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

Questo lavoro è stato finanziato dal Premio National Institutes of Health (NIH) - R15CA208798 e in parte dal National Science Foundation (NSF) Award - 1408007. I finanziamenti per il sistema THz pulsato sono stati ottenuti tramite il premio NSF/MRI n. 1228958. Riconosciamo l'uso di tessuti acquistati dall'NDRI (National Disease Research Interchange) con il sostegno della sovvenzione NIH U42OD11158. Riconosciamo anche la collaborazione con Oklahoma Animal Disease Diagnostic Laboratory presso l'Oklahoma State University per condurre la procedura di istopatologia su tutti i tessuti gestiti in questo lavoro.

Questo protocollo segue tutti i requisiti stabiliti dal dipartimento per la salute e la sicurezza ambientale dell'Università dell'Arkansas.
1. Impostare l'area di movimentazione dei tessuti
<ol><li>Prendere un vassoio metallico in acciaio inossidabile e coprirlo con il sacchetto di rischio biologico come mostrato nella Figura 1. Qualsiasi manipolazione dei tessuti biologici verrà eseguita all'interno dell'area del vassoio (ad esempio, l'area di movimentazione ...

<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'acquisizione efficace di una riflessione THz del tessuto fresco dipende principalmente da due aspetti critici: 1) la corretta considerazione della manipolazione dei tessuti (sezioni 2 e 4,15); e 2) la messa a punto (principalmente sezione 4.11). Un'essiccazione insufficiente del tessuto può provocare una maggiore riflessione e incapacità di visualizzare le regioni a causa di alte riflessioni di DMEM e altri fluidi. Nel frattempo, un cattivo contatto dei tessuti con la finestra di imaging crea anelli o macchie di bass...

L'imaging e la spettroscopia Terahertz (THz) sono state un'area di ricerca in rapida crescita nell'ultimo decennio. Il continuo sviluppo di emettitori THz più efficienti e coerenti nell'intervallo di 0,1-4 THz ha fatto crescere significativamente le loro applicazioni1. Un'area in cui THz ha mostrato promesse e una crescita significativa è il campo biomedico2. La radiazione THz ha dimostrato di non essere non ionizing e biologicamente sicura ai livelli di potenza generalmente utilizzati per analizzare i tessuti fissi3. Di conseguenza, l'imaging e la spettroscopia THz sono stati utilizzati per classificare e differenziare varie caratteristiche dei tessuti come il contenuto di acqua per indicare danni da ustione e guarigione4, cirrosi epatica5e cancro nei tessuti ascisi6,7. La valutazione del cancro copre in particolare una vasta gamma di potenziali applicazioni cliniche e chirurgiche, ed è stata studiata per i tumori del cervello8, fegato9, ovaie10, tratto gastrointestinale11, e seno7,12,13,14,15,16,17,18,19.
Le applicazioni THz per il cancro al seno si concentrano principalmente sul supporto della chirurgia conservativa del seno, o lumpectomia, tramite la valutazione del margine. L'obiettivo di una lumpectomia è quello di rimuovere il tumore e un piccolo strato di tessuto sano circostante, in contrasto con la mastectomia completa, che rimuove l'intero seno. Il margine chirurgico del tessuto asciso viene quindi valutato tramite patologia una volta che il campione è stato fissato in formalina, sezionato, incorporato in paraffina, e montato in 4 fette di m-5 su vetrini al microscopio. Questo processo può richiedere molto tempo e richiede una procedura chirurgica secondaria in un secondo momento se si osserva un margine positivo20. Le attuali linee guida dell'American Society of Radiation Oncology definiscono questo margine positivo come avere cellule tumorali che contattano l'inchiostro margine a livello superficiale21. L'imaging THz per tessuto idratato ad alto assorbimento è principalmente limitato all'imaging superficiale con una penetrazione variabile in base al tipo di tessuto, che è sufficiente per soddisfare le esigenze chirurgiche di valutazione rapida del margine. Una rapida analisi delle condizioni di margine durante l'impostazione chirurgica ridurrebbe notevolmente i costi chirurgici e il tasso di procedura di follow-up. Ad oggi, THz si è dimostrato efficace nel differenziare tra il cancro e il tessuto sano nei tessuti fissati in formalina, incorporati in paraffina (FFPE), ma sono necessarie ulteriori indagini per fornire un rilevamento affidabile del cancro nei tessuti appena assordati7.
Questo protocollo descrive in dettaglio i passaggi per l'esecuzione di imaging THz e spettroscopia su campioni di tessuto umano appena eccitati ottenuti da una biobanca. Le applicazioni THz basate su tessuti di cancro al seno umano appena eccitati sono stati raramente utilizzati nella ricerca pubblicata7,18,22,23, soprattutto da gruppi di ricerca non integrati con un ospedale. L'uso di tessuti appena eccitati è altrettanto raro per altre applicazioni tumorali, con la maggior parte degli esempi di cancro umano non-seno essere segnalati per il cancro colonico24,25. Uno dei motivi è che i blocchi di tessuto FFPE sono molto più facili da raggiungere e gestire rispetto al tessuto appena assornato a meno che il sistema THz utilizzato per lo studio non faccia parte del flusso di lavoro chirurgico. Allo stesso modo, la maggior parte dei sistemi THz di laboratorio commerciale non sono preparati per gestire i tessuti freschi, e quelli che lo fanno sono ancora nelle fasi di utilizzo della crescita della linea cellulare o hanno solo iniziato a guardare il tessuto ascisato da modelli animali. Per applicare tHz a un'impostazione intraoperatoria è necessario sviluppare in anticipo le fasi di imaging e caratterizzazione per i tessuti freschi in modo che l'analisi non interferisca con la capacità di eseguire patologie standard. Per le applicazioni che non sono intrinsecamente destinate ad essere intraoperatorie, la caratterizzazione del tessuto fresco è ancora un passo impegnativo che deve essere affrontato per lavorare verso applicazioni in vivo e differenziazione.
L'obiettivo di questo lavoro è quello di fornire una linea guida per l'applicazione THz per i tessuti appena asbici utilizzando un sistema THz commerciale. Il protocollo è stato sviluppato su un sistema di imaging e spettroscopia THz26 per tumori del cancro al seno murini13,17,19 ed è stato esteso al tessuto chirurgico umano ottenuto dalle biobanche7,18. Mentre il protocollo è stato generato per il cancro al seno, gli stessi concetti possono essere applicati a sistemi di imaging THz simili e ad altri tipi di tumori del tumore solido che vengono trattati con chirurgia dove il successo dipende dalla valutazione del margine27. A causa di una quantità piuttosto piccola di risultati THz pubblicati sui tessuti appena eccitati, questo è il primo lavoro alle conoscenze degli autori per concentrarsi sul protocollo di movimentazione dei tessuti freschi per l'imaging e la caratterizzazione THz.

