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

Dette arbeidet ble finansiert av National Institutes of Health (NIH) Award # R15CA208798 og delvis av National Science Foundation (NSF) Award # 1408007. Finansiering av det pulserende THz-systemet ble innhentet gjennom NSF/MRI Award # 1228958. Vi erkjenner bruken av vev anskaffet av National Disease Research Interchange (NDRI) med støtte fra NIH-stipendet U42OD11158. Vi anerkjenner også samarbeidet med Oklahoma Animal Disease Diagnostic Laboratory ved Oklahoma State University for å gjennomføre histopatologiprosedyren på alle vevene som håndteres i dette arbeidet.

Denne protokollen følger alle kravene fastsatt av Environmental Health and Safety avdeling ved University of Arkansas.
1. Sett opp vevshåndteringsområdet
<ol><li>Ta et metallbrett i rustfritt stål og dekk den med biohazard posen som vist i figur 1. Enhver håndtering av det biologiske vevet vil bli utført innenfor skuffområdet (dvs. vevshåndteringsområdet).</li>
	<li>Forbered laboratoriepinsett, vevsservietter, papirhåndklær, filterpapirpakke, vevsfarg...

<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>

Effektiv THz refleksjon bildebehandling av friskt vev er primært avhengig av to kritiske aspekter: 1) riktig vurdering av vevhåndtering (avsnitt 2 og 4.15); og 2) trinnoppsettet (primært pkt. 4.11). Utilstrekkelig tørking av vevet kan føre til økt refleksjon og manglende evne til å visualisere regioner på grunn av høye refleksjoner av DMEM og andre væsker. I mellomtiden skaper dårlig vevskontakt med bildevinduet ringer eller flekker med lav refleksjon i THz-refleksjonsbildet som skjuler resultatene. Ekstra inn...

