Name: terahertz imaging and characterization protocol for freshly excised breast cancer tumors
Uploaded: 2020-04-05T13:00:00
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Ces travaux ont été financés par le Prix des National Institutes of Health (NIH) - R15CA208798 et en partie par le Prix de la National Science Foundation (NSF) no 1408007. Le financement du système THz pulsé a été obtenu par l’entremise du Prix NSF/IRM no 1228958. Nous reconnaissons l’utilisation de tissus achetés par l’Échangeur national de recherche sur les maladies (NDRI) avec le soutien de la subvention U42OD11158 des NIH. Nous reconnaissons également la collaboration avec l’Oklahoma Animal Disease Diagnostic Laboratory à l’Université d’État de l’Oklahoma pour la conduite de la procédure d’histopathologie sur tous les tissus manipulés dans ce travail.

Ce protocole suit toutes les exigences établies par le département de la santé et de la sécurité environnementales de l’Université de l’Arkansas.
1. Mettre en place la zone de manutention des tissus
<ol><li>Prenez un plateau en métal en acier inoxydable et couvrez-le avec le sac biorisque comme le montre la figure 1. Toute manipulation des tissus biologiques sera effectuée dans la zone du plateau (c.-à-d. la zone de manipulation des tissus).</li>
	<...

<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>

L’imagerie efficace de la réflexion THz des tissus frais dépend principalement de deux aspects critiques : 1) la bonne considération de la manipulation des tissus (sections 2 et 4.15); et 2) la configuration de la scène (principalement la section 4.11). Un séchage insuffisant du tissu peut entraîner une réflexion accrue et une incapacité à visualiser les régions en raison de réflexions élevées de la DMEM et d’autres fluides. Pendant ce temps, un mauvais contact tissulaire avec la fenêtre d’imagerie cr...

L’imagerie et la spectroscopie de Terahertz (THz) ont connu une croissance rapide au cours de la dernière décennie. Le développement continu d’émetteurs THz plus efficaces et plus cohérents de l’ordre de 0,1 à 4 THz a fait croître leurs applications de manière significativede 1. Un domaine où THz a montré la promesse et la croissance significative est le domaine biomédical2. Le rayonnement THz s’est avéré non ionisant et biologiquement sûr aux niveaux de puissance généralement utilisés pour analyser les tissus fixes3. En conséquence, l’imagerie et la spectroscopie THz a été utilisée pour classer et différencier diverses caractéristiques tissulaires telles que la teneur en eau pour indiquer les dommages causés par la brûlure et la guérison4, la cirrhose du foie5, et le cancer dans les tissus excisés6,7. L’évaluation du cancer en particulier couvre un large éventail d’applications cliniques et chirurgicales potentielles, et a été étudiée pour les cancers du cerveau8, foie9, ovaires10, tractus gastro-intestinal11, et sein7,12,13,14,15,16,17,18,19.
Les applications de THz pour le cancer du sein sont principalement axées sur le soutien de la chirurgie de conservation du sein, ou tumorectomie, par l’évaluation de marge. L’objectif d’une tumorectomie est d’enlever la tumeur et une petite couche de tissu sain environnant, contrairement à la mastectomie complète, qui enlève le sein entier. La marge chirurgicale du tissu excisé est ensuite évaluée par pathologie une fois que l’échantillon a été fixé en formaline, sectionné, incorporé dans la paraffine, et monté en tranches de 4 m à 5 m sur des lames de microscope. Ce processus peut prendre beaucoup de temps et nécessite une intervention chirurgicale secondaire à une date ultérieure si une marge positive est observée20. Les lignes directrices actuelles de l’American Society of Radiation Oncology définissent cette marge positive comme ayant des cellules cancéreuses contactant l’encre de marge de surface21. L’imagerie THz pour le tissu hydraté à forte absorption est principalement limitée à l’imagerie de surface avec une certaine pénétration variable basée sur le type de tissu, qui est suffisante pour répondre aux besoins chirurgicaux de l’évaluation rapide de la marge. Une analyse rapide des conditions de marge pendant le réglage chirurgical diminuerait considérablement les coûts chirurgicaux et le taux de procédure de suivi. À ce jour, THz s’est avéré efficace en différenciant entre le cancer et les tissus sains dans les tissus formalisés, paraffin-embeddeds (FFPE), mais une étude supplémentaire est nécessaire pour fournir une détection fiable du cancer dans les tissus fraîchement excisés7.
Ce protocole détaille les étapes d’exécution de l’imagerie et de la spectroscopie THz sur des échantillons de tissus humains fraîchement excisés prélevés sur une biobanque. Les applications THz construites sur des tissus du cancer du sein humain fraîchement excisés ont rarement été utilisées dans la recherche publiée7,18,22,23, en particulier par des groupes de recherche non intégrés à un hôpital. L’utilisation de tissus fraîchement excisés est également rare pour d’autres applications de cancer, avec la plupart des exemples de cancer humain non-sein étant rapportés pour le cancer du côlon24,25. L’une des raisons en est que les blocs de tissus FFPE sont beaucoup plus faciles d’accès et de manipulation que les tissus fraîchement excisés à moins que le système THz utilisé pour l’étude fasse partie du flux de travail chirurgical. De même, la plupart des systèmes THz de laboratoire commercial ne sont pas préparés à manipuler les tissus frais, et ceux qui le font sont encore dans les étapes de l’utilisation de la croissance de la lignée cellulaire ou ont seulement commencé à regarder les tissus excisés à partir de modèles animaux. Pour appliquer THz à un paramètre peropératoire nécessite que des étapes d’imagerie et de caractérisation soient développées à l’avance pour les tissus frais afin que l’analyse n’interfère pas avec la capacité d’effectuer une pathologie standard. Pour les applications qui ne sont pas intrinsèquement destinées à être peropératoires, la caractérisation des tissus frais est encore une étape difficile qui doit être abordée pour travailler vers des applications in vivo et la différenciation.
L’objectif de ce travail est de fournir une ligne directrice pour l’application THz pour les tissus fraîchement excisés à l’aide d’un système commercial THz. Le protocole a été développé sur un système d’imagerie et de spectroscopie THz26 pour les tumeurs murines de cancer du sein13,17,19 et a été étendu au tissu chirurgical humain obtenu des biobanques7,18. Tandis que le protocole a été généré pour le cancer du sein, les mêmes concepts peuvent être appliqués aux systèmes semblables d’imagerie de THz et d’autres types de cancers de tumeur solide qui sont traités avec la chirurgie où le succès dépend de l’évaluation de marge27. En raison d’une quantité assez faible de résultats publiés THz sur les tissus fraîchement excisés, c’est le premier travail à la connaissance des auteurs de se concentrer sur le protocole de manipulation des tissus frais pour l’imagerie THz et la caractérisation.

