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

Dit werk werd gefinancierd door de National Institutes of Health (NIH) Award # R15CA208798 en deels door de National Science Foundation (NSF) Award # 1408007. Financiering voor het gepulseerde THz-systeem werd verkregen via NSF/MRI Award # 1228958. Wij erkennen het gebruik van weefsels verkregen door de National Disease Research Interchange (NDRI) met steun van de NIH subsidie U42OD11158. We erkennen ook de samenwerking met Oklahoma Animal Disease Diagnostic Laboratory aan de Oklahoma State University voor het uitvoeren van de histopathologie procedure op alle weefsels behandeld in dit werk.

Dit protocol voldoet aan alle eisen van de afdeling Milieugezondheid en Veiligheid van de Universiteit van Arkansas.
1. Het weefselbehandelingsgebied instellen
<ol><li>Neem een roestvrijstalen metalen lade en bedek deze met de biohazard zak zoals afgebeeld in figuur 1. Elke behandeling van de biologische weefsels zal worden uitgevoerd binnen de lade gebied (dat wil zeggen, het weefsel handling gebied).</li>
	<li>Bereid laboratorium pincet, weefsel doekjes, papie...

<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>

Effectieve THz reflectie beeldvorming van vers weefsel is in de eerste plaats afhankelijk van twee kritische aspecten: 1) de juiste overweging van weefselbehandeling (secties 2 en 4.15); en 2) de stage setup (voornamelijk sectie 4.11). Onvoldoende drogen van het weefsel kan leiden tot een verhoogde reflectie en onvermogen om gebieden te visualiseren als gevolg van hoge reflecties van DMEM en andere vloeistoffen. Ondertussen, slecht weefsel contact met de beeldvorming venster creëert ringen of vlekken van lage reflectie ...