<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

Questo manoscritto presenta un protocollo per gestire, caratterizzare e immagini tumori del seno umano appena ascisi utilizzando l'imaging terahertz pulsato e tecniche di spettroscopia. Il protocollo prevede la modalità di trasmissione terahertz a incidenza normale e la modalità di riflessione terahertz ad un angolo obliquo di 30 gradi. I dati sperimentali raccolti rappresentano impulsi del dominio temporale del campo elettrico. Il segnale del campo elettrico terahertz trasmesso attraverso un punto fisso sul tessuto asciso viene elaborato, attraverso un modello analitico, per estrarre l'indice di rifrazione e il coefficiente di assorbimento del tessuto. Utilizzando uno scanner motorio stepper, il terahertz emesso impulso viene riflesso da ogni pixel sul tumore fornendo un'immagine planare di diverse regioni del tessuto. L'immagine può essere presentata nel dominio del tempo o della frequenza. Inoltre, i dati estratti dell'indice di rifrazione e del coefficiente di assorbimento ad ogni pixel vengono utilizzati per fornire un'immagine terahertz tomografica del tumore. Il protocollo dimostra una chiara differenziazione tra tessuti cancerosi e sani. D'altra parte, non aderire al protocollo può provocare immagini rumorose o imprecise a causa della presenza di bolle d'aria e resti di liquido sulla superficie del tumore. Il protocollo fornisce un metodo per la valutazione dei margini chirurgici dei tumori al seno.

I risultati di imaging THz18 ottenuti seguendo il protocollo di cui sopra del campione di tumore al seno umano #ND14139 ricevuti dalla biobanca sono presentati nella Figura 9. Secondo il rapporto di patologia, il #ND14139 tumore era un carcinoma duttale infiltrante di grado I/II ottenuto da una donna di 49 anni tramite una procedura di chirurgia della lumpectomia mammaria sinistra. La fotografia del tumore è illustrata nella figura 9A, l...

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Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

I tumori del cancro al seno umano appena ascisi sono caratterizzati da spettroscopia terahertz e imaging seguendo protocolli di manipolazione dei tessuti freschi. Il posizionamento dei tessuti viene preso in considerazione per consentire una caratterizzazione efficace, fornendo al contempo analisi in modo tempestivo per future applicazioni intraoperatorie.

