Name: tissue-simulating phantoms for assessing potential near-infrared fluorescence imaging applications in breast cancer surgery
Uploaded: 2014-09-19T13:00:00
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This work was supported by a grant from the Jan Kornelis de Cock foundation.

1 종양 시뮬레이션 흠을 위해 실리콘 금형 만들기 <ol><li> 종양 시뮬레이션 흠, 예를 들면, 구슬 또는 구슬을위한 모델 역할을 할 수 원하는 모양과 크기의 고체 항목을 수집합니다. </li><li> 철저하게 종양 모델을 청소합니다. 실리콘 몰드로부터 쉽게 제거를 보장하기 위해, 종양 모델은 안티 - 스틱 스프레이 분무 또는 바셀린 또는 밀랍의 얇은 층으로 피복 될 수있다. </li><li> 표면이 매끄러?...

<ol>
	<li>Bellon, J. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ACR+Appropriateness+Criteria&#174;+Conservative+Surgery+and+Radiation+-+Stage+I+and+II+Breast+Carcinoma.">ACR Appropriateness Criteria&#174; Conservative Surgery and Radiation - Stage I and II Breast Carcinoma.</a> The Breast Journal. 17 (5), 448-455 (2011).</li><li>Kaufmann, M., Morrow, M., Von Minckwitz, G., Harris, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Biedenkopf+Expert+Panel+Members.+Locoregional+treatment+of+primary+breast+cancer.">The Biedenkopf Expert Panel Members. Locoregional treatment of primary breast cancer.</a> Cancer. 116, 1184-1191 (2010).</li><li>Pleijhuis, R. 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G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Near-infrared+fluorescence+(NIRF)+imaging+in+breast-conserving+surgery:+assessing+intraoperative+techniques+in+tissue-simulating+breast+phantoms.">Near-infrared fluorescence (NIRF) imaging in breast-conserving surgery: assessing intraoperative techniques in tissue-simulating breast phantoms.</a> European Journal of Surgical Oncology. 37 (1), 32-39 (2011).</li><li>Baeten, J., Niedre, M., Dunham, J., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+of+fluorescent+materials+for+Diffuse+Fluorescence+Tomography+standards+and+phantoms.">Development of fluorescent materials for Diffuse Fluorescence Tomography standards and phantoms.</a> Optics Express. 15 (14), 8681-8694 (2007).</li><li>Luker, G. D., Luker, K. 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S., Shulz, R., Ntziachristos, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+intraoperative+fluorescence+imaging+system+using+light-absorption+correction.">Real-time intraoperative fluorescence imaging system using light-absorption correction.</a> Journal of Biomedical Optics. 14 (6), 064012 (2009).</li><li>Themelis, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhancing+surgical+vision+by+using+real-time+imaging+of+&#945;v&#946;3-integrin+targeted+near-infrared+fluorescent+agent.">Enhancing surgical vision by using real-time imaging of &#945;v&#946;3-integrin targeted near-infrared fluorescent agent.</a> Annals of Surgical Oncology. 18 (12), 3506-3513 (2011).</li><li>De Grand, A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue-like+phantoms+for+near-infrared+fluorescence+imaging+system+assessment+and+the+training+of+surgeons.">Tissue-like phantoms for near-infrared fluorescence imaging system assessment and the training of surgeons.</a> Journal of Biomedical Optics. 11 (1), 014007 (2006).</li><li>Intes, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-domain+optical+mammography+SoftScan:+initial+results.">Time-domain optical mammography SoftScan: initial results.</a> Academic Radiology. 12 (10), 934-947 (2005).</li><li>Kirsch, D. 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Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence-guided+surgery+with+live+molecular+navigation+-+a+new+cutting+edge.">Fluorescence-guided surgery with live molecular navigation - a new cutting edge.</a> Nature Reviews Cancer. 13 (9), 653-662 (2013).</li><li>Orosco, R. K., Tsien, R. Y., Nguyen, Q. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fluorescence+imaging+in+surgery.">Fluorescence imaging in surgery.</a> IEEE Reviews in Biomedical Engineering. 6, 178-187 (2013).</li></ol>

우리는 통합 된 종양 시뮬레이션 흠 유방 모양의 팬텀의 사용을 통해 NIRF 유도 BCS의 잠재적 인 임상 응용 프로그램을 시뮬레이션. 수술 중 종양 현지화, NIRF 유도 종양 절제술, 수술의 범위에 대한 평가, 절제 수술 후 평가는 모든 사용자 지정 빌드 NIRF 카메라 시스템을 사용 가능한 발견되었다. 형광 종양 시뮬레이션 개재물의 비 침습 검출 2cm 이하의 깊이에서 팬텀 조직에 위치 개재물에만 가능 하...

