비보, 경피적, 니들 기반, 신장 질량의 빛 간섭 단층 촬영에서

요약

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.

초록

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.

서문

지난 수십 신장 대중 ^{1, 2의} 발생률이 꾸준히 증가를 보여 주었다. 지금까지 신장 질량 치료 결정은 주로 MRI 및 CT 결상 특성, 나이 및 동반 질환에 기초하여 이루어지고있다. 그러나 이러한 진단 방법과 임상 매개 변수는 진정으로 신장 대량의 악성 가능성을 감지하는 기교가 부족하다. 핵심 조직 검사 또는 병리학 적 평가 (진단)에 대한 충분한 조직과 미세 침 흡인는 95~100% ^3의 범위에서 민감도와 특이도 모두 객관적인 종양의 분화를 제공합니다. 따라서 조직 검사는 의심 신장 대중 ^4,5의 평가에 동의를 얻고있다. 그러나, 충분한 조직없이 생검 지연, 진단 또는 신장 실질 (비 - 진단) 정상에 전체 10 내지 20 %의 비율로 발생하고, 심지어 작은 신장 질량의 30 % 이하로 (<4cm, SRM들)을 수립 추가적인 대한 필요성으로 인해 자주 진단 과정조직 검사 절차 ^3,5.

광 결맞음 단층 영상 OCT (는) 신장 질량 분화에서 상기 장애물을 극복 할 수있는 잠재력을 갖는 신규 한 영상 기법이다. 근적외선 빛의 후방 산란에 기초하여, OCT를 2~3mm의 효과적인 조직 침투에 15㎛의 축 해상도 이미지를 제공한다 (도 1, 2). 조직 침투, 조직 특이 광산란 얻어진의 밀리미터 당 신호 세기의 손실 감쇠 계수로 표현된다 (μ _OCT를 mm ^-1). 페이버 등 ^(6)에 의해 설명 된 바와 같이. 조직 학적 특성은 조직의 분화 (그림 3)에 대한 정량적 매개 변수를 제공 _{간섭 단층} 값을 μ 상관 관계가 될 수있다.

발암 동안, 악성 세포는 수가 증가와 함께 더 크고 불규칙적 인 모양을 표시 핵 더 높은 굴절률 및 더 활성 미토콘드리아. 인해 세포 성분이 과발현, μ _OCT의 변화에 영향을받지 양성 종양 조직 또는 악성 종양 ^(7)에 비교할 때 예상 할 수있다.

최근에 우리는 양성과 악성 신 대중 ^8,9 구별하는 표면의 OCT 능력을 공부했다. 16 명의 환자에서 종양 조직의 수술 중의 OCT 측정은 외부 배치의 OCT 프로브를 사용하여 수득 하였다. 동일한 환자의 조직의 영향을받지 않고 측정의 OCT 구성된 제어 암. 정상 조직은 종양의 OCT 분화 잠재력을 확인하는 악성 조직에 비해 상당히 낮은 중앙값 감쇠 계수를 나타내었다. 이러한 정량 분석은 이러한 urothelial 암종 ^10,11 외음부 상피 종양 분화 ¹² 악성 조직의 다른 유형의 등급에 유사한 방식으로 적용되었다.

ENT는 "> 우리는 실시간 이미징에 현장 종양의 분화와 결합. 본 연구의 목적은 기반 경피적 바늘을 설명하는 것입니다 제공, 광학 생검으로 OCT를 개발하는 것을 목표로, 환자의 10월 방법은 진단 고체 강화 신장 질량.이 방법의 설명은 우리가 알고있는, 최초의 신장 종양의 바늘의 가능성을 기반으로 OCT를 평가합니다.

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프로토콜

제시된 절차는 대학 의료 센터 암스테르담, 등록 번호 NL41985.018의 임상 시험 심사위원회의 승인을 연구 프로토콜에서 발생한다. 서면 동의서는 모든 참가자가 필요합니다.

