Name: terahertz imaging and characterization protocol for freshly excised breast cancer tumors
Uploaded: 2020-04-05T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors at JoVE.com

تم تمويل هذا العمل من قبل جائزة المعاهد الوطنية للصحة (NIH) # R15CA208798 وجزئيا من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) جائزة # 1408007. تم الحصول على تمويل لنظام THz النابض من خلال جائزة NSF/MRI # 1228958. نحن نعترف باستخدام الأنسجة التي تم شراؤها من قبل التبادل الوطني لبحوث الأمراض (NDRI) بدعم من منحة المعاهد القومية للصحة U42OD11158. كما نعترف بالتعاون مع مختبر أوكلاهوما لتشخيص الأمراض الحيوانية في جامعة ولاية أوكلاهوما لإجراء إجراء علم الأمراض الأنسجة على جميع الأنسجة التي تم التعامل معها في هذا العمل.

يتبع هذا البروتوكول جميع المتطلبات التي حددها قسم الصحة والسلامة البيئية في جامعة أركنساس.
1. إعداد منطقة مناولة الأنسجة
<ol><li>خذ صينية معدنية من الفولاذ المقاوم للصدأ وغطيها بكيس الخطر الحيوي كما هو موضح في الشكل 1. سيتم إجراء أي مناولة الأنسجة البيولوجية د?...

