Name: a coregistered ultrasound and photoacoustic imaging protocol for the transvaginal imaging of ovarian lesions
Uploaded: 2023-03-03T14:15:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Coregistered Ultrasound and Photoacoustic Imaging Protocol for the Transvaginal Imaging of Ovarian Lesions at JoVE.com

עבודה זו נתמכה על ידי NCI (R01CA151570, R01CA237664). המחברים מודים לכל הקבוצה האונקולוגית הגינקולוגית בראשות ד"ר מתיו פאוול על הסיוע בגיוס חולים, לרדיולוגים ד"ר קרי סיגל, ויליאם מידלטון ומלכ איטנאי על עזרתם במחקרים בארה"ב, ולפתולוג ד"ר איאן האגמן על הסיוע בפענוח הפתולוגי של הנתונים. המחברים מודים בהכרת תודה על מאמציהם של מייגן לותר ומתאמי המחקר הגינקולוגי בתיאום לוחות הזמנים של המחקר, זיהוי מטופלים למחקר וקבלת הסכמה מדעת.

כל המחקר שבוצע אושר על ידי מועצת הביקורת המוסדית של אוניברסיטת וושינגטון.
1. תצורת מערכת: תאורה אופטית (איור 1)
<ol><li>השתמש בלייזר Nd:YAG השואב לייזר Ti-sapphire פועם ומכוון (690-890 ננומטר) ב- 10 הרץ.</li>
	<li>הרחב את קרן הלייזר על ידי סטיית הקרן תחילה עם עדשה ...

