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

עבודה זו ממומנת על ידי המכון הלאומי לבריאות (NIH) פרס R15CA208798 ובחלקו על ידי הקרן הלאומית למדע (NSF) פרס 1408007. מימון עבור מערכת THz פעמו הושג באמצעות NSF/MRI הפרס 1228958. אנו מכירים את השימוש ברקמות שרכש על ידי המחקר הלאומי מחקר מחלף (NDRI) עם תמיכה של NIH מענק U42OD11158. אנו מכירים גם את שיתוף הפעולה עם המעבדה לאבחון בעלי חיים של אוקלהומה באוניברסיטת מדינת אוקלהומה לניהול הליך histopathology על כל הרקמות שטופלו בעבודה זו.

פרוטוקול זה מלווה את כל הדרישות שנקבעו על ידי המחלקה לבריאות הסביבה ובטיחות באוניברסיטת ארקנסו.
1. הגדרת שטח טיפול ברקמה
<ol><li>קחו מגש מתכת פלדת אל-חלד וכיסו אותו עם השק הביולוגי כמוצג באיור 1. כל טיפול ברקמות הביולוגי יבוצע בתוך אזור המגשים (כלומר, אזור טיפול ...

<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>

יעיל THz השתקפות הדמיה של רקמה טרייה תלויה בעיקר בשני היבטים קריטיים: 1) את השיקול הנכון של טיפול ברקמה (סעיפים 2 ו 4.15); ו -2) הגדרת הבמה (בעיקר סעיף 4.11). ייבוש מספיק של הרקמה יכול לגרום השתקפות מוגברת חוסר יכולת להמחיש אזורים בשל השתקפויות גבוהות של DMEM ונוזלים אחרים. בינתיים, מגע רקמות עני עם חלון...