<ol>
	<li>Burford, N. M., El-Shenawee, M. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+of+terahertz+photoconductive+antenna+technology.">Review of terahertz photoconductive antenna technology.</a> Optical Engineering. 56 (1), 010901 (2017).</li><li>Sun, Q., 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=Recent+advances+in+terahertz+technology+for+biomedical+applications.">Recent advances in terahertz technology for biomedical applications.</a> Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 7 (3), 345-355 (2017).</li><li>Wilmink, G. J., 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=In+vitro+investigation+of+the+biological+effects+associated+with+human+dermal+fibroblasts+exposed+to+2.52+THz+radiation.">In vitro investigation of the biological effects associated with human dermal fibroblasts exposed to 2.52 THz radiation.</a> Lasers in Surgery and Medicine. 43 (2), 152-163 (2011).</li><li>Arbab, M. H., 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=Terahertz+spectroscopy+for+the+assessment+of+burn+injuries+in+vivo.">Terahertz spectroscopy for the assessment of burn injuries in vivo.</a> Journal of Biomedical Optics. 18 (7), 077004 (2013).</li><li>Sy, S., 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=Terahertz+spectroscopy+of+liver+cirrhosis:+investigating+the+origin+of+contrast.">Terahertz spectroscopy of liver cirrhosis: investigating the origin of contrast.</a> Physics in Medicine and Biology. 55 (24), 7587-7596 (2010).</li><li>Yu, C., Fan, S., Sun, Y., Pickwell-Macpherson, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+potential+of+terahertz+imaging+for+cancer+diagnosis:+A+review+of+investigations+to+date.">The potential of terahertz imaging for cancer diagnosis: A review of investigations to date.</a> Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. 2 (1), 33-45 (2012).</li><li>El-Shenawee, M., Vohra, N., Bowman, T., Bailey, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+detection+in+excised+breast+tumors+using+terahertz+imaging+and+spectroscopy.">Cancer detection in excised breast tumors using terahertz imaging and spectroscopy.</a> Biomedical Spectroscopy and Imaging. 8 (1-2), 1-9 (2019).</li><li>Yamaguchi, S., 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=Brain+tumor+imaging+of+rat+fresh+tissue+using+terahertz+spectroscopy.">Brain tumor imaging of rat fresh tissue using terahertz spectroscopy.</a> Scientific Reports. 6 (30124), 1-6 (2016).</li><li>Rong, L., 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=Terahertz+in-line+digital+holography+of+human+hepatocellular+carcinoma+tissue.">Terahertz in-line digital holography of human hepatocellular carcinoma tissue.</a> Scientific Reports. 5 (8445), 1-6 (2015).</li><li>Park, J. Y., Choi, H. J., Nam, G., Cho, K., Son, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+Vivo+Dual-Modality+Terahertz+/+Magnetic+Resonance+Imaging+Using+Superparamagnetic+Iron+Oxide+Nanoparticles+as+a+Dual+Contrast+Agent.">In Vivo Dual-Modality Terahertz / Magnetic Resonance Imaging Using Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles as a Dual Contrast Agent.</a> IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology. 2 (1), 93-98 (2012).</li><li>Ji, Y. B., 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=Feasibility+of+terahertz+reflectometry+for+discrimination+of+human+early+gastric+cancers.">Feasibility of terahertz reflectometry for discrimination of human early gastric cancers.</a> Biomedical Optics Express. 6 (4), 1413-1421 (2015).</li><li>Bowman, T., 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+Phantom+Study+of+Terahertz+Spectroscopy+and+Imaging+of+Micro-+and+Nano-diamonds+and+Nano-onions+as+Contrast+Agents+for+Breast+Cancer.">A Phantom Study of Terahertz Spectroscopy and Imaging of Micro- and Nano-diamonds and Nano-onions as Contrast Agents for Breast Cancer.</a> Biomedical Physics and Engineering Express. 3 (5), 055001 (2017).</li><li>Chavez, T., Bowman, T., Wu, J., Bailey, K., El-Shenawee, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+Terahertz+Imaging+for+Excised+Breast+Cancer+Tumors+with+Image+Morphing.">Assessment of Terahertz Imaging for Excised Breast Cancer Tumors with Image Morphing.</a> Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 39 (12), 1283-1302 (2018).</li><li>Bowman, T. C., El-Shenawee, M., Campbell, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+Imaging+of+Excised+Breast+Tumor+Tissue+on+Paraffin+Sections.">Terahertz Imaging of Excised Breast Tumor Tissue on Paraffin Sections.</a> IEEE Transactions on Antennas and Propagation. 63 (5), 2088-2097 (2015).</li><li>Bowman, T., El-Shenawee, M., Campbell, L. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+transmission+vs+reflection+imaging+and+model-based+characterization+for+excised+breast+carcinomas.">Terahertz transmission vs reflection imaging and model-based characterization for excised breast carcinomas.</a> Biomedical Optics Express. 7 (9), 3756-3783 (2016).</li><li>Bowman, T., Wu, Y., Gauch, J., Campbell, L. K., El-Shenawee, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+Imaging+of+Three-Dimensional+Dehydrated+Breast+Cancer+Tumors.">Terahertz Imaging of Three-Dimensional Dehydrated Breast Cancer Tumors.</a> Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves. 38 (6), 766-786 (2017).</li><li>Bowman, T., 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=Pulsed+terahertz+imaging+of+breast+cancer+in+freshly+excised+murine+tumors.">Pulsed terahertz imaging of breast cancer in freshly excised murine tumors.</a> Journal of Biomedical Optics. 23 (2), 026004 (2018).</li><li>Bowman, T., Vohra, N., Bailey, K., El-Shenawee, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Terahertz+tomographic+imaging+of+freshly+excised+human+breast+tissues.">Terahertz tomographic imaging of freshly excised human breast tissues.</a> Journal of Medical Imaging. 6 (2), 023501 (2019).</li><li>Vohra, N., 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=Pulsed+Terahertz+Reflection+Imaging+of+Tumors+in+a+Spontaneous+Model+of+Breast+Cancer.">Pulsed Terahertz Reflection Imaging of Tumors in a Spontaneous Model of Breast Cancer.</a> Biomedical Physics and Engineering Express. 4 (6), 065025 (2018).</li><li>Jacobs, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Positive+margins:+the+challenge+continues+for+breast+surgeons.">Positive margins: the challenge continues for breast surgeons.</a> Annals of Surgical Oncology. 15 (5), 1271-1272 (2008).</li><li>Moran, M. S., 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=Society+of+Surgical+Oncology--American+Society+for+Radiation+Oncology+Consensus+Guideline+on+Margins+for+Breast-Conserving+Surgery+With+Whole-Breast+Irradiation+in+Stages+I+and+II+Invasive+Breast+Cancer.">Society of Surgical Oncology--American Society for Radiation Oncology Consensus Guideline on Margins for Breast-Conserving Surgery With Whole-Breast Irradiation in Stages I and II Invasive Breast Cancer.</a> International Journal of Radiation Oncology. 88 (3), 553-564 (2014).</li><li>Fitzgerald, A. J., 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=Terahertz+Pulsed+Imaging+of+human+breast+tumors.">Terahertz Pulsed Imaging of human breast tumors.</a> Radiology. 239 (2), 533-540 (2006).</li><li>Ashworth, P. C., 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=Terahertz+pulsed+spectroscopy+of+freshly+excised+human+breast+cancer.">Terahertz pulsed spectroscopy of freshly excised human breast cancer.</a> Optics Express. 17 (15), 12444-12454 (2009).</li><li>Doradla, P., Alavi, K., Joseph, C., Giles, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Detection+of+colon+cancer+by+continuous-wave+terahertz+polarization+imaging+technique.">Detection of colon cancer by continuous-wave terahertz polarization imaging technique.</a> Journal of Biomedical Optics. 18 (9), 090504 (2013).</li><li>Reid, C. B., 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=Terahertz+pulsed+imaging+of+freshly+excised+human+colonic+tissues.">Terahertz pulsed imaging of freshly excised human colonic tissues.</a> Physics in Medicine and Biology. 56 (1), 4333-4353 (2011).</li><li>. Teraview.com Available from: <a target="_blank" href="https://teraview.com">https://teraview.com</a> (2019)</li><li>Orosco, R. 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=Positive+Surgical+Margins+in+the+10+Most+Common+Solid+Cancers.">Positive Surgical Margins in the 10 Most Common Solid Cancers.</a> Scientific Reports. 8 (1), 1-9 (2018).</li><li>Bowman, T., 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=Statistical+signal+processing+for+quantitative+assessment+of+pulsed+terahertz+imaging+of+human+breast+tumors.">Statistical signal processing for quantitative assessment of pulsed terahertz imaging of human breast tumors.</a> 2017 42nd International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves (IRMMW-THz). , 1-2 (2017).</li><li>Gavdush, A. A., 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=Terahertz+spectroscopy+of+gelatin-embedded+human+brain+gliomas+of+different+grades:+a+road+toward+intraoperative+THz+diagnosis.">Terahertz spectroscopy of gelatin-embedded human brain gliomas of different grades: a road toward intraoperative THz diagnosis.</a> Journal of Biomedical Optics. 24 (2), 027001 (2019).</li></ol>