1. 시스템

1. 이 실험을 위해, 1,280-1,350 nm 파장 대역 ^(13)에서 동작하는, 푸리에 도메인의 OCT 시스템을 사용한다. 푸리에 도메인 저 코 히어 런스 간섭계는 제 세대 시간 영역의 OCT 시스템에 비해 데이터 획득 속도를 증가 연속 스캔을 허용한다. 주 : OCT 시스템은 90 ° 각도로 나선형 ~, 광섬유 탐침을 스캔 인터페이스된다. 그것은 2.7F의 외경 (0.9 mm)와 135cm의 삽입 길이를 가지고있다. 프로브는 54mm의 철수 범위와 구동 모터 및 광 컨트롤러 (설치 독)를 통해 OCT의 콘솔에 연결합니다. 인수의 OCT 데이터 세트는 541 단면 이미지 (B-스캔) w 구성15 ㎛, 축 해상도 i 번째 (도 1, 2).
2. 정확하고 재현성있는 감쇠 측정을 보장하기 위해, 측정함으로써 교정 μ _10월 Kodach 등. ^{(14) (15)에} 의해 전술 한 바와 같이 (예 Intralipid) 지방 에멀젼의 중량 퍼센트에 기초하여 증가하는 농도에 대한.
   한마디로 :
   1. 0.125, 0.250, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 10, 15 및 20 (주) 퍼센트의 농도를 달성하기 위해 탈염 H ₂ O와 20 %의 지방 유제의 표준 배치를 희석.
      1. 지방 에멀젼 혼합물 200ml에 프로브의 OCT를 놓고 측정의 OCT를 획득.
      2. 상호 참조 문헌에 알려진 값 μ _10월 값을 추출 하였다.

2. 타임 아웃 및 환자 위치

1. 절차를 시작하기에 앞서, 이름, 생년월일, 절차, 홍보의 날짜를 확인 "시간을"수행ocedural 측, 항응고제 사용, 알레르기.
2. 종양의 위치에 따라 하나 또는 경향 측와위에서 환자를 배치했다. 적절한 지원과 함께 환자를 제공하고 그 / 그녀가 20 ~ 40 분 동안의이 위치에 편안하게 기대하는 경우 확인합니다.
3. 초음파 (US) ^(16)를 사용하여, 종양 지역화 영구 잉크로 피부에 바늘 엔트리 포인트를 표시한다.
   참고 : 컴퓨터 단층 촬영 (CT)를 사용하는 경우, 액세스 바늘의 원하는 위치를 국산화 유연한 바늘 안내 템플릿을 사용합니다.

3. 소독과 멸균 드레이핑

1. 외과 모자와 입을 커버를 착용 할 것.
2. (2.3 단계) 이전에 배치 바늘 항목 표시를 제거하지 않도록주의하면서, 클로르헥시딘 / 알코올 용액을 사용하여 천자 사이트 주위의 피부를 청소합니다. 넓은 지역을 소독하는 것은 예기치 않은 액세스 바늘 위치 변경시 추가 청소의 필요성을 방지 할 수 있습니다.
3. R로10 ML의 주사기, 무딘 흡인 바늘, 21 G 주사 바늘, 메스, 15 G 동축의 도입 니들, 18 G 투관침 바늘 및 16 : 멸균 내용의 egard가 포함 된 경피적 천자 세트를 엽니 다 G 코어 생검 총.
4. 이후 손 소독제를 적용, 철저하게 손을 씻으십시오. 수술 가운 및 멸균 장갑을 착용 할 것.
5. 멸균 커튼에서 환자를 커버.
6. 초음파 프로브 주위에 살균 커버를 적용하고 장소에 봉침을 수정합니다.

4. 10월 준비

1. OCT의 콘솔을 시작하고 콘솔 인터페이스를 사용하여 환자 ID 표시된 필드, 성, 이름과 생년월일 (생년월일)에서 환자 정보를 입력합니다.
2. 멸균 내용과 관련하여, 간섭 단층 조사, 멸균 장착 독 커버하고, 5 ml의 루어 잠금 주사기를 포함 OCT의 패키지 압축을 풉니 다.
3. OCT의 콘솔 설치 독 멸균 커버를 적용합니다. 비 멸균 장착 독을 필요 안내조수의 도움이됩니다.
4. 0.9 % NaCl로 5 ML의 주사기를 입력하고 플러싱 포트에 연결합니다. 물이 프로브 커버의 말단 부분에 나타날 때까지 OCT의 프로브를 세척합니다.
5. 장착 도크에 OCT의 프로브를로드합니다. 회전과 적절한 기능을 확인 붉은 빛을 방출한다 프로브를로드 한 후. 세척 및 손상의 위험을 최소화하기 위해로드시의 보호 커버에 프로브를 남겨주세요.
6. 표지에서 OCT의 프로브를 제거합니다. 딱딱한 표면에 프로브를 놓고 끝을 단축하기 위해 메스를 사용합니다. 광섬유와 프리즘에 압력을 최소화하기 위해 절단시 프로브의 선단부를 고정한다. 방향을 방출 (적색) 빛을 사용하여, 프리즘에서 5mm의 말단을 잘라.