Terahertz (THz) הדמיה וספקטרוסקופיה כבר אזור גדל במהירות של מחקר בעשור האחרון. המשך הפיתוח של מקרן THz יעילה ועקבית יותר בטווח של 0.1 – 4 THz גרם ליישומים שלהם לצמוח באופן משמעותי1. אזור אחד שבו THz הראה הבטחה וצמיחה משמעותית הוא שדה ביו2. קרינת thz הוכח להיות יוננים בטוח ביולוגית ברמות הכוח בדרך כלל משמש לניתוח רקמות קבוע3. כתוצאה מכך, thz הדמיה ספקטרוסקופיית שימש לסווג ולהבדיל תכונות רקמה שונות כגון תוכן המים כדי לציין נזק לצרוב וריפוי4, שחמת הכבד5, סרטן ברקמות החפירה6,7. הערכת סרטן במיוחד מכסה מגוון רחב של יישומים קליניים וכירורגי פוטנציאליים, נחקר עבור סרטן של המוח8, כבד9, השחלות10, במערכת העיכול11, שד7,12,13,14,15,16,17,18,19.
יישומים THz עבור סרטן השד מתמקדים בעיקר על תמיכה בשימור ניתוח חזה, או כריתת גוש, באמצעות הערכת שוליים. המטרה של כריתת הגוש היא להסיר את הגידול ושכבה קטנה של רקמות בריאות שמסביב, בניגוד כריתה מלאה, אשר מסיר את השד כולו. השוליים הכירורגית של רקמת הראש מוערך אז באמצעות פתולוגיה פעם המדגם תוקן formalin, מנות, מוטבע פרפין, ו רכוב בתוך 4 יקרומטר – 5 יקרומטר פרוסות על שקופיות מיקרוסקופ. תהליך זה עשוי לגזול זמן רב ודורש הליך ניתוחי משני במועד מאוחר יותר, אם השוליים החיוביים צופים20. הקווים המנחים הנוכחיים של האגודה האמריקנית לאונקולוגיה הקרינה להגדיר זה שוליים חיוביים כשיש תאים סרטניים באמצעות הקרקע ברמת השטח דיו21. THz הדמיה לספיגה גבוהה רקמות מוגבל בעיקר הדמיה פני השטח עם כמה חדירה שונים המבוסס על סוג הרקמה, אשר מספיקה לפגוש את הצרכים הכירורגית של הערכת שוליים מהירה. ניתוח מהיר של תנאי שוליים במהלך ההגדרה הכירורגית יהיה ירידה משמעותית בעלויות הניתוח ושיעור הליך המעקב. עד כה, THz הוכיחה יעיל בהבחנה בין סרטן ורקמות בריאות ב-formalin קבוע, פרפין מוטבע (FFPE) רקמות, אבל חקירה נוספת נחוצה כדי לספק זיהוי אמין של סרטן ברקמות המפורחות טריים7.
פרוטוקול זה מפרט את השלבים לביצוע הדמיה THz וספקטרוסקופיה על דגימות הרקמה האנושית שהתקבלו מתוך biobank. Thz יישומים שנבנו על הרקמות הטריות סרטן השד האנושי השתמשו לעתים רחוקות במחקר שפורסם7,18,22,23, במיוחד על ידי קבוצות מחקר לא משולבים עם בית החולים. השימוש ברקמות הטריות הוא גם נדיר עבור יישומים סרטניים אחרים, עם רוב שאינם בשדיים סרטן האדם הדוגמאות שדווחו על סרטן המעי הגס24,25. אחת הסיבות לכך היא כי גושי רקמה FFPE הם הרבה יותר קל לגשת ולטפל יותר מאשר רקמת המגורש טרי אלא אם מערכת THz לשמש למחקר הוא חלק מזרימת העבודה כירורגית. באופן דומה, רוב המעבדה מסחרי THz מערכות אינם מוכנים להתמודד עם רקמה טרייה, ואלה שעושים עדיין בשלבים של שימוש בצמיחה קו התאים או רק התחילו להסתכל על רקמת הראש מדגמי בעלי חיים. כדי להחיל את THz על הגדרה התוך-אופרטיבית מחייב ששלבי הדמיה ואפיון יתפתחו לרקמות טריות מראש כך שהניתוח לא יפריע ליכולת לבצע פתולוגיה סטנדרטית. עבור יישומים שאינם נועדו באופן מיסודו להיות הפנים, האפיון של רקמה טרייה הוא עדיין צעד מאתגר שחייב להיות ממוען לעבוד לקראת יישומים vivo ובידול.
המטרה של עבודה זו היא לספק מנחה ליישום THz עבור רקמת החפירה הטרייה באמצעות מערכת THz מסחרית. הפרוטוקול פותחה על הדמיה thz ו ספקטרוסקופיית מערכת26 עבור גידולים בסרטן השד murine13,17,19 והורחב רקמת כירורגי אנושי התקבל מ biobanks7,18. בעוד הפרוטוקול נוצר עבור סרטן השד, מושגים אותם ניתן להחיל מערכות הדמיה דומה THz וסוגים אחרים של סרטן מוצק הגידול כי הם מטופלים עם ניתוח שבו הצלחה תלויה בהערכת שוליים27. בשל כמות קטנה יחסית של תוצאות THz שפורסמו על הרקמות הטריות, זוהי העבודה הראשונה לידיעת המחברים כדי להתמקד בפרוטוקול של טיפול ברקמה טרייה עבור הדמיה THz ואפיון.

<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

כתב יד זה מציג פרוטוקול להתמודד, לאפיין, ותמונה של גידולים השד האנושי באמצעות הדמיה קרינת פעמו טכניקות וספקטרוסקופיה. הפרוטוקול כרוך במצב שידור קרינת בשכיחות רגילה ובמצב השתקפות קרינת בזווית אלכסונית של 30 °. הנתונים הניסיוניים שנאספו מייצגים פולסים בתחום הזמן של השדה החשמלי. אות השדה החשמלי קרינת שהועבר דרך נקודה קבועה על הרקמה המעוברת מעובד, דרך מודל אנליטי, כדי לחלץ את השבירה המדד ואת מקדם הקליטה של הרקמה. ניצול סורק מנוע stepper, הדופק הנפלט קרינת משתקף מכל פיקסל על הגידול מתן תמונה מישורי של אזורים רקמה שונים. ניתן להציג את התמונה בזמן או בתחום התדרים. יתר על כן, הנתונים המחולצים של מדד השבירה ומקדם הקליטה בכל פיקסל מנוצלים כדי לספק תמונה של טומוגרפית של הגידול. הפרוטוקול ממחיש הבדלה ברורה בין רקמות סרטני ובריאות. מצד שני, לא הקפדה על הפרוטוקול יכול לגרום לתמונות רועש או לא מדויק עקב נוכחות של בועות אוויר ושרידי נוזלים על פני השטח של הגידול. הפרוטוקול מספק שיטה להערכת שוליים כירורגית של גידולים בשד.