ويعتمد التصوير الفعال للأنسجة الطازجة في الأنسجة الطازجة في المقام الأول على جانبين حاسمين هما: 1) النظر السليم في مناولة الأنسجة (القسمان 2 و4.15)؛ (2) النظر السليم في مناولة الأنسجة (القسمان 2 و4.15)؛ (2) النظر السليم في مناولة الأنسجة (القسمان 2 و4.15)؛ (2) النظر السليم في مناولة الأنسجة (القسمان 2 و4.1...

كان التصوير والتحليل الطيفي تيراهيرتز (THz) مجالًا سريع النمو للبحث في العقد الماضي. أدى التطوير المستمر لباعثات THz الأكثر كفاءة واتساق في نطاق 0.1-4 THz إلى زيادة تطبيقاتها بشكل كبير1. أحد المجالات التي أظهرت فيها THz وعدًا ونموًا كبيرًا هو المجال الطبي الحيوي2. وقد ثبت أن الإشعاع THz غير المؤين وآمن بيولوجيا على مستويات الطاقة المستخدمة عموما لتحليل الأنسجة الثابتة3. ونتيجة لذلك، تم استخدام التصوير THz والتحليل الطيفي لتصنيف وتمييز ميزات الأنسجة المختلفة مثل محتوى المياه للإشارة إلى تلف الحرق والشفاء4، تليف الكبد5، والسرطان في الأنسجة المكوسة6،7. يغطي تقييم السرطان على وجه الخصوص مجموعة واسعة من التطبيقات السريرية والجراحية المحتملة ، وتم التحقيق في سرطانات الدماغ8، الكبد9، المبيضين10، الجهاز الهضمي11، والثدي7،12،13،14،15،16،17،18،19.
تركز تطبيقات THz لسرطان الثدي في المقام الأول على دعم جراحة حفظ الثدي، أو استئصال الورم، من خلال تقييم الهامش. الهدف من استئصال الورم هو إزالة الورم وطبقة صغيرة من الأنسجة السليمة المحيطة ، على النقيض من استئصال الثدي الكامل ، والذي يزيل الثدي بأكمله. ثم يتم تقييم الهامش الجراحي للأنسجة المكوسة عن طريق علم الأمراض بمجرد إصلاح العينة في الفورماتين، مقطعة، مضمنة في البارافين، ومثبتة في 4 ميكرومتر-5 ميكرومتر شرائح على شرائح المجهر. يمكن أن تستغرق هذه العملية وقتًا طويلاً وتتطلب إجراءً جراحيًا ثانويًا في وقت لاحق إذا لوحظ وجود هامش إيجابي20. المبادئ التوجيهية الحالية من قبل الجمعية الأمريكية للأورام الإشعاعية تعريف هذا الهامش الإيجابي وجود الخلايا السرطانية الاتصال على مستوى سطح الحبر هامش21. يقتصر التصوير بتردد عالٍ للأنسجة المرطبة عالية الامتصاص في المقام الأول على التصوير السطحي مع بعض التغلغل المختلف استنادًا إلى نوع الأنسجة ، وهو ما يكفي لتلبية الاحتياجات الجراحية لتقييم الهامش السريع. ومن شأن إجراء تحليل سريع لظروف الهامش أثناء الإعداد الجراحي أن يقلل إلى حد كبير من التكاليف الجراحية ومعدل إجراءات المتابعة. حتى الآن، وقد أثبتت THz فعالة في التمييز بين السرطان والأنسجة السليمة في الأنسجة الرسمية الثابتة، جزءا لا يتجزأ من البارافين (FFPE) ، ولكن هناك حاجة إلى تحقيق إضافي لتوفير الكشف موثوق بها من السرطان في الأنسجة المكوس حديثا7.
ويفصّل هذا البروتوكول الخطوات اللازمة لإجراء التصوير بتقنية THz والتنظير الطيفي على عينات الأنسجة البشرية المكوس حديثاً التي تم الحصول عليها من مصرف حيوي. THz التطبيقات المبنية على حديثا استئصال أنسجة سرطان الثدي البشري نادرا ما استخدمت في البحوث المنشورة7,18,22,23, وخاصة من قبل مجموعات بحثية غير متكاملة مع مستشفى. استخدام الأنسجة الطازجة هو أيضا نادرة لتطبيقات السرطان الأخرى, مع معظم الأمثلة سرطان الثدي غير الإنسان التي يتم الإبلاغ عنها لسرطان القولون24,,25. أحد أسباب ذلك هو أن كتل أنسجة FFPE أسهل بكثير للوصول إليها والتعامل معها من الأنسجة المكوسة الطازجة ما لم يكن نظام THz المستخدم للدراسة جزءًا من سير العمل الجراحي. وبالمثل، فإن معظم أنظمة THz المختبرية التجارية غير مستعدة للتعامل مع الأنسجة الطازجة، وتلك التي لا تزال في مراحل استخدام نمو خط الخلية أو أنها بدأت فقط في النظر إلى الأنسجة المكوسة من النماذج الحيوانية. لتطبيق THz على الإعداد داخل العملية يتطلب أن يتم تطوير خطوات التصوير والتوصيف للأنسجة الطازجة مقدما بحيث لا يتداخل التحليل مع القدرة على إجراء علم الأمراض القياسية. بالنسبة للتطبيقات التي لا يقصد بها بطبيعتها أن تكون داخل العملية ، لا يزال توصيف الأنسجة الطازجة خطوة صعبة يجب معالجتها للعمل من أجل تطبيقات الحي والتمايز.
والهدف من هذا العمل هو توفير مبادئ توجيهية لتطبيق THz للأنسجة المكوسة حديثاً باستخدام نظام THz تجاري. تم تطوير البروتوكول على نظام التصوير والتنظير الطيفي THz26 لأورام سرطان الثدي الماتورين13،17،19 وتم توسيعه إلى الأنسجة الجراحية البشرية التي تم الحصول عليها من البنوك الحيوية7،18. في حين تم إنشاء البروتوكول لسرطان الثدي ، يمكن تطبيق نفس المفاهيم على أنظمة التصوير THz المماثلة وأنواع أخرى من سرطانات الأورام الصلبة التي يتم علاجها مع الجراحة حيث يعتمد النجاح على تقييم الهامش27. بسبب كمية صغيرة إلى حد ما من نتائج THz المنشورة على الأنسجة المكوسة حديثا، وهذا هو أول عمل لمعرفة المؤلفين للتركيز على بروتوكول مناولة الأنسجة الطازجة للتصوير THz والتوصيف.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>70% isopropyl alcohol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89108-162</td>
			<td>Contains 70% USP grade isopropanol and 30% USP grade deionized water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alconox powder detergent</td>
			<td>VWR</td>
			<td>21835-032</td>
			<td>Concentrated detergent to remove organic contaminants from glass, metal, stainless steel, porcelain, ceramic, plastic, rubber, and fiberglass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bio Hazard Bags</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>19-033-712</td>
