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

Dette arbejde blev finansieret af National Institutes of Health (NIH) Award # R15CA208798 og delvist af National Science Foundation (NSF) Award # 1408007. Finansiering af det pulserende THz-system blev opnået gennem NSF/MRI Award # 1228958. Vi anerkender brugen af væv indkøbt af National Disease Research Interchange (NDRI) med støtte fra NIH tilskud U42OD11158. Vi anerkender også samarbejdet med Oklahoma Animal Disease Diagnostic Laboratory på Oklahoma State University for at gennemføre histopatologisk procedure på alle de væv, der håndteres i dette arbejde.

Denne protokol følger alle de krav, der er fastsat af afdelingen for miljøsundhed og -sikkerhed ved University of Arkansas.
1. Opsæt vævshåndteringsområdet
<ol><li>Tag en metalbakke i rustfrit stål, og dæk den til med den biologiske pose som vist i figur 1. Enhver håndtering af det biologiske væv vil blive udført inden for bakkeområdet (dvs. vævshåndteringsområdet).</li>
	<li>Forbered laboratoriepincet, vævssletter, papirhåndklæder, filterpapir...

<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>

Effektiv THz-refleksionsbilleddannelse af friskvæv afhænger primært af to kritiske aspekter: 1) korrekt overvejelse af vævshåndtering (punkt 2 og 4.15); og 2) faseopsætningen (primært afsnit 4.11). Utilstrækkelig tørring af vævet kan resultere i øget refleksion og manglende evne til at visualisere regioner på grund af høje refleksioner af DMEM og andre væsker. I mellemtiden skaber dårlig vævskontakt med billeddannende vindue ringe eller pletter med lav refleksion i THz refleksionsbilledet, der tilslører ...

Terahertz (THz) billeddannelse og spektroskopi har været et hastigt voksende forskningsområde i det seneste årti. Den fortsatte udvikling af mere effektive og konsekvente THz-udledere inden for intervallet 0,1-4 THz har fået deres applikationer til at vokse betydeligt1. Et område, hvor THz har vist lovende og betydelig vækst er det biomedicinske felt2. THz stråling har vist sig at være nonionizing og biologisk sikker på de effektniveauer, der generelt anvendes til at analysere fast væv3. Som et resultat, THz billeddannelse og spektroskopi er blevet brugt til at klassificere og differentiere forskellige væv funktioner såsom vandindhold til at angive brænde skader og healing4, skrumpelever5, og kræft i punkterede væv6,7. Kræft vurdering især dækker en bred vifte af potentielle kliniske og kirurgiske anvendelser, og er blevet undersøgt for kræft i hjernen8, leveren 9, æggestokkene10, mave-tarmkanalen11, og bryst7,12,13,14,15,16,17,18,19.13
THz ansøgninger om brystkræft er primært fokuseret på at støtte bryst bevare kirurgi, eller lumpectomy, via margin vurdering. Formålet med en lumpectomy er at fjerne tumor og et lille lag af omgivende sundt væv, i modsætning til fuld mastektomi, som fjerner hele brystet. Det punkterede vævs kirurgiske margen vurderes derefter via patologi, når prøven er blevet fastsat i formalin, sektionsopdelt, indlejret i paraffin og monteret i 4 μm-5 μm skiver på mikroskopobjektglas. Denne proces kan være tidskrævende og kræver en sekundær kirurgisk procedure på et senere tidspunkt, hvis en positiv margen er observeret20. De nuværende retningslinjer fra American Society of Radiation Oncology definerer denne positive margen som havende kræftceller, der kommer i kontakt med margenblæk på overfladeniveau21. THz-billeddannelse for hydreret væv med høj absorption er primært begrænset til overfladebilleddannelse med en varierende penetration baseret på vævstype, hvilket er tilstrækkeligt til at opfylde de kirurgiske behov for hurtig marginvurdering. En hurtig analyse af margin betingelser under den kirurgiske indstilling ville i høj grad mindske kirurgiske omkostninger og opfølgning procedure sats. Til dato har THz vist sig effektiv til at skelne mellem kræft og sundt væv i formalin-fast, paraffin-indlejret (FFPE) væv, men yderligere undersøgelse er nødvendig for at give pålidelig påvisning af kræft i frisk udskilles væv7.
Denne protokol beskriver trinene til at udføre THz-billeddannelse og spektroskopi på nyudsondrede humane vævsprøver fra en biobank. THz applikationer bygget på frisk punktafgifter humant brystkræft væv har sjældent været anvendt i offentliggjort forskning7,18,22,23, især af forskningsgrupper ikke integreret med et hospital. Brugen af frisk sondret væv er ligeledes sjældent for andre kræftansøgninger, med de fleste ikke-brystkræft eksempler, der indberettes for tyktarmskræft24,25. En af grundene til dette er, at FFPE væv blokke er langt lettere at få adgang til og håndtere end frisk punkteret væv, medmindre THz-systemet, der anvendes til undersøgelsen er en del af den kirurgiske arbejdsgang. Tilsvarende er de fleste kommercielle laboratorie-THz-systemer ikke parate til at håndtere fersk væv, og dem, der gør, er stadig i færd med at bruge cellelinjevækst eller er først begyndt at se på udsondet væv fra dyremodeller. For at anvende THz på en intraoperativ indstilling kræver, at billeddannelse og karakterisering trin udvikles for frisk væv på forhånd, således at analysen ikke forstyrrer evnen til at udføre standard patologi. For applikationer, der ikke i sig selv er beregnet til at være intraoperativ, karakterisering af frisk væv er stadig et udfordrende skridt, der skal rettes til at arbejde hen imod in vivo applikationer og differentiering.
Formålet med dette arbejde er at give en retningslinje for THz-anvendelse for frisksonderet væv ved hjælp af et kommercielt THz-system. Protokollen blev udviklet på en THz billeddannelse og spektroskopi system26 for murine brystkræft tumorer13,17,19 og blev udvidet til humant kirurgisk væv fremstillet af biobanks7,18. Mens protokollen blev genereret for brystkræft, de samme begreber kan anvendes til lignende THz billeddannelse systemer og andre typer af solid-tumor kræft, der behandles med kirurgi, hvor succes afhænger af margin vurdering27. På grund af en forholdsvis lille mængde af offentliggjorte THz resultater på frisk punktafgifter væv, dette er det første arbejde til forfatternes viden til at fokusere på protokollen for frisk væv håndtering for THz billeddannelse og karakterisering.

