בVivo, Percutaneous, מחט מבוססת, אופטי קוהרנטיות טומוגרפיה של המונים כליה

Summary

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.

Abstract

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

העשורים האחרונים הראו עלייה מתמדת בשכיחות של המוני כליות ^1,2. עד עכשיו, החלטות טיפול המוניות כליות נעשו בעיקר על בסיס מאפייני הדמיה MRI ו- CT, גיל והתחלואה נלווה. עם זאת שיטות אבחון ופרמטרים אלה קליניים חסרי העידון באמת לזהות את הפוטנציאל הממאיר של מסת כליה. ביופסית ליבה או שאיפת מחט עדינה עם רקמה מספיקה להערכה פתולוגית (אבחון) מספקת בידול אובייקטיבי של גידול עם שני רגיש וסגוליות בטווח של 95-100% ^3. לכן ביופסיה היא להשיג הסכמה בהערכת המוני כליות חשודים ^4,5. עם זאת, ביופסיות ללא רקמה מספיק כדי לקבוע אבחנה או עם נורמלי parenchyma כליות (לא אבחון) מתרחש בשיעור של 10-20% בסך הכל, ואפילו עד 30% בהמונים כליה קטנים (<4 סנטימטר, SRMs), לעכב תהליך האבחון בשל הצורך התכוף לנוסףביופסיות ^3.5.

טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית (אוקטובר) היא שיטת הדמיה רומן שיש לו את הפוטנציאל להתגבר על המכשולים האמורים בבידול מסת כליה. בהתבסס על backscattering של אור אינפרא אדום קרוב, אוקטובר מספק תמונות עם 15 מיקרומטר רזולוציה צירית בחדירת רקמה יעילה של 2-3 מ"מ (איור 1, 2). הפסד של עוצמת אות לכל מילימטר של חדירה לרקמות, כתוצאה של פיזור אור רקמות ספציפיות, כפי שבא לידי ביטוי במקדם הנחתה (μ _{אוקטובר:} מ"מ ^-1) כפי שתואר על ידי et al Faber ^6.. יכולים להיות מתואמים מאפיינים היסטולוגית לμ ערכי _{אוקטובר} מתן פרמטר הכמותי לבידול רקמה (איור 3).

במהלך היווצרות הסרטן, תאים ממאירים להציג מספר גדל, גרעינים גדולים יותר ויותר בלתי סדיר בצורה עם מדד גבוה יותר שבירה ומיטוכונדריה פעילה יותר. בשל ביטוי יתר של מרכיבי תא, שינוי בμ _{אוקטובר} הוא צפוי כאשר משווים גידולים ממאירים לגידולים שפירים או רקמה מושפעת ^7.

לאחרונה למדנו את היכולת של אוקטובר השטחי להבחין בין המוני כליה שפירים וממאירים ^8,9. ב -16 חולים, מדידות אוקטובר התוך-ניתוחיות של רקמת גידול התקבלו באמצעות בדיקה אוקטובר להציב חיצוני. זרוע השליטה מורכבת ממדידות אוקטובר של רקמה מושפעת באותם חולים. רקמה נורמלית הראתה מקדם הנחתה החציוני נמוכה באופן משמעותי בהשוואה לרקמה ממארת, המאשר את הפוטנציאל של אוקטובר לבידול גידול. ניתוח כמו זה יושם באופן דומה לסוגים אחרים של הכיתה רקמה ממארת, כגון קרצינומה urothelial ^10,11 ובידול neoplasia אפיתל פות ^12.

אף אוזן גרון "> אנו שואפים לפתח אוקטובר לביופסיה אופטית, מתן בשילוב הדמיה בזמן אמת עם בידול גידול ב- the-spot. מטרת המחקר הנוכחי היא לתאר מלעורית, מחט המבוססת, אוקטובר גישה בחולים שאובחנה עם מסת כליה שיפור מוצקה. תיאור שיטה זו הוא, למיטב ידיעתנו, הראשון להעריך את האפשרות של מחט אוקטובר מבוסס של גידולי כליה.

Protocol

ההליך הציג מתקיים תחת פרוטוקול מחקר שאושר על ידי מועצת המנהלים מוסדי הסקירה של המרכז הרפואי האקדמית באמסטרדם, מספר רישום NL41985.018. נכתב הסכמה מהדעת נדרש מכל המשתתפים.