<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

Ce manuscrit présente un protocole pour manipuler, caractériser et imager les tumeurs mammaires humaines fraîchement excisées à l’aide de techniques d’imagerie et de spectroscopies pulsées de térahertz. Le protocole implique le mode de transmission terahertz à l’incidence normale et le mode de réflexion terahertz à un angle oblique de 30 degrés. Les données expérimentales recueillies représentent les impulsions de domaine temporel du champ électrique. Le signal de champ électrique terahertz transmis par un point fixe sur le tissu excisé est traité, par un modèle analytique, pour extraire l’index réfractiv et le coefficient d’absorption du tissu. Utilisant un scanner de moteur de stepper, l’impulsion émise de terahertz est réfléchie à partir de chaque pixel sur la tumeur fournissant une image planaire de différentes régions de tissu. L’image peut être présentée dans le domaine du temps ou de la fréquence. En outre, les données extraites de l’index réfractiv et le coefficient d’absorption à chaque pixel sont utilisés pour fournir une image tomographique terahertz de la tumeur. Le protocole démontre une différenciation claire entre les tissus cancéreux et les tissus sains. D’autre part, ne pas adhérer au protocole peut entraîner des images bruyantes ou inexactes en raison de la présence de bulles d’air et de restes fluides sur la surface tumorale. Le protocole fournit une méthode pour l’évaluation des marges chirurgicales des tumeurs mammaires.

Les résultats d’imagerie de THz18 obtenus suivant le protocole susmentionné du spécimen humain de tumeur de cancer du sein #ND14139 reçus de la biobanque sont présentés dans la figure 9. Selon le rapport de pathologie, la tumeur #ND14139 était un carcinome canalaire infiltré de catégorie d’I/II (IDC) obtenu d’une femme de 49 ans par l’intermédiaire d’une procédure gauche de tumorectomie de sein. La photographie de la tumeur est montrée dans la <s...

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Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

Les tumeurs fraîchement excisées de cancer du sein humain sont caractérisées par la spectroscopie et l’imagerie de terahertz suivant des protocoles frais de manipulation de tissu. Le positionnement des tissus est pris en considération pour permettre une caractérisation efficace tout en fournissant une analyse en temps opportun pour les futures applications peropératoires.