5. 펑크

1. 피부와 2 % 리도카인을 사용하여 깊은 층 (20 ㎎ / ㎖)을 마취. 을 적용하려면 리도카인을 허용 몇 분 정도 기다립니다. 통증이있는​​ 경우 환자에게 문의하십시오.
2. 봉침을 사용하여, 배치촬상 통해 위치 확인 15 G 동축의 도입 니들. 배치가 만족 스러우면, 밀폐 장치 (날카로운 바늘 코어)을 제거한다.
3. 종양 피어싱, 도입 니들을 통해 18 G 투관침 바늘을 놓습니다. 다시 촬상와 바늘의 위치를​​ 확인한다. 배치가 만족스러운 경우 폐색을 제거합니다.
4. 저항 느낌까지 투관침 바늘까지 OCT의 프로브를 공급.
5. OCT의 프로브를 고정하고, 종양 조직으로의 OCT 프로브 노출 투관침 바늘 후퇴. 종양 내 투관침 바늘의 끝을 유지하는 것은 호흡 사이클 동안 OCT의 프로브의 꼬임을 최소화한다. 이것은 프로브 손상의 위험을 낮춘다.
6. 10월 검색 :
   1. 데이터 세트 당 541 B-검사에서 설정 한 콘솔,의 OCT 검사를 수행합니다. 여기에 사용 된 시스템의 OCT 특정 파라미터 조정이 필요없는 5.4 cm의 길이에 걸쳐 자동 철수를 수행한다.
   2. (품질, 유물에 대한 스캔 및 고체 조직의 모양을 확인도 1a). 공예품은 가장 일반적으로 원형 띠가 정상의 OCT 패턴 (그림 1B)에서 밖으로 서 나타납니다.
   3. 유물을 다시 검사 후 지속되면 프로브를 교체합니다.
7. 10월 3일 데이터 세트의 최소 때까지 단계를 반복 5.6 취득.
8. 현재 위치에서 도입 니들을 떠나, OCT의 프로브와 투관침 바늘을 제거합니다.
9. 핵심 생검 총을 팔과 영상의 위치를​​ 확인, 도입 니들을 통해 놓습니다.
10. 위치 결정이 양호하면, 생검 총을 발사.
11. 병리과 프로토콜에 따라 용기에 조직 검사 재료를 놓습니다. 여기에, 종이 속지 배양 접시에 장소 생검은 충분히 0.9 % NaCl로 포화.
12. 핵심 조직 검사 품질을 확인하고 충분한 자료를 얻을 때까지 단계 5.9와 5.10를 반복합니다.

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결과

제 25 종양 (23 명) 중 24의 OCT 성공적인 절차 총 수행 하였다. 하나의 경우 프로브 고장의 OCT 검사를 취득 할 수 없다는되었다. 설명 부분에서 상세히 설명된다 (AE)가 발생한 두 부작용. 일반 환자의 특성은 표 1에 있습니다.

OCT를 콘솔 획득 한 데이터 세트의 즉각적인 질적 분석을 위해 리얼 타임 10 월 이미지를 제공하는 소프트웨어를 미리 설치했다. 추가 분석 및 ?...

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토론

이 책에서 우리는 신장, 10월 기반 경피적 바늘의 가능성에보고한다. 이것은 "광 조직 검사"로 불리는 종양의 분화에 대한 임상 적용 기술에의 OCT 개발에 필수적인 첫 번째 단계입니다. 우리의 첫 번째 25 명의 환자는 쉽고 안전한 절차로 경피적 OCT를 보여 주었다. 광학 생검은 기존의 핵심 조직 검사를 통해 두 가지 장점이있다. 먼저, OCT 데이터의 실시간 수집 및 분석은 종래 병리학 처리 시...

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자료

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