<ol>
	<li>Nandy, 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=Evaluation+of+ovarian+cancer:+Initial+application+of+coregistered+photoacoustic+tomography+and+US.">Evaluation of ovarian cancer: Initial application of coregistered photoacoustic tomography and US.</a> Radiology. 289 (3), 740-747 (2018).</li><li>Amidi, E., 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=Role+of+blood+oxygenation+saturation+in+ovarian+cancer+diagnosis+using+multi-spectral+photoacoustic+tomography.">Role of blood oxygenation saturation in ovarian cancer diagnosis using multi-spectral photoacoustic tomography.</a> Journal of Biophotonics. 14 (4), 202000368 (2021).</li><li>Dogan, B. E., 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=Optoacoustic+imaging+and+gray-scale+US+features+of+breast+cancers:+Correlation+with+molecular+subtypes.">Optoacoustic imaging and gray-scale US features of breast cancers: Correlation with molecular subtypes.</a> Radiology. 292 (3), 564-572 (2019).</li><li>Menezes, G. L. G., 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=Downgrading+of+breast+masses+suspicious+for+cancer+by+using+optoacoustic+breast+imaging.">Downgrading of breast masses suspicious for cancer by using optoacoustic breast imaging.</a> Radiology. 288 (2), 355-365 (2018).</li><li>Neuschler, E. I., 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+pivotal+study+of+optoacoustic+imaging+to+diagnose+benign+and+malignant+breast+masses:+A+new+evaluation+tool+for+radiologists.">A pivotal study of optoacoustic imaging to diagnose benign and malignant breast masses: A new evaluation tool for radiologists.</a> Radiology. 287 (2), 398-412 (2018).</li><li>von Knorring, T., Mogensen, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photoacoustic+tomography+for+assessment+and+quantification+of+cutaneous+and+metastatic+malignant+melanoma+-+A+systematic+review.">Photoacoustic tomography for assessment and quantification of cutaneous and metastatic malignant melanoma - A systematic review.</a> Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 33, 102095 (2021).</li><li>Han, S., Lee, H., Kim, C., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Review+on+multispectral+photoacoustic+analysis+of+cancer:+Thyroid+and+breast.">Review on multispectral photoacoustic analysis of cancer: Thyroid and breast.</a> Metabolites. 12 (5), 382 (2022).</li><li>Kim, 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=Multiparametric+photoacoustic+analysis+of+human+thyroid+cancers+in+vivo.">Multiparametric photoacoustic analysis of human thyroid cancers in vivo.</a> Cancer Research. 81 (18), 4849-4860 (2021).</li><li>Basij, M., Karpiouk, A., Winer, I., Emelianov, S., Mehrmohammadi, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dual-illumination+ultrasound/photoacoustic+system+for+cervical+cancer+imaging.">Dual-illumination ultrasound/photoacoustic system for cervical cancer imaging.</a> IEEE Photonics Journal. 13 (1), 6900310 (2021).</li><li>Agrawal, 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=development,+and+multi-characterization+of+an+integrated+clinical+transrectal+ultrasound+and+photoacoustic+device+for+human+prostate+imaging.">development, and multi-characterization of an integrated clinical transrectal ultrasound and photoacoustic device for human prostate imaging.</a> Diagnostics. 10 (8), 566 (2020).</li><li>Kothapalli, S. -. R., 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=Simultaneous+transrectal+ultrasound+and+photoacoustic+human+prostate+imaging.">Simultaneous transrectal ultrasound and photoacoustic human prostate imaging.</a> Science Translational Medicine. 11 (507), 2169 (2019).</li><li>Leng, X., 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=Assessing+rectal+cancer+treatment+response+using+coregistered+endorectal+photoacoustic+and+US+imaging+paired+with+deep+learning.">Assessing rectal cancer treatment response using coregistered endorectal photoacoustic and US imaging paired with deep learning.</a> Radiology. 299 (2), 349-358 (2021).</li><li>Surveillance, Epidemiology, and End Results Program. Cancer of the Ovary - Cancer Stat Facts. National Cancer Institute Available from: <a target="_blank" href="https://seer.cancer.gov/statfacts/html/ovary.html">https://seer.cancer.gov/statfacts/html/ovary.html</a> (2022)</li><li>Temkin, S. M., 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=Outcomes+from+ovarian+cancer+screening+in+the+PLCO+trial:+Histologic+heterogeneity+impacts+detection,+overdiagnosis+and+survival.">Outcomes from ovarian cancer screening in the PLCO trial: Histologic heterogeneity impacts detection, overdiagnosis and survival.</a> European Journal of Cancer. 87, 182-188 (2017).</li><li>Kobayashi, 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=A+randomized+study+of+screening+for+ovarian+cancer:+A+multicenter+study+in+Japan.">A randomized study of screening for ovarian cancer: A multicenter study in Japan.</a> International Journal of Gynecological Cancer. 18 (3), 414-420 (2008).</li><li>Andreotti, R. F., 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=O-RADS+US+risk+stratification+and+management+system:+A+consensus+guideline+from+the+ACR+ovarian-adnexal+reporting+and+data+system+committee.">O-RADS US risk stratification and management system: A consensus guideline from the ACR ovarian-adnexal reporting and data system committee.</a> Radiology. 294 (1), 168-185 (2020).</li><li>Salehi, H. 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=Design+of+optimal+light+delivery+system+for+coregistered+transvaginal+ultrasound+and+photoacoustic+imaging+of+ovarian+tissue.">Design of optimal light delivery system for coregistered transvaginal ultrasound and photoacoustic imaging of ovarian tissue.</a> Photoacoustics. 3 (3), 114-122 (2015).</li><li>Oppenheim, A. V., Schafer, R. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Digital Signal Processing. , (1975).</li><li>Zou, Y., Amidi, E., Luo, H., Zhu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrasound-enhanced+Unet+model+for+quantitative+photoacoustic+tomography+of+ovarian+lesions.">Ultrasound-enhanced Unet model for quantitative photoacoustic tomography of ovarian lesions.</a> Photoacoustics. 28, 100420 (2022).</li><li>Prince, J. L., Links, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Medical Imaging Signals and Systems. , (2006).</li><li>Kim, 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=Programmable+Real-time+Clinical+Photoacoustic+and+Ultrasound+Imaging+System.">Programmable Real-time Clinical Photoacoustic and Ultrasound Imaging System.</a> Scientific Reports. 6, 35137 (2016).</li></ol>

תאורה אופטית מספר הסיבים בהם נעשה שימוש מבוסס על שני גורמים: אחידות תאורת האור ומורכבות המערכת. חשוב שתהיה תבנית הארה אחידה על פני העור כדי למנוע נקודות חמות. חשוב גם לשמור על המערכת פשוטה וחזקה עם מספר מינימלי של סיבים. השימוש בארבעה סיבים נפרדים הוכח בעבר כאופטימלי ליצירת תאור...

