इमेजिंग प्रयोजनों के लिए एक नैदानिक ​​प्रोटोटाइप के रूप में इस्तेमाल किया गया था.

ट्यूमर का अनुकरण समावेशन युक्त स्तन phantoms अनुकरण और intraoperative ट्यूमर इमेजिंग का मूल्यांकन करने के लिए एक सरल, सस्ता, और बहुमुखी उपकरण प्रदान करते हैं. पतला phantoms मानव ऊतक के समान लोचदार गुण होते हैं और पारंपरिक शल्य चिकित्सा उपकरण का उपयोग कर में कटौती की जा सकती है. इसके अलावा, phantoms, क्रमशः, फोटॉनों के अवशोषण और बिखरने नकल उतार मानव स्तन के ऊतकों के समान वर्दी ऑप्टिकल गुण पैदा करने के लिए हीमोग्लोबिन और intralipid होते हैं. महामारी रोशनी रणनीतियों के साथ गहरे बैठा ट्यूमर के (noninvasive) इमेजिंग hinders जो ऊतक, के माध्यम से प्रचार जब NIRF इमेजिंग के मुख्य दोष फोटॉनों के सीमित प्रवेश गहराई है.

Introduction

रेडियोथेरेपी के द्वारा पीछा स्तन संरक्षण सर्जरी (BCS) 1 टी टी 2 स्तन कार्सिनोमा 1,2 के साथ स्तन कैंसर के रोगियों के लिए मानक उपचार है. अतिरिक्त शल्य चिकित्सा हस्तक्षेप या रेडियोथेरेपी 3,4,5 जरूरत महसूस BCS कराना पड़ा जो रोगियों का 20 से 40% में सकारात्मक शल्य हाशिए में सर्जरी परिणाम की हद तक की intraoperative मूल्यांकन में अशुद्धियों. आसन्न स्वस्थ स्तन के ऊतकों के व्यापक लकीर सकारात्मक शल्य हाशिए की आवृत्ति कम हो सकता है, यह भी कॉस्मेटिक परिणाम में बाधा और comorbidity 6,7 वृद्धि होगी. उपन्यास तकनीक इसलिए प्राथमिक ट्यूमर के स्थान और सर्जरी की सीमा पर intraoperative राय देने कि आवश्यकता है. ऑप्टिकल इमेजिंग, विशेष अवरक्त प्रतिदीप्ति (NIRF) इमेजिंग में, अनुसंधान में पूर्व और intraoperative ट्यूमर स्थानीयकरण के लिए एक उपकरण के साथ सर्जन प्रदान करके BCS निम्नलिखित सकारात्मक शल्य हाशिए की आवृत्ति कम हो सकता हैeal समय. हाल ही में, हमारे समूह उच्च संवेदनशीलता 8 के साथ प्राथमिक ट्यूमर और intraperitoneal मेटास्टेसिस पता लगाने के लिए इस तकनीक का व्यवहार्यता दिखा, डिम्बग्रंथि के कैंसर के रोगियों में ट्यूमर लक्षित प्रतिदीप्ति इमेजिंग की पहली में मानव परीक्षण पर सूचना दी. स्तन कैंसर के रोगियों में नैदानिक ​​अध्ययन करने के लिए आगे बढ़ने से पहले, तथापि, BCS में विभिन्न ट्यूमर लक्षित NIRF इमेजिंग आवेदनों की व्यवहार्यता पहले से ही preclinically phantoms का उपयोग कर मूल्यांकन किया जा सकता.

निम्नलिखित अनुसंधान प्रोटोकॉल फ्लोरोसेंट ट्यूमर का अनुकरण समावेशन 9 युक्त ऊतक अनुकरण स्तन phantoms में NIRF इमेजिंग के उपयोग का वर्णन करता है. phantoms पूर्व और intraoperative ट्यूमर स्थानीयकरण, वास्तविक समय NIRF निर्देशित ट्यूमर लकीर, शल्य मार्जिन स्थिति का आकलन, और अवशिष्ट बीमारी का पता लगाने के अनुकरण के लिए एक सस्ता और बहुमुखी उपकरण प्रदान करते हैं. पतला phantoms मानव ऊतक के समान लोचदार गुण होते हैं और पारंपरिक एस का उपयोग कर काटा जा सकता हैurgical यंत्र. नकली शल्य प्रक्रिया के दौरान, सर्जन (स्पष्ट समावेशन के मामले में) स्पर्श जानकारी और सहकारी क्षेत्र के दृश्य निरीक्षण द्वारा निर्देशित है. इसके अलावा, NIRF इमेजिंग सर्जरी की सीमा पर वास्तविक समय intraoperative राय के साथ सर्जन प्रदान करने के लिए लागू किया जाता है.