Terahertz (THz) avbildning og spektroskopi har vært et raskt voksende forskningsområde det siste tiåret. Den fortsatte utviklingen av mer effektive og konsekvente THz-emittere i området 0,1-4 THz har gjort at applikasjonene deres vokser betydelig1. Et område hvor THz har vist løfte og betydelig vekst er biomedisinsk felt2. THz stråling har vist seg å være nonionizing og biologisk trygt på effektnivåene som vanligvis brukes til å analysere fast vev3. Som et resultat har THz-avbildning og spektroskopi blitt brukt til å klassifisere og skille ulike vevsfunksjoner som vanninnhold for å indikere brannskader og helbredelse4,levercirrhose5og kreft i utskåret vev6,7. Kreftvurdering dekker spesielt et bredt spekter av potensielle kliniske og kirurgiske anvendelser, og har blitt undersøkt for kreft i hjernen8, lever9, eggstokkene10, mage-tarmkanalen11, og bryst7,12,13,14,15,16,17,18,19.
THz-applikasjoner for brystkreft er primært fokusert på å støtte brystbevarende kirurgi, eller lumpectomy, via marginvurdering. Målet med en lumpectomy er å fjerne svulsten og et lite lag av omkringliggende sunt vev, i motsetning til full mastektomi, som fjerner hele brystet. Den kirurgiske marginen til det utskårne vevet vurderes deretter via patologi når prøven er festet i formalin, seksjonert, innebygd i parafin, og montert i 4 μm-5 μm skiver på mikroskoplysbilder. Denne prosessen kan være tidkrevende og krever en sekundær kirurgisk prosedyre på et senere tidspunkt hvis en positiv margin observeres20. Gjeldende retningslinjer fra American Society of Radiation Oncology definerer denne positive marginen som å ha kreftceller som kontakter overflatenivåmarginblekket 21. THz-avbildning for høy absorpsjon hydrert vev er primært begrenset til overflateavbildning med noen varierende penetrasjon basert på vevstype, noe som er tilstrekkelig for å møte de kirurgiske behovene til rask marginvurdering. En rask analyse av marginforhold under kirurgisk innstilling vil i stor grad redusere kirurgiske kostnader og oppfølgingsprosedyrehastighet. Hittil har THz vist seg effektiv i differensiering mellom kreft og sunt vev i formalin-fikset, parafin-innebygd (FFPE) vev, men ytterligere undersøkelse er nødvendig for å gi pålitelig påvisning av kreft i nylig utskårne vev7.
Denne protokollen beskriver trinnene for å utføre THz-avbildning og spektroskopi på nylig utskårne menneskelige vevsprøver hentet fra en biobank. THz-applikasjoner bygget på nyskåret humant brystkreftvev har sjelden blitt brukt i publisert forskning7,,18,22,23, spesielt av forskningsgrupper som ikke er integrert med et sykehus. Bruken av nyskåret vev er også sjelden for andre kreftapplikasjoner, med de fleste ikke-brystkreft humane krefteksempler som rapporteres for tykktarmskreft24,25. En grunn til dette er at FFPE vev blokker er langt enklere å få tilgang til og håndtere enn ferskt excised vev med mindre THz-systemet som brukes til studien er en del av den kirurgiske arbeidsflyten. På samme måte er de fleste kommersielle laboratorie-THz-systemer ikke forberedt på å håndtere friskt vev, og de som gjør det, er fortsatt i fasen ei fase med cellelinjevekst eller har bare begynt å se på utskåret vev fra dyremodeller. Å bruke THz på en intraoperativ innstilling krever at bilde- og karakteriseringstrinn utvikles for friskt vev på forhånd, slik at analysen ikke forstyrrer evnen til å utføre standard patologi. For applikasjoner som ikke er iboende ment å være intraoperative, er karakteriseringen av friskt vev fortsatt et utfordrende skritt som må tas opp for å arbeide mot in vivo-applikasjoner og differensiering.
Målet med dette arbeidet er å gi en retningslinje for THz-applikasjon for nyskåret vev ved hjelp av et kommersielt THz-system. Protokollen ble utviklet på en THz bilde- og spektroskopisystem26 for murine brystkreft svulster13,17,19 og ble utvidet til menneskelig kirurgisk vev hentet fra biobanker7,18. Mens protokollen ble generert for brystkreft, kan de samme konseptene brukes på lignende THz bildesystemer og andre typer solid-tumor kreft som behandles med kirurgi der suksess avhenger av margin vurdering27. På grunn av en ganske liten mengde publiserte THz-resultater på nyskåret vev, er dette det første arbeidet med forfatternes kunnskap for å fokusere på protokollen om fersk vevshåndtering for THz-avbildning og karakterisering.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>70% isopropyl alcohol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89108-162</td>
			<td>Contains 70% USP grade isopropanol and 30% USP grade deionized water</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alconox powder detergent</td>
			<td>VWR</td>
			<td>21835-032</td>
			<td>Concentrated detergent to remove organic contaminants from glass, metal, stainless steel, porcelain, ceramic, plastic, rubber, and fiberglass</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bio Hazard Bags</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>19-033-712</td>