הדמיה פוטואקוסטית או טומוגרפיה (PAT) היא שיטת הדמיה היברידית המודדת את התפלגות הבליעה האופטית ברזולוציה אמריקאית ובעומקים הרבה מעבר לגבול הדיפוזיה האופטית של הרקמה (~1 מ"מ). ב-PAT, פולס לייזר של ננו-שנייה משמש לעורר רקמה ביולוגית, וגורם לעליית טמפרטורה חולפת עקב בליעה אופטית. זה מוביל לעליית לחץ ראשונית, והגלים הפוטואקוסטיים המתקבלים נמדדים על ידי מתמרים אמריקאים. PAT מולטיספקטרלי כרוך בשימוש בלייזר מתכוונן או במספר לייזרים הפועלים באורכי גל שונים כדי להאיר את הרקמה, ובכך לאפשר שחזור של מפות בליעה אופטיות באורכי גל מרובים. בהתבסס על ספיגה דיפרנציאלית של המוגלובין מחומצן ולא מחומצן בחלון האינפרא אדום הקרוב (NIR), PAT מולטיספקטרלי יכול לחשב את ההתפלגויות של ריכוזי המוגלובין מחומצן ולא מחומצן, ריכוז ההמוגלובין הכולל וריווי החמצן בדם, שהם כולם סמנים ביולוגיים פונקציונליים הקשורים לאנגיוגנזה של הגידול ולצריכת חמצון הדם או חילוף החומרים של הגידול. PAT הוכיח הצלחה ביישומים אונקולוגיים רבים, כגון סרטן השחלות1,2, סרטן השד 3,4,5, סרטן העור6, סרטן בלוטת התריס 7,8, סרטן צוואר הרחם9, סרטן הערמונית 10,11 וסרטן המעי הגס 12.
סרטן השחלות הוא הקטלני ביותר מכל הממאירויות הגינקולוגיות. רק 38% ממקרי סרטן השחלות מאובחנים בשלב מוקדם (מקומי או אזורי), שבו שיעור ההישרדות ל-5 שנים הוא 74.2% עד 93.1%. רובם מאובחנים בשלב מאוחר, שבו שיעור ההישרדות של 5 שנים הוא 30.8% או פחות13. שיטות האבחון הקליניות הנוכחיות, כולל אולטרה-סאונד טרנס-וגינלי (TUS), דופלר ארה"ב, אנטיגן סרטן בסרום 125 (CA 125) וחלבון אפידידימיס אנושי 4 (HE4), הוכחו כחסרות רגישות וספציפיות לאבחון מוקדם של סרטן השחלות14,15,16. בנוסף, חלק גדול מנגעי השחלות השפירים עשויים להיות קשים לאבחון מדויק עם טכנולוגיות הדמיה קיימות, מה שמוביל לניתוחים מיותרים עם עלויות בריאות מוגברות וסיבוכים כירורגיים. לפיכך, יש צורך בשיטות מדויקות ולא פולשניות נוספות לריבוד הסיכון של מסות אדנקסאליות כדי לייעל את הניהול והתוצאות. ברור שיש צורך בטכניקה רגישה וספציפית לסרטן שחלות בשלב מוקדם ומדויקת יותר בזיהוי נגעים ממאירים ונגעים שפירים.
הקבוצה שלנו פיתחה מערכת משולבת של US ו-PAT (USPAT) לאבחון סרטן השחלות על ידי שילוב של מערכת קלינית בארה"ב, נדן בדיקה מותאם אישית לאחסון הסיבים האופטיים להעברת אור, ולייזר1. ריכוז ההמוגלובין הכולל (קנה מידה יחסי, rHbT) וריווי החמצן בדם ((%sO2) הנגזרים ממערכת USPAT הוכיחו פוטנציאל רב לגילוי סרטן שחלות בשלב מוקדם ולאבחון מדויק של נגעים בשחלות לצורך הערכת סיכונים יעילה והפחתת ניתוחי נגעים שפירים מיותרים 1,2. סכימת המערכת הנוכחית מוצגת באיור 1, ודיאגרמת בלוק הבקרה מוצגת באיור 2. לאסטרטגיה זו יש פוטנציאל להשתלב בפרוטוקולי TUS קיימים לאבחון סרטן השחלות תוך מתן פרמטרים פונקציונליים (rHbT, %sO2) לשיפור הרגישות והספציפיות של TUS.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Clinical US imaging system</td>
			<td>Alpinion Medical Systems</td>
			<td>EC-12R</td>
			<td>Fully programmable clinical US system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dielectric mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>BB1-E03</td>
			<td>Used to reflect light along the optical path</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Endocavity US transducer</td>
			<td>Alpinion Medical Systems</td>
			<td>EC3-10</td>
			<td>Transvaginal ultrasound probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser power meter</td>
			<td>Coherent</td>
			<td>LabMax TOP</td>
			<td>Used to measure laser energy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Multi-mode optical fiber</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FP1000ERT</td>
			<td>Couple laser light to the endocavity ultrasound probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-polarizing beam splitter plate</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>BSW11</td>
			<td>For splitting laser beam into sensors to measure energy</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plano-concave lens</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LC1715</td>
			<td>For laser beam expansion</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plano-convex lens&#160;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA1484-B</td>
			<td>For laser beam collimation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plano-convex lens&#160;</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA1433-B</td>
			<td>Used to focus light into four optical fibers</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarizing beam splitter cube</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PBS252</td>
			<td>For splitting laser beam into four beams</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protective probe shealth</td>
			<td>Custom 3D printed</td>
			<td></td>
			<td>Hold and protect the four optical fibers at the tip of the ultrasound probe</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Right angle prism mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>MRA25-E03</td>
			<td>Used to reflect light along the optical path</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tunable laser system</td>
			<td>Symphotic TII</td>
			<td>LS-2145-LT50PC</td>
			<td>Light source for multispectral PAT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USPAT control software</td>
			<td>Custom developed in C++</td>
			<td></td>
			<td>Controls acquisition parameters of the ultrasound machine and the laser wavelength</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>USPAT image display software</td>
			<td>Custom developed in C++</td>
			<td></td>
			<td>Displays the US/PAT B-scans and sO2/rHbT maps in real time</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a coregistered ultrasound and photoacoustic imaging protocol for the transvaginal imaging of ovarian lesions