<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

Dette manuskript præsenterer en protokol til at håndtere, karakterisere, og billede frisk punkterede menneskelige bryst tumorer ved hjælp af pulserende terahertz billeddannelse og spektroskopi teknikker. Protokollen omfatter terahertz-transmissionstilstand ved normal incidens- og terahertz-refleksionstilstand i en skrå vinkel på 30°. De indsamlede eksperimentelle data repræsenterer tid domæne pulser af det elektriske felt. Det elektriske feltsignal terahertz, der sendes gennem et fast punkt på det udsondrede væv, behandles ved hjælp af en analysemodel for at udtrække det brydningsindeks og absorptionskoefficienten for vævet. Ved hjælp af en stepper motor scanner, den terahertz udsendte puls afspejles fra hver pixel på tumoren giver en planar billede af forskellige væv regioner. Billedet kan præsenteres i tid eller frekvens domæne. Desuden er de udtrukne data fra brydningsindekset og absorptionskoefficienten ved hver pixel udnyttet til at give et tomografisk terahertz billede af tumoren. Protokollen viser en klar differentiering mellem kræft og sundt væv. På den anden side, ikke overholder protokollen kan resultere i støjende eller unøjagtige billeder på grund af tilstedeværelsen af luftbobler og væske forbliver på tumoroverfladen. Protokollen giver en metode til kirurgisk margener vurdering af bryst tumorer.

THz-billeddannelsesresultaterne18 opnået efter ovennævnte protokol over tumorprøver vedrørende human brystkræft, #ND14139 modtaget fra biobanken , præsenteres i figur 9. Ifølge patologi rapport, den #ND14139 tumor var en I/II kvalitet infiltrerende ductal carcinom (IDC) fremstillet af en 49-årig kvinde via en venstre bryst lumpectomy kirurgi procedure. Fotografiet af tumoren er vist i figur 9A, patologibilledet i <strong class="xf...

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

Frisk punkterede menneskelige brystkræft tumorer er karakteriseret med terahertz spektroskopi og billeddannelse efter frisk væv håndtering protokoller. Væv positionering er taget i betragtning for at muliggøre en effektiv karakterisering og samtidig give analyse i tide til fremtidige intraoperative applikationer.

