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

Resumen

Optical coherence tomography (OCT) is a high resolution imaging technique that allows analysis of tissue specific optical properties providing the means for tissue differentiation. We developed needle based OCT, providing real-time imaging combined with on-the-spot tumor differentiation. This publication describes a method for percutaneous, needle based OCT of renal masses.

Resumen

Optical coherence tomography (OCT) is the optical equivalent of ultrasound imaging, based on the backscattering of near infrared light. OCT provides real time images with a 15 µm axial resolution at an effective tissue penetration of 2-3 mm. Within the OCT images the loss of signal intensity per millimeter of tissue penetration, the attenuation coefficient, is calculated. The attenuation coefficient is a tissue specific property, providing a quantitative parameter for tissue differentiation.

Until now, renal mass treatment decisions have been made primarily on the basis of MRI and CT imaging characteristics, age and comorbidity. However these parameters and diagnostic methods lack the finesse to truly detect the malignant potential of a renal mass. A successful core biopsy or fine needle aspiration provides objective tumor differentiation with both sensitivity and specificity in the range of 95-100%. However, a non-diagnostic rate of 10-20% overall, and even up to 30% in SRMs, is to be expected, delaying the diagnostic process due to the frequent necessity for additional biopsy procedures.

We aim to develop OCT into an optical biopsy, providing real-time imaging combined with on-the-spot tumor differentiation. This publication provides a detailed step-by-step approach for percutaneous, needle based, OCT of renal masses.

Introducción

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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Protocolo

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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Resultados

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 imágene...

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Discusión

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 an...

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Materiales

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