Name: terahertz imaging and characterization protocol for freshly excised breast cancer tumors
Uploaded: 2020-04-05T13:00:00
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この研究は、国立衛生研究所(NIH)賞#R15CA208798によって資金提供され、一部は国立科学財団(NSF)賞#1408007によって資金提供されました。パルスTHzシステムの資金調達は、NSF/MRIアワード#1228958を通じて得られました。我々は、NIH補助金U42OD11158の支援を受けて、国立疾病研究インターチェンジ(NDRI)によって調達された組織の使用を認める。我々はまた、この研究で取り扱われるすべての組織に対する組織病理学的処置を行ったオクラホマ州立大学のオクラホマ動物疾患診断研究所との共同研究を認める。

このプロトコルは、アーカンソー大学の環境安全衛生部門が設定したすべての要件に従います。
1. 組織の取り扱い領域を設定する
<ol><li>ステンレス製の金属トレイを取り、図1に示すようにバイオハザードバッグで覆います。生物学的組織の任意の処理は、トレイ領域内で行われます(すなわち、組織処理領域)。</li>
	<li>実験室用ピンセット、ティ?...

<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>

新鮮な組織の効果的なTHz反射イメージングは、主に2つの重要な側面に依存する:1)組織処理の適切な考慮(セクション2および4.15);;2)ステージ設定(主にセクション4.11)。組織の乾燥が不十分な場合、DMEMおよび他の流体の高い反射による領域の反射および可視化ができなくなる。一方、イメージングウィンドウとの組織接触が悪いと、THz反射画像に低反射のリングまたはスポットが作成され、結果...

テラヘルツ(THz)イメージングと分光法は、過去10年間で急速に成長している研究分野です。0.1~4 THzの範囲で、より効率的で一貫性のあるTHzエミッタの開発が続く中、アプリケーションは1.THzが約束と著しい成長を示している分野の1つは、生物医学分野2である。THz放射は、固定組織3の分析に一般的に使用される電力レベルにおいて非イオン化および生物学的に安全であることが示されている。その結果、THzイメージングおよび分光法は、水分量などの様々な組織特徴を分類・分化して、火傷の損傷および治癒4、肝硬変5、および切除組織6,77における癌を示すために用いられてきた。,特に癌評価は、臨床的および外科的応用の可能性の広い範囲をカバーし、脳8、肝臓9、卵巣10、胃腸管11、および乳房7、12、13、14、15、16、17、18、1912,13,14,15,16の癌について調査されている。17,18,197
乳癌のTHzアプリケーションは、主にマージン評価を介して乳房温存手術、または乳房切除術をサポートすることに焦点を当てています。乳房全体を除去する完全乳房切除術とは対照的に、乳房切除術の目的は、腫瘍および周囲の健康な組織の小層を除去することである。切除された組織の外科的マージンは、サンプルがホルマリンに固定され、切り離され、パラフィンに埋め込まれ、顕微鏡上の4μm-5 μmのスライスに取り付けられると、病理学を介して評価されます。このプロセスは時間がかかることがあり、正のマージンが観察された場合は後で二次外科的処置が必要です。米国放射線腫瘍学会の現在のガイドラインは、この正のマージンを、表面レベルのマージンインク21に接触する癌細胞を有すると定義している。高吸収水和組織のTHzイメージングは、主に、迅速なマージン評価の外科的ニーズを満たすのに十分な組織タイプに基づいて、いくつかの様々な浸透を有する表面イメージングに限定される。外科的設定中のマージン状態の迅速な分析は、外科的費用とフォローアップ処置率を大幅に減少させるであろう。現在までに、THzはホルマリン固定、パラフィン埋め込み(FFPE)組織における癌と健康組織の区別に有効であることが証明されているが、新たに切除された組織における癌の確実な検出を提供するために追加の調査が必要である7。
このプロトコルは、バイオバンクから得られた新しい切除されたヒト組織サンプルに対してTHzイメージングおよび分光分析を行うためのステップを詳述する。切除されたばかりのヒト乳癌組織に基づいて構築されたTHzアプリケーションは、特に病院と統合されていない研究グループによって、公表された研究7,187、18、22、23ではほとんど使用されていません。,22,23切除された新しい組織の使用は、他の癌の適用にも同様にまれであり、ほとんどの非乳癌癌例は大腸癌24,25,25について報告されている。その理由の1つは、研究に使用されているTHzシステムが外科的ワークフローの一部でない限り、FFPE組織ブロックは、新たに切除された組織よりもはるかに簡単にアクセスして取り扱いやすいということです。同様に、ほとんどの市販の実験室THzシステムは、新鮮な組織を処理する準備ができておらず、細胞株の成長を使用する段階にあるか、動物モデルからの切除された組織を見始めただけです。THzを術中の設定に適用するには、分析が標準的な病理を行う能力を妨げないように、新鮮な組織のためにイメージングと特性評価のステップを事前に開発する必要があります。本来は術中を意図していないアプリケーションでは、新しい組織の特性評価は、生体内のアプリケーションと分化に向けて取り組むために取り組まなければならない困難なステップです。
この研究の目的は、商用THzシステムを使用して新しく切り出した組織のためのTHzアプリケーションのガイドラインを提供することです。このプロトコルは、マウス乳癌腫瘍13、17、19に対する19THzイメージングおよび分光法システム26上17で開発され、バイオ,バンク7、1818から得られたヒト外科7組織に拡張された。このプロトコルは乳癌に対して生成されたが、同じ概念を同様のTHz画像化システムおよび成功がマージン評価27に依存する手術で治療される他のタイプの固形腫瘍癌にも適用することができる。切除された組織に関してかなり少量のTHz結果が公表されているため、これはTHzイメージングおよび特性評価のための新鮮な組織処理のプロトコルに焦点を当てた著者の知識にとって初めての研究です。