방사선이어서 유방 보전 수술 (BCS)는 1 T 2 - T 1,2 유방암 유방암 환자의 표준 치료이다. 추가 수술 적 치료 또는 방사선 치료 3,4,5을 필요로, BCS를받은 환자의 20~40% 긍정적 절제 수술 결과의 범위의 수술 평가에서 부정확. 인접한 건강한 유방 조직의 광범위한 절제가 긍정적 인 절제의 빈도를 줄일 수 있지만,이 또한 화장품 결과를 방해와 동반 질환의 6,7 증가 할 것이다. 새로운 기술은 따라서 일차 종양의 위치 및 수술의 범위에 대한 피드백을 제공하는 수술이 필요하다. 광학 이미징, 특히 근적외선 형광 (NIRF) 이미징, 연구의 전 및 수술 중 종양 현지화를위한 도구로 의사를 제공하여 BCS 다음과 같은 긍정적 인 절제의 빈도를 줄일 수 있습니다EAL 시간. 최근 우리 그룹은 고감도 8 차 종양 및 복강 내 전이를 감지하는이 기술의 가능성을 보여주는, 난소 암 환자의 종양 표적 형광 이미징의 첫번째에서 인간 재판에보고했다. 유방암 환자에서 임상 연구를 진행하기 전에, 그러나, BCS의 다양한 종양 타겟팅 NIRF 이미징 응용의 가능성은 이미 전임상 팬텀을 이용하여 평가할 수있다. 다음 연구 프로토콜은 형광 종양 시뮬레이션 개재물 구 함유 유방 조직 시뮬레이션 팬텀에 NIRF 이미징의 사용을 설명한다. 팬텀은 전 및 수술 중 종양 현지화, 실시간 NIRF 유도 종양 절제술, 절제 상태의 평가 및 잔류 질병의 검출을 시뮬레이션 할 수있는 저렴하고 다양한 도구를 제공합니다. 젤라틴 형 팬텀은 인체 조직과 유사한 탄성 특성을 가지며 기존의 발을 이용하여 절단 할 수있다urgical 악기. 모의 수술 도중 외과 의사는 (만져서 개재물의 경우) 촉각 정보 및 수술 분야의 육안 검사에 의해 안내된다. 또한, 촬상 NIRF 수술의 범위에 실시간 피드백 수술 외과를 제공하기 위해 적용된다. 그것은 NIRF 촬상 형광 염료의 사용을 필요로하는 것이 강조되어야한다. 이상적으로, 형광 염료는 근적외선 스펙트럼 영역에서의 광자 방출하는 표기 (650-900 nm의) 조직 생리 풍부한 분자에 의한 광자의 흡수와 산란을 최소화하는 (예, 헤모글로빈, 지질, 엘라스틴, 콜라겐, 물) 10, 11. 또한, 자기 형광 (즉, 살아있는 세포에서 생화학 적 반응에 의한 조직에서의 극한 형광 활성) 최적 종양 대 백그라운드 비율 11의 결과로, 근적외선 스펙트럼 범위에서 최소화된다. 컨쥬 게이트에 의해 NIRF는 종양 타지에 염료테드 잔기 (예를 들어, 모노클로 날 항체), 형광 염료의 표적 전달이 수술 이미징 애플리케이션에 대해 얻을 수있다. 인간의 눈은 근적외선 스펙트럼 영역의 광 둔감하기 때문에, 고감도 카메라 장치는 촬상 NIRF 요구된다. 수술 용도 NIRF 여러 이미징 시스템 (12)은 지금까지 개발되고있다. 현재의 연구에서, 우리는 사용자 정의 뮌헨 기술 대학과 공동으로 수술 응용 프로그램에 대한 개발 NIRF 이미징 시스템을 구축 사용했다. 시스템은 컬러 이미지 및 형광 화상의 동시 수집을 허용한다. 형광 이미지의 정확도를 향상시키기 위해, 보정 방식은 조직에서의 광 강도의 변화에​​ 대해 구현된다. 상세한 설명은 Themelis 등에 의해 제공된다. 13