The THz תוצאות הדמיה18 שהתקבלו בעקבות הפרוטוקול הנ ל של סרטן השד האדם הגידול #ND14139 שהתקבלו biobank מוצגים באיור 9. על פי הדו ח הפתולוגיה, הגידול ה#ND14139 היה כיתה I/II שחדר קרצינומה של החברה (IDC) המתקבל מאישה בת 49 באמצעות שד שמאלי הליך ניתוח כריתת גוש. התמונה של הגידול מוצג <stron...

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

הגידולים הטריים סרטן השד האנושי מאופיינים עם ספקטרוסקופיית קרינת והדמיה בעקבות פרוטוקולים טריים טיפול ברקמה. מיצוב הרקמה נלקח בחשבון כדי לאפשר אפיון יעיל תוך מתן ניתוח בזמן ליישומים בעתיד הפנימי.

הדמיה של terahertz ליצירת פרוטוקול עבור גידולים בסרטן השד הטריים

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

פרוטוקול זה משתמש בהדמיית טרהרץ ובספקטרוסקופיה כדי להעריך את השוליים הכירורגיים של גידולים בשד במטרה להפחית באופן משמעותי את הצורך בניתוח שני. ניתן להשתמש בהדמיית טרה-הרץ כדי להבחין בין רקמות סרטניות ולא סרטניות בהתבסס על תכונותיהן האופטיות, באופן לא מייננת ובטוחה ביולוגית. טכניקה זו פותחה להערכת שולי סרטן השד, אבל זה ישים גידולים מוצקים אחרים הדורשים כריתה כירורגית הערכת שוליים.שיטה זו מאפשרת הדמיה של החלק הפנימי של בלוקים רקמת FFPE ללא צורך חיתוך פיזי, להקל על זיהוי של שולי הגידול בכל עומק מדויק. פרוטוקול זה דורש ביצוע של צעדים קריטיים כגון טיפול ברקמות ואיזון שלבים שקשה להבין ללא הדגמה חזותית. לפני הטיפול ברקמות לכסות מגש מתכת נירוסטה עם שקית biohazard ולמקום את כל חומרי המעבדה המתאימים בהישג יד של המגש מכוסה.לאחר מכן, להעביר את דגימת הגידול טרי לתוך צלחת פטרי על המגש ולהשתמש בבדיקה ברוטו כדי לבחור צד של הגידול כי הוא שטוח מספיק ויש לו מעט דם מעט כלי דם. לאחר מכן, למקם את הצד להיות בתמונה על נייר מסנן כיתה אחת כדי להסיר כל מדיום ביקוש עודף כדי לנקות את הרקמה של נוזלים או הפרשות, מיקום מחדש של הגידול לנקודה יבשה כמו הנייר רווי. תוך שמירה על ייבוש הגידול במשך חמש דקות, מניחים צלחת פוליסטירן בעובי 1.2 מילימטר על חלון הסריקה בקוטר של כ-37 מילימטר וממקמים את חלון הסריקה ואת צלחת הפוליסטירן על שלב הדגימה של הדימוי של טרהרץ.בחלון הראשי לחץ על סמל סריקת נקודה קבועה כדי להפעיל את אנטנות Terahertz ולהתחיל לשלוח ולקבל את האות Terahertz משתקף מנקודה אחת על לוח פוליסטירן. לחץ על סמל תיבת הדו-שיח שלב מוטורי. חלון הבקרה המוטורית ייפתח.כדי למרכז את הדופק המוחזר מהפוליסטירן בחלון הראשי, לחץ על חצי ציר ההשהיה האופטיים כדי להתאים את ציר ההשהיה האופטי. לחץ על לחצן הגדרות רכישת נתונים כדי לפתוח את חלון תיבת הדו-שיח הגדרות רכישת נתונים ולשנות את ערך ההשהיה האופטי מחמישה לארבעה וולט. כוונן את המיקום האנכי של שלב הסריקה בסולם המיקרומטר, עד שהמינימום של הפעימה המשנית יהיה החזק ביותר והתאם את ההשהיה האופטית של הציר בחלון בקרת המנוע כדי לשים את ההשתקפות הראשית מחוץ לטווח האות המוחזר הנמדד.