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

Detta arbete finansierades av National Institutes of Health (NIH) Award # R15CA208798 och delvis av National Science Foundation (NSF) Award # 1408007. Finansiering för det pulsade THz-systemet erhölls genom NSF/MRI Award # 1228958. Vi erkänner användningen av vävnader som upphandlas av National Disease Research Interchange (NDRI) med stöd från NIH-bidraget U42OD11158. Vi erkänner också samarbetet med Oklahoma Animal Disease Diagnostic Laboratory vid Oklahoma State University för att genomföra histopathology förfarandet på alla vävnader som hanteras i detta arbete.

Detta protokoll följer alla krav som fastställts av Environmental Health and Safety institutionen vid University of Arkansas.
1. Inrätta vävnadshanteringsområdet
<ol><li>Ta en metallbricka i rostfritt stål och täck den med den biohazardpåse som visas i figur 1. All hantering av de biologiska vävnaderna kommer att utföras inom fackområdet (dvs. vävnadshanteringsområdet).</li>
	<li>Förbered laboratoriepincett, vävnadsservetter, pappershanddukar, fil...

<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 reflektion bildbehandling av färsk vävnad är främst beroende av två kritiska aspekter: 1) korrekt hänsyn till vävnadshantering (avsnitten 2 och 4,15); och 2) sceninställningen (i första hand avsnitt 4.11). Otillräcklig torkning av vävnaden kan resultera i ökad reflektion och oförmåga att visualisera regioner på grund av höga reflektioner av DMEM och andra vätskor. Samtidigt skapar dålig vävnadskontakt med bildfönstret ringar eller fläckar av låg reflektion i THz reflektionsbild som skym...

Terahertz (THz) bildbehandling och spektroskopi har varit ett snabbt växande forskningsområde under det senaste decenniet. Den fortsatta utvecklingen av effektivare och mer konsekventa THz-utsläppskällor i intervallet 0,1–4 THz har fått deras tillämpningar att växa betydligt1. Ett område där THz har visat lovande och betydande tillväxt är det biomedicinska fältet2. THz-strålning har visat sig vara nonioniserande och biologiskt säker vid de effektnivåer som vanligtvis används för att analysera fasta vävnader3. Som ett resultat, THz imaging och spektroskopi har använts för att klassificera och differentiera olika vävnadsfunktioner såsom vattenhalt för att indikera brännskador och helande4,levercirros5, och cancer i strukna vävnader6,7. Cancerbedömning i synnerhet omfattar ett brett spektrum av potentiella kliniska och kirurgiska tillämpningar, och har undersökts för cancer i hjärnan8, lever9, äggstockarna10,mag-tarmkanalen11, och bröst7,12,13,14,15,16,17,18,19.
THz applikationer för bröstcancer är främst inriktade på att stödja bröst spara kirurgi, eller lumpectomy, via marginal bedömning. Målet med en lumpectomy är att ta bort tumören och ett litet lager av omgivande frisk vävnad, i motsats till full mastektomi, som tar bort hela bröstet. Den kirurgiska marginalen för den strukna vävnaden bedöms sedan via patologi när provet har fastställts i formalin, snittas, inbäddad i paraffin och monteras i 4 μm-5 μm skivor på mikroskop diabilder. Denna process kan vara tidskrävande och kräver ett sekundärt kirurgiskt ingrepp vid ett senare tillfälle om en positiv marginal observeras20. Nuvarande riktlinjer från American Society of Radiation Oncology definiera denna positiva marginal som att ha cancerceller som kontaktar ytan-nivå marginal bläck21. THz imaging för hög absorption hydrerad vävnad är främst begränsad till ytavbildning med viss varierande penetration baserat på vävnadstyp, vilket är tillräckligt för att möta de kirurgiska behoven av snabb marginalbedömning. En snabb analys av marginalen villkor under kirurgiska inställningen skulle kraftigt minska kirurgiska kostnader och uppföljning förfarande takt. Hittills har THz visat sig vara effektivt för att skilja mellan cancer och frisk vävnad i formalin-fasta, paraffin-inbäddade (FFPE) vävnader, men ytterligare undersökning behövs för att ge tillförlitlig upptäckt av cancer i nyligen strukna vävnader7.
Detta protokoll beskriver stegen för att utföra THz-avbildning och spektroskopi på nyligen strukna mänskliga vävnadsprover som erhållits från en biobank. THz applikationer byggda på nyligen strukna mänskliga bröstcancer vävnader har sällan använts i publicerad forskning7,18,22,23, särskilt av forskargrupper som inte är integrerade med ett sjukhus. Användningen av nyligen strukna vävnader är också sällsynt för andra cancer applikationer, med de flesta icke-bröstcancer exempel rapporteras för tjocktarmscancer24,25. En anledning till detta är att FFPE vävnadsblock är mycket lättare att komma åt och hantera än nyligen struken vävnad om inte THz-systemet som används för studien är en del av det kirurgiska arbetsflödet. På samma sätt är de flesta kommersiella laboratorie-THz-system inte beredda att hantera färsk vävnad, och de som gör är fortfarande i de stadier av att använda celllinjen tillväxt eller har bara börjat titta på struken vävnad från djurmodeller. För att tillämpa THz på en intraoperativ inställning krävs att bild- och karakteriseringssteg utvecklas för färsk vävnad i förväg så att analysen inte stör förmågan att utföra vanlig patologi. För applikationer som inte är avsedda att vara intraoperativ, karakterisering av färsk vävnad är fortfarande ett utmanande steg som måste åtgärdas för att arbeta mot in vivo applikationer och differentiering.
Syftet med detta arbete är att tillhandahålla en riktlinje för THz-tillämpning för nystruken vävnad med hjälp av ett kommersiellt THz-system. Protokollet har utvecklats på en THz imaging och spektroskopi system26 för murine bröstcancer tumörer13,17,19 och utvidgades till mänsklig kirurgisk vävnad som erhållits från biobanker7,18. Medan protokollet genererades för bröstcancer, samma begrepp kan tillämpas på liknande THz bildsystem och andra typer av solid-tumör cancer som behandlas med kirurgi där framgång beror på marginal bedömning27. På grund av en ganska liten mängd publicerade THz resultat på nyligen strukna vävnader, detta är det första arbetet med författarnas kunskap att fokusera på protokollet för färsk vävnad hantering för THz imaging och 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