<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

この原稿は、パルステラヘルツイメージングと分光法を用いて、新たに切除されたヒト乳房腫瘍を処理、特徴付け、画像化するためのプロトコルを提示する。このプロトコルは、通常の入射率でテラヘルツ伝送モードを使用し、30°の斜めの角度でテラヘルツ反射モードを使用します。収集された実験データは、電界の時間領域パルスを表す。切除された組織上の固定点を透過するテラヘルツ電界信号を処理し、解析モデルを介して、組織の屈折率および吸収係数を抽出する。ステッパーモータスキャナを利用して、テラヘルツ放射パルスは、異なる組織領域の平面画像を提供する腫瘍上の各ピクセルから反射される。画像は、時間または周波数領域で表示することができます。さらに、各画素における屈折率および吸収係数の抽出データは、腫瘍の断層テラヘルツ画像を提供するために利用される。このプロトコルは、癌性組織と健康組織の明確な分化を示す。一方、プロトコルに付着しないと、気泡が存在し、流体が腫瘍表面に残ることによる騒がしい画像または不正確な画像が生じる可能性があります。このプロトコルは、乳房腫瘍の外科的マージン評価のための方法を提供する。

バイオバンクから受け取ったヒト乳癌腫瘍検体の上記プロトコルに#ND14139したTHz画像化結果18を図9に示す。病理報告によると、#ND14139腫瘍は、左乳房乳房乳房乳房乳房切除手術を介して49歳の女性から得られたI/IIグレードの浸潤性乳管癌(IDC)であった。腫瘍の写真を図9Aに示し、図9Bの病理画像、およびプロト...

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Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

新しく切除されたヒト乳癌腫瘍は、新鮮な組織処理プロトコルに従ってテラヘルツ分光法およびイメージングを特徴とする。組織位置決めは、効果的な特性評価を可能にする一方、将来の術中アプリケーションに適時に分析を提供することを考慮する。

