В естественных условиях, чрескожной иглы основе оптической когерентной томографии почек масс

Резюме

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.

Аннотация

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.

Введение

В последние десятилетия показали устойчивый рост заболеваемости опухолями почек ^1,2. До сих пор, почечная решения массового лечения не было сделано, прежде всего, на основе МРТ и КТ характеристик изображений, возраста и сопутствующих заболеваний. Однако эти методы диагностики и клинические параметры не имеют утонченность действительно обнаружить злокачественную потенциал почечной массы. Пункционная биопсия или тонкой иглой с достаточной ткани патологических оценка (диагностика) обеспечивает объективную дифференцировка опухоли как с чувствительностью и специфичностью в диапазоне 95-100% ^3. Поэтому биопсия получает признание в оценке подозрительных опухолей почек ^4,5. Тем не менее, биопсия без достаточного ткани, чтобы установить диагноз или с нормальной почечной паренхимы (не-диагностическая) происходят со скоростью 10-20% в целом, и даже до 30% в небольших опухолей почки (<4 см, ГСО), задерживая диагностический процесс из-за частого необходимость в дополнительномпроцедур биопсии ^3,5.

Оптическая когерентная томография (ОКТ) роман методом визуализации, который имеет потенциал, чтобы преодолеть вышеупомянутые препятствия в почечной ткани дифференциации. На основе обратного рассеяния света из ближней инфракрасной, октябрь обеспечивает изображения с осевой размер 15 мкм в качестве эффективного проникновения в ткани 2-3 мм (фиг.1, 2). Потеря интенсивности сигнала на миллиметр от проникновения в ткани, в результирующей ткане-специфической рассеяния света, выражается в виде коэффициента ослабления (μ _{октября:} мм ^-1), как описано Faber и др. ^6. Гистологические характеристики могут быть соотнесены с μ значения _{октябре} обеспечение количественного параметра для тканевой дифференцировки (рис 3).

Во время канцерогенеза, злокачественные клетки проявляют повышенное количество, более крупные и неправильной формы ядер с более высокий показатель преломления и более активные митохондрии. В связи с этим сверхэкспрессии клеточных компонентов, изменение μ _{октября} следует ожидать при сравнении злокачественных опухолей, чтобы доброкачественных опухолей или без изменений ткани ^7.

Недавно мы изучали способность поверхностного октября по дифференцировать доброкачественные и злокачественные опухолей почек ^8,9. В 16 пациентов, интраоперационные измерения октября опухолевой ткани были получены с использованием внешнего размещены октября зонд. Рычаг состоит ОКТ измерений незатронутой ткани в тех же пациентов. Нормальные ткани имели значительно меньший средний коэффициент ослабления по сравнению с злокачественной ткани, подтверждая потенциал ОКТ для дифференцировки опухоли. Этот количественный анализ был применен таким же образом до степени других типов злокачественных тканей, таких как рак мочевых путей ^10,11 и эпителиальной неоплазии вульвы дифференциации ^12.

ЛОР "> Мы стремимся развивать октября в оптический биопсии, обеспечивая изображения в режиме реального времени в сочетании с на-месте дифференцировки опухоли. Целью данного исследования является описание чрескожной иглы основе, октябрь подход у пациентов с диагнозом твердый Повышение почечной массы. Это описание метод, по нашим сведениям, первым оценить возможность иглой на основе октября опухолей почек.

протокол

Представлены процедура происходит под протоколом исследования, утвержденного ведомственного комитета Ученого медицинского центра Амстердама, регистрационный номер NL41985.018 в. Письменное информированное согласие требуется от всех участников.

1. Система

1. Для этого эксперимента, используют в области Фурье систему октября, работающий на длине волны полосы ¹³ в 1,280-1,350 нм. Домен Фурье низкокогерентного интерферометрии позволяет непрерывного сканирования, которая увеличивает скорость сбора данных по сравнению с временной области октября систем первого поколения. Примечание: Система ОСТ сопряжена с волоконно-оптического зонда, сканирования по спирали под ~ 90 °. Он имеет наружный диаметр 2.7F (0,9 мм) и длиной вставки 135 см. Зонд соединяется с консоли октября по приводным двигателем и оптический контроллер (установка док) с отката в диапазоне 54 мм. Приобретенные октября наборы данных состоят из 541 изображения поперечного сечения (B-сканов) WIth осевом разрешением 15 мкм (фиг.1, 2).
2. Чтобы гарантировать точные и воспроизводимые измерения ослабления, калибровки путем измерения μ _{октября} для повышения концентрации, основанные на весовых процентах в жировой эмульсии (например, Intralipid), как описано ранее Kodach и др. ^{14, 15.}
   Вкратце:
   1. Развести стандартную партию 20% жировой эмульсии с деминерализованной H ₂ O, чтобы достичь концентрации 0,125, 0,250, 0,5, 1,0, 2,0, 4,0, 10, 15 и 20 (фондовой) процентов.
      1. Поместите зонд октября в 200 мл жировой эмульсии смеси и приобретают измерение октября.
      2. Перекрестная ссылка извлекается μ _{октября} значения с известными значениями в литературе.

