Name: tissue-simulating phantoms for assessing potential near-infrared fluorescence imaging applications in breast cancer surgery
Uploaded: 2014-09-19T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Tissue-simulating Phantoms for Assessing Potential Near-infrared Fluorescence Imaging Applications in Breast Cancer Surgery at JoVE.com

This work was supported by a grant from the Jan Kornelis de Cock foundation.

1. Crear Silicona Moldes para Inclusiones Tumor-simulando <ol><li> Recoge objetos sólidos de la forma deseada y el tamaño que puede servir de modelo para las inclusiones de tumores simular, por ejemplo, cuentas o bolitas. </li><li> Limpiar a fondo los modelos de tumores. Para asegurar una fácil extracción del molde de silicona, los modelos tumorales pueden ser rociadas con spray anti-adherente o cubiertas con una capa delgada de vaselina o cera de abejas. </li><li> Coloque cada modelo en una plaza amurall...

<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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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. 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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=A+spatially+and+temporally+restricted+mouse+model+of+soft+tissue+sarcoma.">A spatially and temporally restricted mouse model of soft tissue sarcoma.</a> Nature Medicine. 13 (8), 992-997 (2007).</li><li>Tafreshi, N. K., 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=Noninvasive+detection+of+breast+cancer+lymph+node+metastasis+using+carbonic+anhydrases+IX+and+XII+targeted+imaging+probes.">Noninvasive detection of breast cancer lymph node metastasis using carbonic anhydrases IX and XII targeted imaging probes.</a> Clinical Cancer Research. 18 (1), 207-219 (2012).</li><li>Nguyen, Q. T., Tsien, R. 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Hemos simulado potenciales aplicaciones clínicas de BCS guiadas-NIRF a través de la utilización de fantasmas de mama en forma de inclusiones con tumores simulando integrados. Localización intraoperatoria del tumor, la resección tumoral guiada por NIRF, la evaluación de la extensión de la cirugía, y la evaluación postoperatoria de los márgenes quirúrgicos fueron encontrados factible el uso de un sistema de cámaras de NIRF costumbre-construir. La detección no invasiva de inclusiones fluorescentes simulando tu...

La cirugía conservadora de la mama (BCS) seguida de radioterapia es el tratamiento estándar para los pacientes con cáncer de mama T1-2 carcinoma de mama 1,2. Las imprecisiones en la evaluación intraoperatoria de la medida de resultado de la cirugía en los márgenes quirúrgicos positivos en 20 a 40% de los pacientes que se sometieron a BCS, necesitando intervención quirúrgica adicional o 3,4,5 radioterapia. Aunque la resección extensa del tejido mamario sano adyacente podría reducir la frecuencia de los márgenes quirúrgicos positivos, esto también obstaculizará resultado cosmético y aumentar 6,7 comorbilidad. Por lo tanto, se necesitan nuevas técnicas que proporcionan retroalimentación intraoperatoria en la localización del tumor primario y la extensión de la cirugía. Imágenes ópticas, en particular, la fluorescencia de infrarrojo cercano de imágenes (NIRF), podría reducir la frecuencia de los márgenes quirúrgicos positivos siguientes BCS, proporcionando al cirujano una herramienta para la localización de tumores pre e intraoperatoria en rtiempo eal. Recientemente, nuestro grupo informó sobre la primera prueba en humanos de imágenes de fluorescencia tumor-específica en pacientes con cáncer de ovario, que muestra la viabilidad de esta técnica para detectar tumores primarios y metástasis intraperitoneales con alta sensibilidad 8. Antes de proceder a los estudios clínicos en pacientes con cáncer de mama, sin embargo, la viabilidad de las diversas aplicaciones de imágenes NIRF tumorales orientada en BCS puede ya ser evaluado preclínicamente utilizando fantasmas. El siguiente protocolo de investigación describe el uso de imágenes NIRF en fantasmas de mama con simulación de tejidos que contienen inclusiones de tumores simulando fluorescentes 9. Los fantasmas proporcionan una herramienta barata y versátil para simular la resección localización del tumor antes y intraoperatoria, en tiempo real guiado-NIRF tumor, la evaluación del estado de los márgenes quirúrgicos, y la detección de la enfermedad residual. Los fantasmas gelatinosos tienen propiedades elásticas similares a los tejidos humanos y se pueden cortar usando s convencionalinstrumentos urgical. Durante el procedimiento quirúrgico simulado, el cirujano se guía por la información táctil (en el caso de inclusiones palpables) y la inspección visual del campo operatorio. Además, se aplica de imágenes NIRF para proporcionar al cirujano retroalimentación en tiempo real intraoperatoria de la extensión de la cirugía. Debe hacerse hincapié en que la imagen NIRF requiere el uso de colorantes fluorescentes. Idealmente, los colorantes fluorescentes se deben utilizar que emiten fotones en el rango espectral del infrarrojo cercano (650 a 900 nm) para minimizar la absorción y la dispersión de fotones por moléculas fisiológicamente abundantes en el tejido (por ejemplo, hemoglobina, lípidos, elastina, colágeno, y agua) 10,11. Por otra parte, la autofluorescencia (es decir, la actividad de fluorescencia intrínseca en los tejidos debido a las reacciones bioquímicas en las células vivas) se reduce al mínimo en el rango espectral del infrarrojo cercano, resultando en óptimas proporciones tumor a fondo 11. Conjugando NIRF tiñe de tumor-targerestos TED (por ejemplo, anticuerpos monoclonales), la administración dirigida de los tintes fluorescentes se pueden obtener para aplicaciones de imágenes intraoperatorias. Como el ojo humano es insensible a la luz en el rango espectral del infrarrojo cercano, se requiere un dispositivo de cámara altamente sensible para la formación de imágenes NIRF. Varios sistemas de imágenes NIRF para uso intraoperatorio se han desarrollado hasta el momento 12. En el presente estudio, se utilizó un sistema de imagen de generación personalizada NIRF que fue desarrollado para la aplicación intraoperatoria en colaboración con la Universidad Técnica de Munich. El sistema permite la adquisición simultánea de imágenes en color e imágenes de fluorescencia. Para mejorar la exactitud de las imágenes de fluorescencia, un esquema de corrección se aplica para las variaciones en la intensidad de la luz en el tejido. Una descripción detallada se proporciona por Themelis et al. 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

