Na Vivo, percutânea, Agulha Based, Tomografia de Coerência Óptica de massas renais

Resumo

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.

Resumo

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.

Introdução

As últimas décadas têm demonstrado um aumento constante na incidência de massas renais ^1,2. Até agora, as decisões de tratamento em massa renais foram feitas principalmente com base em características de imagem de ressonância magnética e tomografia computadorizada, idade e comorbidades. No entanto, estes métodos diagnósticos e parâmetros clínicos falta a finesse para detectar realmente o potencial maligno de uma massa renal. A biópsia aspirativa por agulha fina ou com tecido suficiente para a avaliação patológica (diagnóstico) proporciona diferenciação tumor objetivo com a sensibilidade e especificidade na faixa de 95-100% ^3. Portanto biópsia está ganhando aceitação na avaliação de massas renais suspeitas ^4,5. No entanto, as biópsias sem tecido suficiente para estabelecer um diagnóstico ou com o normal parênquima renal (não-diagnóstico) ocorrem a uma taxa de 10-20% do total, e mesmo até 30% em pequenas massas renais (<4 cm, MRE), retardando o processo de diagnóstico, devido à necessidade freqüente de adicionalprocedimentos de biópsia de ^3,5.

Tomografia de coerência óptica (OCT) é uma modalidade de imagem romance que tem o potencial para superar os obstáculos acima mencionadas na diferenciação de massa renal. Com base na retroespalhamento de luz no infravermelho próximo, outubro fornece imagens com uma resolução axial 15 um a uma penetração eficaz do tecido de 2-3 mm (Figura 1, 2). A perda da intensidade do sinal por cada milímetro de penetração no tecido, resultante de um tecido específico de dispersão da luz, é expressa como o coeficiente de atenuação (μ _OCT: ^-1 mm) como descrito por Faber et al ^6.. As características histológicas podem ser correlacionados com μ valores _outubro fornecendo um parâmetro quantitativo para a diferenciação de tecidos (Figura 3).

Durante a carcinogênese, as células malignas exibir um número aumentou, núcleos maiores e mais uma forma irregular com um índice de refracção mais elevado e mais mitocôndrias activas. Devido a esta sobre-expressão de componentes celulares, uma mudança de _outubro μ é para ser esperado quando se compara a tumores malignos ou tumores benignos de tecido afectada ^7.

Recentemente, nós estudamos a capacidade da TCO superficial para diferenciar entre massas renais benignas e malignas ^8,9. Em 16 pacientes, medições intra-operatórias outubro do tecido tumoral foram obtidas utilizando uma sonda outubro colocado externamente. O braço de controle, composto por medidas de outubro de tecido afetado nos mesmos pacientes. Tecido normal mostraram um coeficiente de atenuação média significativamente mais baixa em comparação com tecido maligno, confirmando o potencial de outubro para a diferenciação do tumor. Esta análise quantitativa foi aplicada de um modo semelhante ao grau de outros tipos de tecido maligno, tal como o carcinoma urotelial ^10,11 e diferenciação neoplasia epitelial da vulva ^12.

ent "> Nosso objetivo é desenvolver outubro em uma biópsia óptica, fornecendo imagens em tempo real combinada com diferenciação tumor on-the-spot. O objetivo do presente estudo é descrever um percutânea, com base agulha, outubro abordagem em pacientes diagnosticados com um massa renal reforço sólido. Esta descrição do método é, a nosso conhecimento, o primeiro a avaliar a possibilidade de agulha outubro base dos tumores renais.

Protocolo

O procedimento apresentado tem lugar no âmbito de um protocolo de pesquisa aprovado pelo Conselho de Revisão do Academic Medical Center Amsterdam, número de registo NL41985.018 Institucional. O consentimento informado escrito é exigido de todos os participantes.