			<td>Justrite FM-Approved Biohazard Waste Container Replacement Bags</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cardboard holder</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Scrap cardboard to keep tissue imaging face intact when immersed in formalin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge Tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10026-078</td>
			<td>Centrifuge Tubes with Flat Caps, Conical-Bottom, Polypropylene, Sterile, Standard Line</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton Swabs</td>
			<td>Walmart</td>
			<td>551398298</td>
			<td>Q-tips Original Cotton Swabs used to dye the tissue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl Alcohol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>71002-426</td>
			<td>KOPTECH Pure (undenatured) anhydrous (200 proof/100%) ethyl alcohol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye protection goggles</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89130-918</td>
			<td>Kimberly-clark professional safety glasses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Face Mask</td>
			<td>VWR</td>
			<td>95041-774</td>
			<td>DUKAL Corporation surgical masks</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter paper</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>Z240087</td>
			<td>Whatman grade 1 cellulose filters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formalin solution</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>HT501128-4L</td>
			<td>10% neutral buffered formalin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human freshly excised tumors (Infilterating Ductal Carcinoma (IDC))</td>
			<td>National Disease Research Interchange (NDRI biobank</td>
			<td>N/A</td>
			<td>A protocol is signed with the NDRI for the type of tumors required</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IRADECON Bleach solution</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89234-816</td>
			<td>Pre-diluted Sodium Hypochlorite Bleach solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KIMTECH SCIENCE wipes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>21905-026</td>
			<td>Kimberly-clark professional Kim wipes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory Coat</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10141-342</td>
			<td>This catalog number is for medium size coat</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory tweezers/Forceps</td>
			<td>VWR</td>
			<td>82027-388</td>
			<td>Any laboratory tweezers can be used as long as it does not damage the tissue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid sample holder (two quartz windows with a 0.1 mm teflon spacer)</td>
			<td>TeraView, Ltd</td>
			<td>N/A</td>
			<td>1&#34; diameter, and 0.1452&#34; thick quartz windows</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrile hand gloves</td>
			<td>VWR</td>
			<td>82026-426</td>
			<td>This catalog number is for medium size gloves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen cylinder</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>NI UHP300</td>
			<td>NITROGEN UHP GR 5.0 SIZE 300</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paper towel</td>
			<td>VWR</td>
			<td>14222-321</td>
			<td>11 x 8.78&#34; Sheets, 1 Ply</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>52858-076</td>
			<td>Flexible thermoplastic. Rolled, waterproof sheet interwound with paper to prevent self-adhesion.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish</td>
			<td>VWR</td>
			<td>470210-568</td>
			<td>VWR Petri Dish, Slippable, Mono Plate (undivided bottom)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene Plate</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>1S11143A</td>
			<td>~ 10 x 10 cm square piece cut from a 11&#34; x 14&#34; x 0.05&#34; Non-glare styrene sheet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ScanAcquire Software</td>
			<td>TeraView, Ltd</td>
			<td>N/A</td>
			<td>System Software for THz reflection imaging measurements</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel low-profile blade (#4689)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>25608-964</td>
			<td>Tissue-Tek Accu-Edge Disposable Microtome Blades</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel metal tray</td>
			<td>Quick Medical</td>
			<td>10F</td>
			<td>Polar Ware Stainless Steel Medical Instrument Trays</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Marking Dyes</td>
			<td>Ted Pella, Inc</td>
			<td>Yellow Dye #27213-1 
			Red Dye #27213-2 
			Blue Dye #27213-4</td>
			<td>Used to orient excised tissue samples 
			sent to the histopathology laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TPS Spectra 3000</td>
			<td>TeraView, Ltd</td>
			<td>N/A</td>
			<td>THz imaging and spectroscopy system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TPS Spectra Software</td>
			<td>TeraView, Ltd</td>
			<td>N/A</td>
			<td>System Software for THz transmission spectroscopy measurements</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