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Bovine hemoglobin</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands</td>
			<td>H2500</td>
			<td>Simulates absorption of photons in tissue&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Intralipid 20%</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands</td>
			<td>I141</td>
			<td>Simulates scattering of photons in tissue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone A translucent 40 (2-components poly-addition silicone)</td>
			<td>NedForm, Geleen, The Netherlands</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Package consists of components A and B, that should be mixed one on one (A:B=10:1).&#160; Link to manufacturers page: http://tinyurl.com/ncjq7jx</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gelatine 250 Bloom</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands</td>
			<td>48724</td>
			<td>Construction of breast-shaped phantoms</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Agarose</td>
			<td>Hispanagar, Burgos, Spain</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Construction of tumor-simulating inclusions</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tris</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands</td>
			<td>T1503&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hcl</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands</td>
			<td>258148</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaCl</td>
			<td>Sigma-Aldrich, Zwijndrecht, The Netherlands</td>
			<td>S9888</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>NaH3</td>
			<td>Merck, Darmstadt, Germany</td>
			<td>822335</td>
			<td>CAUTION: severe poison. The toxicity of this compound is comparable to that of soluble alkali cyanides and the lethal dose for an adult human is about 0.7 grams.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="2">Examples of NIRF imaging devices for intraoperative application:</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T2 NIRF imaging platform&#160;</td>
			<td>SurgVision BV, Heerenveen, The Netherlands</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Customized NIRF imaging system used in the current study. More details available at www.surgvision.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photodynamic Eye</td>
			<td>Hamamatsu Photonics Deutschland GmbH, Herrsching am Ammersee, Germany</td>
			<td>PC6100</td>
			<td>www.iht-ltd.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FLARE imaging system kit</td>
			<td>The FLARE Foundation Inc, Wayland, MA, USA</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.theflarefoundation.org</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluobeam</td>
			<td>Fluoptics, Grenoble, France</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.fluoptics.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artemis handheld camera</td>
			<td>Quest Medical Imaging BV, Middenmeer, the Netherlands</td>
			<td>N/A</td>
			<td>www.quest-mi.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td colspan="2">Examples of NIRF fluorescent dyes for intraoperative application:</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Indocyanine green</td>
			<td>ICG-PULSION,&#160; Feldkirchen, Germany</td>
			<td>PICG0025DE&#160;&#160;</td>
			<td>Clinical grade fluorescent dye for NIRF imaging used in the current study. More details available at www.pulsion.com</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IRDye 800CW NHS Ester</td>
			<td>LI-COR Biosciences, Lincoln, NE, USA</td>
			<td>929-70021</td>
			<td>www.licor.com</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

tissue-simulating phantoms for assessing potential near-infrared fluorescence imaging applications in breast cancer surgery

수술 중 종양의 현지화 및 유방 보존 수술 (BCS)의 최적 결과에 절제 상태 결과 평가에서 부정확. 광학 이미징, 특히 근적외선 형광 (NIRF) 영상에 실시간으로 사전 및 수술 중 종양 현지화를위한 도구로 의사를 제공하여 BCS 다음과 같은 긍정적 인 절제의 빈도를 줄일 수 있습니다. 현재 연구에서, NIRF 유도 BCS의 전위 표준화 및 훈련 목적의 이유로 유방 조직 시뮬레이션 팬텀을 이용하여 평가된다. 정상적인 유방 조직의 것과 유사한 광학 특성을 갖는 유방 팬텀 유방 절약 수술 시뮬레이션을 위해 사용되었다. 종양 시뮬레이션 형광 염료 인도 사이 아닌 그린 (ICG)를 포함 흠은 미리 정의 된 위치에서 팬텀에 통합하고 전 및 수술 중 종양 현지화, 실시간 NIRF 유도 종양 절제술, NIRF가 유도를 위해 몇 군데 있었다수술의 범위에 대한 평가, 절제 수술 후 평가. 커스터마이즈 NIRF 카메라는 촬상 목적 임상 프로토로서 사용 하였다. 종양 시뮬레이션 내포물을 포함하는 유방 팬텀은 시뮬레이션 및 수술 중 종양 영상을 평가하는 간단하고 저렴하고 다양한 도구를 제공합니다. 젤라틴 팬텀은 인체 조직과 유사한 탄성 특성을 가지고 있으며 기존의 수술 도구를 사용하여 절단 할 수 있습니다. 또한, 팬텀은 각각 광자의 흡수와 산란을 흉내 낸 인간의 유방 조직과 유사한 균일 한 광학 특성을 만들기위한 헤모글로빈 i​​ntralipid가 포함되어 있습니다. 에피 조명 전략 뿌리 깊은 종양 (비 침습적) 영상을 방해하는 조직을 통해 전파 할 때 NIRF 이미징의 주요 단점은 광자의 제한된 침투 깊이이다.

본 연구의 결과는 이전에 다른 곳에서 구보고되었다. 우리의 데이타는 NIRF 촬상 유방암 환자에서 유방 NIRF 유도 보전 수술 시뮬레이션, 유방 조직 시뮬레이션 팬텀 형광 종양 시뮬레이션 개재물을 검출하도록 적용될 수 있다는 것을 보여준다. 우리의 팬텀 모델을 사용하여, 우리는 실현 가능한 (그림 2) 수술 중 종양 현지화, NIRF 유도 종양 절제 수술 공동 ...

