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En este artículo

  • Resumen
  • Resumen
  • Introducción
  • Protocolo
  • Resultados
  • Discusión
  • Divulgaciones
  • Agradecimientos
  • Materiales
  • Referencias
  • Reimpresiones y Permisos

Resumen

Presentamos un protocolo de ecografía y fotoacústica coregistrada para la imagen transvaginal de lesiones ováricas/anexiales. El protocolo puede ser valioso para otros estudios de imágenes fotoacústicas traslacionales, especialmente aquellos que utilizan matrices de ultrasonido comerciales para la detección de señales fotoacústicas y algoritmos estándar de formación de haces de retardo y suma para imágenes.

Resumen

El cáncer de ovario sigue siendo el más mortal de todos los tumores malignos ginecológicos debido a la falta de herramientas de detección confiables para la detección temprana y el diagnóstico. La fotoimagen o tomografía (PAT) es una modalidad de imagen emergente que puede proporcionar la concentración total de hemoglobina (escala relativa, rHbT) y la saturación de oxígeno en sangre (%sO2) de las lesiones ováricas/anexiales, que son parámetros importantes para el diagnóstico del cáncer. Combinado con ultrasonido coregistrado (US), PAT ha demostrado un gran potencial para detectar cánceres de ovario y para diagnosticar con precisión las lesiones ováricas para una evaluación efectiva del riesgo y la reducción de cirugías innecesarias de lesiones benignas. Sin embargo, los protocolos de imagen PAT en aplicaciones clínicas, hasta donde sabemos, varían en gran medida entre los diferentes estudios. Aquí, informamos un protocolo de imágenes de cáncer de ovario transvaginal que puede ser beneficioso para otros estudios clínicos, especialmente aquellos que utilizan matrices de ultrasonido comerciales para la detección de señales fotoacústicas y algoritmos estándar de formación de haces de retardo y suma para imágenes.

Introducción

La imagen fotoacústica o tomografía (PAT) es una modalidad de imagen híbrida que mide la distribución de absorción óptica a resolución y profundidades de EE. UU. mucho más allá del límite de difusión óptica tisular (~ 1 mm). En PAT, se utiliza un pulso láser de nanosegundos para excitar el tejido biológico, causando un aumento transitorio de la temperatura debido a la absorción óptica. Esto conduce a un aumento de presión inicial, y las ondas fotoacústicas resultantes se miden mediante transductores estadounidenses. PAT multiespectral implica el uso de un láser sintonizable o múltiples láseres que operan en diferentes longitudes de onda para iluminar el tejido, lo que....

Protocolo

Toda la investigación realizada fue aprobada por la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de Washington.

1. Configuración del sistema: Iluminación óptica (Figura 1)

  1. Utilice un láser Nd:YAG que bombee un láser Ti-zafiro pulsado y sintonizable (690-890 nm) a 10 Hz.
  2. Expanda el rayo láser divergiendo primero el haz con una lente plano-cóncava y luego colimando el haz con una lente plano-convexa. Utilice dos espejos para dirigir el haz hacia un divisor de haz (descrito a continuación).
  3. Divida el rayo láser expandido en cuatro haces con igual....

Resultados

Aquí, mostramos ejemplos de lesiones ováricas malignas y normales fotografiadas por USPAT. La Figura 3 muestra a una mujer premenopáusica de 50 años con masas anexiales multiquísticas bilaterales reveladas por TC con contraste. La Figura 3A muestra la imagen estadounidense de los anexos izquierdos con el ROI que marca el nódulo sólido sospechoso dentro de la lesión quística. La Figura 3B muestra el mapa PAT rHbT superpuest.......

Discusión

Iluminación óptica
El número de fibras utilizadas se basa en dos factores: la uniformidad de la iluminación de la luz y la complejidad del sistema. Es fundamental tener un patrón de iluminación de luz uniforme en la superficie de la piel para evitar puntos calientes. También es importante mantener el sistema simple y robusto con un número mínimo de fibras. El uso de cuatro fibras separadas ha demostrado previamente ser óptimo para crear una iluminación uniforme a profundidades de varios mil.......

Divulgaciones

Los autores no tienen intereses financieros relevantes en el manuscrito y no hay otros posibles conflictos de intereses que revelar.

Agradecimientos

Este trabajo fue apoyado por el NCI (R01CA151570, R01CA237664). Los autores agradecen a todo el grupo de oncología ginecológica dirigido por el Dr. Mathew Powell por ayudar a reclutar pacientes, a los radiólogos Drs. Cary Siegel, William Middleton y Malak Itnai por ayudar con los estudios estadounidenses, y al patólogo Dr. Ian Hagemann por ayudar con la interpretación patológica de los datos. Los autores agradecen los esfuerzos de Megan Luther y los coordinadores del estudio GYN para coordinar los programas de estudio, identificar pacientes para el estudio y obtener el consentimiento informado.

....

Materiales

NameCompanyCatalog NumberComments
Clinical US imaging systemAlpinion Medical SystemsEC-12RFully programmable clinical US system
Dielectric mirrorThorlabsBB1-E03Used to reflect light along the optical path
Endocavity US transducerAlpinion Medical SystemsEC3-10Transvaginal ultrasound probe
Laser power meterCoherentLabMax TOPUsed to measure laser energy
Multi-mode optical fiberThorlabsFP1000ERTCouple laser light to the endocavity ultrasound probe
Non-polarizing beam splitter plateThorlabsBSW11For splitting laser beam into sensors to measure energy
Plano-concave lensThorlabsLC1715For laser beam expansion
Plano-convex lens ThorlabsLA1484-BFor laser beam collimation
Plano-convex lens ThorlabsLA1433-BUsed to focus light into four optical fibers
Polarizing beam splitter cubeThorlabsPBS252For splitting laser beam into four beams
Protective probe shealthCustom 3D printedHold and protect the four optical fibers at the tip of the ultrasound probe
Right angle prism mirrorThorlabsMRA25-E03Used to reflect light along the optical path
Tunable laser systemSymphotic TIILS-2145-LT50PCLight source for multispectral PAT
USPAT control softwareCustom developed in C++Controls acquisition parameters of the ultrasound machine and the laser wavelength
USPAT image display softwareCustom developed in C++Displays the US/PAT B-scans and sO2/rHbT maps in real time

Referencias

  1. Nandy, S., et al. Evaluation of ovarian cancer: Initial application of coregistered photoacoustic tomography and US. Radiology. 289 (3), 740-747 (2018).
  2. Amidi, E., et al.

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