			<td>Justrite FM-Approved Biohazard Waste Container Replacement Bags</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cardboard holder</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Scrap cardboard to keep tissue imaging face intact when immersed in formalin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Centrifuge Tubes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10026-078</td>
			<td>Centrifuge Tubes with Flat Caps, Conical-Bottom, Polypropylene, Sterile, Standard Line</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cotton Swabs</td>
			<td>Walmart</td>
			<td>551398298</td>
			<td>Q-tips Original Cotton Swabs used to dye the tissue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl Alcohol</td>
			<td>VWR</td>
			<td>71002-426</td>
			<td>KOPTECH Pure (undenatured) anhydrous (200 proof/100%) ethyl alcohol</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eye protection goggles</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89130-918</td>
			<td>Kimberly-clark professional safety glasses</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Face Mask</td>
			<td>VWR</td>
			<td>95041-774</td>
			<td>DUKAL Corporation surgical masks</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Filter paper</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>Z240087</td>
			<td>Whatman grade 1 cellulose filters</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Formalin solution</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td>HT501128-4L</td>
			<td>10% neutral buffered formalin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Human freshly excised tumors (Infilterating Ductal Carcinoma (IDC))</td>
			<td>National Disease Research Interchange (NDRI biobank</td>
			<td>N/A</td>
			<td>A protocol is signed with the NDRI for the type of tumors required</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IRADECON Bleach solution</td>
			<td>VWR</td>
			<td>89234-816</td>
			<td>Pre-diluted Sodium Hypochlorite Bleach solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KIMTECH SCIENCE wipes</td>
			<td>VWR</td>
			<td>21905-026</td>
			<td>Kimberly-clark professional Kim wipes</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory Coat</td>
			<td>VWR</td>
			<td>10141-342</td>
			<td>This catalog number is for medium size coat</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laboratory tweezers/Forceps</td>
			<td>VWR</td>
			<td>82027-388</td>
			<td>Any laboratory tweezers can be used as long as it does not damage the tissue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Liquid sample holder (two quartz windows with a 0.1 mm teflon spacer)</td>
			<td>TeraView, Ltd</td>
			<td>N/A</td>
			<td>1&#34; diameter, and 0.1452&#34; thick quartz windows</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrile hand gloves</td>
			<td>VWR</td>
			<td>82026-426</td>
			<td>This catalog number is for medium size gloves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nitrogen cylinder</td>
			<td>Airgas</td>
			<td>NI UHP300</td>
			<td>NITROGEN UHP GR 5.0 SIZE 300</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paper towel</td>
			<td>VWR</td>
			<td>14222-321</td>
			<td>11 x 8.78&#34; Sheets, 1 Ply</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Parafilm</td>
			<td>VWR</td>
			<td>52858-076</td>
			<td>Flexible thermoplastic. Rolled, waterproof sheet interwound with paper to prevent self-adhesion.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri Dish</td>
			<td>VWR</td>
			<td>470210-568</td>
			<td>VWR Petri Dish, Slippable, Mono Plate (undivided bottom)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polystyrene Plate</td>
			<td>Home Depot</td>
			<td>1S11143A</td>
			<td>~ 10 x 10 cm square piece cut from a 11&#34; x 14&#34; x 0.05&#34; Non-glare styrene sheet</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ScanAcquire Software</td>
			<td>TeraView, Ltd</td>
			<td>N/A</td>
			<td>System Software for THz reflection imaging measurements</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel low-profile blade (#4689)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>25608-964</td>
			<td>Tissue-Tek Accu-Edge Disposable Microtome Blades</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stainless steel metal tray</td>
			<td>Quick Medical</td>
			<td>10F</td>
			<td>Polar Ware Stainless Steel Medical Instrument Trays</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tissue Marking Dyes</td>
			<td>Ted Pella, Inc</td>
			<td>Yellow Dye #27213-1 
			Red Dye #27213-2 
			Blue Dye #27213-4</td>
			<td>Used to orient excised tissue samples 
			sent to the histopathology laboratory</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TPS Spectra 3000</td>
			<td>TeraView, Ltd</td>
			<td>N/A</td>
			<td>THz imaging and spectroscopy system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TPS Spectra Software</td>
			<td>TeraView, Ltd</td>
			<td>N/A</td>
			<td>System Software for THz transmission spectroscopy measurements</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