1. Sistema

1. Para esta experiência, utilizar um sistema de outubro de domínio de Fourier, que opera com uma banda de comprimento de onda ¹³ nm 1,280-1,350. Domínio de Fourier interferometria de baixa coerência permite um mapeamento contínuo que aumenta a velocidade de aquisição de dados, quando comparado com os sistemas de outubro de domínio de tempo da primeira geração. Nota: O sistema de outubro é ligada a uma sonda de fibra óptica, a digitalização de forma helicoidal em ~ 90 ° de ângulo. Ele tem um diâmetro exterior de 2.7F (0,9 mm) e um comprimento inserível de 135 cm. A sonda se conecta ao console de outubro através de um motor e controlador de óptica (doca de montagem) com uma gama pullback de 54 mm. Os conjuntos de dados outubro adquiridos consistem em 541 imagens transversais (B-scans) wom uma resolução axial de 15 mm (Figura 1, 2).
2. Para garantir medições de atenuação precisos e reprodutíveis, calibre, medindo μ _outubro de concentrações crescentes com base na percentagem em peso de uma emulsão de gordura, (por exemplo, Intralipid) como descrito anteriormente por Kodach et al. ^{14, 15.}
   Em resumo:
   1. Dilui-se um lote padrão de 20% de emulsão de gordura com _H2O desmineralizada para atingir concentrações de 0,125, 0,250, 0.5, 1.0, 2.0, 4.0, 10, 15 e 20 por cento (estoque).
      1. Coloque a sonda de outubro em 200 ml da mistura de emulsão de gordura e obter uma medição OCT.
      2. Referência cruzada extraído μ _outubro valores com os valores conhecidos na literatura.

2. Time Out e posicionamento do paciente

1. Antes de iniciar o procedimento, execute um "time out" verificando nome, data de nascimento, o procedimento, procedural lado, o uso de anticoagulantes, e alergias.
2. Dependendo da localização do tumor, colocar o paciente em posição de decúbito ou propenso ou lateral. Proporcionar ao paciente um apoio adequado e verificar se ele / ela espera estar confortável nesta posição durante um período de 20 a 40 min.
3. Usando ultra-som (US) ^16, localizar o tumor e marcar o ponto de entrada da agulha na pele com tinta permanente.
   NOTA: Ao usar a tomografia computadorizada (TC), use um modelo de orientação agulha flexível para localizar a posição preferida da agulha de acesso.

3. Desinfecção e estéril Draping

1. Coloque em um boné e cobrir a boca cirúrgico.
2. Limpe a pele ao redor do local da punção, utilizando uma solução de clorexidina / álcool, tomando cuidado para não remover a marca de entrada da agulha previamente colocado (passo 2.3). Desinfecção uma vasta área evitará a necessidade de limpeza adicional em caso de inesperada reposicionamento agulha de acesso.
3. Com régard do conteúdo estéril, abrir o conjunto de punção percutânea contendo: uma seringa de 10 ml, uma aspiração com agulha sem corte, uma agulha de injeção G 21, um bisturi, a 15 G co-axial introdutor agulha, a 18 G trocar agulha, e um 16 G arma core biópsia.
4. Lave bem as mãos, aplicando desinfetante mão depois. Coloque em um avental cirúrgico e luvas estéreis.
5. Cubra o paciente em campos estéreis.
6. Aplicar uma cobertura estéril em torno da sonda de ultra-som e corrigir o guia de agulha no lugar.

4. outubro Preparação

1. Inicie o console de outubro e digite os dados do paciente nos campos marcados paciente ID, apelido, nome próprio e DOB (data de nascimento), utilizando a interface do console.
2. No que diz respeito do conteúdo estéril, descompacte o pacote de outubro contendo uma sonda de outubro, uma cobertura estéril doca de montagem, e uma seringa de 5 ml luer-lock.
3. Aplique a cobertura estéril para a doca de montagem do console outubro. Guiando a doca de montagem não-estéril requer oajuda de um assistente.
4. Encha a seringa de 5 ml com 0,9% de NaCl e anexá-lo ao porto de descarga. Lave a sonda de outubro até que a água aparece na parte distal da cobertura de sonda.
5. Coloque a sonda de outubro no encaixe de montagem. Depois de colocar a sonda irá rodar e emitem luz vermelha, confirmando o bom funcionamento. Deixar a sonda em sua capa protetora durante a lavagem e carregar para minimizar o risco de danos.
6. Remova a sonda outubro de sua capa. Coloque a sonda sobre uma superfície dura e usar um bisturi para encurtar a ponta. Fixar a parte distal da sonda durante o corte, a fim de minimizar a pressão sobre a fibra óptica e prisma. Corte 5 milímetros distal do prisma, usando o (vermelho) luz emitida para orientação.

