Name: terahertz imaging and characterization protocol for freshly excised breast cancer tumors
Uploaded: 2020-04-05T13:00:00
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Este trabajo fue financiado por el Premio de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) R15CA208798 y en parte por el Premio de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) n.o 1408007. La financiación del sistema de THz pulsado se obtuvo a través del Premio NSF/MRI n.o 1228958. Reconocemos el uso de tejidos adquiridos por el National Disease Research Interchange (NDRI) con el apoyo de la subvención DE NIH U42OD11158. También reconocemos la colaboración con el Laboratorio de Diagnóstico de Enfermedades Animales de Oklahoma en la Universidad Estatal de Oklahoma para llevar a cabo el procedimiento de histopatología en todos los tejidos manejados en este trabajo.

Este protocolo sigue todos los requisitos establecidos por el departamento de Salud y Seguridad Ambiental de la Universidad de Arkansas.
1. Configurar el área de manipulación de tejidos
<ol><li>Tome una bandeja de metal de acero inoxidable y cúbrala con la bolsa de riesgo biológico como se muestra en la Figura 1. Cualquier manipulación de los tejidos biológicos se realizará dentro del área de la bandeja (es decir, el área de manipulación de tejidos).</...

<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>

La imagen eficaz de reflexión tHz del tejido fresco depende principalmente de dos aspectos críticos: 1) la consideración adecuada del manejo de los tejidos (secciones 2 y 4.15); y 2) la configuración de la etapa (principalmente la sección 4.11). El secado insuficiente del tejido puede resultar en una mayor reflexión e incapacidad para visualizar las regiones debido a los altos reflejos de DMEM y otros fluidos. Mientras tanto, el contacto deficiente del tejido con la ventana de imágenes crea anillos o manchas de ba...

La imagen y la espectroscopia de Terahertz (THz) ha sido un área de investigación en rápido crecimiento en la última década. El continuo desarrollo de emisores de THz más eficientes y consistentes en el rango de 0,1-4 THz ha hecho que sus aplicaciones crezcan significativamente1. Un área donde THz ha demostrado ser prometedor y un crecimiento significativo es el campo biomédico2. Se ha demostrado que la radiación THz es no ionizante y biológicamente segura a los niveles de potencia generalmente utilizados para analizar los tejidos fijos3. Como resultado, la imagen tHz y la espectroscopia se ha utilizado para clasificar y diferenciar diversas características del tejido, como el contenido de agua para indicar daño a quemaduras y curación4, cirrosis hepática5,y cáncer en los tejidos extirpado66,7. La evaluación del cáncer en particular abarca una amplia gama de posibles aplicaciones clínicas y quirúrgicas, y se ha investigado para los cánceres del cerebro8, hígado9, ovarios10, tracto gastrointestinal11, y mama7,12,13,14,,15,16,17,18,19.
Las aplicaciones de THz para el cáncer de mama se centran principalmente en apoyar la cirugía de conservación de mamas, o lumpectomía, a través de la evaluación del margen. El objetivo de una tumorectomía es extirpar el tumor y una pequeña capa de tejido sano circundante, en contraste con la mastectomía completa, que extirpa toda la mama. El margen quirúrgico del tejido extirpado se evalúa a través de la patología una vez que la muestra se ha fijado en formalina, seccionada, incrustada en parafina y montada en rodajas de 4 m a 5 m en portaobjetos de microscopio. Este proceso puede llevar mucho tiempo y requiere un procedimiento quirúrgico secundario en un momento posterior si se observa un margen positivo20. Las directrices actuales de la Sociedad Americana de Oncología Radioterápica definen este margen positivo como que las células cancerosas se encontacto con la tinta de margen a nivel superficial21. Las imágenes de THz para tejido hidratado de alta absorción se limitan principalmente a imágenes superficiales con alguna penetración variable en función del tipo de tejido, que es suficiente para satisfacer las necesidades quirúrgicas de evaluación rápida del margen. Un análisis rápido de las condiciones del margen durante el ajuste quirúrgico reduciría en gran medida los costos quirúrgicos y la tasa de procedimiento de seguimiento. Hasta la fecha, THz ha demostrado ser eficaz para diferenciar entre el cáncer y el tejido sano en los tejidos fijos en formalina, incrustados en parafina (FFPE), pero se necesita una investigación adicional para proporcionar una detección fiable del cáncer en los tejidos recién extirpados7.
Este protocolo detalla los pasos para realizar imágenes y espectroscopia de THz en muestras de tejido humano recién extirpadas obtenidas de un biobanco. Las aplicaciones de THz basadas en tejidos de cáncer de mama humano recién extirpado rara vez se han utilizado en la investigación publicada7,18,22,23, especialmente por grupos de investigación no integrados con un hospital. El uso de tejidos recién extirpado es igualmente raro para otras aplicaciones de cáncer, con la mayoría de los ejemplos de cáncer humano no mamario que se reportan para el cáncer de colon24,25. Una razón para esto es que los bloques de tejido FFPE son mucho más fáciles de acceder y manejar que el tejido recién extirpado a menos que el sistema de THz que se utiliza para el estudio es parte del flujo de trabajo quirúrgico. Del mismo modo, la mayoría de los sistemas de THz de laboratorio comercial no están preparados para manejar tejido fresco, y los que lo hacen todavía están en las etapas de uso del crecimiento de la línea celular o sólo han comenzado a mirar el tejido extirpado de los modelos animales. Para aplicar THz a un entorno intraoperatorio se requiere que se desarrollen pasos de imagen y caracterización para el tejido fresco de antemano para que el análisis no interfiera con la capacidad de realizar patologías estándar. Para las aplicaciones que no están intrínsecamente destinadas a ser intraoperatorias, la caracterización de tejido fresco sigue siendo un paso difícil que debe abordarse para trabajar hacia aplicaciones in vivo y diferenciación.
El objetivo de este trabajo es proporcionar una directriz para la aplicación de THz para el tejido recién extirpado utilizando un sistema comercial de THz. El protocolo fue desarrollado en un sistema de imágenes y espectroscopia THz26 para tumores de cáncer de mama murino13,17,19 y se extendió al tejido quirúrgico humano obtenido de biobancos7,18. Mientras que el protocolo se generó para el cáncer de mama, los mismos conceptos se pueden aplicar a sistemas de imágenes de THz similares y otros tipos de cánceres de tumor sólido que se tratan con cirugía donde el éxito depende de la evaluación de márgenes27. Debido a una cantidad bastante pequeña de resultados de THz publicados en tejidos recién extirpado, este es el primer trabajo a los conocimientos de los autores para centrarse en el protocolo de manejo de tejido fresco para la toma de imágenes y caracterización de 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