यह NIRF इमेजिंग फ्लोरोसेंट रंगों के उपयोग की आवश्यकता पर जोर दिया जाना चाहिए. आदर्श रूप में, फ्लोरोसेंट रंगों लगभग अवरक्त वर्णक्रम रेंज में फोटॉनों फेंकना है कि इस्तेमाल किया जाना चाहिए (650-900 एनएम) ऊतक में physiologically प्रचुर अणुओं से फोटॉनों के अवशोषण और बिखरने को कम करने के लिए (जैसे, हीमोग्लोबिन, लिपिड, elastin, कोलेजन, और पानी) 10,11. इसके अलावा, autofluorescence (यानी, जीवित कोशिकाओं में जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के कारण ऊतकों में आंतरिक प्रतिदीप्ति गतिविधि) इष्टतम ट्यूमर करने वाली पृष्ठभूमि अनुपात 11 में जिसके परिणामस्वरूप लगभग अवरक्त वर्णक्रम सीमा में कम से कम है. Conjugating द्वारा NIRF ट्यूमर targe को रंजकटेड moieties (जैसे, मोनोक्लोनल एंटीबॉडी), फ्लोरोसेंट रंगों के लक्षित वितरण intraoperative इमेजिंग अनुप्रयोगों के लिए प्राप्त किया जा सकता है.

मानव आंख लगभग अवरक्त वर्णक्रम सीमा में प्रकाश के प्रति असंवेदनशील है, एक बेहद संवेदनशील कैमरा डिवाइस NIRF इमेजिंग के लिए आवश्यक है. Intraoperative उपयोग के लिए कई NIRF इमेजिंग सिस्टम अब तक 12 विकसित किया गया है. वर्तमान अध्ययन में, हम एक कस्टम म्यूनिख तकनीकी विश्वविद्यालय के साथ सहयोग में intraoperative आवेदन के लिए विकसित किया गया था कि NIRF इमेजिंग प्रणाली का निर्माण किया करते थे. प्रणाली रंग छवियों और प्रतिदीप्ति छवियों के एक साथ अधिग्रहण के लिए अनुमति देता है. प्रतिदीप्ति छवियों की सटीकता में सुधार करने के लिए, एक सुधार योजना ऊतक में प्रकाश की तीव्रता में बदलाव के लिए लागू किया गया है. एक विस्तृत वर्णन Themelis एट अल द्वारा प्रदान की जाती है. 13

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Protocol

1 के ट्यूमर का अनुकरण Inclusions के लिए सिलिकॉन molds बनाएँ

  1. ट्यूमर का अनुकरण समावेशन, जैसे, मोती या पत्थर के लिए मॉडल के रूप में सेवा कर सकते हैं कि वांछित आकार और आकार के ठोस आइटम ले लीजिए.
  2. अच्छी तरह से ट्यूमर मॉडल साफ. सिलिकॉन मोल्ड से एक आसान हटाने को सुनिश्चित करने, ट्यूमर मॉडल विरोधी छड़ी स्प्रे का छिड़काव या पेट्रोलियम जेली या मोम की एक पतली परत के साथ कवर किया जा सकता है.
  3. एक चिकनी सतह के साथ एक अलग पतली दीवारों वर्ग (प्लास्टिक) बॉक्स में प्रत्येक मॉडल रखें. यदि आवश्यक हो, स्थिति में रखने के लिए बॉक्स के नीचे करने के लिए मॉडल fixate. सिलिकॉन की अत्यधिक मात्रा में बर्बाद कर से बचने के लिए ट्यूमर मॉडल ही की तुलना में थोड़ा बड़ा है कि एक बॉक्स का उपयोग करें.
  4. एक मिश्रण का कटोरा में सिलिकॉन घटक एक के लिए आवश्यक राशि डालो और एक 10 में सिलिकॉन घटक बी जोड़ने: वजन से 1 अनुपात. अच्छी तरह से दोनों घटकों मिलाएं. वैकल्पिक रूप से, एक वैक्यूम पंप सिलिकॉन मिश्रण से हवाई बुलबुले को दूर करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
  5. धीरे पीओहवाई बुलबुले को फँसाने रोकने के लिए प्लास्टिक बॉक्स में सिलिकॉन मिश्रण उर. सिलिकॉन मिश्रण इष्टतम परिणाम प्राप्त करने के लिए 45 मिनट के भीतर कार्रवाई की जानी चाहिए.
  6. सिलिकॉन मिश्रण मोल्ड काटने और ट्यूमर मॉडल हटाने से पहले कम से कम 6 घंटे के लिए जमना. वैकल्पिक रूप से, सिलिकॉन मोल्ड यह सफाई से एक साथ वापस फिट करने के लिए अनुमति देने के लिए एक वक्र पैटर्न में कटौती की जा सकती है. सिलिकॉन की अधिकतम शक्ति 3 दिनों के बाद प्राप्त होता है.