terahertz imaging and characterization protocol for freshly excised breast cancer tumors

Dette manuskriptet presenterer en protokoll for å håndtere, karakterisere og bilde nyiserte menneskelige brystsvulster ved hjelp av pulserende terahertz bildebehandling og spektroskopi teknikker. Protokollen innebærer terahertz overføringsmodus ved normal forekomst og terahertz refleksjonsmodus i skrå vinkel på 30°. De innsamlede eksperimentelle dataene representerer tidsdomenepulser i det elektriske feltet. Terahertz elektrisk feltsignal som overføres gjennom et fast punkt på det utskårne vevet, behandles gjennom en analytisk modell for å trekke ut brytningsindeksen og absorpsjonskoeffisienten i vevet. Ved hjelp av en stepper motorskanner reflekteres terahertz-utsendte puls fra hver piksel på svulsten som gir et planarbilde av forskjellige vevsregioner. Bildet kan presenteres i tids- eller frekvensdomene. Videre benyttes de utpakkede dataene til brytningsindeksen og absorpsjonskoeffisienten ved hver piksel for å gi et tomografisk terahertz bilde av svulsten. Protokollen viser klar differensiering mellom kreft og sunt vev. På den annen side kan ikke følge protokollen føre til støyende eller unøyaktige bilder på grunn av tilstedeværelsen av luftbobler og væske forblir på tumoroverflaten. Protokollen gir en metode for kirurgiskmarginvurdering av brystsvulster.

THz bildebehandlingsresultater18 oppnådd etter ovennevnte protokoll for human brystkreft tumor prøve #ND14139 mottatt fra biobank er presentert i figur 9. Ifølge patologirapporten var #ND14139 svulst en I/II-klasse som infiltrerer ductal carcinoma (IDC) hentet fra en 49 år gammel kvinne via en venstre brystlumpectomy kirurgi prosedyre. Bildet av svulsten er vist i figur 9A, patologibildet i figur 9B, og T...

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

Nyskårne svulster for brystkreft i humant brystkreft er preget av terahertz spektroskopi og bildebehandling etter friske vevshåndteringsprotokoller. Vevposisjonering tas i betraktning for å muliggjøre effektiv karakterisering samtidig som analyse i tide for fremtidige intraoperative applikasjoner.