Detta manuskript presenterar ett protokoll för att hantera, karakterisera och bild nyligen strukits mänskliga bröst tumörer med pulsade terahertz imaging och spektroskopi tekniker. Protokollet innebär terahertz transmissionsläge vid normal incidens och terahertz reflektionsläge i en sned vinkel på 30°. De insamlade experimentella data representerar tiddomänpulser i det elektriska fältet. Terahertz elektriska fältsignal som överförs genom en fast punkt på den strukna vävnaden bearbetas genom en analytisk modell för att extrahera brytningsindex och absorptionskoefficienten i vävnaden. Med hjälp av en stepper motor scanner, terahertz avges puls reflekteras från varje pixel på tumören ger en plana bild av olika vävnadsregioner. Bilden kan visas i tid eller frekvensdomän. Dessutom används de extraherade data av brytningsindex och absorptionskoefficienten vid varje pixel för att ge en tomographic terahertz bild av tumören. Protokollet visar tydlig differentiering mellan cancerogena och friska vävnader. Å andra sidan, inte följa protokollet kan resultera i bullriga eller felaktiga bilder på grund av närvaron av luftbubblor och vätska kvar på tumörytan. Protokollet ger en metod för kirurgiska marginaler bedömning av brösttumörer.

De THz-bildframställningsresultat18 som erhållits efter ovannämnda protokoll från humant bröstcancertumörprover #ND14139 som erhållits från biobanken presenteras i figur 9. Enligt patologi rapporten var #ND14139 tumör en I/II grad infiltrera duktal carcinom (IDC) som erhållits från en 49-årig kvinna via en vänster bröst lumpectomy kirurgi förfarande. Fotografiet av tumören visas i figur 9A, patologibilden i <strong class="...

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

Nyligen strukits mänskliga bröstcancer tumörer kännetecknas med terahertz spektroskopi och bildbehandling efter färsk vävnad hantering protokoll. Vävnadspositionering beaktas för att möjliggöra effektiv karakterisering samtidigt som analys i tid för framtida intraoperativa tillämpningar.