כדי ליישר את שלב הדגימה ולהקליט את אות הייחוס, לחץ על לחצן הדיאלוג של בקרת המנוע כדי לפתוח את חלון הבקרה של המנוע ולמקם מחדש את בקרת המנוע וחלונות התוכנה הראשיים כך שאות תחום הזמן יהיה גלוי בעת התאמת עמדות המנוע. כדי ליישר את ציר A באמצעות השלבים הבאים בחלון בקרת המנוע, שנה את הערך של ציר x מאפס ל- 10 שלילי ולחץ על Enter. השלב יעבור למיקום מינוס 10 מילימטר של ציר A ותזוזה במיקום האות תישמר בחלון הראשי.השתמש בסולם המיקרומטר המתכווין כדי להזיז את השיא המינימלי של האות בחזרה למיקום האנכי הקודם ולשנות את ערך ציר A לציר פלוס 10. לחץ על Enter. הבמה תעבור למיקום פלוס 10 מילימטר על ציר A ותזוזה באות תישמר שוב.שים לב שהכיוון והמרחק שהאות עבר ממקונו הקודם ושנה את ערך ציר A בחזרה למינוס 10. האות יחזור למיקום האנכי המקורי. סובבו את בורג ההשלמה על ציר A של שלב הסריקה והזיזו את האות כדי להכפיל את המרחק באותו כיוון, הבמה זזה מהמיקום המקורי.השתמש במיקרומטר בשלב הסריקה כדי להעביר את האות בחזרה למיקום המקורי ולחזור על ההתאמה עד שהאות ב פלוס 10 ומינוס 10 שווים בשיא עבור שני המיקומים ממוקד במיקום המקורי. לאחר שהושגה החלקת הציר A, שנה את ערך ציר A לאפס וחזור על אותו הליך עבור ציר B. לאחר ששני הצירים עברו החלקה, החזירו את צירי A ו- B לאפס מילימטרים, הקיפו את חלון הבקרה של המנוע, ואז ודאו שהאות נמצא במיקום המקורי שלו למקרה שהוא זז מעט.כדי לרשום אות זה כהפניה בחלון מאפייני רכישת נתונים, שנה את הערך הממוצע לחמישה וה השאר את כל הפרמטרים האחרים בהגדרות ברירת המחדל שלהם. לאחר מכן לחץ על הפניה חדשה. המונה הממוצע ייחשב מאפס ל-20.לאחר שה מונה מגיע ל- 20, שנה את הערך הממוצע לערך אחד ולחץ על אישור. האות המוחזר מהפוליסטירן יישמר כהפניה לסריקות הבאות. כאשר כל הפרמטרים נקבעו, להעביר את חלון ההדמיה מהשלב סריקה לאזור הטיפול ברקמות ולהרים את הגידול על צלחת פוליסטירן. הסר את כל בועות האוויר בתוך הגידול עם פינצטה או בעדינות לגלגל את המדגם על פוליסטירן עד פערי האוויר ממוזערים.מניחים מרווחים ספיגפטיביים במרווחים קבועים סביב מדגם הבדיקה וממקמים צלחת פוליסטירן נוספת מעל הגידול. בעדינות ללחוץ על פני השטח הגידול שטוח ככל האפשר קלטת במורד הגידול ואת סידור צלחת פוליסטירן בחלון המדגם. משטח רקמות שטוח ומגע טוב עם צלחת הפוליסטירן חיוניים כמו בועות אוויר, נוזל עודף משטח אחיד יכול להרוס את הדמיה רקמת הגידול.הפוך את חלון הדגימה וצלם את הגידול כדי לתעד את הכיוון שלו. החזירו את חלון הדגימה לשלב הסריקה ולחצו על לחצן הדו-שיח של פרמטר התמונה כדי לפתוח את חלון הפרמטרים של רכישת התמונה. הגדר את הערכים של ציר מינימום אחד, ציר אחד מקסימום, ציר שני מינימום וציר שני מקסימום כדי להקיף באופן מלא את מיקום הגידול בחלון ההדמיה.הגדר ציר צעד אחד וציר שני שלבים ל- 0.2 מילימטרים עבור סריקת ההדמיה. לאחר מכן, תחת התפריט מדידה, בחר סריקה דו-מימדית של Flyback וצור שם תיקיה וקובץ שתחתיו יש לשמור את נתוני הסריקה בחלון המוקפץ. בניתוח זה, כיתה אחת עד שתיים חדירה קרצינומה צינורית המתקבלת מאישה בת 49 באמצעות הליך ניתוח כריתת שד שמאל הוערך.