Terahertz (THz) beeldvorming en spectroscopie is een snel groeiend gebied van onderzoek in het afgelopen decennium. De voortdurende ontwikkeling van efficiëntere en consistenteTHz-zenders in het bereik van 0,1-4 THz heeft ervoor gezorgd dat hun toepassingen aanzienlijk groeien1. Een gebied waar THz heeft aangetoond belofte en aanzienlijke groei is de biomedische veld2. THz-straling is aangetoond dat nonionizing en biologisch veilig op de vermogensniveaus die over het algemeen worden gebruikt om vaste weefsels te analyseren3. Als gevolg hiervan is THz imaging en spectroscopie gebruikt om verschillende weefselkenmerken te classificeren en te differentiëren, zoals watergehalte om brandschade en genezing aan te geven4, levercirrose5, en kanker in uitgesneden weefsels6,7. Kankerbeoordeling omvat met name een breed scala aan potentiële klinische en chirurgische toepassingen, en is onderzocht ophersenkanker8,lever9, eierstokken10, maag-darmkanaal11en borst7,12,13,14,15,16,17,18,19.
THz toepassingen voor borstkanker zijn voornamelijk gericht op het ondersteunen van borstsparenchirurgie, of lumpectomie, via margebeoordeling. Het doel van een lumpectomie is het verwijderen van de tumor en een kleine laag omringend gezond weefsel, in tegenstelling tot volledige borstamputatie, die de hele borst verwijdert. De chirurgische marge van het uitgesneden weefsel wordt vervolgens beoordeeld via pathologie zodra het monster is vastgesteld in formaline, verdeeld, ingebed in paraffine, en gemonteerd in 4 μm-5 μm plakjes op microscoopdia's. Dit proces kan tijdrovend zijn en vereist een secundaire chirurgische ingreep op een later tijdstip als een positieve marge wordt waargenomen20. Huidige richtlijnen van de American Society of Radiation Oncology definiëren deze positieve marge als het hebben van kankercellen contact opnemen met het oppervlak-niveau marge inkt21. THz beeldvorming voor hoog-absorptie gehydrateerd weefsel is voornamelijk beperkt tot oppervlakte beeldvorming met een aantal verschillende penetratie op basis van weefsel type, dat is voldoende voor het voldoen aan de chirurgische behoeften van een snelle marge beoordeling. Een snelle analyse van de margevoorwaarden tijdens de chirurgische instelling zou de chirurgische kosten en het beoordelingsproces sterk verlagen. Tot op heden heeft THz bewezen effectief te zijn in het onderscheiden van kanker en gezond weefsel in formaline-vaste, paraffine-ingebedde (FFPE) weefsels, maar aanvullend onderzoek is nodig om betrouwbare detectie van kanker in vers uitgesneden weefsels te bieden7.
Dit protocol beschrijft de stappen voor het uitvoeren van THz-beeldvorming en spectroscopie op vers uitgesneden menselijke weefselmonsters die zijn verkregen bij een biobank. THz-toepassingen gebouwd op vers uitgesneden menselijke borstkanker weefsels zijn zelden gebruikt in gepubliceerd onderzoek7,18,22,23, vooral door onderzoeksgroepen niet geïntegreerd met een ziekenhuis. Het gebruik van vers uitgesneden weefsels is eveneens zeldzaam voor andere kankertoepassingen, met de meeste niet-borstkankervoorbeelden die voor darmkanker24,25worden gemeld. Een van de redenen hiervoor is dat FFPE weefselblokken zijn veel gemakkelijker te bereiken en te hanteren dan vers uitgesneden weefsel, tenzij de THz-systeem wordt gebruikt voor de studie is onderdeel van de chirurgische workflow. Op dezelfde manier zijn de meeste commerciële laboratorium THz-systemen niet bereid om vers weefsel te verwerken, en degenen die dat wel doen, bevinden zich nog in de stadia van het gebruik van cellijngroei of zijn pas begonnen met het bekijken van uitgesneden weefsel van diermodellen. Om THz toe te passen op een intraoperatieve instelling moeten imaging- en karakteriseringsstappen vooraf worden ontwikkeld voor vers weefsel, zodat de analyse de mogelijkheid om standaardpathologie uit te voeren niet verstoort. Voor toepassingen die niet inherent bedoeld zijn om intraoperatief te zijn, is de karakterisering van vers weefsel nog steeds een uitdagende stap die moet worden aangepakt om te werken aan in vivo toepassingen en differentiatie.
Het doel van dit werk is om een richtlijn te bieden voor THz-toepassing voor vers uitgesneden weefsel met behulp van een commercieel THz-systeem. Het protocol werd ontwikkeld op een THz imaging en spectroscopie systeem26 voor murine borstkanker tumoren13,17,19 en werd uitgebreid tot menselijk chirurgisch weefsel verkregen uit biobanken7,18. Terwijl het protocol werd gegenereerd voor borstkanker, dezelfde concepten kunnen worden toegepast op soortgelijke THz imaging systemen en andere vormen van vaste-tumor kankers die worden behandeld met een operatie waar succes hangt af van marge beoordeling27. Door een vrij kleine hoeveelheid gepubliceerde THz-resultaten op vers uitgesneden weefsels, is dit het eerste werk voor de kennis van de auteurs om zich te concentreren op het protocol van vers weefselbehandeling voor THz-beeldvorming en 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