terahertz imaging and characterization protocol for freshly excised breast cancer tumors

تقدم هذه المخطوطة بروتوكولًا للتعامل مع أورام الثدي البشرية المكوس حديثًا وتوصيفها وتصويرها باستخدام تقنيات التصوير والتنظير الطيفي النبضية. يتضمن البروتوكول وضع انتقال تيراهيرتز عند الحدوث العادي ووضع انعكاس تيراهيرتز بزاوية مائلة قدرها 30 درجة. تمثل البيانات التجريبية التي تم جمعها نبضات المجال الزمني للحقل الكهربائي. تتم معالجة إشارة الحقل الكهربائي تيراهيرتز المرسلة من خلال نقطة ثابتة على الأنسجة المكوسة ، من خلال نموذج تحليلي ، لاستخراج مؤشر الانكسار ومعامل امتصاص الأنسجة. باستخدام ماسح ضوئي للسيارات السائر، وينعكس نبض تياهيرتز المنبعث من كل بكسل على الورم توفير صورة بلازار من مناطق الأنسجة المختلفة. يمكن تقديم الصورة في مجال الوقت أو التردد. وعلاوة على ذلك، يتم استخدام البيانات المستخرجة من مؤشر الانكسار ومعامل الامتصاص في كل بكسل لتوفير صورة تاهيرتز توموغرافية للورم. يوضح البروتوكول وجود تمييز واضح بين الأنسجة السرطانية والسليمة. من ناحية أخرى ، لا يمكن أن يؤدي عدم الالتزام بالبروتوكول إلى صور صاخبة أو غير دقيقة بسبب وجود فقاعات هوائية وبقايا سوائل على سطح الورم. يوفر البروتوكول طريقة لتقييم الهوامش الجراحية لأورام الثدي.