סרטן השחלות נותר הקטלני ביותר מבין כל הממאירויות הגינקולוגיות בשל היעדר כלי סינון אמינים לגילוי ואבחון מוקדם. הדמיה פוטואקוסטית או טומוגרפיה (PAT) היא שיטת הדמיה מתפתחת שיכולה לספק את ריכוז ההמוגלובין הכולל (קנה מידה יחסי, rHbT) וריווי חמצן בדם (%sO2) של נגעים בשחלות/אדנקסלים, שהם פרמטרים חשובים לאבחון סרטן. בשילוב עם אולטרסאונד משותף (US), PAT הוכיח פוטנציאל רב לגילוי סרטן השחלות ולאבחון מדויק של נגעים בשחלות להערכת סיכונים יעילה ולהפחתת ניתוחים מיותרים של נגעים שפירים. עם זאת, פרוטוקולי הדמיה PAT ביישומים קליניים, למיטב ידיעתנו, משתנים במידה רבה בין מחקרים שונים. כאן, אנו מדווחים על פרוטוקול הדמיה של סרטן השחלות הטרנס-וגינלי שיכול להועיל למחקרים קליניים אחרים, במיוחד אלה המשתמשים במערכי אולטרסאונד מסחריים לזיהוי אותות פוטואקוסטיים ואלגוריתמים סטנדרטיים ליצירת אלומות השהיה וסכום להדמיה.