לאחר מתאם התמונה Terahertz עם הדימוי הפתולוגי, היה ברור כי אזור הסרטן הפגין השתקפות גבוהה יותר מאשר באזור השומן. הדמיה טומוגרפית גילתה כי ככל שהתדירות הגדילה את ערכי מקדם הספיגה המחושבים לסרטן בפיקסלים שמנים גדל עם פיקסלים סרטן מראה ערכים גבוהים יותר מאשר השומן בשני התדרים. לעומת זאת, מדד השוד של שתי הרקמות ירד ככל שהתדירות עלתה.ניתוח ספקטרוסקופיה של אותו גידול חושף הסכמה טובה לטווח התדרים של מקדם הספיגה המופק ואינדקס השבר לשני החלקים המופקים מהגידול. שים לב כי טיפול לא מספיק של הרקמה יכול להוביל לתוצאות הדמיה מטעה, וכתוצאה מכך למשל להציע נוכחות גדולה יותר של סרטן בגידול בשל נוכחות של נוזל עודף בתוך מדגם הגידול מיובש. אפיון נוסף יכול להתבצע על נתוני התמונה Terahertz כדי לקבל מידע על המאפיינים תלויי התדירות של הרקמה וניתוח סטטיסטי יכול להתבצע עבור פילוח תמונה אוטומטית.טכניקה זו הובילה לפיתוח אלגוריתמים של הדמיה וספקטרוסקופיה לחקירת החתימות של קרצינומה צינורית במקום, כדי להבדיל גידולים בדרגה נמוכה מגידולים קטלניים בדרגה גבוהה. זכור, כדי להתמודד עם רקמות סרטניות ואת הפתרון פורמלין בזהירות, כי כל אלמנטים מערכת או כלים המגע עם רקמת הגידול יש לנקות או להשליך כראוי.

Research

JoVE Journal

Engineering

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

חישת Terahertz Microfluidic באמצעות חיישן מוליך גל מקביל צלחת

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

עיצוב, ייצור, וניסויית אפיון של פולטי Terahertz פוטו Plasmonic

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

בנייה ואפיון חיצוני לייזרי חלל דיודה לפיסיקה אטומית

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

הדמיה ניגודיות אלקטרונים תקשור לראפיד III-V Heteroepitaxial אפיון

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

שימוש פנטום אנזים יחיד דינמי רב-תא ללימודים של סוכני תהודה מגנטית Hyperpolarized

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

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

עדשה-פחות קומפקטי מיקרוסקופ הולוגרפי הדיגיטלי פיקוח MEMS ואפיון

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

קליטת נתוני פרוטוקול קביעת פונקציות רגישות Embedded

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

פרוטוקול של מבחן אלקטרוכימי אפיון Aprotic Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; סוללה

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

המצאה של מהודי טבעת פיצול Nanopillar מבוסס על התזוזה נוכחית מתווכת רזוננסים ב Metamaterials Terahertz

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

הנחיות וניסיון באמצעות הדמיה סמן Explorer (יעל) עבור 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 ...