Protocole d’imagerie et de caractérisation de Terahertz pour les tumeurs fraîchement excisées du cancer du sein

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

Ce protocole utilise l’imagerie térahertz et la spectroscopie pour évaluer les marges chirurgicales des tumeurs mammaires dans le but de réduire considérablement le besoin d’une deuxième chirurgie. L’imagerie térahertz peut être utilisée pour distinguer les tissus cancéreux des tissus non cancéreux en fonction de leurs propriétés optiques, d’une manière non ionisante et biologiquement sûre. Cette technique a été développée pour l’évaluation de marge de cancer du sein, mais elle est applicable à d’autres tumeurs pleines qui exigent l’excision chirurgicale et l’évaluation de marge.Cette méthode permet l’imagerie de l’intérieur des blocs de tissu FFPE sans avoir besoin de tranchage physique, facilitant l’identification des marges tumorales à n’importe quelle profondeur précise. Ce protocole exige la performance d’étapes critiques telles que la manipulation des tissus et l’équilibrage des étapes qui peuvent être difficiles à comprendre sans démonstration visuelle. Avant de manipuler le tissu couvrir plateau en métal en acier inoxydable avec un sac de danger biologique et de placer tous les matériaux de laboratoire appropriés à portée de main du plateau couvert.Ensuite, transférer l’échantillon de tumeur fraîche dans une boîte de Pétri sur le plateau et utiliser l’inspection brute pour sélectionner un côté de la tumeur qui est suffisamment plat et a peu de sang et peu de vaisseaux sanguins. Ensuite, placez le côté à l’image sur du papier filtre de première catégorie pour enlever tout milieu de demande excédentaire et pour dégager le tissu de liquide ou de sécrétions, repositionnant la tumeur à une tache sèche pendant que le papier sature. Tout en maintenant le séchage de la tumeur pendant cinq minutes, placez une plaque de polystyrène de 1,2 millimètre d’épaisseur sur la fenêtre de balayage dans un diamètre d’environ 37 millimètres et placez la fenêtre de balayage et la plaque de polystyrène sur le stade de l’échantillon de l’imageur Terahertz.Dans la fenêtre principale, cliquez sur l’icône Fixed Point Scan pour activer les antennes Terahertz et pour commencer à envoyer et recevoir le signal Terahertz réfléchi à partir d’un seul point sur la plaque de polystyrène. Cliquez sur l’icône de dialogue Motor Stage. La fenêtre de contrôle moteur s’ouvrira.Pour centrer l’impulsion réfléchie du polystyrène dans la fenêtre principale, cliquez sur les flèches optiques de l’axe de retard pour ajuster l’axe de retard optique. Cliquez sur le bouton Paramètres d’acquisition de données pour ouvrir la fenêtre Dialogue paramètres d’acquisition de données et modifier la valeur de retard optique de cinq à quatre volts. Ajustez la position verticale de l’étape de balayage avec l’échelle de micromètre, jusqu’à ce que le minimum de l’impulsion secondaire soit le plus fort et ajustez le retard optique de l’axe dans la fenêtre de commande moteur pour mettre la réflexion primaire en dehors de la portée du signal réfléchi mesuré.Pour niveler l’étape de l’échantillon et enregistrer le signal de référence, cliquez sur le bouton de dialogue de commande moteur pour ouvrir la fenêtre de commande du moteur et repositionner le contrôle moteur et les fenêtres logicielles principales afin que le signal de domaine de temps soit visible tout en ajustant les positions du moteur. Pour niveler l’axe A à l’aide des étapes suivantes dans la fenêtre de commande moteur, modifiez la valeur de l’axe x de zéro à négatif 10 et appuyez sur Entrez. L’étape se déplacera vers la position moins 10 millimètres de l’axe A et un déplacement de la position du signal sera observé dans la fenêtre principale.Utilisez l’échelle de micromètre réglable pour déplacer le pic minimum du signal vers la position verticale précédente et changer la valeur de l’axe A à plus 10. Cliquez sur Entrez. L’étape se déplacera vers la position plus 10 millimètres sur l’axe A et un changement dans le signal sera observé à nouveau.Notez que la direction et la distance que le signal a déplacées de sa position précédente et de changer la valeur de l’axe A de retour à moins 10. Le signal revient à la position verticale d’origine. Faites pivoter la vis de nivellement sur l’axe A de l’étape de balayage et déplacez le signal pour doubler la distance dans la même direction, la scène déplacée de la position d’origine.Utilisez le micromètre sur l’étape de balayage pour déplacer le signal vers la position d’origine et répéter l’ajustement