Terahertz imaging og karakterisering protokoll for nyskåret brystkreft svulster

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

Denne protokollen bruker Terahertz avbildning og spektroskopi for å evaluere kirurgiske marginer av brystsvulster med sikte på å redusere behovet for en ny operasjon betydelig. Terahertz imaging kan brukes til å skille mellom kreft og ikke-kreftvev basert på deres optiske egenskaper, i en ikke-irioniserende og biologisk sikker måte prosesser. Denne teknikken ble utviklet for brystkreftmarginvurdering, men det gjelder for andre faste svulster som krever kirurgisk eksisjon og marginvurdering.Denne metoden gjør det mulig å avbilde innsiden av FFPE vevsblokker uten behov for fysisk kutting, noe som letter identifisering av tumormarginer på en hvilken som helst dybde nøyaktig. Denne protokollen krever utførelsen av kritiske trinn som vevshåndtering og scenebalansering som kan være vanskelig å forstå uten visuell demonstrasjon. Før du håndterer vevsdekselet metallbrett i rustfritt stål med en biohazardpose og plasser alle passende laboratoriematerialer innen rekkevidde av det overbygde brettet.Deretter overfører du den friske tumorprøven til en petriskål på brettet og bruker bruttoinspeksjon for å velge en side av svulsten som er tilstrekkelig flat og har lite blod og få blodkar. Deretter plasserer du siden som skal avbildes på klasse ett filterpapir for å fjerne overflødig etterspørselsmedium og for å fjerne vevet av væske eller sekreter, og flytte svulsten til et tørt sted som papiret metter. Mens du holder svulsten tørking i fem minutter, plasser en 1,2 millimeter tykk polystyrenplate på skannevinduet innenfor en ca. 37 millimeter diameter og plasser skannevinduet og polystyrenplaten på prøvestadiet til Terahertz-bildeleren.I hovedvinduet klikker du på Ikonet For skanning av fast punkt for å aktivere Terahertz-antennene og begynne å sende og motta det reflekterte Terahertz-signalet fra ett enkelt punkt på polystyrenplaten. Klikk på ikonet For motorstadium. Motorkontrollvinduet åpnes.Hvis du vil midtstille den reflekterte pulsen fra polystyren i hovedvinduet, klikker du på de optiske forsinkelsesaksepilene for å justere den optiske forsinkelsesaksen. Klikk på Datainnsamlingsinnstillinger-knappen for å åpne vinduet Dialog for datainnhentingsinnstillinger og endre den optiske forsinkelsesverdien fra fem til fire volt. Juster den vertikale posisjonen til skannetrinnet med mikrometerskalaen, til minimum av den sekundære pulsen er den sterkeste og juster den optiske forsinkelsen aksen i Motor Control-vinduet for å sette den primære refleksjonen utenfor rekkevidden til det reflekterte signalet som måles.Hvis du vil utjevne prøvestadiet og registrere referansesignalet, klikker du på dialogknappen for motorkontroll for å åpne motorkontrollvinduet og omplassere motorkontroll- og hovedprogramvarevinduene slik at tidsdomenesignalet er synlig mens du justerer motorposisjonene. Hvis du vil utjevne A-aksen ved hjelp av følgende trinn i motorkontrollvinduet, endrer du verdien for x-aksen fra null til negativ 10 og trykker Enter. Scenen vil bevege seg til minus 10 millimeter posisjon av A-aksen og et skifte i signalposisjonen vil bli observert i hovedvinduet.Bruk den justerbare mikrometerskalaen til å flytte minimumstopperen for signalet tilbake til forrige vertikale posisjon og endre A-akseverdien til pluss 10. Klikk enter. Scenen vil bevege seg til pluss 10 millimeter posisjon på A-aksen og et skifte i signalet vil bli observert igjen.Legg merke til at retningen og avstanden som signalet flyttet fra forrige posisjon, og endre A-akseverdien tilbake til minus 10. Signalet går tilbake til den opprinnelige vertikale posisjonen. Drei utjevningskruen på A-aksen i skannetrinnet og forskyve signalet for å doble avstanden i samme retning, scenen beveget seg fra den opprinnelige posisjonen.Bruk mikrometeret på skannetrinnet til å flytte signalet tilbake til den opprinnelige posisjonen og gjenta justeringen til signalet i pluss 10 og minus 10 er lik i toppen for begge posisjonene er fokusert i den opprinnelige posisjonen. Når utjevning av A-aksen er oppnådd, endrer du A-akseverdien til null og gjentar den samme prosedyren for B-aksen. Når begge aksene er jevnet, returnerer du både A- og B-aksene til null millimeter, omslutter motorkontrollvinduet og kontrollerer deretter at signalet er i sin opprinnelige posisjon i tilfelle det har forskjøvet seg litt.Hvis du vil registrere dette signalet som referanse i vinduet Egenskaper for datainnhenting, endrer du gjennomsnittsverdien til fem og lar alle de andre parameterne være standardinnstillingene. Klikk deretter ny referanse. Snitttelleren teller fra null til 20.Når telleren når 20, endrer du gjennomsnittsverdien til en og klikker OK. Det reflekterte signalet fra polystyren vil bli lagret som referanse for eventuelle påfølgende skanninger. Når alle parametrene er satt, overføre bildevinduet fra skannestadiet til vevhåndteringsområdet og montere svulsten på polystyrenplaten. Fjern eventuelle luftbobler i svulsten med pinsett eller rull forsiktig prøven på polystyren til lufthullene minimeres.Plasser absorptive avstandssykler med jevne mellomrom rundt testprøven og plasser en annen polystyrenplate over svulsten. Trykk forsiktig på tumoroverflaten så flat som mulig og tape ned svulsten og polystyrenplatearrangementet i prøvevinduet. En flat vevsoverflate og god kontakt med polystyrenplaten er avgjørende da luftbobler, overflødig væske og en ujevn overflate kan ødelegge tumorvevsavbildningen.Vend prøvevinduet og ta bilder av svulsten for å holde oversikt over retningen. Returner eksempelvinduet til skannestadiet, og klikk på dialogknappen for bildeparameter for å åpne vinduet parametere for bildeanskaffelse. Angi verdiene for aksen ett minimum, akse ett maksimum, akse to minimum og akse to maksimum for å omslutte plasseringen av svulsten i bildevinduet.Angi aksen ett trinn og akse to trinn til 0,2 millimeter for bildebehandlingsskanningen. Deretter, under Mål-menyen, velger du Flyback 2D-skanning og oppretter en mappe og et filnavn for å lagre skannedataene i popup-vinduet. I denne analysen ble en grad en til to infiltrerende ductal karsinom hentet fra en 49 år gammel kvinne via venstre bryst lumpectomy kirurgi prosedyre vurdert.Ved korrelering av Terahertz-bildet med patologibildet, var det klart at kreftregionen viste en høyere refleksjon enn fettregionen. Tomografisk avbildning viste at etter hvert som frekvensen økte de beregnede absorpsjonskoeffisientverdiene for kreften i fettpiksler økte med kreftpikslene som viste høyere verdier enn fettet ved begge frekvensene. I motsetning ble den brytningsindeksen for begge vevene redusert etter hvert som frekvensen økte.Overføringspektroskopianalyse av samme svulst avslører en god avtale for frekvensområdet til både den ekstraherte absorpsjonskoeffisienten og brytningsindeksen for begge seksjoner hentet fra svulsten. Merk at utilstrekkelig håndtering av vevet kan føre til villedende bilderesultater, noe som for eksempel resulterer i å foreslå en større tilstedeværelse av kreft i svulsten på grunn av tilstedeværelsen av overflødig væske i den edudde tumorprøven. Ytterligere karakterisering kan utføres på Terahertz bildedata for å få informasjon om de frekvensavhengige egenskapene til vevet og statistisk analyse kan utføres for automatisert bildesegmentering.Denne teknikken har ført til utvikling av bildebehandling og spektroskopi algoritmer for å undersøke signaturer av ductal karsinom in situ, å skille lav grad svulster fra dødelige høyverdige svulster. Husk, for å håndtere kreftvev og formalinløsningen med forsiktighet, og at eventuelle systemelementer eller verktøy som kontakter tumorvevet, må rengjøres eller kastes riktig.