2 Tris बफर नमकीन घोल बनाएं

  1. 6.1 ग्राम (50 मिमी) Tris और 8.8 ग्राम 800 मिलीलीटर विआयनीकृत पानी के लिए (150 मिमी) NaCl जोड़कर एक Tris-buffered खारा (टीबीएस) समाधान बनाएँ.
  2. हीमोग्लोबिन (कदम 3.3 और 4.4) के oxygenation को ब्लॉक करने के लिए और बैक्टीरिया विकास को बाधित करने के लिए NaN 3 की 1.0 ग्राम (15 mmol) जोड़ें. चेतावनी: NaN 3 एक गंभीर जहर है. यह त्वचा के साथ या निगल यदि संपर्क में घातक हो सकता है. इस परिसर की विषाक्तता एक वयस्क मानव के लिए घुलनशील क्षार cyanides और घातक खुराक के बराबर हैके बारे में 0.7 ग्राम है. निर्माता द्वारा प्रदान के रूप में हमेशा सुरक्षा निर्देशों का पालन करें.
  3. 7.4 पीएच को समायोजित करें और विआयनीकृत पानी के साथ 1,000 मिलीलीटर मात्रा लाओ.

3 फ्लोरोसेंट Inclusions बनाएँ

  1. भंग और पिघल जिलेटिन में रखा जब फ्लोरोसेंट डाई लीक से समावेशन को रोकने जाएगा चरण 2 जिलेटिन (4.2 कदम) की तुलना में agarose के उच्च गलनांक से 50 मिलीलीटर टीबीएस को 2 जी agarose जोड़ें. वैकल्पिक रूप से, जोड़ा agarose की राशि क्रमशः, नरम या स्पर्शनीय ट्यूमर समावेशन प्राप्त करने के लिए 1 या 3 जी के लिए बदला जा सकता है.
  2. उबलते बिंदु तक पहुँच जाता है जब तक एक माइक्रोवेव का उपयोग agarose घोल गरम करें. Agarose पूरी तरह भंग है जब तक अच्छी तरह से हलचल.
  3. 1.1 ग्राम (17 μmol) हीमोग्लोबिन और intralipid 20% के आसपास के स्तन प्रेत ऊतक (चरण 4) की ऑप्टिकल विशेषताओं सदृश करने के लिए निरंतर क्रियाशीलता के तहत agarose मिश्रण को टीबीएस के 50 एमएल में भंग 5 मिलीलीटर जोड़ें.
  4. (25 20.0 मिलीग्राम जोड़ेंपानी विआयनीकृत 83.8 मिलीलीटर हरी indocyanine फ्लोरोसेंट रंजक की .8 μmol). डाई पूरी तरह भंग है सुनिश्चित करें.
  5. Pipet 5.0 इस समाधान से मिली और agarose मिश्रण को जोड़ने के 14 माइक्रोन के अंतिम एकाग्रता प्राप्त करने के लिए. अपने स्वयं के इष्टतम एकाग्रता के साथ अगर वांछित वैकल्पिक रूप से, भारतीय तट रक्षक के अलावा अन्य फ्लोरोसेंट रंगों का इस्तेमाल किया जा सकता है.
  6. धीरे एक सिरिंज (चित्रा 1 ए) का उपयोग कर गर्म agarose मिश्रण के साथ चरण 1 में बनाया सिलिकॉन molds भरें. सभी नए नए साँचे भर रहे हैं जब तक इस प्रक्रिया को दोहराएं.
  7. फ्लोरोसेंट समावेशन लगभग एक घंटे के लिए आरटी पर जमना. एल्यूमीनियम पन्नी के साथ पूरे ढालना कवर द्वारा प्रकाश से समावेशन को सुरक्षित रखें.
  8. Solidification के बाद, धीरे ढालना खोलने और समावेश (चित्रा 1 बी) बाहर दबाएँ. वैकल्पिक रूप से, शामिल किए जाने की सतह पर पिघल agarose मिश्रण की छोटी बूंदों लागू करने के लिए सिरिंज की नोक का उपयोग करें. , छोटे तू एक ही स्थान पर इस प्रक्रिया को कई बार दोहराने सेmor स्पर्स infiltrative ट्यूमर अनुकरण करने के लिए बनाया जा सकता है.
  9. एल्यूमीनियम पन्नी में उन्हें लपेटकर द्वारा प्रकाश और निर्जलीकरण से agarose समावेशन को सुरक्षित रखें और 4 डिग्री सेल्सियस पर एक humidified भंडारण कंटेनर में स्टोर.
    नोट: ज्ञात एकाग्रता इष्टतम से कम या अधिक फ्लोरोसेंट डाई सांद्रता का उपयोग करेगा कम फ्लोरोसेंट संकेत तीव्रता में दोनों परिणाम. इष्टतम फ्लोरोसेंट डाई एकाग्रता ऊपर डाई सांद्रता बढ़ाने के साथ संकेत तीव्रता में मालूम होता है counterintuitive कमी शमन के रूप में जाना जाता घटना की वजह से है. इष्टतम एकाग्रता का उपयोग कर, phantoms में एक फ्लोरोसेंट डाई का अधिक से अधिक गहराई में पैठ का आकलन करते समय अनिवार्य है.