Terahertz Imaging och karakterisering protokoll för nyligen strukna bröstcancertumörer

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

Detta protokoll använder Terahertz imaging och spektroskopi för att utvärdera kirurgiska marginaler brösttumörer i syfte att väsentligt minska behovet av en andra operation. Terahertz imaging kan användas för att skilja mellan cancerogena och icke-cancerogena vävnader baserat på deras optiska egenskaper, i en icke-joniserande och biologiskt säkert sätt processer. Denna teknik har utvecklats för bröstcancer marginalbedömning, men det är tillämpligt på andra solida tumörer som kräver kirurgiska excision och marginal bedömning.Denna metod möjliggör avbildning av insidan av FFPE vävnad block utan behov av fysisk skivning, underlätta identifiering av tumörmarginaler på något djup exakt. Detta protokoll kräver prestanda för kritiska steg som vävnad hantering och etappbalansering som kan vara svårt att förstå utan visuell demonstration. Innan du hanterar vävnaden täcka rostfritt stål metall bricka med en biohazard väska och placera alla lämpliga lab material inom räckhåll för den täckta facket.Därefter överför den färska tumörprovet i en petriskål på brickan och använda grov inspektion för att välja en sida av tumören som är tillräckligt platt och har lite blod och få blodkärl. Sedan placera sidan som ska avbildas på klass ett filterpapper för att ta bort eventuella överskott efterfrågan medium och att rensa vävnaden av vätska eller sekret, ompositionering tumören till en torr plats som papperet mättar. Medan tumören torkar i fem minuter, placera en 1,2 millimeter tjock polystyren platta på skanningsfönstret inom en cirka 37 millimeter diameter och placera skanningsfönstret och polystyren plattan på provet skede av Terahertz imager.I huvudfönstret klicka på Fast punkt Scan ikonen för att aktivera Terahertz antenner och att börja skicka och ta emot den reflekterade Terahertz signalen från en enda punkt på polystyren plattan. Klicka på dialogikonen Motorsteg. Motor control-fönstret kommer att öppnas.Om du vill centrera den reflekterade pulsen från polystyren i huvudfönstret klickar du på pilarna för optisk fördröjningsaxel för att justera den optiska fördröjningsaxeln. Klicka på knappen Inställningar för dataanskaffning för att öppna fönstret Dialog för dataanskaffningsinställningar och ändra värdet för optisk fördröjning från fem till fyra volt. Justera den vertikala placeringen av skanningsstadiet med mikrometerskalan, tills det minsta av sekundärpulsen är den starkaste och justera den optiska fördröjningen axeln i fönstret Motorstyre för att sätta den primära reflektionen utanför det område av den reflekterade signalen som mäts.För att jämna ut provstadiet och registrera referenssignalen klickar du på knappen för motorstyrningsdialog för att öppna motorstyrfönstret och placera om motorstyrnings- och huvudmjukvarans fönster så att tidsdomänsignalen syns medan motorpositionerna justeras. Om du vill jämna A-axeln med hjälp av följande steg i motorstyrfönstret ändrar du värdet på x-axeln från noll till negativt 10 och slår på Retur. Scenen kommer att flyttas till A-axelns minus 10 millimeters läge och en förskjutning i signalläget kommer att observeras i huvudfönstret.Använd den justerbara mikrometerskalan för att flytta tillbaka den lägsta toppen på signalen till föregående vertikala läge och ändra A-axelns värde till plus 10. Klicka på Retur. Scenen kommer att flyttas till plus 10 millimeters position på A-axeln och en förskjutning av signalen kommer att observeras igen.Observera att riktningen och avståndet som signalen skiftade från sin tidigare position och ändra A-axelns värde tillbaka till minus 10. Signalen kommer att återgå till det ursprungliga vertikala läget. Rotera utjämningsskruven på skanningsstadiets A-axel och förskjut signalen till att dubbla avståndet i samma riktning, scenen flyttas från ursprungsläget.Använd mikrometern på skanningsstadiet för att flytta tillbaka signalen till ursprungsläget och upprepa justeringen tills signalen vid plus 10 och minus 10 är lika i toppen för båda positionerna är fokuserad på det ursprungliga läget. När A-axelns utjämning har uppnåtts ändrar du A-axelns värde till noll och upprepar samma procedur för B-axeln. När båda axlarna har planat, återgå både A och B axlar till noll millimeter, omsluta motorstyrfönstret, sedan kontrollera att signalen är i sitt ursprungliga läge i fall det har skiftat lite.Om du vill registrera den här signalen som referens i fönstret Egenskaper för dataanskaffning ändrar du medelvärdet för värdet till fem och lämnar alla de andra parametrarna vid