Terahertz Imaging og karakterisering protokol for frisk udskilles brystkræft tumorer

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

Denne protokol bruger Terahertz billeddannelse og spektroskopi til at vurdere de kirurgiske margener af brysttumorer med det formål at reducere behovet for en anden operation væsentligt. Terahertz billeddannelse kan bruges til at skelne mellem kræft og ikke-kræft væv baseret på deres optiske egenskaber, i en ikke-iionisering og biologisk sikker måde processer. Denne teknik blev udviklet til brystkræft margin vurdering, men det gælder for andre solide tumorer, der kræver kirurgisk excision og margin vurdering.Denne metode tillader billeddannelse af indersiden af FFPE væv blokke uden behov for fysisk udskæring, lette identifikation af tumormargener på enhver dybde præcis. Denne protokol kræver udførelse af kritiske trin såsom væv håndtering og fase balancering, der kan være svært at forstå uden visuel demonstration. Før du håndterer vævsdækslet i rustfrit stål metalbakke med en biologisk lastet pose, og alle de relevante laboratoriematerialer er inden for rækkevidde af den overdækkede bakke.Dernæst overføre den friske tumor prøve i en petriskål på bakken og bruge brutto inspektion for at vælge en side af tumoren, der er tilstrækkelig flad og har lidt blod og få blodkar. Derefter placere den side, der skal afbildes på grade et filter papir for at fjerne eventuelle overskydende efterspørgsel medium og for at rydde væv af væske eller sekreter, repositionering tumoren til et tørt sted som papiret mætter. Mens tumortørring i fem minutter, skal du placere en 1,2 millimeter tyk polystyrenplade på scanningsvinduet inden for en ca. 37 millimeter diameter og placere scanningsvinduet og polystyrenpladen på prøvestadiet af Terahertz-billedbilledet.Klik på ikonet Fastpunktsscanning i hovedvinduet for at aktivere Terahertz-antennerne og begynde at sende og modtage det reflekterede Terahertz-signal fra et enkelt punkt på polystyrenpladen. Klik på ikonet For motorstadet. Motorkontrolvinduet åbnes.Hvis du vil centrere den reflekterede puls fra polystyren i hovedvinduet, skal du klikke på pilene for den optiske forsinkelsesakse for at justere den optiske forsinkelsesakse. Klik på knappen Indstillinger for dataindsamling for at åbne dialogboksen Indstillinger for dataindsamling og ændre den optiske forsinkelsesværdi fra fem til fire volt. Juster scanningsfasens lodrette position med mikrometerskalaen, indtil den sekundære puls er den stærkeste, og juster den optiske forsinkelse, aksen i motorstyringsvinduet, så den primære refleksion kommer uden for det område af det reflekterede signal, der måles.For at jævne prøvestadiet med jævne kvalitet og registrere referencesignalet skal du klikke på knappen for dialog med motorstyring for at åbne motorstyringsvinduet og flytte motorstyrings- og hovedsoftwarevinduerne, så tidsdomænesignalet er synligt, mens motorpositionerne justeres. Hvis du vil jævne A-aksen med følgende trin i motorstyringsvinduet i niveau, skal du ændre værdien af x-aksen fra nul til negativ 10 og trykke på Enter. Scenen vil bevæge sig til minus 10 millimeter position A aksen og et skift i signalpositionen vil blive observeret i hovedvinduet.Brug den justerbare mikrometerskala til at flytte signalets mindste top tilbage til den forrige lodrette position og ændre A-akseværdien til plus 10. Klik på Enter. Scenen vil flytte til plus 10 millimeter position på A-aksen og et skift i signalet vil blive observeret igen.Bemærk, at den retning og afstand, som signalet skiftede fra sin tidligere position, og ændre A-akseværdien tilbage til minus 10. Signalet vender tilbage til den oprindelige lodrette position. Drej nivelleringsskruen på scanningsfasens A-akse, og skift signalet for at fordoble afstanden i samme retning, og scenen bevægede sig fra den oprindelige position.Brug mikrometeret på scanningsstadiet til at flytte signalet tilbage til den oprindelige position, og gentag justeringen, indtil signalet ved plus 10 og minus 10 er lig i toppen for begge positioner er fokuseret på den oprindelige position. Når udjænning af A-aksen er opnået, skal du ændre A-akseværdien til nul og gentage den samme procedure for B-aksen. Når begge akser er blevet jævnet med nivelleret, returnere både A og B akser til nul millimeter, omslutte motor kontrol vinduet, derefter kontrollere, at signalet er i sin oprindelige position, hvis det har flyttet lidt.Hvis du vil registrere dette signal som reference i vinduet Egenskaber for dataindsamling, skal du ændre gennemsnitsværdien til fem og lade alle de andre parametre være standardindstillinger. Klik derefter på ny reference. Den gennemsnitlige tæller tæller fra nul til 20.Når tælleren