Research

JoVE Journal

Engineering

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

Terahertz Microfluidic Sensing bruker en parallell-plate Waveguide Sensor

Refractive index (RI) sensing is a powerful noninvasive and label-free sensing technique for the identification, detection and monitoring of microfluidic ...

Design, Fabrication, and Experimental Characterization of Plasmonic Photoconductive Terahertz Emitters

Design, Fabrikasjon, og eksperimentell karakterisering av Plasmonic Photoconductive Terahertz Sendere

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

Bygging og karakterisering av Eksterne Cavity Diode Lasere for atomfysikk

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

Electron Kanalisering Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Karakterisering

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

Bruk av en Multi-kupé Dynamic enkelt enzym Phantom for studier av Hyperpolariserte magnetisk resonans Agents

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

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

Kompakt Lens-mindre Digital Holografisk mikroskop for MEMS inspeksjon og karakterisering

A micro-electro-mechanical-system (MEMS) is a widely used component in many industries, including energy, biotechnology, medical, communications, and ...

Data Acquisition Protocol for Determining Embedded Sensitivity Functions

Data Acquisition Protokoll for Bestemme Embedded Følsomhet funksjoner

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

Protokoll fra Elektrokjemisk Test og karakterisering av aprotisk Li-O<sub&gt; 2</sub&gt; Batteri

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

Fabrikasjon av Nanopillar-baserte Split Ring resonatorer for Displacement Nåværende mediert Resonans i terahertz Metamaterials

Terahertz (THz) split ring resonator (SRR) metamaterials (MMs) has been studied for gas, chemical, and biomolecular sensing applications because the SRR ...

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer (IBEX) for Radiomics

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer IBEX for Radiomics

Retningslinjer og erfaring med Imaging biomarkør Explorer (IBEX) for 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 ...