standardinställningarna. Klicka sedan på ny referens. Den genomsnittliga räknaren kommer att räknas från noll till 20.När räknaren når 20, ändra medelvärdet värdet till en och klicka på OK. Den reflekterade signalen från polystyren kommer att sparas som referens för eventuella efterföljande skanningar. När alla parametrar har ställts in, överför bildrutan från skanningsstadiet till vävnadshanteringsområdet och montera tumören på polystyrenplattan. Ta bort eventuella luftbubblor i tumören med pincett eller rulla försiktigt provet på polystyren tills luftspalterna är minimerade.Placera absorptiva distanser med jämna mellanrum runt provprovet och placera en annan polystyrenplatta ovanför tumören. Tryck försiktigt på tumörytan så platt som möjligt och tejpa ner tumör- och polystyrenplattans arrangemang i provfönstret. En plan vävnad yta och en god kontakt med polystyren plattan är avgörande som luftbubblor, överflödig vätska och en ojämn yta kan förstöra tumörvävnaden imaging.Vänd provfönstret och ta bilder av tumören för att föra ett register över dess orientering. Returnera exempelfönstret till skanningsstadiet och klicka på knappen för bildparameterdialog för att öppna fönstret för bildanskaffningsparametrar. Ange värdena för axel ett minimum, axel ett maximum, axel två minimum och axel två maximum för att helt omsluta tumörens position i bildrutan.Ange axel ett steg och axel två steg till 0,2 millimeter för bildsökningen. Välj sedan Flyback 2D-sökning under Mäta-menyn och skapa en mapp och ett filnamn under vilket du kan spara sökdata i fönstret för att dyka upp. I denna analys bedömdes en grad ett till två infiltrera duktal carcinom som erhållits från en 49 år gammal kvinna via vänster bröst lumpectomy kirurgi förfarande.Vid korrelera Terahertz bilden med patologi bilden, var det tydligt att cancer regionen uppvisade en högre reflektion än fett regionen. Tomographic imaging visade att som frekvensen ökade den beräknade absorptionskoefficienten värden för cancer i fett pixlar ökade med cancer pixlar visar högre värden än fettet vid båda frekvenserna. Däremot minskade brytningsindex för båda vävnaderna när frekvensen ökade.Överföring spektroskopi analys av samma tumör avslöjar en bra överenskommelse för frekvensområdet för både extraherade absorptionskoefficient och brytningsindex för båda avsnitten extraheras från tumör. Observera att otillräcklig hantering av vävnaden kan leda till vilseledande bildframställning resultat, vilket resulterar till exempel i tyder på en större förekomst av cancer i tumören på grund av förekomsten av överflödig vätska inom det otorkade tumörprovet. Ytterligare karakterisering kan utföras på Terahertz bilddata för att få information om frekvensberoende egenskaper för vävnaden och statistisk analys kan utföras för automatiserad bild segmentering.Denna teknik har lett till utvecklingen av bildframställning och spektroskopi algoritmer för att undersöka signaturer av duktal carcinom in situ, att skilja låggradig tumörer från dödliga höggradig tumörer. Kom ihåg, att hantera cancervävnader och formalinlösningen med försiktighet och att alla systemelement eller verktyg som kontaktar tumörvävnaden måste rengöras eller kasseras på lämpligt sätt.

Research

JoVE Journal

Engineering

Terahertz Microfluidic Sensing Using a Parallel-plate Waveguide Sensor

Terahertz Mikroflödessystem Sensing Använda en vågledare med parallella plattor 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

Konstruktion, tillverkning, och experimentell karakterisering av Plasmoniska photoconductive terahertz sändare

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

Konstruktion och karakterisering av externa Cavity diodlasrar för atomfysik

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 Kana Contrast Imaging för Rapid III-V heteroepitaxiell 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

Användning av en flerfacks Dynamic enda enzym Phantom för studier av hyper Magnetic Resonance ombud

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 Holographic Mikroskop för MEMS inspektion och 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 för bestämning Embedded Känslighet funktioner

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

Protokollet av Elektro Test och karakterisering av aprotiskt 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

Tillverkning av Nanopillar-Based delad ring resonatorer för förskjutningsström medierade resonanser i terahertz Metamaterial

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

Riktlinjer och erfarenhet av att använda Imaging biomarkör Explorer (IBEX) för 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 ...