2. Time Out и позиционирование пациента

1. Перед началом процедуры, выполните "тайм-аут" Проверка имени, даты рождения, процедуры, PRocedural сторона, антикоагулянт использования и аллергии.
2. В зависимости от локализации опухоли, место пациента в любом лежа или боковое положение пролежни. Обеспечить пациенту адекватную поддержку и убедитесь, что он / она ожидает, чтобы быть удобным в этом положении в течение определенного периода от 20 до 40 мин.
3. Использование ультразвука (США) ^16, локализации опухоли и отметьте точку входа иглы на коже с несмываемыми чернилами.
   ПРИМЕЧАНИЕ: При использовании компьютерной томографии (КТ), использовать гибкую шаблон иглы наведения локализовать нужное положение иглы доступа.

3. Дезинфекция и стерильные драпировка

1. Положите на хирургическая шапочка, полости рта и крышки.
2. Очистите кожу вокруг места прокола использованием раствора хлоргексидина / алкоголя, заботясь, чтобы не удалить ранее размещенные знак входа иглы (этап 2.3). Дезинфекция широкую область будет препятствовать необходимость дополнительной очистки в случае неожиданного иглы доступ репозиционирования.
3. С гegard стерильной содержания, открыть подкожную набор прокола, содержащий: 10 мл шприц, тупой аспирации иглу, 21 G инъекционной иглы, скальпель, 15 G Коаксиальная проводниковую иглу, с 18 г троакара иглу, и 16 G пункционная биопсия пистолет.
4. Тщательно мойте руки, применяя ручной дезинфицирующее средство после этого. Положите на хирургическом халате и стерильных перчатках.
5. Накройте пациента в стерильными пеленками.
6. Наложите стерильную крышку вокруг ультразвукового зонда и фиксации направляющей иглы на месте.

4. октября Подготовка

1. Запустите консоль октября до ввода пациентов детали в поля, отмеченные ID пациента, фамилия, имя, отчество и д.р. (дата рождения), используя интерфейс консоли.
2. Что касается стерильной содержания, распаковать архив октябре, содержащий зонд окт стерильный монтажа док крышку и 5 мл Луер-Лок шприц.
3. Нанесите стерильную крышку ОКТ консоль монтажа док. Руководящие нестерильные монтажа док требуетпомощь ассистента.
4. Заполните шприц 5 мл 0,9% NaCl и приложите его к промывной порт. Промойте зонд октября пока вода не появится в дистальной части крышки зонда.
5. Загрузите зонд октября в монтажную скамью подсудимых. После загрузки зонд будет вращаться и излучать красный свет, подтверждающий надлежащее функционирование. Оставьте зонд в защитной крышке во время промывки и погрузки чтобы свести к минимуму риск повреждения.
6. Снимите датчик октября из ее обложке. Поместите зонд на твердую поверхность и использовать скальпель, чтобы сократить кончик. Закрепить дистальной части зонда во время резки, чтобы минимизировать давление на оптическом волокне и призмы. Вырезать 5 мм дистальнее от призму, используя в отходящих газах (красный) свет для ориентации.

5. Прокол

1. Обезболить кожу и глубокие слои с использованием 2% лидокаин (20 мг / мл). Подождите несколько минут, позволяющие лидокаина вступили в силу. Попросите пациента, если есть какие-либо боли.
2. Использование подсказок иглу, положите15 G коаксиальный для введения иглы проверки состояния путем визуализации. Если размещение удовлетворительное, удалить обтуратор (резко основной иглы).
3. Поместите 18 г троакара иглу через интродуктора иглы, проникая в опухоль. Проверьте еще раз положение иглы с изображениями. Если размещение удовлетворительное удалить обтуратор.
4. Кормите зонд Oct Up троакара иглой, пока чувство сопротивления.
5. При закреплении зонд окт убрать троакара иглу, подвергая зонд октября по опухолевой ткани. Поддержание кончик троакара иглы внутри опухоли минимизирует образование петель зонда октября во дыхательных циклов. Это снижает риск повреждения зонда.
6. Октябрь Scan:
   1. Выполните сканирование окт с консолью, установленной на 541 B-сканов в наборе данных. Системе ОКТ используется здесь будет выполнять автоматизированную откат на длине 5,4 см, не требующих каких-либо конкретных корректировок параметров.
   2. Проверьте сканирование качества, артефактов и появление твердого ткани (1А). Артефакты чаще всего появляются в виде круговых полос выделяясь из нормального октября рисунком (рис 1б).
   3. Замените датчик, если артефакты сохраняется после повторного сканирования.
7. Повторите шаг 5,6 до минимума 3 октября наборов данных приобретены.
8. Снимите датчик октября до троакара иглу, оставив проводниковую иглу на месте.
9. Вооружитесь пункционная биопсия пистолет и поместить его через интродьюсер иглы, проверяя положение на визуализации.
10. Если позиционирование является удовлетворительным, стрелять биопсии пистолет.
11. Поместите биопсии материал в контейнере в соответствии с протоколом Отделение патологии. Здесь место биопсии на чашку Петри с бумажным вкладышем, достаточно насыщен 0,9% NaCl.
12. Проверьте качество пункционная биопсия и повторите шаг 5,9 и 5,10, пока не будет получено достаточное количество материала.

Результаты

Среди первых 25 опухолей (23 больных), в общей сложности 24 успешных процедур октября были проведены. В одном случае неисправности датчика привело к невозможности приобрести сканирование Октябрь. Два неблагоприятные события (AE) произошли, которые подробно описаны в разделе обсуждения. Об?...

Обсуждение

В этой публикации мы сообщаем о возможности чрескожной иглы основе, октябрь почки. Это важный первый шаг в развитии ОКТ в его клинического применения методики для дифференцировки опухоли, называется, как "оптический биопсии». Наши первые 25 пациентов показали, чрескожное октября по б...

Материалы

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