يتم عرض نتائج التصوير THz18 التي تم الحصول عليها بعد البروتوكول المذكور أعلاه من عينة ورم سرطان الثدي البشري #ND14139 وردت من البنك الحيوي في الشكل 9. وفقا لتقرير علم الأمراض، كان الورم #ND14139 هو درجة I/II تسلل سرطان القناة (IDC) التي تم الحصول عليها من امرأة تبلغ من العمر 49...

Watch this Scientific Journal Video about Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors at JoVE.com

Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

تتميز أورام سرطان الثدي البشري المكوس حديثًا بالتحليل الطيفي والتصوير التياهيرتزي بعد بروتوكولات معالجة الأنسجة الطازجة. يؤخذ وضع الأنسجة في الاعتبار لتمكين التوصيف الفعال مع توفير التحليل في الوقت المناسب للتطبيقات المستقبلية داخل العملية.

تيراهيرتز التصوير وبروتوكول التوصيف لأورام سرطان الثدي المكوس حديثا

This manuscript presents a protocol to handle, characterize, and image freshly excised human breast tumors using pulsed terahertz imaging and spectroscopy ...

يستخدم هذا البروتوكول التصوير الطيفي Terahertz وتقييم الهوامش الجراحية لأورام الثدي بهدف تقليل الحاجة إلى إجراء عملية جراحية ثانية بشكل كبير. يمكن استخدام التصوير تيراهيرتز للتمييز بين الأنسجة السرطانية وغير السرطانية على أساس خصائصها البصرية، بطريقة غير مؤينة وآمنة بيولوجيا. تم تطوير هذه التقنية لتقييم هامش سرطان الثدي، ولكنها تنطبق على الأورام الصلبة الأخرى التي تتطلب الختان الجراحي وتقييم الهامش.هذه الطريقة تسمح بتصوير داخل كتل أنسجة FFPE دون الحاجة إلى التقطيع المادي ، مما يسهل تحديد هوامش الورم في أي عمق دقيق. يتطلب هذا البروتوكول أداء الخطوات الهامة مثل معالجة الأنسجة وموازنة المرحلة التي قد يصعب فهمها بدون عرض مرئي. قبل التعامل مع الأنسجة تغطية الفولاذ المقاوم للصدأ علبة معدنية مع كيس الخطر الحيوي ووضع جميع المواد المختبر المناسبة في متناول اليد من علبة مغطاة.بعد ذلك، نقل عينة الورم الطازجة إلى طبق بتري على الدرج واستخدام التفتيش الإجمالي لتحديد جانب من الورم الذي هو مسطح بما فيه الكفاية ولديه القليل من الدم والأوعية الدموية القليلة. ثم، ضع الجانب ليتم تصويرها على ورق التصفية من الدرجة الأولى لإزالة أي متوسط الطلب الزائد ولمسح أنسجة السوائل أو الإفرازات، وإعادة وضع الورم إلى بقعة جافة كما يشبع الورق. مع الحفاظ على تجفيف الورم لمدة خمس دقائق، ضع لوحة البوليسترين السميكة 1.2 ملليمتر على نافذة المسح الضوئي داخل قطر 37 ملليمترًا تقريبًا ووضع نافذة المسح ولوحة البوليسترين على مرحلة العينة من جهاز تصوير Terahertz.في النافذة الرئيسية انقر فوق رمز فحص النقاط الثابتة لتنشيط هوائيات Terahertz والبدء في إرسال واستقبال إشارة تيراهيرتز المنعكة من نقطة واحدة على لوحة البوليسترين. انقر على أيقونة مربع الحوار "مرحلة السيارات". نافذة التحكم في السيارات ستفتحلتوسيط النبضة المنعكوسة من البوليسترين في النافذة الرئيسية، انقر فوق أسهم محور التأخير البصري لضبط محور التأخير البصري. انقر فوق الزر إعدادات الحصول على البيانات لفتح نافذة حوار إعدادات الحصول على البيانات وتغيير قيمة التأخير البصرية من 5 إلى 4 فولت. ضبط الموضع العمودي لمرحلة المسح الضوئي مع مقياس ميكرومتر، حتى الحد الأدنى من النبض الثانوي هو الأقوى وضبط التأخير البصري المحور في نافذة التحكم بالمحرك لوضع الانعكاس الأساسي خارج نطاق الإشارة المنعكة التي يتم قياسها.لتسوية مرحلة العينة وتسجيل الإشارة المرجعية، انقر فوق زر حوار التحكم في المحرك لفتح نافذة التحكم في المحركات وإعادة وضع التحكم في المحرك والنوافذ الرئيسية للبرامج بحيث تكون إشارة المجال الزمني مرئية أثناء ضبط مواضع المحرك. لتسوية المحور A باستخدام الخطوات التالية في نافذة التحكم بالمحرك، قم بتغيير قيمة المحور س من صفر إلى -10 ثم ضرب Enter. المرحلة سوف تنتقل إلى وضع ناقص 10 ملليمتر من محور A وسيتم ملاحظة تحول في موضع الإشارة في النافذة الرئيسية.استخدم مقياس ميكرومتر قابل للتعديل لنقل الحد الأدنى ذروة الإشارة مرة أخرى إلى الموضع العمودي السابق وتغيير قيمة المحور A إلى زائد 10. انقر فوق إدخال. المرحلة سوف تنتقل إلى موقف زائد 10 ملليمتر على محور A وسيتم ملاحظة التحول في الإشارة مرة أخرى.