Dit manuscript presenteert een protocol voor het behandelen, karakteriseren en beelden van vers uitgesneden menselijke borsttumoren met behulp van gepulseerde terahertz beeldvorming en spectroscopie technieken. Het protocol omvat terahertz transmissie modus bij normale incidentie en terahertz reflectie modus onder een schuine hoek van 30°. De verzamelde experimentele gegevens vertegenwoordigen tijddomeinpulsen van het elektrische veld. Het terahertz elektrische veldsignaal dat via een vast punt op het uitgesneden weefsel wordt overgebracht, wordt via een analytisch model verwerkt om de brekingsindex en absorptiecoëfficiënt van het weefsel te extraheren. Met behulp van een stepper motor scanner, de terahertz uitgezonden puls wordt weerspiegeld van elke pixel op de tumor die een vlakke afbeelding van verschillende weefselgebieden. De afbeelding kan worden gepresenteerd in tijd of frequentie domein. Bovendien worden de geëxtraheerde gegevens van de brekingsindex en absorptiecoëfficiënt bij elke pixel gebruikt om een tomografisch terahertzbeeld van de tumor te geven. Het protocol toont een duidelijke differentiatie tussen kanker en gezonde weefsels. Aan de andere kant, niet vasthouden aan het protocol kan resulteren in luidruchtige of onnauwkeurige beelden als gevolg van de aanwezigheid van luchtbellen en vloeistof blijft op het tumoroppervlak. Het protocol biedt een methode voor chirurgische marges beoordeling van borsttumoren.

De THz beeldvormingresultaten18 verkregen volgens het bovengenoemde protocol van menselijke borstkanker tumor specimen #ND14139 ontvangen van de biobank worden gepresenteerd in figuur 9. Volgens het pathologierapport was de #ND14139 tumor een I/II-graad was die het ductalcarnoom (IDC) infiltreerde van een 49-jarige vrouw via een operatie in de linkerborstlumpectomie. De foto van de tumor wordt getoond in figuur 9A, het pathologiebeeld in ...

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

Vers uitgesneden menselijke borstkankertumoren worden gekenmerkt door terahertzspectroscopie en beeldvorming volgens protocollen voor de behandeling van vers weefsel. Weefselpositionering wordt in aanmerking genomen om effectieve karakterisering mogelijk te maken en tegelijkertijd tijdig analyses te leveren voor toekomstige intraoperatieve toepassingen.