स्तन Phantoms बनाएँ 4

  1. इच्छित आकार और मात्रा, जैसे, एक कांच या प्लास्टिक कटोरा के स्तन phantoms बनाने के लिए एक कप के आकार मोल्ड प्राप्त करते हैं. मोल्ड मोल्ड का पालन जिलेटिन फार्म को रोकने के लिए एक चिकनी सतह होना चाहिए. एक मोल्ड volum500 मिलीलीटर की ई पर्याप्त आकार के स्तन phantoms पैदा करेगा.
  2. 500 मिलीलीटर की एक मात्रा के साथ एक स्तन प्रेत बनाने के लिए, 500 मिलीलीटर टीबीएस (चरण 2) के लिए जिलेटिन 250 खिलने की 50 ग्राम जोड़ें. लगातार सरगर्मी के तहत 50 डिग्री सेल्सियस के लिए जिलेटिन घोल गरम करें.
  3. जिलेटिन को पूरी तरह भंग हो जाने के बाद, जिलेटिन मिश्रण धीरे धीरे शांत करते हैं और एक गर्म पानी से स्नान का उपयोग कर 35 डिग्री सेल्सियस के एक निरंतर तापमान पर इसे बनाए.
  4. लगातार सरगर्मी के तहत क्रमश: ऊतक में फोटॉनों के अवशोषण और बिखरने अनुकरण 5.5 जी (85 mmol) गोजातीय हीमोग्लोबिन और 25 एमएल intralipid 20% जोड़ें.
  5. कम से कम 1 घंटे के लिए 4 डिग्री सेल्सियस पर कप के आकार मोल्ड Prechill. अगला, agarose ट्यूमर का अनुकरण समावेश (चित्रा 1C) की पूर्वनिर्धारित गहराई से मेल खाती है कि एक स्तर को मोल्ड में जिलेटिन मिश्रण डालना. जिलेटिन मिश्रण एक घंटा 30 मिनट के लिए 4 डिग्री सेल्सियस पर जमना.
  6. Solidification के बाद, की सतह पर एक ट्यूमर का अनुकरण फ्लोरोसेंट agarose शामिल किए जाने की स्थिति प्रेत और अस्थायी तौर पर एक छोटी सुई के साथ शामिल किए जाने fixate. तीन ट्यूमर का अनुकरण फ्लोरोसेंट inclusions की एक अधिकतम करने के लिए एक एकल स्तन प्रेत में शामिल किया जा सकता है. पर्याप्त स्थान (कम से कम 5 सेमी) व्यक्तिगत ट्यूमर का अनुकरण समावेशन (चित्रा -1) के बीच रखा जाना चाहिए.
  7. अपवर्तन कलाकृतियों को बनाने के बिना दोनों परतों के पालन के लिए अनुमति देता है, शेष ढालना मात्रा में गर्म जिलेटिन मिश्रण के शेष डालो. मोल्ड पर फ्लोरोसेंट ट्यूमर का अनुकरण समावेशन के स्थान चिह्नित. प्रेत 4 डिग्री सेल्सियस पर ओ / एन जमना.
  8. एक बार जम, समावेशन के अस्थायी निर्धारण के लिए इस्तेमाल सुइयों को हटाने और धीरे अपनी मोल्ड (चित्रा 1E) से स्तन प्रेत को हटा दें. एल्यूमीनियम पन्नी में लपेटकर द्वारा प्रकाश और निर्जलीकरण से स्तन प्रेत को सुरक्षित रखें और 4 डिग्री सेल्सियस पर एक humidified भंडारण कंटेनर में स्टोर.

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चित्रा फ्लोरोसेंट ट्यूमर का अनुकरण समावेशन युक्त स्तन phantoms बनाने की 1 अनुक्रमिक चरणों. वांछित आकार और आकार की सिलिकॉन molds बनाने के बाद, नए नए साँचे एक सिरिंज (ए) का उपयोग कर पिघल agarose मिश्रण से भर रहे हैं. आकार और आकार भिन्न ट्यूमर का अनुकरण समावेशन वर्तमान अध्ययन (बी) में तैयार किए गए. अगला, पिघल जिलेटिन मिश्रण की एक पतली परत एक स्वनिर्धारित लेपित लकड़ी के स्तन ढालना (सी) में डाल दिया है. Solidification के बाद, ट्यूमर का अनुकरण समावेशन, तैनात अस्थायी रूप से उतारना चाहते है, और घी जिलेटिन मिश्रण (डी) की एक और परत के साथ कवर कर रहे हैं. Solidification के बाद, स्तन प्रेत धीरे अपने आचारण (ई) से हटा दिया जाता है. प्रेत तो अनुकरण विभिन्न NIRF इमेजिंग अनुप्रयोगों (एफ) के लिए आवेदन किया जा सकता है.रेफरी = "/ फ़ाइलें / ftp_upload / 51776 / 51776fig1highres.jpg" लक्ष्य = "_blank"> इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