لاحظ أن الاتجاه والمسافة التي تحولت إشارة من موضعها السابق وتغيير قيمة المحور A مرة أخرى إلى ناقص 10. ستعود الإشارة إلى الموضع الرأسي الأصلي. تدوير المسمار التسوية على محور A من مرحلة المسح الضوئي و تحول إشارة لمضاعفة المسافة في نفس الاتجاه، انتقلت المرحلة من الموقف الأصلي.استخدم ميكرومتر على مرحلة المسح الضوئي لتحويل الإشارة مرة أخرى إلى الموضع الأصلي وكرر الضبط حتى تكون الإشارة في زائد 10 و -10 متساوية في الذروة لكلا الموقفين في الموضع الأصلي. بمجرد تحقيق تسوية المحور A، قم بتغيير قيمة المحور A إلى صفر وكرر نفس الإجراء لمحور B. مرة واحدة تم تسوية كلا المحورين، والعودة على حد سواء محاور A و B إلى صفر ملليمترات، وأرفق نافذة التحكم في المحرك، ثم تحقق من أن الإشارة في وضعها الأصلي في حالة أنها قد تحولت قليلا.لتسجيل هذه الإشارة كمرجع في إطار خصائص اكتساب البيانات، قم بتغيير قيمة المتوسط إلى خمسة وترك كافة المعلمات الأخرى في الإعدادات الافتراضية الخاصة بهم. ثم انقر فوق مرجع جديد. سيتم حساب عداد المتوسط من صفر إلى 20.بمجرد أن يصل العداد إلى 20، قم بتغيير قيمة المتوسط إلى واحد وانقر فوق موافق. سيتم حفظ الإشارة المنعكة من البوليسترين كمرجع لأي عمليات مسح لاحقة. عندما يتم تعيين جميع المعلمات، نقل نافذة التصوير من مرحلة المسح الضوئي إلى منطقة التعامل مع الأنسجة وجبل الورم على لوحة البوليسترين. إزالة أي فقاعات الهواء داخل الورم مع ملاقط أو لفة بلطف العينة على البوليسترين حتى يتم تقليل فجوات الهواء.ضع فواصل زمنية مُمَسَتَرَة على فترات منتظمة حول عينة الاختبار، ثم ضع لوحة بوليسترين أخرى فوق الورم. اضغط بلطف على سطح الورم مسطح قدر الإمكان وألصقه بالورم وترتيب لوحة البوليسترين في نافذة العينة. سطح الأنسجة المسطحة واتصال جيد مع لوحة البوليسترين أمر حيوي كما فقاعات الهواء, السوائل الزائدة وسطح غير متساو يمكن أن تدمر تصوير أنسجة الورم.قم بقلب نافذة العينة و التقاط صور للورم للحفاظ على سجل اتجاهه. ارجع نافذة العينة إلى مرحلة المسح الضوئي وانقر فوق زر حوار معلمة الصورة لفتح نافذة معلمات الحصول على الصورة. تعيين قيم المحور الحد الأدنى واحد، محور واحد كحد أقصى، محور اثنين الحد الأدنى والمحور اثنين كحد أقصى لإحاطة تماما موقف الورم في نافذة التصوير.قم بتعيين المحور خطوة واحدة ومحور خطوتين إلى 0.2 مليمترات لمسح الصور. ثم، ضمن القائمة قياس، حدد مسح 2D Flyback وإنشاء مجلد واسم الملف الذي لحفظ بيانات المسح الضوئي في النافذة المنبثقة. في هذا التحليل، تم تقييم درجة من الأول إلى اثنين اختراق سرطان القناة التي تم الحصول عليها من امرأة تبلغ من العمر 49 عاما عن طريق إجراء جراحة استئصال الورم في الثدي الأيسر.عند ربط صورة تيراهيرتز مع صورة علم الأمراض ، كان من الواضح أن منطقة السرطان أظهرت انعكاسًا أعلى من المنطقة السمينة. وكشف التصوير التوموغرافي أنه مع زيادة التردد زادت قيم معامل الامتصاص المحسوبة للسرطان في بكسل الدهون مع بكسل السرطان تظهر قيم أعلى من الدهون في كلا الترددات. وعلى النقيض من ذلك، انخفض مؤشر الانكسار لكلا النسيجين مع زيادة التواتر.يكشف التحليل الطيفي للانتقال لنفس الورم عن وجود اتفاق جيد لنطاق التردد لكل من معامل الامتصاص المستخرج ومؤشر الانكسار لكل من الأقسام المستخرجة من الورم. لاحظ أن التعامل غير الكافي مع الأنسجة يمكن أن يؤدي إلى نتائج تصوير مضللة، مما يؤدي على سبيل المثال إلى اقتراح وجود أكبر للسرطان في الورم بسبب وجود سائل زائد داخل عينة الورم غير المصفح. ويمكن إجراء توصيف إضافي على بيانات صورة تيراهيرتز للحصول على معلومات حول الخصائص المعتمدة على التردد للأنسجة، ويمكن إجراء التحليل الإحصائي لتجزئة الصورة الآلية.وقد أدت هذه التقنية إلى تطوير خوارزميات التصوير والتكأغشية الطيفية للتحقيق في توقيعات سرطان القناة في الموقع ، لتمييز الأورام منخفضة الدرجة عن الأورام القاتلة عالية الجودة. تذكر، للتعامل مع الأنسجة السرطانية والحل formalin بحذر، وأنه يجب تنظيف أي عناصر النظام أو الأدوات التي تتصل أنسجة الورم أو التخلص منها بشكل مناسب.