כאן, אנו מראים דוגמאות של נגעים ממאירים ונורמליים בשחלות שצולמו על ידי USPAT. איור 3 מראה אישה בת 50 לפני גיל המעבר עם מסות אדנקסל מולטיציסטיות דו-צדדיות שהתגלו על-ידי CT משופר בניגוד. איור 3A מראה את התמונה האמריקאית של האדנקסה השמאלית עם החזר השקעה המסמן את הגול?...

Watch this Scientific Journal Video about A Coregistered Ultrasound and Photoacoustic Imaging Protocol for the Transvaginal Imaging of Ovarian Lesions at JoVE.com

A Coregistered Ultrasound and Photoacoustic Imaging Protocol for the Transvaginal Imaging of Ovarian Lesions

אנו מדווחים על פרוטוקול אולטרסאונד והדמיה פוטואקוסטית להדמיה טרנס-וגינלית של נגעים בשחלות/אדנקסל. הפרוטוקול עשוי להיות בעל ערך למחקרי הדמיה פוטואקוסטית תרגומית אחרים, במיוחד אלה המשתמשים במערכי אולטרסאונד מסחריים לזיהוי אותות פוטואקוסטיים ואלגוריתמים סטנדרטיים ליצירת אלומות השהיה וסכום להדמיה.

פרוטוקול אולטרסאונד והדמיה פוטואקוסטית להדמיה טרנס-וגינלית של נגעים בשחלות

Ovarian cancer remains the deadliest of all the gynecological malignancies due to the lack of reliable screening tools for early detection and diagnosis. ...