5. Puncture

1. Anestesiar a pele e camadas profundas usando lidocaína a 2% (20 mg / ml). Aguarde alguns minutos, permitindo a lidocaína tenha efeito. Pergunte ao paciente se há alguma dor.
2. Usando o guia da agulha, coloque o15 G co-axial introdutor agulha verificar a posição através de imagens. Se a colocação for satisfatório, remova o obturador (core agulha fina).
3. Coloque a 18 G trocar agulha através da agulha de introdução, perfurando o tumor. Novamente verificar a posição da agulha com a imagem. Se a colocação é satisfatória remover o obturador.
4. Alimente a sonda de outubro até a agulha trocar até sentir resistência.
5. Enquanto que fixa a sonda de outubro, retrair a agulha trocar, expondo a sonda de outubro para o tecido do tumor. Mantendo a ponta da agulha de trocarte dentro do tumor minimiza a torção da sonda de outubro durante os ciclos respiratórios. Isto reduz o risco de dano da sonda.
6. Outubro de digitalização:
   1. Executar uma varredura outubro, com o console fixado em 541 B-scans por dataset. O sistema de outubro usada aqui vai realizar uma tração automática ao longo de um comprimento de 5,4 centímetros que não requerem ajustes de parâmetros específicos.
   2. Confira o scan de qualidade, produtos manufacturados e o aparecimento de tecido sólido (Figura 1A). Artefactos mais comumente aparecem como faixas circulares pé para fora do padrão normal outubro (Figura 1B).
   3. Substitua a sonda se artefactos persistir após um novo exame.
7. Repita o passo 5.6 até um mínimo de 3 conjuntos de dados PTU são adquiridos.
8. Remova a sonda outubro e trocar agulha, deixando a agulha de introdução no local.
9. Arme a arma core biópsia e colocá-lo através da agulha de introdução, verificando a posição na imagem.
10. Se o posicionamento for satisfatório, disparar a arma biópsia.
11. Coloque material da biópsia em recipiente de acordo com protocolo de departamento de patologia. Aqui, lugar biópsias em uma placa de Petri com uma incrustação de papel, suficientemente saturado com NaCl 0,9%.
12. Verifique a qualidade core biópsia e repita o passo 5.9 e 5.10 até material suficiente é obtido.

Resultados

Entre os primeiros 25 tumores (23 pacientes), foram realizados um total de 24 procedimentos de outubro de sucesso. Num caso de uma avaria sonda levou à incapacidade de adquirir uma varredura OCT. Dois eventos adversos (AE) ocorreram, que são descritos em detalhe na secção discussão. As características gerais do paciente são encontrados na Tabela 1.

O console de outubro tem software pré-instalado fornecendo em tempo real imagens outubro para análise qualitativa imedi...

Discussão

Nesta publicação, um relatório sobre a viabilidade de percutânea, com base agulha, OCT do rim. Este é um primeiro passo essencial no desenvolvimento de outubro em uma técnica clinicamente aplicável para a diferenciação do tumor, denominado como um "Optical Biópsia". Os nossos primeiros 25 pacientes demonstraram percutânea outubro de ser um procedimento fácil e segura. Uma biópsia óptica tem duas vantagens sobre biópsias convencionais. Em primeiro lugar, a aquisição em tempo real e análise de ...

Materiais

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