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Tissue-simulating Phantoms for Assessing Potential Near-infrared Fluorescence Imaging Applications in Breast Cancer Surgery

Near-infrared fluorescence (NIRF) imaging may improve therapeutic outcome of breast cancer surgery by enabling intraoperative tumor localization and evaluation of surgical margin status. Using tissue-simulating breast phantoms containing fluorescent tumor-simulating inclusions, potential clinical applications of NIRF imaging in breast cancer patients can be assessed for standardization and training purposes.

유방암 수술의 잠재적 인 근적외선 형광 이미징 응용 프로그램을 평가하는 팬텀을 조직 시뮬레이션

Inaccuracies in intraoperative tumor localization and evaluation of surgical margin status result in suboptimal outcome of breast-conserving surgery ...

Research

JoVE Journal

Medicine

In vivo Near Infrared Fluorescence (NIRF) Intravascular Molecular Imaging of Inflammatory Plaque, a Multimodal Approach to Imaging of Atherosclerosis

In vivo Near Infrared Fluorescence NIRF Intravascular Molecular Imaging of Inflammatory Plaque, a Multimodal Approach to Imaging of Atherosclerosis

염증성 플라크의 적외선 형광 (NIRF) Intravascular 분자 이미징, Multimodal 접근 가까운 생체내에서 죽상 경화증의 영상을

The vascular response to injury is a well-orchestrated inflammatory response triggered by the accumulation of macrophages within the vessel wall leading ...

연구

의학

Multi-modal Imaging of Angiogenesis in a Nude Rat Model of Breast Cancer Bone Metastasis Using Magnetic Resonance Imaging, Volumetric Computed Tomography and Ultrasound

자기 공명 영상, 체적 계산의 Tomography 및 초음파를 이용한 유방암의 뼈 전이의 누드 쥐 모델에서 Angiogenesis의 멀티 모달 이미징

Angiogenesis is an essential feature of cancer growth and metastasis formation. In bone metastasis, angiogenic factors are pivotal for tumor cell ...

Profiling of Estrogen-regulated MicroRNAs in Breast Cancer Cells

유방암 세포에서 에스트로겐 조절 마이크로 RNA의 프로파일

Estrogen plays vital roles in mammary gland development and breast cancer progression. It mediates its function by binding to and activating the estrogen ...

Voluntary Breath-hold Technique for Reducing Heart Dose in Left Breast Radiotherapy

왼쪽 유방 방사선 치료에 심장 선량 감소를위한 자발적 호흡 홀드 기술

Breath-holding techniques reduce the amount of radiation received by cardiac structures during tangential-field left breast radiotherapy. With these ...

In Vivo and Ex Vivo Approaches to Study Ovarian Cancer Metastatic Colonization of Milky Spot Structures in Peritoneal Adipose

In Vivo and Ex Vivo Approaches to Study Ovarian Cancer Metastatic Colonization of Milky Spot Structures in Peritoneal Adipose

생체 내 및 생체 외 복막 지방이에 밀키 스팟 구조의 난소 암 전이성 식민지를 연구하는 접근 방식

High-grade serous ovarian cancer (HGSC), the cause of widespread peritoneal metastases, continues to have an extremely poor prognosis; fewer than 30% of ...

Generation of Organ-conditioned Media and Applications for Studying Organ-specific Influences on Breast Cancer Metastatic Behavior

유방암 전이성 행동에 장기 별 영향 유학을위한 장기 에어컨 미디어 및 응용 프로그램의 생성

Breast cancer preferentially metastasizes to the lymph node, bone, lung, brain and liver in breast cancer patients. Previous research efforts have focused ...

Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli

직접 대뇌 Thromboemboli 시각화를위한 결합 된 근적외선 형광 이미징 및 마이크로 계산 된 단층 촬영

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of ...

Studying the Role of Alveolar Macrophages in Breast Cancer Metastasis

유방암 전이에 폐포 대 식세포의 역할을 공부

This paper describes the application of the syngeneic model of breast cancer (4T1) to the studies on a role of pulmonary alveolar macrophages in cancer ...

A Quantitative Sensory Testing Paradigm to Obtain Measures of Pain Processing in Patients Undergoing Breast Cancer Surgery

유 방 암 수술을 받은 환자에서 처리 하는 고통의 측정을 얻기 위해 양적 감각 테스트 패러다임

Chronic pain following surgery, persistent postsurgical pain, is an important highly prevalent condition contributing to significant symptom burden and ...

Skeletal Muscle Neurovascular Coupling, Oxidative Capacity, and Microvascular Function with 'One Stop Shop' Near-infrared Spectroscopy

골격 근육 혈관 결합, 산화 용량 및 Microvascular 함수 '원스톱 쇼핑' 근처-적외선 분광학

Exercise represents a major hemodynamic stress that demands a highly coordinated neurovascular response in order to match oxygen delivery to metabolic ...