Este manuscrito presenta un protocolo para manejar, caracterizar e imaginar tumores de mama humanos recién extirpados utilizando técnicas de imágenes y espectroscopia de terahercios pulsadas. El protocolo implica el modo de transmisión de terahercios con incidencia normal y el modo de reflexión de terahercios en un ángulo oblicuo de 30o. Los datos experimentales recopilados representan pulsos de dominio de tiempo del campo eléctrico. La señal de campo eléctrico de terahercios transmitida a través de un punto fijo en el tejido extirpado se procesa, a través de un modelo analítico, para extraer el índice de refracción y el coeficiente de absorción del tejido. Utilizando un escáner de motor paso a paso, el pulso emitido por terahercios se refleja desde cada píxel del tumor proporcionando una imagen plana de diferentes regiones de tejido. La imagen se puede presentar en el dominio de tiempo o frecuencia. Además, los datos extraídos del índice de refracción y el coeficiente de absorción en cada píxel se utilizan para proporcionar una imagen terahercio tocográfica del tumor. El protocolo demuestra una clara diferenciación entre tejidos cancerosos y sanos. Por otro lado, no adherirse al protocolo puede dar lugar a imágenes ruidosos o inexactos debido a la presencia de burbujas de aire y restos de líquido en la superficie del tumor. El protocolo proporciona un método para la evaluación de márgenes quirúrgicos de tumores mamarios.

Los resultados de las imágenes de THz18 obtenidos siguiendo el protocolo antes mencionado de la muestra de tumor de cáncer de mama humano #ND14139 recibidos del biobanco se presentan en la Figura 9. Según el informe patológico, el tumor #ND14139 era un carcinoma ductal infiltrante de grado I/II obtenido de una mujer de 49 años a través de un procedimiento de cirugía de lumpectomía mamaria izquierda. La fotografía del tumor se muestra en la <strong class="xfig...