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

Dit protocol maakt gebruik van Terahertz imaging en spectroscopie om de chirurgische marges van borsttumoren te evalueren met als doel de behoefte aan een tweede operatie aanzienlijk te verminderen. Terahertz beeldvorming kan worden gebruikt om onderscheid te maken tussen kanker en niet-kankerweefsel op basis van hun optische eigenschappen, op een niet-ioniserende en biologisch veilige manier processen. Deze techniek is ontwikkeld voor de beoordeling van de marge van borstkanker, maar is van toepassing op andere vaste tumoren die chirurgische excisie en margebeoordeling vereisen.Deze methode maakt beeldvorming van de binnenkant van FFPE weefsel blokken zonder de noodzaak van fysieke snijden, het vergemakkelijken van de identificatie van tumor marges op elke diepte nauwkeurig. Dit protocol vereist de uitvoering van kritieke stappen zoals weefselbehandeling en fasebalancering die moeilijk te begrijpen zijn zonder visuele demonstratie. Voor het hanteren van het weefsel te dekken roestvrij stalen metalen lade met een biohazard zak en plaats alle van de juiste lab materialen binnen handbereik van de overdekte lade.Breng vervolgens het verse tumormonster over in een petrischaaltje op de lade en gebruik grove inspectie om een kant van de tumor te selecteren die voldoende vlak is en weinig bloed en weinig bloedvaten heeft. Plaats vervolgens de kant die moet worden afgebeeld op grade one filterpapier om overtollige vraagmedium te verwijderen en om het weefsel van vloeistof of afscheidingen te verwijderen, waarbij de tumor wordt verplaatst naar een droge plek terwijl het papier verzadigd is. Terwijl de tumor vijf minuten droogt, plaatst u een 1,2 millimeter dikke polystyreenplaat op het scanvenster binnen een diameter van ongeveer 37 millimeter en plaatst u het scanvenster en de polystyreenplaat op het monsterstadium van de Terahertz-imager.Klik in het hoofdvenster op het pictogram Fixed Point Scan om de Terahertz-antennes te activeren en om het gereflecteerde Terahertz-signaal vanaf één punt op de polystyreenplaat te verzenden en te ontvangen. Klik op het dialoogvenster Motorstage. Het motorcontrolevenster gaat open.Als u de gereflecteerde puls van het polystyreen in het hoofdvenster wilt centreren, klikt u op de optische vertragingsaspijlen om de optische vertragingsas aan te passen. Klik op de knop Instellingen voor gegevensverwerving om het dialoogvenster Gegevenswervingsinstellingen te openen en de optische vertragingswaarde te wijzigen van vijf naar vier volt. Pas de verticale positie van de scanfase aan met de micrometerschaal, totdat het minimum van de secundaire puls het sterkst is en pas de optische vertraging aan de as in het venster Motor Control om de primaire reflectie buiten het bereik van het gereflecteerde signaal te plaatsen dat wordt gemeten.Als u de monsterfase wilt nivelleren en het referentiesignaal wilt opnemen, klikt u op de knop motorbesturingsdialoog om het motorcontrolevenster te openen en de motorbesturing en de hoofdsoftwarevensters te verplaatsen, zodat het tijddomeinsignaal zichtbaar is tijdens het aanpassen van de motorposities. Als u de A-as wilt nivelleren met de volgende stappen in het motorcontrolevenster, wijzigt u de waarde van de x-as van nul naar negatief 10 en drukt u op Enter. Het podium wordt verplaatst naar de min 10 millimeter positie van de A-as en een verschuiving in de signaalpositie zal worden waargenomen in het hoofdvenster.Gebruik de verstelbare micrometerschaal om de minimale piek van het signaal terug te verplaatsen naar de vorige verticale positie en de A-aswaarde te wijzigen in plus 10. Klik op Enter. Het podium zal naar de plus 10 millimeter positie op de A-as bewegen en een verschuiving in het signaal zal opnieuw worden waargenomen.Houd er rekening mee dat de richting en afstand die het signaal van de vorige positie heeft verschoven en de A-aswaarde terugverplaatst naar min 10. Het signaal keert terug naar de oorspronkelijke verticale positie. Draai de nivelleringsschroef op de A-as van de scanfase en verschuif het signaal om de afstand in dezelfde richting te verdubbelen, het stadium verplaatst van de oorspronkelijke positie.Gebruik de micrometer op de scanfase om het signaal terug te schakelen naar de oorspronkelijke positie en herhaal de aanpassing totdat het signaal bij plus 10 en min 10 gelijk is in de piek voor beide posities is gericht op de oorspronkelijke positie. Zodra de nivellering van de A-as is bereikt, wijzigt u de A-aswaarde in nul en herhaalt u dezelfde procedure voor de B-as. Zodra beide assen zijn genivelleerd, zowel de A en B assen terug te keren naar nul millimeter, sluit de motor controle venster, controleer dan of het signaal in zijn oorspronkelijke positie in het geval het een beetje is verschoven.Als u dit signaal wilt opnemen als de referentie in het venster Eigenschappen voor gegevensacquisitie, wijzigt u de gemiddelde waarde in vijf en laat u alle andere parameters bij de standaardinstellingen. Klik vervolgens op nieuwe