מערכת .1

1. לצורך ניסוי זה, להשתמש במערכת אוקטובר תחום פורייה, הפועל באורך גל להקה 1,280-1,350 nm ^13. interferometry נמוכות לכידות תחום פורייה מאפשר סריקה רציפה אשר מגבירה את מהירות רכישת נתונים בהשוואה למערכות אוקטובר תחום בזמן הדור הראשון. הערה: מערכת אוקטובר היא ממשק עם בדיקה סיבים אופטית, סריקה הליקליים ב ~ 90 ° זווית. יש לו קוטר חיצוני של 2.7F (0.9 מ"מ) ואורך של 135 סנטימטר נעיץ. הבדיקה מתחברת לקונסולת אוקטובר באמצעות מנוע כונן ובקר אופטי (רציף הרכבה) עם מגוון נסיגה של 54 מ"מ. מערכי נתונים אוקטובר רכשו מורכבים של 541 תמונות חתך (B-סריקות) wה- i רזולוציה צירית של 15 מיקרומטר (איור 1, 2).
2. כדי להבטיח מדידות מדויקות הנחתה ושחזור, לכייל על ידי מדידת μ _{אוקטובר} להגדלת ריכוזים המבוססים על אחוז המשקל של תחליב שומן, (למשל, Intralipid) כפי שתוארו בעבר על ידי Kodach et al. ^{14, 15.}
   בקיצור:
   1. לדלל אצווה סטנדרטי של 20% תחליב שומן עם H ₂ O demineralized מנת להגיע לריכוזים של 0.125, 0.250, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 10, 15 ו- 20 אחוזים (המניה).
      1. מניחים את חללית אוקטובר ב -200 מיליליטר של תערובת תחליב שומן ולרכוש מדידת OCT.
      2. התייחסות צלב חילוץ μ _{אוקטובר} ערכים עם ערכים ידועים בספרות.

2. Time Out ומיקום חולה

1. לפני שתתחיל בהליך, לבצע "פסק זמן" בדיקה שם, תאריך לידה, הליך, יחסי הציבורצד ocedural, שימוש נוגד קרישה, ואלרגיות.
2. בהתאם למיקום הגידול, למקם את המטופל בכל עמדת פַּחֶסֶת נוטה או לרוחב. לספק למטופל תמיכה הולמת ולוודא אם הוא / היא מצפה להיות נוחה בתפקיד זה במשך תקופה של 20 עד 40 דקות.
3. באמצעות אולטרסאונד (US) ^16, בתרגום הגידול ולסמן את נקודת כניסת מחט על העור עם דיו קבוע.
   הערה: בעת שימוש טומוגרפיה ממוחשבת (CT), להשתמש בתבנית הדרכת מחט גמישה למקם את המיקום המועדף של מחט הגישה.

3. לחיטוי ועיקור כורך

1. לשים על כריכת כובע ופה כירורגית.
2. נקה את העור סביב האתר לנקב באמצעות פתרון chlorhexidine / אלכוהול, נזהר שלא להסיר את סימן כניסת מחט ממוקם בעבר (שלב 2.3). חיטוי אזור רחב ימנע את הצורך בניקוי נוסף במקרה של מיצוב מחדש מחט גישה בלתי צפוי.
3. עם regard של תוכן סטרילי, לפתוח את סט percutaneous לנקב המכיל: מזרק 10 מיליליטר, מחט שאיפה בוטה, מחט זריקת G 21, אזמל, מחט היכרויות קואקס 15 G, מחט נקז G 18, ו16 אקדח ביופסית ליבת G.
4. לשטוף ידיים ביסודיות, החלת יד חיטוי לאחר מכן. לשים על חלוק ניתוחים וכפפות סטריליות.
5. לכסות את החולה בסדינים מעוקרים.
6. החל כיסוי סטרילי סביב הבדיקה אולטרסאונד ולתקן את מדריך המחט במקום.