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Terahertz Imaging and Characterization Protocol for Freshly Excised Breast Cancer Tumors

Los tumores de cáncer de mama humanorecién exhalados se caracterizan por espectroscopia de terahercios e imágenes siguiendo protocolos de manejo de tejidofresco. El posicionamiento del tejido se tiene en cuenta para permitir una caracterización eficaz, al tiempo que se proporciona un análisis de manera oportuna para futuras aplicaciones intraoperatorias.

Protocolo de imágenes y caracterización de Terahertz para tumores de cáncer de mama recién extirpados

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

Este protocolo utiliza imágenes y espectroscopia de Terahertz para evaluar los márgenes quirúrgicos de los tumores mamarios con el objetivo de disminuir sustancialmente la necesidad de una segunda cirugía. Las imágenes de Terahertz se pueden utilizar para distinguir entre tejidos cancerosos y no cancerosos en función de sus propiedades ópticas, en procesos no ionizantes y biológicamente seguros. Esta técnica fue desarrollada para la evaluación del margen del cáncer de mama, pero es aplicable a otros tumores sólidos que requieren escisión quirúrgica y evaluación del margen.Este método permite la toma de imágenes del interior de los bloques de tejido FFPE sin necesidad de corte físico, facilitando la identificación de los márgenes tumorales a cualquier profundidad precisa. Este protocolo requiere el rendimiento de pasos críticos como el manejo de tejidos y el equilibrio de etapas que pueden ser difíciles de entender sin demostración visual. Antes de manipular la bandeja de metal de acero inoxidable de la cubierta de tejido con una bolsa de riesgo biológico y coloque todos los materiales de laboratorio apropiados al alcance de la bandeja cubierta.A continuación, transfiera la muestra de tumor fresco a una placa de petri en la bandeja y utilice una inspección bruta para seleccionar un lado del tumor que sea lo suficientemente plano y tenga poca sangre y pocos vasos sanguíneos. A continuación, coloque el lado que se va a tomar la imagen en el papel de filtro de grado uno para eliminar cualquier medio de demanda excesiva y para limpiar el tejido de líquido o secreciones, reposicionando el tumor en un punto seco a medida que el papel se satura. Mientras mantiene el tumor en secarse durante cinco minutos, coloque una placa de poliestireno de 1,2 milímetros de espesor en la ventana de escaneo dentro de un diámetro aproximado de 37 milímetros y coloque la ventana de escaneo y la placa de poliestireno en la etapa de muestra del imager de Terahertz.En la ventana principal haga clic en el icono De escaneo de punto fijo para activar las antenas Terahertz y comenzar a enviar y recibir la señal Terahertz reflejada desde un único punto de la placa de poliestireno. Haga clic en el icono de diálogo Motor Stage. Se abrirá la ventana De control del motor.Para centrar el pulso reflejado del poliestireno en la ventana principal, haga clic en las flechas del eje de retardo óptico para ajustar el eje de retardo óptico. Haga clic en el botón Configuración de adquisición de datos para abrir la ventana Diálogo de configuración de adquisición de datos y cambiar el valor de retardo óptico de cinco a cuatro voltios. Ajuste la posición vertical de la etapa de escaneo con la escala de micrómetros, hasta que el mínimo del pulso secundario sea el más fuerte y ajuste el retardo óptico del eje en la ventana de Control del Motor para poner la reflexión primaria fuera del rango de la señal reflejada que se está midiendo.Para nivelar la etapa de muestra y grabar la señal de referencia, haga clic en el botón de diálogo de control del motor para abrir la ventana de control del motor y vuelva a colocar el control del motor y las ventanas principales del software para que la señal del dominio del tiempo sea visible mientras se ajustan las posiciones del motor. Para nivelar el eje A mediante los pasos siguientes en la ventana de control del motor, cambie el valor del eje x de cero a 10 negativo y pulse Intro. El escenario se moverá a la posición menos 10 milímetros del eje A y se observará un cambio en la posición de la señal en la ventana principal.Utilice la escala de micrometro ajustable para mover el pico mínimo de la señal a la posición vertical anterior y cambiar el valor del eje A a más 10. Haga clic en Intro. El escenario se moverá a la posición más de 10 milímetros en el eje A y se volverá a observar un cambio en la señal.Tenga en cuenta que la dirección y la distancia que la señal desplazó de su posición anterior y cambie el valor del eje A a menos 10. La señal volverá a la posición vertical original. Gire el tornillo de nivelación en el eje A de la etapa de escaneo y cambie la señal para duplicar la distancia en la misma