når 20, skal du ændre gennemsnitsværdien til én og klikke på OK. Det reflekterede signal fra polystyren gemmes som reference for eventuelle efterfølgende scanninger. Når alle parametrene er indstillet, overføres billedvinduet fra scanningsstadiet til vævshåndteringsområdet, og tumoren monteres på polystyrenpladen. Fjern eventuelle luftbobler i tumoren med en pincet, eller rul forsigtigt prøven på polystyren, indtil lufthullerne er minimeret.Placer absorptive afstandsuder med jævne mellemrum omkring prøven og placer en anden polystyrenplade over tumoren. Tryk forsigtigt tumoroverfladen så fladt som muligt og tape ned tumor og polystyren plade arrangement i prøven vinduet. En flad vævsoverflade og en god kontakt med polystyrenpladen er afgørende, da luftbobler, overskydende væske og en ujævn overflade kan ødelægge tumorvævsscanningen.Vend prøvevinduet og tag billeder af tumoren for at føre en journal over dens orientering. Returner eksempelvinduet til scanningsfasen, og klik på dialogknappen billedparameter for at åbne vinduet med billedoptagelsesparametre. Indstil værdierne af aksen et minimum, akse et maksimum, akse to minimum og akse to maksimum for fuldt ud at omslutte placeringen af tumoren i billedvinduet.Angiv akse et trin og akse to trin til 0,2 millimeter for billeddiagnostisk scanning. Vælg derefter Flyback 2D-scanning under menuen Målpunkt, og opret en mappe og et filnavn, hvorunder scanningsdataene skal gemmes i pop op-vinduet. I denne analyse, en klasse et til to infiltrerende ductal karcinom opnået fra en 49-årig kvinde via venstre bryst lumpectomy kirurgi procedure blev vurderet.Ved korrelere Terahertz billedet med patologi billede, var det klart, at kræftregionen udstillet en højere refleksion end fedt regionen. Tomografisk billeddannelse viste, at da frekvensen øgede de beregnede absorptionskoefficientværdier for kræft i fedt pixels steg med kræft pixels viser højere værdier end fedt ved begge frekvenser. I modsætning hertil faldt brydningsindekset for begge væv, efterhånden som frekvensen steg.Transmission spektroskopi analyse af den samme tumor afslører en god aftale for frekvensområdet af både den ekstraherede absorptionskoefficient og brydningsindeks for begge sektioner udvundet fra tumoren. Bemærk, at utilstrækkelig håndtering af vævet kan føre til vildledende billeddannelse resultater, resulterer for eksempel i tyder på en større tilstedeværelse af kræft i tumoren på grund af tilstedeværelsen af overskydende væske i utørret tumor prøve. Yderligere karakterisering kan udføres på Terahertz billeddata for at få oplysninger om de frekvensafhængige egenskaber af vævet og statistisk analyse kan udføres for automatiseret billedsegmentering.Denne teknik har ført til udvikling af billeddannelse og spektroskopi algoritmer til at undersøge underskrifter af ductal karcinom in situ, at skelne lav kvalitet tumorer fra dødbringende høj kvalitet tumorer. Husk, at håndtere kræft væv og formalin løsning med forsigtighed, og at eventuelle systemelementer eller værktøjer, der kontakter tumorvæv skal rengøres eller kasseres korrekt.

Research

JoVE Journal

Engineering

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

Terahertz Mikrofluidenheder Sensing hjælp af en parallel-plade Waveguide Sensor

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

Design, fremstilling, and Experimental karakterisering af plasmoniske Photoconductive Terahertz Emitters

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

Konstruktion og karakterisering af eksterne Cavity Diode lasere til Atomic Physics

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

Electron Kanalisering Contrast Imaging til Rapid III-V Heteroepitaxial Karakterisering

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

Anvendelse af en Multi-rum Dynamic Single Enzyme Phantom for Studier af Hyperpolariserede Magnetic Resonance Agenter

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

Kompakt Lens-mindre Digital Holografisk Microscope for MEMS Inspektion og karakterisering

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

Data Acquisition Protokol til bestemmelse Embedded Følsomhed funktioner

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

Protokol for elektrokemisk Test og karakterisering på aprotiske Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; Batteri

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

Fremstilling af Nanopillar-baserede split-ring resonator til forskydning Aktuelle Mediated resonanser i Terahertz Metamaterials

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

Retningslinjer og erfaring med at bruge Imaging biomarkør Explorer (IBEX) for Radiomics

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 ...