新しい切除された乳癌腫瘍のテラヘルツ画像化と特性化プロトコル

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

このプロトコルは、テラヘルツイメージングと分光法を使用して、乳房腫瘍の外科的マージンを評価し、2回目の手術の必要性を大幅に減らすことを目的としています。テラヘルツイメージングは、非電離および生物学的に安全な方法で、それらの光学特性に基づいて癌性組織と非癌性組織を区別するために使用することができる。この技術は乳がんマージン評価のために開発されましたが、外科的切除とマージン評価を必要とする他の固形腫瘍にも適用可能です。この方法は、物理的なスライスを必要とせずにFFPE組織ブロックの内部をイメージングすることを可能にし、正確な任意の深さで腫瘍マージンの同定を容易にする。このプロトコルでは、組織処理やステージバランスなどの重要なステップのパフォーマンスが必要であり、視覚的なデモンストレーションなしでは理解が難しくなります。バイオハザードバッグで組織カバーステンレス鋼の金属トレイを取り扱う前に、カバーされたトレイの手の届くところに適切なラボ材料のすべてを置きます。次に、新鮮な腫瘍サンプルをトレイのシャーレに移し、グロス検査を使用して、十分に平らで、血液がほとんどなく、血管が少ない腫瘍の側面を選択します。次に、1種のフィルターペーパーに画像化する側を置いて過剰な需要媒体を除去し、液体または分泌物の組織をクリアし、紙が飽和するにつれて腫瘍を乾燥した場所に再配置する。腫瘍を5分間乾燥させながら、厚さ1.2ミリメートルのポリスチレンプレートを直径約37ミリメートル以内のスキャンウィンドウに置き、スキャンウィンドウとポリスチレンプレートをテラヘルツイメージャーのサンプルステージに置きます。メインウィンドウで固定点スキャンアイコンをクリックしてテラヘルツアンテナをアクティブにし、ポリスチレンプレート上の単一点から反射したテラヘルツ信号の送受信を開始します。モーターステージダイアログアイコンをクリックします。モーターコントロールウィンドウが開きます。メインウィンドウのポリスチレンからの反射パルスを中央に配置するには、光遅延軸矢印をクリックして、光遅延軸を調整します。[データ取得設定] ボタンをクリックして [データ取得設定] ダイアログ ウィンドウを開き、光遅延値を 5 ~ 4 ボルトに変更します。マイクロメートルスケールで走査ステージの垂直位置を調整し、最小の二次パルスが最も強くなるまで、モータ制御ウィンドウ内の軸を光遅延に調整して、測定される反射信号の範囲外に一次反射を配置する。サンプルステージを平準化して基準信号を記録するには、モーター制御ダイアログボタンをクリックしてモーター制御ウィンドウを開き、モータの位置を調整しながらタイムドメイン信号が表示されるようにモーター制御ウィンドウとメインソフトウェアウィンドウを再配置します。モーターコントロールウィンドウで次の手順を使用してA軸を平準化するには、x軸の値をゼロから負の10に変更し、Enterキーを押します。ステージはA軸のマイナス10ミリメートルの位置に移動し、信号位置のシフトはメインウィンドウで観察されます。調整可能なマイクロメートルスケールを使用して、信号の最小ピークを前の垂直位置に戻し、A軸の値をプラス10に変更します。[入力] をクリックします。ステージはA軸上のプラス10ミリメートルの位置に移動し、信号のシフトが再び観察されます。信号が前の位置から移動し、A 軸の値をマイナス 10 に戻した方向と距離に注意してください。信号は元の垂直位置に戻ります。スキャンステージのA軸でレベリングねじを回転させ、信号をシフトして同じ方向に距離を2倍にし、ステージは元の位置から移動します。スキャンステージのマイクロメーターを使用して信号を元の位置に戻し、プラス10とマイナス10の信号が両方の位置のピークで等しくなるまで調整を繰り返します。A 軸の平準化が完了したら、A 軸の値をゼロに変更し、B 軸についても同じ手順を繰り返します。両方の軸が平準化されたら、A軸とB軸の両方をゼロミリメートルに戻し、モーターコントロールウィンドウを囲み、信号が少しずれた場合に備えて信号が元の位置にあることを確認します。このシグナルを「データ収集プロパティー」ウィンドウの参照として記録するには、平均値を 5 に変更し、その他のすべてのパラメーターをデフォルト設定のままにします。次に、[新しい参照] をクリックします。平均化カウンターは 0 から 20 までカウントされます。カウンタが 20 に達したら、平均値を 1 に変更し、[OK] をクリックします。ポリスチレンからの反射信号は、後続のスキャンの基準として保存されます。すべてのパラメータが設定されたら、スキャン段階から組織処理領域にイメージングウィンドウを移し、ポリスチレンプレートに腫瘍を取り付けます。ピンセットで腫瘍内の気泡を取り除くか、空気の隙間が最小限になるまでサンプルをポリスチレンにそっとロールします。吸収性スペーサーを試験試料の周りに一定間隔で配置し、腫瘍の上に別のポリスチレンプレートを置きます。腫瘍表面をできるだけ平らに静かに押し、サンプルウィンドウ内の腫瘍とポリスチレンプレート配置をテープダウンします。平らな組織表面とポリスチレンプレートとの良好な接触は、気泡、過剰な流体および不均一な表面が腫瘍組織イメージングを台無しにする可能性があるとして不可欠です。サンプルウィンドウを反転し、腫瘍の写真を撮って、その向きを記録します。サンプル ウィンドウをスキャン 段階に戻し、イメージ パラメーター ダイアログ ボタンをクリックして、画像取得パラメーター ウィンドウを開きます。軸の最小値を1つ、軸1最大値、軸2最小値、軸2最大値を設定し、画像化ウィンドウ内で腫瘍の位置を完全に囲む。撮像スキャンの場合は、軸を1ステップ、軸2ステップを0.2ミリメートルに設定します。次に、[計測] メニューの [Flyback 2D スキャン] を選択し、ポップアップ ウィンドウにスキャン データを保存するフォルダとファイル名を作成します。この分析では、左乳房乳房切除手術を介して49歳の女性から得られたグレード1〜2の浸潤性乳管癌を評価した。テラヘルツ像を病理画像と相関させると、癌領域が脂肪領域よりも高い反射を示すことが明らかであった。断層画像法は、周波数が増加するにつれて、脂肪ピクセルの癌の計算された吸収係数値が増加し、両方の周波数で脂肪よりも高い値を示す癌ピクセルが増加することを明らかにした。これに対し、両組織の屈折率は、周波数が増加するにつれて減少した。同一腫瘍の透過分光分析は、腫瘍から抽出された両切片の抽出吸収係数および屈折率の両方の周波数範囲に対する良好な一致を明らかにする。なお、組織の取り扱いが不十分であると、誤解を招く画像化結果を招き、例えば未乾燥腫瘍試料内に過剰な液体が存在することによる腫瘍における癌のより大きな存在を示唆する結果となる。追加の特性評価は、Terahertz画像データに対して行われ、組織の周波数依存性に関する情報を取得し、かつ、自動画像セグメンテーションのために統計解析を行うことができる。この技術は、その際の管癌のシグネチャを調べるための画像化および分光法アルゴリズムの開発につながり、低グレード腫瘍を致命的な高グレード腫瘍と区別する。癌組織とホルマリン溶液を慎重に処理し、腫瘍組織に接触するシステム要素またはツールを適切に洗浄または廃棄する必要があることを覚えておいてください。

Research

JoVE Journal

Engineering

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