כפי שכולנו יודעים שסרטן השחלות הוא הקטלני ביותר מבין כל הממאירויות הגינקולוגיות, כאשר סרטן השחלות מתגלה בשלב מוקדם ומקומי, ניתוח וכימותרפיה יכולים לרפא כ -70 עד 90% מהחולות לעומת רק 20% או פחות כאשר הוא מאובחן בשלבים מאוחרים יותר. ושיטות הטיפול הסטנדרטיות הנוכחיות ידועות כבעלות רגישות נמוכה יותר לגילוי מוקדם של סרטן השחלות. יתר על כן, שיטות הטיפול הסטנדרטיות הן בעלות ספציפיות נמוכה מאוד להערכת סיכונים מדויקת של נגעים אדנקסאליים בשחלות, מה שמוביל לניתוחים מיותרים כך עם סיבוכים כירורגיים פוטנציאליים ועלות רפואית משמעותית.לכן, יש צורך בטכנולוגיה שלנו הרגישה לגילוי מוקדם של סרטן השחלות וספציפית לאבחון מדויק של נגעים אדנקסאליים בשחלות. טומוגרפיה פוטואקוסטית או PAT מאירה עם אורות אינפרא אדום קרובים באורכי גל ספציפיים ונספגת באופן סלקטיבי על ידי המוגלובין מחומצן ולא מחומצן. הגל הפוטואקוסטי שנוצר מבליעת האור יכול למפות את ניגודיות ההמוגלובין, וזה יכול להיות רשום יחד למבנים אנטומיים שצולמו על ידי אולטרסאונד משותף.ריכוז ההמוגלובין הכולל וריווי החמצן מספקים מידע פונקציונלי על כלי הדם של הרקמה וצריכת החמצן. מכיוון שלנגעים ממאירים יש בדרך כלל המוגלובין כולל גבוה יותר וריווי חמצן נמוך יותר, שני משתנים בלתי תלויים אלה עשויים לסייע בגילוי מוקדם יותר של סרטן השחלות ומבדיל בין נגעים אדנקסאליים ממאירים לנגעים אדנקסאליים שפירים בשחלות באופן מדויק כדי לשפר את המלצות הניהול הניתוחי. והשגנו את הפיילוט של נתוני המטופלות והתוצאות הוכיחו כי הדמיה פוטואקוסטית משולבת עם אולטרסאונד טרנס-וגינלי וסמן ביולוגי בדם של סרטן השחלות CA 125 יכולה למעשה לאבחן נגעים אדנקסאליים בשחלות.נתוני הפיילוט שלנו מראים גם ראיות לכך שהדמיה פוטואקוסטית משותפת יכולה לזהות סרטן שחלות וחצוצרות בשלב מוקדם. ופוטואקוסטיקה ואולטרסאונד משולבים יושמו לגילוי ואבחון סרטן השד, סרטן העור, סרטן בלוטת התריס, סרטן צוואר הרחם, סרטן הערמונית וסרטן המעי הגס. עם זאת, בדיקות ההדמיה משתנות בהתאם לחלון ההדמיה של איברים שונים.המערכת המסחרית הראשונה להדמיית שד פוטואקוסטית ואולטרסאונד זמינה מבית Sino Medical Instrument. אנו צופים כי יותר מערכות אולטרסאונד פוטואקוסטי מסחריות יהיו זמינות בשוק. עם זאת, בדיקות הדמיה פוטואקוסטית ואולטרסאונד transvaginal יצטרכו להיות מתוכננות במיוחד עבור מטופלי הדמיה.כדי להתחיל, להרחיב את קרן הלייזר על ידי סטייה תחילה של הקרן עם עדשה קעורה פלאנו ולאחר מכן התנגשות הקרן עם עדשת פלאנו קמורה. השתמש בשתי מראות כדי לכוון את הקרן על מפצל קרן. פצלו את הקרן המקורית לשתיים עם מפצל קרן מקטב ולאחר מכן פצלו את שתי הקורות עם שני מפצלי אלומות נוספים בשלב השני.בדרך זו, קרן הלייזר המורחבת תתפצל לארבע אלומות בעלות אנרגיה שווה. הרכיבו ארבעה סיבים אופטיים מרובי מצבים עם צ'אקים של סיבים, והשתמשו בארבע עדשות פלאנו קמורות כדי למקד את ארבע קרני הלייזר לארבעת הסיבים. כסו את כל הרכיבים האופטיים מתחת לקופסת מתכת כדי לוודא שהנתיב האופטי אינו חשוף.חבר צג נוסף למערכת האולטרסאונד הקליני או האולטרסאונד הניתנת לתכנות כדי להפעיל את תוכנת התצוגה PATUS להדמיה בזמן אמת של ההמוגלובין הכולל היחסי, מפות ריווי החמצן בדם ופרמטרים פונקציונליים אחרים. לאחר מכן חבר את ההדק הפנימי של הלייזר להדק החיצוני של מערכת האולטרסאונד ורכוש ברצף חמש מסגרות PAT רצופות ומסגרת אולטרסאונד אחת רשומה. כדי לכייל את המערכת, הגדר את אנרגיית משאבת הלייזר לרמה קבועה.