jusqu’à ce que le signal à plus 10 et moins 10 sont égaux dans le pic pour les deux positions est concentré à la position d’origine. Une fois que le nivellement de l’axe A a été atteint, changez la valeur de l’axe A à zéro et répétez la même procédure pour l’axe B. Une fois que les deux axes ont été nivelés, remettre les axes A et B à zéro millimètre, enfermer la fenêtre de commande moteur, puis vérifier que le signal est dans sa position d’origine au cas où il s’est déplacé un peu.Pour enregistrer ce signal comme référence dans la fenêtre Propriétés d’acquisition de données, modifiez la valeur moyenne à cinq et laissez tous les autres paramètres à leurs paramètres par défaut. Cliquez ensuite sur nouvelle référence. Le compteur moyen comptera de zéro à 20.Une fois que le compteur atteint 20, changer la valeur moyenne en un seul et cliquez sur OK. Le signal réfléchi du polystyrène sera enregistré comme référence pour toutes les analyses ultérieures. Lorsque tous les paramètres ont été définis, transférez la fenêtre d’imagerie du stade de balayage à la zone de manipulation des tissus et montez la tumeur sur la plaque de polystyrène. Enlevez les bulles d’air dans la tumeur avec des pinces à épiler ou roulez doucement l’échantillon sur le polystyrène jusqu’à ce que les lacunes d’air soient réduites au minimum.Placez les espaceurs absorptives à intervalles réguliers autour de l’échantillon d’essai et placez une autre plaque de polystyrène au-dessus de la tumeur. Appuyez doucement sur la surface de la tumeur aussi plat que possible et ruban adhésif sur la tumeur et l’arrangement de plaque de polystyrène dans la fenêtre de l’échantillon. Une surface plate de tissu et un bon contact avec la plaque de polystyrène sont essentiels car les bulles d’air, l’excès de fluide et une surface inégale peuvent ruiner l’imagerie de tissu de tumeur.Retournez la fenêtre de l’échantillon et prenez des photos de la tumeur pour garder un enregistrement de son orientation. Retournez la fenêtre de l’échantillon à l’étape de numérisation et cliquez sur le bouton de dialogue des paramètres d’image pour ouvrir la fenêtre paramètres d’acquisition d’image. Définissez les valeurs de l’axe un minimum, de l’axe un maximum, de l’axe deux minimum et de l’axe deux maximum pour enfermer complètement la position de la tumeur dans la fenêtre d’imagerie.Réglez l’axe un pas et l’axe deux étapes à 0,2 millimètres pour l’analyse d’imagerie. Ensuite, sous le menu Mesurez, sélectionnez l’analyse Flyback 2D et créez un dossier et un nom de fichier sous lesquels enregistrer les données d’analyse dans la fenêtre pop up. Dans cette analyse, un carcinome ductal infiltrant de catégorie un à deux obtenu d’une femme de 49 ans par l’intermédiaire de la procédure gauche de chirurgie de lumpectomy de sein a été évalué.En corrélant l’image de Terahertz avec l’image pathologique, il était clair que la région cancérologique présentait une réflexion plus élevée que la région grasse. L’imagerie tomographique a révélé qu’à mesure que la fréquence augmentait les valeurs calculées du coefficient d’absorption du cancer dans les pixels gras augmentait, les pixels cancéraux montrant des valeurs plus élevées que la graisse aux deux fréquences. En revanche, l’indice réfractif des deux tissus a diminué à mesure que la fréquence augmentait.L’analyse de spectroscopie de transmission de la même tumeur indique un bon accord pour la gamme de fréquence du coefficient d’absorption extrait et de l’index réfractif pour les deux sections extraites de la tumeur. Notez qu’une manipulation insuffisante du tissu peut conduire à des résultats d’imagerie trompeurs, résultant par exemple en suggérant une plus grande présence de cancer dans la tumeur en raison de la présence d’excès de liquide dans l’échantillon de tumeur non séchée. Une caractérisation supplémentaire peut être effectuée sur les données d’image de Terahertz afin d’obtenir des informations sur les propriétés dépendantes de la fréquence du tissu et une analyse statistique peut être effectuée pour la segmentation automatisée de l’image.Cette technique a mené au développement des algorithmes d’imagerie et de spectroscopie pour étudier les signatures du carcinome ductal in situ, pour différencier des tumeurs de qualité inférieure des tumeurs mortelles de qualité élevée. Rappelez-vous, pour manipuler les tissus cancéreux et la solution formaline avec prudence et que tous les éléments du système ou des outils qui contactent le tissu tumoral doivent être nettoyés ou jetés de façon appropriée.

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