5 NIRF कैमरा सिस्टम सेट

  1. Intraoperative आवेदन के लिए एक NIRF कैमरा प्रणाली स्तन कैंसर सर्जरी में लक्षित NIRF इमेजिंग का अनुकरण के लिए आवश्यक है. वास्तविक समय intraoperative NIRF इमेजिंग के लिए कई NIRF इमेजिंग सिस्टम अनुसंधानात्मक उपयोग के लिए वर्तमान में उपलब्ध हैं. इन उपकरणों के बीच कुछ मतभेद मौजूद हैं, वे सभी (फ्लोरोसेंट ट्यूमर inclusions की उत्तेजना के लिए) एक उत्तेजना प्रकाश स्रोत और उत्सर्जित फोटॉनों का पता लगाने के लिए एक बेहद संवेदनशील इमेजिंग डिवाइस होते हैं.
  2. एक पर्याप्त तरंगदैर्ध्य के एक उत्तेजना प्रकाश स्रोत का उपयोग करने के लिए सुनिश्चित करें. भारतीय तट रक्षक युक्त ट्यूमर का अनुकरण समावेशन के लिए, 750 और 800 एनएम के बीच फोटॉनों का उत्सर्जन करता है कि एक उत्तेजना प्रकाश स्रोत (जैसे, लेजर) का उपयोग करें. एक विकल्प फ्लोरोसेंट डाई का इस्तेमाल किया जाता है, तो उत्तेजना तरंगदैर्ध्य मा अनुरूप समायोजित किया जाना चाहिए nufacturer के निर्देश.
  3. मामले में NIRF कैमरा प्रणाली, अवांछित पृष्ठभूमि संकेत बाहर फिल्टर सही फिल्टर किया जाता है कि सुनिश्चित करने के लिए एक उत्सर्जन फिल्टर होता है. भारतीय तट रक्षक युक्त ट्यूमर का अनुकरण समावेशन के लिए, 800 और 850 एनएम के बीच एक उत्सर्जन फिल्टर का उपयोग करें. वैकल्पिक फ्लोरोसेंट रंगों निर्माताओं के निर्देश के आधार पर, विभिन्न उत्सर्जन फिल्टर की आवश्यकता हो सकती.
    नोट: उत्तेजना और oversaturated छवियों को रोकने के उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य के बीच शून्य ओवरलैप सुनिश्चित करें कि. इसके अलावा, छवि अधिग्रहण के समय इष्टतम फ्लोरोसेंट छवियों को प्राप्त करने के लिए समायोजित किया जाना हो सकता है. गहरे बैठा फ्लोरोसेंट समावेशन या कमजोर फ्लोरोसेंट संकेतों के मामले में, छवि अधिग्रहण के समय न्यूनतम करने के लिए कई सेकंड अप करने के लिए बढ़ाया जा सकता है. सतही समावेशन या मजबूत फ्लोरोसेंट संकेतों के मामले में अधिग्रहण के समय वास्तविक समय में वीडियो दर प्रतिदीप्ति इमेजिंग के लिए अनुमति देने के लिए कई मिसे को कम किया जा सकता है.
स्तन कैंसर सर्जरी में NIRF इमेजिंग अनुप्रयोगों के ई "> 6. सिमुलेशन