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

Questo protocollo utilizza l'imaging e la spettroscopia Terahertz per valutare i margini chirurgici dei tumori al seno con l'obiettivo di ridurre sostanzialmente la necessità di un secondo intervento chirurgico. L'imaging Terahertz può essere utilizzato per distinguere tra tessuti cancerosi e non cancerosi in base alle loro proprietà ottiche, in un processo non ionizzante e biologicamente sicuro. Questa tecnica è stata sviluppata per la valutazione del margine del cancro al seno, ma è applicabile ad altri tumori solidi che richiedono escissione chirurgica e valutazione del margine.Questo metodo consente l'imaging dell'interno dei blocchi di tessuto FFPE senza la necessità di affettamento fisico, facilitando l'identificazione precisa dei margini tumorali a qualsiasi profondità. Questo protocollo richiede le prestazioni di passaggi critici come la movimentazione dei tessuti e il bilanciamento dello stadio che possono essere difficili da capire senza dimostrazione visiva. Prima di maneggiare il tessuto coprire vassoio metallico in acciaio inossidabile con un sacchetto a rischio biologico e posizionare tutti i materiali di laboratorio appropriati a portata di mano del vassoio coperto.Successivamente, trasferire il campione di tumore fresco in una piastra di Petri sul vassoio e utilizzare l'ispezione lorda per selezionare un lato del tumore sufficientemente piatto e con poco sangue e pochi vasi sanguigni. Quindi, posizionare il lato da imageare sulla carta filtrante di primo grado per rimuovere qualsiasi mezzo di domanda in eccesso e per cancellare il tessuto da fluido o secrezioni, riposizionando il tumore in un punto asciutto mentre la carta satura. Pur mantenendo l'essiccazione del tumore per cinque minuti, posizionare una piastra di polistirolo spessa 1,2 millimetri sulla finestra di scansione entro un diametro di circa 37 millimetri e posizionare la finestra di scansione e la piastra di polistirolo sullo stadio del campione dell'imager Terahertz.Nella finestra principale fare clic sull'icona Scansione a punto fisso per attivare le antenne Terahertz e iniziare a inviare e ricevere il segnale Terahertz riflesso da un unico punto sulla piastra di polistirolo. Fate clic sull'icona della finestra di dialogo Motor Stage. Si aprirà la finestra Controllo motore.Per centrare l'impulso riflesso dal polistirolo nella finestra principale, fate clic sulle frecce ottiche dell'asse di ritardo per regolare l'asse di ritardo ottico. Fare clic sul pulsante Impostazioni acquisizione dati per aprire la finestra Dialogo Impostazioni acquisizione dati e modificare il valore di ritardo ottico da cinque a quattro volt. Regolare la posizione verticale dello stadio di scansione con la scala del micrometro, fino a quando il minimo dell'impulso secondario è il più forte e regolare il ritardo ottico dell'asse nella finestra controllo motore per mettere la riflessione primaria al di fuori dell'intervallo del segnale riflesso da misurare.Per livellare lo stadio campione e registrare il segnale di riferimento, fare clic sul pulsante di dialogo del controllo motore per aprire la finestra di controllo del motore e riposizionare il controllo del motore e le finestre del software principale in modo che il segnale del dominio del tempo sia visibile durante la regolazione delle posizioni del motore. Per livellare l'asse A utilizzando i seguenti passaggi nella finestra di controllo del motore, modificate il valore dell'asse x da zero a -10 e immettete Invio. Lo stadio si sposterà nella posizione di meno 10 millimetri dell'asse A e nella finestra principale si osserverà uno spostamento nella posizione del segnale.Utilizzare la scala del micrometro regolabile per spostare il picco minimo del segnale nella posizione verticale precedente e modificare il valore dell'asse A su più 10. Fare clic su Invio. Lo stadio si sposterà nella posizione più 10 millimetri sull'asse A e si osserverà di nuovo uno spostamento del segnale.Si noti che la direzione e la distanza in cui il segnale si è spostato dalla posizione precedente e modificare il valore dell'asse A su meno 10. Il segnale tornerà nella posizione verticale originale. Ruotare la vite di livellamento sull'asse A dello stadio di scansione e spostare il segnale per raddoppiare la distanza nella stessa direzione, lo stage si è spostato dalla posizione originale.Utilizzare il micrometro sullo stadio di scansione per spostare il segnale nella posizione originale e ripetere la regolazione fino a quando il segnale a più 10 e