Las imprecisiones en la localización tumoral intraoperatoria y la evaluación de resultado quirúrgico estado de los márgenes en el resultado subóptimo de la cirugía conservadora de la mama (BCS). Imágenes ópticas, en particular, imágenes de fluorescencia en el infrarrojo cercano (NIRF), podría reducir la frecuencia de los márgenes quirúrgicos positivos siguiente BCS, proporcionando al cirujano una herramienta para la localización de tumores pre e intraoperatoria en tiempo real. En el estudio actual, el potencial de BCS guiada por NIRF se evalúa usando fantasmas en periodo de simulación de tejidos por razones de fines de normalización y formación. Fantasmas de mama con características ópticas comparables a los de los tejidos normales de mama se utilizan para simular la cirugía conservadora de la mama. Se incorporaron Tumor-simulando inclusiones que contienen el colorante fluorescente verde de indocianina (ICG) en los fantasmas en ubicaciones predefinidas y la imagen de la localización del tumor antes y intraoperatoria, la resección del tumor guiada por NIRF en tiempo real, guiada por NIRFEvaluación de la extensión de la cirugía, y la evaluación postoperatoria de los márgenes quirúrgicos. Una cámara NIRF personalizada se utilizó como un prototipo clínica para los propósitos de formación de imágenes. Fantasmas mamarios que contienen inclusiones de tumores simulando ofrecen una herramienta sencilla, barata y versátil para simular y evaluar imágenes de tumores intraoperatoria. Los fantasmas gelatinosos tienen propiedades elásticas similares a los tejidos humanos y se pueden cortar usando instrumentos quirúrgicos convencionales. Además, los fantasmas contienen hemoglobina y Intralipid para imitar la absorción y la dispersión de los fotones, respectivamente, creando propiedades ópticas uniformes similares a tejido mamario humano. El principal inconveniente de formación de imágenes NIRF es la profundidad de penetración limitada de los fotones cuando se propaga a través del tejido, lo que dificulta (no invasivo) de formación de imágenes de tumores profundos con las estrategias de epi-iluminación.

Los resultados de este estudio han sido reportados previamente en otro lugar 9. Nuestros datos muestran que la imagen NIRF se puede aplicar para detectar inclusiones tumorales-simulando fluorescentes en fantasmas en periodo de simulación de tejidos, la simulación de la cirugía conservadora de la mama guiada por NIRF en pacientes con cáncer de mama. Usando nuestro modelo fantasma, encontramos localización intraoperatoria del tumor, la resección del tumor guiada por NIRF, la e...

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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.

Phantoms Tissue-simulación para la evaluación de las posibles aplicaciones de imágenes de fluorescencia en el infrarrojo cercano en la cirugía del cáncer de mama

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

En vivo en el infrarrojo cercano fluorescencia (NIRF) imagen intravascular molecular de placa inflamatoria, un enfoque multimodal de imágenes de la aterosclerosis

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

Investigación

Medicina

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

Multimodal de imágenes de la angiogénesis en un modelo de rata desnuda de las metástasis óseas del cáncer de pecho utilizando imágenes de resonancia magnética, tomografía computarizada y la ecografía volumétrica

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

Perfiles de microARN regulados por estrógeno en las células del cáncer de mama

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

Voluntaria Técnica de apnea para la reducción de la dosis del corazón en la izquierda La radioterapia de mama

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

En vivo y ex vivo para estudiar Cáncer de ovario metastásico colonización de Estructuras Vía lugar en Peritoneal adiposo

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