  1. इसके कंटेनर से ऊतक का अनुकरण स्तन प्रेत लो और एक फ्लैट nonfluorescent सतह पर जगह है. अगला, ट्यूमर का अनुकरण समावेशन के छांटना के लिए पर्याप्त काम दूरी छोड़ने, स्तन प्रेत ऊपर NIRF इमेजिंग डिवाइस की स्थिति.
  2. NIRF इमेजिंग और / या प्रेत स्तन के छूने का काम का उपयोग ट्यूमर का अनुकरण फ्लोरोसेंट समावेश स्थानीयकरण. कोई फ्लोरोसेंट संकेत पता लगाया जा सकता मामले में शामिल किए जाने के लिए या तो पता लगाने या छवि अधिग्रहण के समय बढ़ाया जाना चाहिए के लिए प्रेत में भी गहरी तैनात है.
  3. शामिल किए जाने स्थानीयकृत है एक बार, प्रेत स्तन काटकर अलग कर देना और पारंपरिक शल्य चिकित्सा उपकरणों का उपयोग वास्तविक समय NIRF-मार्गदर्शन में ट्यूमर का अनुकरण शामिल किए जाने को हटा दें. वैकल्पिक रूप से, शामिल किए जाने के मानक का ध्यान अनुकरण दृश्य निरीक्षण और स्तन प्रेत का टटोलने का कार्य केवल द्वारा निर्देशित excised जा सकता है.
  4. सीधे हटाने के बादअपर्याप्त छांटना का संकेत किसी भी शेष फ्लोरोसेंट गतिविधि के लिए ट्यूमर का अनुकरण शामिल किए जाने, छवि शल्य गुहा की.
  5. कोई फ्लोरोसेंट संकेत छोड़ दिया है जब तक किसी भी शेष फ्लोरोसेंट गतिविधि के मामले में, प्रत्यक्ष NIRF मार्गदर्शन में शामिल किए जाने के बचे हुए आबकारी.
  6. Excised प्रेत टुकड़े छवि NIRF निर्देशित macroscopic मार्जिन स्थिति आकलन अनुकरण. सजीले तदनुसार 5 मिमी सजीले और छवि - साथ ही, 3 में प्रेत ऊतक टुकड़ा. शल्य हाशिए में पहुंचने प्रतिदीप्ति संकेत सकारात्मक शल्य हाशिए के अस्तित्व को इंगित करता है.

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Representative Results

इस अध्ययन के परिणाम पहले से कहीं 9 सूचित किया गया है.

हमारे डेटा NIRF इमेजिंग स्तन कैंसर के रोगियों में NIRF निर्देशित स्तन संरक्षण सर्जरी अनुकरण, ऊतक का अनुकरण स्तन phantoms में फ्लोरोसेंट ट्यूमर का अनुकरण समावेशन का पता लगाने के लिए लागू किया जा सकता है. हमारे प्रेत मॉडल का उपयोग करना, हम संभव हो (चित्रा 2) intraoperative ट्यूमर स्थानीयकरण, NIRF निर्देशित ट्यूमर लकीर, शल्य गुहा मार्जिन की intraoperative मूल्यांकन, और अवशिष्ट रोग का पता लगाने पाया. संक्षेप में, चार प्रेत स्तनों की कुल सब अलग आयाम और / या आकृति विज्ञान (1 टेबल) के साथ दो फ्लोरोसेंट समावेशन युक्त, उत्पादन किया गया था.

फ्लोरोसेंट ट्यूमर का अनुकरण समावेशन पारंपरिक शल्य चिकित्सा उपकरणों का उपयोग करते हुए पहले और दूसरे स्तन प्रेत से शल्य चिकित्सा द्वारा हटा दिया गया. समावेशन के छांटना टटोलने का कार्य और operat के दृश्य निरीक्षण के द्वारा निर्देशित किया गया थाIve क्षेत्र. सर्जन ट्यूमर का अनुकरण समावेशन पूरी तरह से हटा दिया गया है जब तक प्रेत स्तन पर काम करने के लिए कहा गया था. अगला, अनुकूलित प्रतिदीप्ति कैमरा किसी भी शेष फ्लोरोसेंट संकेतों के लिए शल्य चिकित्सा गुहा को स्कैन करने के लिए लागू किया गया था. एक मजबूत शेष प्रतिदीप्ति संकेत से संकेत एक अधूरी छांटना, के मामले में, सर्जन वास्तविक समय NIRF मार्गदर्शन में शामिल किए जाने के बचे हुए उत्पाद शुल्क के लिए अनुरोध किया गया था. शल्य गुहा से होने वाले एक मजबूत शेष प्रतिदीप्ति संकेत द्वारा सबूत के रूप में एक दो के बाहर ट्यूमर का अनुकरण समावेशन के दोनों प्रेत # # 1 और 2, छांटना में, अधूरा था. पहली शल्य प्रयास के बाद अधूरा छांटना के मामले में, सर्जन का पता चला और एक ही (तथाकथित theranostic) प्रक्रिया के दौरान NIRF मार्गदर्शन में शेष समावेश excised. बड़े volum आबकारी की कोई आवश्यकता नहीं थी, जबकि प्रत्यक्ष NIRF मार्गदर्शन में Reexcision, सभी मामलों में दूसरे शल्य प्रयास में शामिल किए जाने के अवशेष की एक पूरी तरह हटाने के परिणामस्वरूपप्रेत ऊतक के तों.