referentie. De gemiddelde teller telt van nul tot 20.Zodra de teller 20 bereikt, wijzigt u de gemiddelde waarde in één en klikt u op OK. Het gereflecteerde signaal van het polystyreen wordt opgeslagen als referentie voor eventuele volgende scans. Wanneer alle parameters zijn ingesteld, breng het beeldvenster van het scanstadium naar het weefselbehandelingsgebied en monteer de tumor op de polystyreenplaat. Verwijder eventuele luchtbellen in de tumor met een pincet of rol het monster voorzichtig op het polystyreen totdat de luchtspleten zijn geminimaliseerd.Plaats onthoudingsruimters op regelmatige tijdstippen rond het testmonster en plaats een andere polystyreenplaat boven de tumor. Druk het tumoroppervlak voorzichtig zo plat mogelijk en plak de tumor en polystyreenplaat in het monstervenster. Een plat weefsel oppervlak en een goed contact met de polystyreen plaat zijn van vitaal belang als luchtbellen, overtollig vocht en een oneffen oppervlak kan ruïneren de tumor weefsel beeldvorming.Draai het voorbeeldvenster om en maak foto's van de tumor om een overzicht van de oriëntatie bij te houden. Breng het voorbeeldvenster terug naar de scanfase en klik op de knop dialoog met de afbeeldingsparameter om het venster met de parameters voor het verkrijgen van afbeeldingen te openen. Stel de waarden van as één minimum, as één maximum, as twee minimum en as twee maximaal in om de positie van de tumor in het beeldvenster volledig in te sluiten.Stel as één stap en as twee stappen in op 0,2 millimeter voor de beeldscan. Selecteer vervolgens onder het menu Meten de optie Flyback 2D-scan en maak een map en bestandsnaam waaronder de scangegevens in het pop-upvenster kunnen worden opgeslagen. In deze analyse werd een graad 1 tot 2 infiltreren ductal carcinoom verkregen van een 49-jarige vrouw via linker borst lumpectomie chirurgie procedure.Bij het correleren van het Terahertz-beeld met het pathologiebeeld, was het duidelijk dat het kankergebied een hogere reflectie vertoonde dan het vetgebied. Tomografische beeldvorming bleek dat als de frequentie verhoogde de berekende absorptiecoëfficiënt waarden voor de kanker in vet pixels toegenomen met de kanker pixels tonen hogere waarden dan het vet op beide frequenties. Daarentegen daalde de brekingsindex van beide weefsels naarmate de frequentie toenam.Transmissie spectroscopie analyse van dezelfde tumor onthult een goede overeenkomst voor het frequentiebereik van zowel de geëxtraheerde absorptiecoëfficiënt en refractieve index voor beide secties gewonnen uit de tumor. Merk op dat onvoldoende behandeling van het weefsel kan leiden tot misleidende beeldvormingsresultaten, wat bijvoorbeeld resulteert in het suggereren van een grotere aanwezigheid van kanker in de tumor als gevolg van de aanwezigheid van overtollige vloeistof in het ongedroogde tumormonster. Aanvullende karakterisering kan worden uitgevoerd op de Terahertz-beeldgegevens om informatie te verkrijgen over de frequentieafhankelijke eigenschappen van het weefsel en statistische analyse kan worden uitgevoerd voor geautomatiseerde beeldsegmentatie.Deze techniek heeft geleid tot de ontwikkeling van beeldvorming en spectroscopie algoritmen voor het onderzoeken van de handtekeningen van ductal carcinoom in situ, om lage rang tumoren te onderscheiden van dodelijke hoogwaardige tumoren. Vergeet niet, om kankerweefsel en de formaline oplossing met de nodige voorzichtigheid te behandelen en dat alle systeemelementen of hulpmiddelen die contact opnemen met het tumorweefsel moet worden gereinigd of op de juiste wijze weggegooid.

Research

JoVE Journal

Engineering

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

Terahertz Microfluïdische Sensing via een parallelle-plaat 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

Ontwerp, fabricage en karakterisatie van Plasmonische Fotogeleidende 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

Constructie en karakterisering van externe Cavity Diode Lasers voor 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 Channeling Contrast Imaging voor Rapid III-V hetero karakterisatie

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

Gebruik van een Multi-compartiment Dynamic enkel enzym Phantom voor Studies van gehyperpolariseerd Magnetic Resonance Agents

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

Compact Lens-less Digitale Holografische Microscoop voor MEMS Inspectie en 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 Protocol voor het bepalen van Embedded Gevoeligheid Functies

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

Protocol van Elektrochemische Test en karakterisering van Aprotische Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; Batterij

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

Fabricage van Nanopillar-Based Split Ring Resonators voor Displacement Current gemedieerde resonanties in 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

Richtsnoeren en ervaring met behulp van Imaging Biomarker Explorer (IBEX) voor 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 ...