dirección, el escenario se movió desde la posición original.Utilice el micrómetro en la etapa de escaneo para cambiar la señal de nuevo a la posición original y repita el ajuste hasta que la señal en más 10 y menos 10 sean iguales en el pico para ambas posiciones se enfoca en la posición original. Una vez alcanzada la nivelación del eje A, cambie el valor del eje A a cero y repita el mismo procedimiento para el eje B. Una vez que ambos ejes han sido nivelados, devolver los ejes A y B a cero milímetros, encerrar la ventana de control del motor, a continuación, verificar que la señal está en su posición original en caso de que se ha desplazado un poco.Para registrar esta señal como referencia en la ventana Propiedades de adquisición de datos, cambie el valor de promedio a cinco y deje todos los demás parámetros en su configuración predeterminada. A continuación, haga clic en nueva referencia. El contador de promediación contará de cero a 20.Una vez que el contador alcance 20, cambie el valor de promedio a uno y haga clic en Aceptar. La señal reflejada del poliestireno se guardará como referencia para cualquier exploración posterior. Una vez establecidos todos los parámetros, transfiera la ventana de imágenes de la etapa de exploración al área de manipulación de tejidos y monte el tumor en la placa de poliestireno. Retire cualquier burbuja de aire dentro del tumor con pinzas o enrolle suavemente la muestra sobre el poliestireno hasta que se minimicen los espacios de aire.Coloque espaciadores de absorción a intervalos regulares alrededor de la muestra de prueba y coloque otra placa de poliestireno por encima del tumor. Presione suavemente la superficie tumoral lo más plana posible y pegue la disposición del tumor y la placa de poliestireno en la ventana de la muestra. Una superficie plana de tejido y un buen contacto con la placa de poliestireno son vitales ya que las burbujas de aire, el exceso de líquido y una superficie desigual pueden arruinar la imagen del tejido tumoral.Voltee la ventana de muestra y tome fotos del tumor para mantener un registro de su orientación. Devuelva la ventana de muestra a la fase de escaneado y haga clic en el botón de diálogo de parámetros de imagen para abrir la ventana de parámetros de adquisición de imágenes. Establezca los valores del eje un mínimo, el eje un máximo, el eje dos mínimo y el eje dos máximo para encerrar completamente la posición del tumor en la ventana de imágenes.Establezca el eje un paso y el eje dos pasos en 0,2 milímetros para la exploración por imágenes. A continuación, en el menú Medir, seleccione Exploración 2D Flyback y cree una carpeta y un nombre de archivo con los que guardar los datos de escaneado en la ventana emergente. En este análisis, se evaluó un carcinoma ductal infiltrante de grado uno a dos obtenido de una mujer de 49 años a través del procedimiento de cirugía de lumpectomía mamaria izquierda.Al correlacionar la imagen de Terahertz con la imagen patológica, estaba claro que la región cancerosa presentaba un reflejo más alto que la región grasa. Las imágenes tomográficas revelaron que a medida que aumentaba la frecuencia los valores de coeficiente de absorción calculados para el cáncer en píxeles de grasa aumentaron con los píxeles de cáncer mostrando valores más altos que la grasa en ambas frecuencias. Por el contrario, el índice de refracción de ambos tejidos disminuyó a medida que aumentaba la frecuencia.El análisis de espectroscopia de transmisión del mismo tumor revela un buen acuerdo para el rango de frecuencia tanto del coeficiente de absorción extraído como del índice de refracción para ambas secciones extraídas del tumor. Tenga en cuenta que un manejo insuficiente del tejido puede conducir a resultados de diagnóstico por imágenes engañosos, lo que resulta, por ejemplo, en sugerir una mayor presencia de cáncer en el tumor debido a la presencia de exceso de líquido dentro de la muestra de tumor no rcido. Se puede realizar una caracterización adicional en los datos de la imagen de Terahertz para obtener información sobre las propiedades dependientes de la frecuencia del tejido y se puede realizar un análisis estadístico para la segmentación automatizada de imágenes.Esta técnica ha llevado al desarrollo de algoritmos de imagen y espectroscopia para investigar las firmas del carcinoma ductal in situ, para diferenciar tumores de bajo grado de tumores mortales de alto grado. Recuerde, para manejar los tejidos cancerosos y la solución de formalina con precaución y que cualquier elemento del sistema o herramientas que entre en contacto con el tejido tumoral debe limpiarse o desecharse adecuadamente.

Research

JoVE Journal

Engineering

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Investigación

Ingeniería

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