Research

JoVE Journal

Engineering

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

تيراهيرتز الاستشعار ميكروفلويديك باستخدام الاستشعار الدليل الموجي الموازي لوحة

Refractive index (RI) sensing is a powerful noninvasive and label-free sensing technique for the identification, detection and monitoring of microfluidic ...

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

تصميم وتصنيع، والتجريبية توصيف Plasmonic بواعث تيراهيرتز موصل كهربائي بفعل الضوء

In this video article we present a detailed demonstration of a highly efficient method for generating terahertz waves. Our technique is based on ...

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

البناء وتوصيف الخارجية تجويف ديود ليزر للفيزياء الذرية

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

الإلكترون توجيه التباين التصوير لرابيد III-V Heteroepitaxial توصيف

Misfit dislocations in heteroepitaxial layers of GaP grown on Si(001) substrates are characterized through use of electron channeling contrast imaging ...

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

استخدام متعدد مقصورة الحيوي واحدة أنزيم فانتوم للدراسات وكلاء الرنين المغناطيسي Hyperpolarized

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

Compact Lens-less Digital Holographic Microscope for MEMS Inspection and Characterization

المدمجة عدسة أقل الرقمي المجسم مجهر لفحص ممس وتوصيف

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Data Acquisition Protocol for Determining Embedded Sensitivity Functions

بروتوكول الحصول على البيانات لتحديد جزءا لا يتجزأ من وظائف الحساسية

The effectiveness of many structural health monitoring techniques depends on the placement of sensors and the location of input forces. Algorithms for ...

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

Protocol of Electrochemical Test and Characterization of Aprotic Li-O2 Battery

بروتوكول الكهروكيميائية اختبار وتوصيف ابروتوني لي-O<sub&gt; 2</sub&gt; البطارية

We demonstrate a method for electrochemical testing of an aprotic Li-O2 battery. An aprotic Li-O2 battery is made of a Li-metal anode, an aprotic ...

Fabrication of Nanopillar-Based Split Ring Resonators for Displacement Current Mediated Resonances in Terahertz Metamaterials

تصنيع حزام تقسيم دوائر الرنين عمود نانوي القائم على النزوح الحالي الرنين وساطة في تيراهيرتز يتعلق بما وارء

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer (IBEX) for Radiomics

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer IBEX for Radiomics

المبادئ التوجيهية وتجربة استخدام التصوير مستكشف العلامات البيولوجية (الوعل) لراديوميكس

Imaging Biomarker Explorer (IBEX) is an open-source tool for medical imaging radiomics work. The purpose of this paper is to describe how to use IBEX's ...