तीसरे और चौथे स्तन प्रेत में, पहली शल्य प्रयास में प्रदर्शन किया गया था स्थानीयकरण और फ्लोरोसेंट inclusions की शल्य हटाने NIRF निर्देशित. ट्यूमर का अनुकरण फ्लोरोसेंट समावेशन आ जबकि, सर्जन प्रतिदीप्ति संकेत वास्तविक समय में पेश किया गया था, जिस पर उसके निपटान पर एक मॉनिटर था. चौथे स्तन प्रेत में, 3.0 सेमी गहराई पर तैनात एक ट्यूमर का अनुकरण शामिल किए जाने के लगभग 1 सेमी प्रेत ऊतक incising के बाद ही पता लगाने योग्य था. चौथे प्रेत में एक infiltrative शामिल किए जाने को हटाने अधूरा हो पाया था जबकि तीसरे स्तन प्रेत में, दोनों ट्यूमर का अनुकरण समावेशन मौलिक, पहली शल्य प्रयास में हटा दिया गया. प्रत्यक्ष NIRF-मार्गदर्शन में Reexcision इस प्रेत में ट्यूमर अवशेष की एक पूरी तरह हटाने में हुई.

Postoperatively, excised प्रेत ऊतक टुकड़े 3 मिमी स्लाइड में काट रहे थे और NIRF कैमरे व्यवस्था का उपयोग imagedमंदिर शल्य मार्जिन स्थिति की पूर्व vivo macroscopic मूल्यांकन अनुकरण. सभी मामलों में, पश्चात NIRF इमेजिंग स्पष्ट रूप से ट्यूमर का अनुकरण inclusions की सीमाओं दर्शाया और ट्यूमर शेष शल्य मार्जिन (चित्रा -2) में उपस्थित थे चाहे संकेत दिया.

चित्रा 2
स्तन phantoms में चित्रा 2 NIRF इमेजिंग सिमुलेशन. फ्लोरोसेंट ट्यूमर का अनुकरण समावेशन युक्त ऊतक अनुकरण स्तन phantoms intraoperative ट्यूमर स्थानीयकरण (ए), NIRF निर्देशित ट्यूमर हटाने (बी) के अनुकरण के लिए लागू किया गया है, और शल्य मार्जिन का आकलन NIRF निर्देशित स्थिति (सी). . से संशोधित:. Pleijhuis एट अल (2011) EJSO Plआसानी यह आंकड़ा का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें.

प्रेत रचना की तालिका 1 अवलोकन. तालिका 1
4 phantoms के कुल एक अलग आकार और आकार के दो ट्यूमर का अनुकरण फ्लोरोसेंट समावेशन युक्त, उत्पादन किया गया था.

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Discussion

हम एकीकृत ट्यूमर का अनुकरण inclusions के साथ स्तन के आकार phantoms के उपयोग के माध्यम NIRF निर्देशित BCS के संभावित नैदानिक ​​अनुप्रयोगों नकली. Intraoperative ट्यूमर स्थानीयकरण, NIRF निर्देशित ट्यूमर लकीर, सर्जरी की सीमा पर मूल्यांकन, और शल्य हाशिए के पश्चात मूल्यांकन सब एक कस्टम निर्माण NIRF कैमरा प्रणाली का उपयोग संभव नहीं मिला. फ्लोरोसेंट ट्यूमर का अनुकरण समावेशन के अवेध्य पता लगाने 2 सेमी या उससे कम की गहराई पर प्रेत ऊतक में तैनात समावेशन के लिए ही संभव था. Intraoperatively, हालांकि, सीमित संकेत प्रवेश गहराई काफी हद सर्जन overlaying ऊतक incising से करीब सतह के हित के ऊतक लाना होगा जिसमें BCS सर्जरी की प्रकृति, द्वारा हल किया गया था.

Intraoperative NIRF इमेजिंग विकिरण की कमी, तकनीक की सामान्य सुरक्षा, और एक उच्च संकल्प 9,14 सहित कुछ महत्वपूर्ण लाभ है. इसके अलावा techniqUE सर्जरी की हद विषय में सर्जन के लिए वास्तविक समय प्रतिक्रिया प्रदान करता है और फ्लोरोसेंट संकेत 13 की एक अधिक सटीक स्थानीयकरण के लिए सहकारी क्षेत्र की रंग छवियों के साथ फ्लोरोसेंट छवियों के तत्काल एकीकरण के लिए अनुमति देता है.

जैसा कि पहले कहा, NIRF इमेजिंग का एक महत्वपूर्ण खामी की वजह से कुछ ऊतक घटक 10,11 से अवशोषण और फोटॉनों के बिखरने के लिए ऑप्टिकल संकेतों के सीमित ऊतक प्रवेश गहराई है. सामान्य स्तन के ऊतकों के ऑप्टिकल विशेषताओं मैच, हीमोग्लोबिन और intralipid फोटॉनों, क्रमशः 10,15 के अवशोषण और बिखरने के लिए हमारे phantoms करने के लिए जोड़ा गया था. Intraoperative NIRF इमेजिंग की एक दूसरी खामी की वजह से संकेत तीव्रता और फ्लोरोसेंट रंजक 10 की एकाग्रता के बीच एक nonlinear संबंध के लिए दो आयामी इमेजिंग जब प्रदर्शन फ्लोरोसेंट संकेत यों की अक्षमता है.

