In Vivo, percutanée, Aiguille Based, tomographie par cohérence optique des masses rénales

Résumé

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.

Résumé

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.

Introduction

Les dernières décennies ont montré une augmentation constante de l'incidence de ^1,2 masses rénales. Jusqu'à présent, les décisions de traitement de masse rénales ont été réalisées principalement sur la base des caractéristiques d'imagerie IRM et de TDM, l'âge et la comorbidité. Cependant, ces méthodes de diagnostic et les paramètres cliniques ne ont pas la finesse de détecter vraiment le potentiel de malignité d'une masse rénale. Une biopsie au trocart ou l'aspiration à l'aiguille fine avec le tissu suffisant pour une évaluation pathologique (diagnostic) fournit la différenciation tumorale objective à la fois la sensibilité et la spécificité de l'ordre de 95 à 100% ^3. Par conséquent biopsie est plus accepté dans l'évaluation des masses rénales suspectes ^4,5. Cependant, les biopsies sans suffisamment de tissu pour établir un diagnostic ou normale parenchyme rénal (non-diagnostic) se produisent à un taux de 10 à 20% dans l'ensemble, et même jusqu'à 30% dans les petites masses rénales (<4 cm, MRS), retardant le processus de diagnostic en raison de la nécessité fréquente pour supplémentairesprocédures de biopsie ^3,5.

Tomographie par cohérence optique (OCT) est une nouvelle technique d'imagerie qui a le potentiel de surmonter les obstacles mentionnés ci-dessus dans la différenciation de la masse rénale. Sur la base de la rétrodiffusion de la lumière proche infrarouge, octobre fournit des images ayant une résolution axiale de 15 um à une pénétration tissulaire effective de 3.2 mm (figure 1, 2). La perte d'intensité de signal par millimètre de pénétration tissulaire, résultant d'une diffusion de lumière spécifique d'un tissu, est exprimée par le coefficient d'atténuation (μ _octobre: ^​​-1 mm) comme décrit par Faber et al ^6.. Caractéristiques histologiques peuvent être corrélées à des valeurs μ _octobre fournissant un paramètre quantitatif pour la différenciation de tissu (figure 3).

Au cours de la cancérogenèse, les cellules malignes présentent un plus grand nombre, des noyaux de plus en plus en forme irrégulière avec un indice de réfraction plus élevé et des mitochondries plus active. En raison de cette surexpression de composants cellulaires, un changement de μ _octobre est à prévoir lors de la comparaison à des tumeurs malignes ou des tumeurs bénignes du tissu affecté ^7.

Récemment, nous avons étudié la capacité des superficielle octobre de différencier entre les masses rénales bénignes et malignes ^8,9. Chez 16 patients, les mesures octobre intra-opératoires de tissu tumoral ont été obtenus en utilisant une sonde octobre placé à l'extérieur. Le bras de commande composé de mesures octobre de tissu affecté dans les mêmes patients. Tissus normaux a montré un coefficient médian significativement plus faible d'atténuation par rapport à un tissu malin, confirmant le potentiel de l'OCT de différenciation de la tumeur. Cette analyse quantitative a été appliqué d'une manière similaire à d'autres types de qualité tissu malin, carcinome urothélial tels que ^10,11 et la différenciation de la néoplasie épithéliale vulvaire ^12.

ent "> nous visons à développer octobre dans une biopsie optique, fournissant l'imagerie en temps réel combinée avec la différenciation de la tumeur sur le terrain. L'objectif de la présente étude est de décrire un percutanée, aiguille base, octobre approche chez les patients diagnostiqués avec un Amélioration de la masse rénale solide. Cette méthode description est, à notre connaissance, le premier à évaluer la possibilité de l'aiguille octobre base des tumeurs rénales.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocole

La procédure présentée se déroule dans un protocole de recherche approuvé par le Conseil de l'Academic Medical Center d'Amsterdam, numéro d'enregistrement NL41985.018 Institutional Review. Le consentement éclairé écrit est exigé de tous les participants.