4. אוקטובר הכנה

1. הפעל את מסוף OCT ולהזין את פרטי מטופל בשדות המסומנים ID מטופל, שם משפחה, שם פרטיים ותאריך לידה (תאריך לידה) תוך שימוש בממשק הקונסולה.
2. בהתייחס לתוכן סטרילי, לפרוק את החבילה המכילה אוקטובר בדיקה אוקטובר, כיסוי מזח הרכבה סטרילי, ומזרק luer נעילת 5 מיליליטר.
3. החל כיסוי סטרילי אל מזח מסוף אוקטובר ההרכבה. המנחה את מזח ההרכבה שאינה סטרילי מחייבעזרה של עוזר.
4. מלא את מזרק 5 מיליליטר עם 0.9% NaCl ולצרף אותו לנמל השטיפה. לשטוף את הבדיקה אוקטובר עד מים מופיעים בחלקו האחורי של כיסוי הבדיקה.
5. טען את הבדיקה אוקטובר למזח ההרכבה. לאחר טעינת הבדיקה תהיה לסובב ופולטות אור אדום המאשר תפקוד תקין. השאר את הבדיקה בכיסוי המגן שלו במהלך שטיפה וטעינה כדי למזער את הסיכון לניזק.
6. הסר את הבדיקה אוקטובר מהעטיפה שלו. מניחים את החללית על משטח קשה ולהשתמש אזמל כדי לקצר את הקצה. תקן את חלקו האחורי של החללית במהלך חיתוך, במטרה למזער את לחץ על הסיבים האופטיים ומנסרה. חותך 5 דיסטלי מ"מ ממנסרה, באמצעות האור הנפלט (אדום) לכיוון.

5. נקר

1. להרדים את העור ושכבות עמוקות באמצעות ידוקאין 2% (20 מ"ג / מיליליטר). חכה מאפשרות לידוקאין ייכנס לתוקף כמה דקות. לשאול את החולה אם יש כאב.
2. שימוש במדריך המחט, למקםמחט 15 G קואקס היכרויות אימות העמדה באמצעות הדמיה. אם המיקום הוא משביעת רצון, להסיר את האטם (ליבת מחט חדה).
3. מניחים את מחט נקז G 18 דרך מחט ההיכרויות, פירסינג הגידול. שוב לוודא את המיקום של המחט עם הדמיה. אם המיקום הוא משביעת רצון להסיר את האטם.
4. להאכיל את הבדיקה אוקטובר את מחט הנקז עד מרגיש התנגדות.
5. בעוד תיקון הבדיקה אוקטובר, לחזור בו את מחט הנקז, חושף את הבדיקה אוקטובר לרקמת הגידול. שמירה על קצה מחט הנקז בתוך הגידול ממזערת מסתלסלת של חללית אוקטובר במהלך מחזורי נשימה. זה מוריד את הסיכון לניזק בדיקה.
6. אוקטובר סריקה:
   1. בצע סריקת אוקטובר, עם הקונסולה נקבעה על 541 B-סריקות לכל בסיס הנתונים. מערכת אוקטובר משמשת כאן תבצע נסיגה אוטומטית על אורך של 5.4 סנטימטר ואינן דורש התאמות פרמטר ספציפיות.
   2. בדוק את הסריקה לאיכות, חפצים ואת המראה של רקמה מוצקה (איור 1 א). חפצים מופיעים לרוב להקות מעגליות כמו עומדות לצאת מהדפוס הרגיל אוקטובר (איור 1).
   3. החלף את הבדיקה אם חפצים נמשך לאחר rescanning.
7. חזור על שלב 5.6 עד מינימום של 3 מערכי נתונים OCT נרכש.
8. הסר את הבדיקה OCT ומחט נקז, משאיר את מחט ההיכרויות במקום.
9. לחמש את אקדח ביופסית הליבה ולמקם אותו דרך מחט ההיכרויות, המאמת את העמדה בהדמיה.
10. אם המיקום הוא משביעת רצון, לירות באקדח הביופסיה.
11. הנח חומר ביופסיה במכל על פי מחלקה לפתולוגיה פרוטוקול. כאן, ביופסיות מניחים על צלחת פטרי עם שיבוץ נייר, רוויות מספיק עם 0.9% NaCl.
12. בדוק את איכות ביופסית הליבה וחזור על שלב 5.9 ועד 5.10 מספיק חומר מתקבל.

תוצאות

בין 25 הגידולים הראשונים (23 חולים), בסך של 24 נהלים אוקטובר המוצלחים בוצע. במקרה אחד תקלה בדיקה הובילה לחוסר היכולת לרכוש סריקת OCT. שתי תופעות לוואי (AE) התרחש, שמתוארות בפירוט בסעיף הדיון. מאפייני חולים כלליים נמצאים בטבלה 1.

?...

Discussion

בפרסום זה אנו מדווחים על ההיתכנות של מלעורית, מחט, אוקטובר של הכליות מבוססות. זהו צעד ראשון חיוני בהתפתחות של אוקטובר לטכניקה קליני רלוונטית לבידול גידול, כפי שכונתה "אופטי ביופסיה". 25 החולים הראשונים שלנו הראו אוקטובר percutaneous להיות הליך קל ובטוח. יש ביופסיה אופט?...

Materials

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