वर्तमान अध्ययन में, हम एक अनुकूलित NIRF इस्तेमाल कियाintraoperative उपयोग के लिए कैमरा. प्रणाली सहकारी क्षेत्र की दोनों दो आयामी रंग और प्रतिदीप्ति छवियों प्राप्त. अन्य intraoperative NIRF इमेजिंग उपकरणों को भी थोड़ा अलग इमेजिंग रणनीतियों 12 के साथ उपलब्ध हैं. दुर्भाग्य से, multicenter परीक्षण में, विभिन्न इमेजिंग सिस्टम और सेटिंग्स का उपयोग परिणाम संस्थानों के बीच प्राप्त प्रभावित कर सकते हैं. फ्लोरोसेंट रंजक के ज्ञात मात्रा के साथ phantoms का प्रयोग विभिन्न इमेजिंग प्रणाली जांच के लिए एक उपकरण प्रदान करके इस समस्या को सुलझाने में मदद कर सकता है. इसके अलावा, phantoms NIRF निर्देशित शल्य चिकित्सा प्रक्रियाओं का प्रशिक्षण और मानकीकरण उद्देश्यों के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.

जैसा कि पहले कहा, फ्लोरोसेंट रंगों NIRF इमेजिंग के लिए एक शर्त है. यह केवल नैदानिक ​​ग्रेड लगभग अवरक्त फ्लोरोसेंट रंजक वर्तमान में उपलब्ध है क्योंकि हम अपने ट्यूमर का अनुकरण समावेशन के लिए भारतीय तट रक्षक का उपयोग करने के लिए चुना है. नई fluorophores (जैसे, IRDye 800CW) वर्तमान में विकसित किया जा रहा है और approva हासिल करने की उम्मीद कर रहे हैंनिकट भविष्य में नैदानिक ​​इस्तेमाल के लिए एल. इसके चिकित्सकीय अनुमोदित प्रपत्र में संयुग्मित नहीं किया जा सकता जो भारतीय तट रक्षक, के विपरीत, 800CW जैसे नए fluorophores, आसानी biomolecules संयुग्मित जा सकता है. ट्यूमर को निशाना बनाया ligands या मोनोक्लोनल एंटीबॉडी के लिए इन नए fluorophores के विकार कैंसर कोशिकाओं को फ्लोरोसेंट रंजक के विशिष्ट वितरण सक्षम बनाता है. दरअसल, पूर्व नैदानिक ​​और नैदानिक ​​अध्ययन पहले ही फ्लोरोफोरे लेबल ट्यूमर के NIRF इमेजिंग की व्यवहार्यता दिखाया और 8,13,17,18,19,20 शल्य परिणाम में सुधार करने के लिए NIRF निर्देशित सर्जरी संकेत दिया है.

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Disclosures

लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ भी नहीं है.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Bovine hemoglobin Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands H2500 Simulates absorption of photons in tissue 
Intralipid 20% Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands I141 Simulates scattering of photons in tissue
Silicone A translucent 40 (2-components poly-addition silicone) NedForm, Geleen, The Netherlands Package consists of components A and B, that should be mixed one on one (A:B=10:1).  Link to manufacturers page: http://tinyurl.com/ncjq7jx
Gelatine 250 Bloom Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands 48724 Construction of breast-shaped phantoms
Agarose Hispanagar, Burgos, Spain Construction of tumor-simulating inclusions
Tris Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands T1503 
HCl Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands 258148
NaCl Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands S9888
NaN3 Merck, Darmstadt, Germany 822335 CAUTION: severe poison. The toxicity of this compound is comparable to that of soluble alkali cyanides and the lethal dose for an adult human is about 0.7 grams.
Examples of NIRF imaging devices for intraoperative application:
T2 NIRF imaging platform  SurgVision BV, Heerenveen, The Netherlands Customized NIRF imaging system used in the current study. More details available at www.surgvision.com
Photodynamic Eye Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH, Herrsching am Ammersee, Germany PC6100 www.iht-ltd.com
FLARE imaging system kit The FLARE Foundation Inc, Wayland, MA, USA www.theflarefoundation.org
Fluobeam Fluoptics, Grenoble, France www.fluoptics.com
Artemis handheld camera Quest Medical Imaging BV, Middenmeer, the Netherlands www.quest-mi.com
Examples of NIRF fluorescent dyes for intraoperative application:
Indocyanine green ICG-PULSION,  Feldkirchen, Germany PICG0025DE   Clinical grade fluorescent dye for NIRF imaging used in the current study. More details available at www.pulsion.com
IRDye 800CW NHS Ester LI-COR Biosciences, Lincoln, NE, USA 929-70021 www.licor.com

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References

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