1. Système

1. Pour cette expérience, utiliser un système OCT domaine de Fourier, fonctionnant à une longueur d'onde 1,280-1,350 nm bande ^13. domaine de Fourier interférométrie à faible cohérence permet un balayage continu qui augmente la vitesse d'acquisition de données, par rapport aux systèmes dans le domaine temporel octobre première génération. Remarque: Le système est interfacé octobre avec une sonde à fibre optique, la numérisation en hélice à ~ 90 ° d'angle. Il a un diamètre extérieur de 2.7f (0,9 mm) et une longueur insérable de 135 cm. La sonde se connecte à la console octobre par un moteur d'entraînement et de commande optique (quai de montage) avec une gamme de retrait de 54 mm. Les ensembles de données acquises octobre se composent de 541 images en coupe transversale (B-scans) wvec une résolution axiale de 15 pm (figure 1, 2).
2. Afin de garantir des mesures précises et reproductibles atténuation, en mesurant étalonner _octobre μ pour des concentrations en fonction du pourcentage en poids d'une émulsion de matières grasses (par exemple, Intralipid) comme décrit précédemment par Kodach et al. ^{14, 15} augmente.
   En bref:
   1. Diluer un lot standard de 20% de matières grasses émulsion avec déminéralisée H ₂ O pour obtenir des concentrations de 0,125, 0,250, 0,5, 1,0, 2,0, 4,0, 10, 15 et 20 (stock) pour cent.
      1. Placer la sonde octobre dans 200 ml de mélange d'émulsion de graisse et d'acquérir une mesure octobre.
      2. Renvoi extrait μ _octobre valeurs avec des valeurs connues dans la littérature.

2. Time Out et le positionnement des patients

1. Avant de commencer la procédure, effectuer un "time out" vérifier le nom, date de naissance, la procédure, procedural côté, l'utilisation anticoagulant, et les allergies.
2. Selon l'emplacement de la tumeur, placer le patient en soit décubitus ventral ou latéral. Fournir au patient un soutien adéquat et vérifier se il / elle se attend à être à l'aise dans cette position sur une période de 20 à 40 min.
3. Utilisation des ultrasons (US) ^16, de localiser la tumeur et marquer le point sur ​​la peau avec de l'encre permanente de pénétration de l'aiguille.
   REMARQUE: Lorsque vous utilisez la tomodensitométrie (CT), utiliser un modèle d'orientation de l'aiguille souple pour localiser la position préférée de l'aiguille d'accès.

3. désinfection et stérile drapage

1. Mettre un bonnet et la bouche couverture chirurgicale.
2. Nettoyer la peau autour du site de ponction en utilisant une solution de chlorhexidine / alcool, en prenant soin de ne pas supprimer l'entrée de l'aiguille marque déjà placé (étape 2.3). Désinfection une large zone empêche la nécessité d'un nettoyage supplémentaire en cas d'imprévu repositionnement de l'aiguille d'accès.
3. Avec regard du contenu stérile, ouvrir l'ensemble percutanée à la perforation comprenant: une seringue de 10 ml, une aiguille d'aspiration émoussée, une aiguille de calibre 21 d'injection, un scalpel, un co-axial aiguille d'introduction 15 de G, G aiguille 18 de trocart, et une 16 G biopsie pistolet.
4. Se laver les mains, appliquer désinfectant pour les mains par la suite. Mettez sur une robe chirurgical et des gants stériles.
5. Couvrir le patient dans des champs stériles.
6. Appliquer une couverture stérile autour de la sonde à ultrasons et fixer le guide de l'aiguille en place.