meno 10 è uguale nel picco per entrambe le posizioni è focalizzato nella posizione originale. Una volta raggiunto il livellamento dell'asse A, modificare il valore dell'asse A in zero e ripetere la stessa procedura per l'asse B. Una volta livellati entrambi gli assi, riportare entrambi gli assi A e B a zero millimetri, racchiudere la finestra di controllo del motore, quindi verificare che il segnale si trova nella sua posizione originale nel caso in cui si sia spostato un po '.Per registrare questo segnale come riferimento nella finestra Proprietà acquisizione dati, modificare il valore medio su cinque e lasciare tutti gli altri parametri alle impostazioni predefinite. Quindi fare clic su nuovo riferimento. Il contatore medio conterà da zero a 20.Una volta che il contatore raggiunge 20, modificare il valore medio in uno e fare clic su OK. Il segnale riflesso dal polistirolo verrà salvato come riferimento per eventuali scansioni successive. Una volta impostati tutti i parametri, trasferire la finestra di imaging dalla fase di scansione all'area di manipolazione dei tessuti e montare il tumore sulla piastra di polistirolo. Rimuovere eventuali bolle d'aria all'interno del tumore con una pinzetta o arrotolare delicatamente il campione sul polistirolo fino a quando gli spazi vuoti dell'aria non sono ridotti al minimo.Posizionare distanziali assorbenti a intervalli regolari intorno al campione di prova e posizionare un'altra piastra di polistirolo sopra il tumore. Premere delicatamente la superficie tumorale il più piatta possibile e rastreggere la disposizione del tumore e della piastra di polistirolo nella finestra del campione. Una superficie piana del tessuto e un buon contatto con la piastra di polistirolo sono vitali in quanto bolle d'aria, liquido in eccesso e una superficie irregolare possono rovinare l'imaging del tessuto tumorale.Capovolgere la finestra del campione e scattare foto del tumore per tenere traccia del suo orientamento. Riportare la finestra di esempio alla fase di scansione e fare clic sul pulsante di dialogo dei parametri dell'immagine per aprire la finestra dei parametri di acquisizione dell'immagine. Impostare i valori dell'asse un minimo, asse uno massimo, asse due minimo e asse due massimo per racchiudere completamente la posizione del tumore nella finestra di imaging.Impostare l'asse un passo e l'asse due gradini su 0,2 millimetri per la scansione dell'imaging. Quindi, nel menu Misura, selezionare Scansione Flyback 2D e creare una cartella e un nome di file con cui salvare i dati di scansione nella finestra popup. In questa analisi è stato valutato un carcinoma duttale infiltrante di grado da uno a due ottenuto da una donna di 49 anni tramite la procedura di chirurgia della lumpectomia mammaria sinistra.Dopo aver correlato l'immagine di Terahertz con l'immagine della patologia, era chiaro che la regione tumorale mostrava un riflesso più alto rispetto alla regione grassa. L'imaging tomografico ha rivelato che con l'aumentare della frequenza i valori calcolati del coefficiente di assorbimento per il cancro nei pixel di grasso sono aumentati con i pixel tumorali che mostrano valori più alti rispetto al grasso a entrambe le frequenze. Al contrario, l'indice di rifrazione di entrambi i tessuti è diminuito con l'aumentare della frequenza.L'analisi spettroscopica di trasmissione dello stesso tumore rivela un buon accordo per la gamma di frequenza sia del coefficiente di assorbimento estratto che dell'indice di rifrazione per entrambe le sezioni estratte dal tumore. Si noti che una manipolazione insufficiente del tessuto può portare a risultati di imaging fuorvianti, con conseguente esempio nel suggerire una maggiore presenza di cancro nel tumore a causa della presenza di liquido in eccesso all'interno del campione di tumore non essiccato. Ulteriori caratterizzazioni possono essere eseguite sui dati dell'immagine Terahertz per ottenere informazioni sulle proprietà dipendenti dalla frequenza del tessuto e l'analisi statistica può essere eseguita per la segmentazione automatica dell'immagine.Questa tecnica ha portato allo sviluppo di algoritmi di imaging e spettroscopia per indagare le firme del carcinoma duttale in situ, per differenziare i tumori di basso grado dai tumori mortali di alto grado. Ricorda, per gestire i tessuti cancerosi e la soluzione di formalina con cautela e che tutti gli elementi o gli strumenti di sistema che contattano il tessuto tumorale devono essere puliti o scartati in modo appropriato.

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