4. Préparation octobre

1. Démarrez la console PTOM et entrer dans les détails du patient dans les champs marqués identification du patient, le nom, prénom et date de naissance (date de naissance) en utilisant l'interface de la console.
2. En ce qui concerne le contenu stérile, déballer le paquet contenant une sonde octobre octobre, une couverture stérile quai de montage, et un 5 ml luer-lock seringue.
3. Appliquer le couvercle stérile pour le quai de montage console octobre. Guider le quai de montage non stérile exige laaide d'un assistant.
4. Remplir la seringue de 5 ml NaCl à 0,9% et l'attacher au port de rinçage. Rincer la sonde octobre que l'eau apparaît dans la partie distale du couvercle de la sonde.
5. Chargez la sonde octobre dans la station de montage. Après le chargement de la sonde va tourner et émettre de la lumière rouge confirmant bon fonctionnement. Laisser la sonde dans sa housse de protection pendant le rinçage et le chargement de minimiser le risque de dommages.
6. Retirer la sonde du PTOM de sa couverture. Placer la sonde sur une surface dure et d'utiliser un scalpel pour raccourcir la pointe. Fixer la partie distale de la sonde pendant la coupe afin de minimiser la pression sur la fibre optique et le prisme. Coupez 5 mm distale du prisme, en utilisant le (rouge) la lumière émise pour l'orientation.

5. Ponction

1. Anesthésier la peau et les couches profondes à l'aide de lidocaïne à 2% (20 mg / ml). Attendez quelques minutes permettant la lidocaïne pour prendre effet. Demandez au patient se il est une douleur.
2. Utilisation du guide d'aiguille, placez le15 G co-axiale aiguille d'introduction vérifier la position grâce à l'imagerie. Si le placement est satisfaisante, retirez l'obturateur (de noyau d'aiguille dièse).
3. Placez le G aiguille de trocart 18 à travers l'aiguille d'introduction, perçant la tumeur. Encore une fois vérifier la position de l'aiguille à l'imagerie. Si le placement est satisfaisante retirer l'obturateur.
4. Nourrir la sonde octobre l'aiguille de trocart jusqu'à sentir une résistance.
5. Tout en fixant la sonde octobre, rétracter l'aiguille de trocart, exposant la sonde PTOM dans le tissu tumoral. Garder la pointe de l'aiguille de trocart dans la tumeur minimise le vrillage de la sonde octobre pendant les cycles de respiration. Cela réduit le risque de dommages de la sonde.
6. Balayage OCT:
   1. Effectuer une analyse octobre, avec la console fixé à 541 B-scans par ensemble de données. Le système utilisé ici octobre effectuera un retrait automatique sur une longueur de 5,4 cm nécessitant aucun réglage de paramètres spécifiques.
   2. Consultez l'analyse de la qualité, des artefacts et l'apparition de tissu solide (Figure 1A). Artefacts apparaissent le plus souvent sous forme de bandes circulaires se démarquer de la tendance normale octobre (figure 1B).
   3. Remplacer la sonde si artefacts persiste après une nouvelle analyse.
7. Répétez l'étape 5.6 jusqu'à un minimum de 3 ensembles de données PTOM sont acquises.
8. Retirer la sonde PTOM et l'aiguille de trocart, laissant l'aiguille d'introduction en place.
9. Armez le canon biopsie et placez-le à travers l'aiguille d'introduction, la vérification de la position sur l'imagerie.
10. Si le positionnement est satisfaisant, tirer le pistolet à biopsie.
11. Placez le matériel de biopsie dans le récipient selon le protocole de service de pathologie. Ici, place des biopsies sur une boîte de Pétri avec une incrustation de papier, suffisamment saturés de NaCl à 0,9%.
12. Vérifiez la qualité de biopsie de base et répétez l'étape 5.9 et 5.10 jusqu'à suffisamment de matériau est obtenu.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Résultats

Parmi les 25 premières tumeurs (23 patients), un total de 24 procédures octobre réussies ont été effectuées. Dans un cas, un dysfonctionnement de la sonde conduit à l'incapacité d'acquérir une analyse PTOM. Deux événements indésirables (EI) a eu lieu, qui sont décrits en détail dans la section de discussion. Caractéristiques générales des patients sont présentées dans le tableau 1.

La console octobre a logiciels pré-installés fournissant en temps...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Dans cette publication, nous présentons sur la faisabilité d'percutanée, aiguille base, octobre du rein. Ce est une première étape essentielle dans le développement de l'OCT dans une technique applicable cliniquement pour la différenciation de la tumeur, appelé comme un «biopsie optique». Nos premiers 25 patients ont montré percutanée octobre pour être une procédure simple et sûre. Une biopsie optique a deux avantages par rapport aux biopsies de base classiques. Tout d'abord, l'acquisition...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

matériels

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