ועבור כל אורך גל, בדוק את תפוקת האנרגיה לכל פולס בכל קצה סיב כדי לוודא שצפיפות האנרגיה המחושבת בכל אורך גל שנבחר היא בערך הצפוי. כדי להכין את מערכת ההדמיה PATUS, הפעל את מערכת האולטרסאונד הקליני והפעל את תוכנת מערכת האולטרסאונד. לחץ על לחצן המתמר בלוח הבקרה של מכשיר האולטרסאונד כדי לפתוח את מסך בחירת המתמר.לאחר מכן בחר את מתמר האולטרסאונד הנכון. כייל את מערכת הלייזר והזן את אנרגיית הפולס הכוללת עבור כל אורך גל בתוכנת התצוגה PATUS. הרכיבו את בדיקת PATUS על ידי סגירת הסיבים והגשושית בתוך נדן הבדיקה.להדמיה, התאם את מיקום מתמר PATUS. מטרה היפואקואית מופיעה באיטיות במרכז סריקת B. לאחר מכן בחר את העומק הרצוי בתוכנת הבקרה PATUS ולחץ על סרוק בתוכנת הבקרה כדי להתחיל את רכישת הנתונים במצב PATUS B.צפה בתוכנת תצוגת התמונות PATUS כדי לסקור את תמונות האולטרסאונד ומצב PAT B בזמן אמת. נתוני PA באורך גל יחיד מוצגים על גבי האולטרסאונד כשהם נרכשים. חזור על השלבים כדי לרכוש תמונות נוספות, ואם יש צורך, לדמיין את הנגע השני.לאחר השלמת איסוף הנתונים, תוכנת התצוגה PATUS מקבלת טריגר לשחזור המפות הפונקציונליות. כאן, הפאנל השמאלי מציג את סריקת האולטרסאונד B, ואילו הפאנל הימני מראה המוגלובין כולל יחסית עם אולטרסאונד רשום. בחר אזור עניין או החזר השקעה, כאן שחלה היעד, כדי לחשב את מפת SO2 בתוך החזר ההשקעה.תמונה זו מציגה אישה בת 50 לפני גיל המעבר עם מסות אדנקסאליות מולטיציסטיות דו צדדיות המתגלות על ידי CT משופר לעומת זאת. תמונת האולטרסאונד של האדנקסה השמאלית עם אזור העניין או החזר ההשקעה המסמן את הגולם המוצק החשוד בתוך הנגע הציסטי מוצגת כאן. מפת ההמוגלובין הכוללת היחסית של PAT הונחה על האולטרסאונד. ההמוגלובין הכולל היחסי הראה פיזור נרחב של כלי הדם המפוזרים בטווח העומק של סנטימטר אחד עד חמישה סנטימטרים והרמה הייתה גבוהה ועמדה על 17.1.התפלגות ריווי החמצן בדם הונחה על האולטרסאונד והרמה הייתה נמוכה בערך ממוצע של 46.4% פתולוגיה כירורגית חשפה את אדנוקרצינומת רירית הרחם המובחנת היטב של השחלות הימנית והשמאלית. העומק סומן בצד ימין של תמונות סריקת B. באיור זה נראית אישה בת 46 עם נגעים ציסטיים דו צדדיים.האולטרסאונד של השחלה הימנית עם ציסטה פשוטה בקוטר מקסימלי של 4.2 ס"מ מוצג כאן. מפת ההמוגלובין הכוללת היחסית של PAT המונחת על גבי האולטרסאונד המשותף מראה אותות פיזור בצד שמאל של הנגע עם רמה ממוצעת נמוכה של 4.8. מפת ריווי החמצן בדם חשפה תכולת ריווי חמצן גבוהה יותר של 67.5%הפתולוגיה הניתוחית גילתה שחלה ימנית תקינה עם ציסטות פוליקולריות.עבור כל אורך גל, מדדו את תפוקת האנרגיה הכוללת בארבעת קצות הסיבים והשוו אותם לרשומה קודמת. אם המדידה נמוכה ביותר ממיליג'ול אחד מהרשומה, התאם את האופטיקה כדי למקסם את צימוד האנרגיה. In vivo PAT באמצעות מערכת אולטרסאונד קלינית שאושרה על ידי ה- FDA הוא צעד חשוב בתרגום הקליני של PAT.בהשוואה להדמיית ex vivo, הדמיה אנושית in vivo מציבה אתגרים חדשים ברכישת נתונים. נתוני PAT קליניים יכולים לשמש גם למחקר אבחון בעזרת מחשב. פיתוח הטכנולוגיה שלנו ותוצאות מחקר הפיילוט המבטיחות של מטופלות מעוררים השראה בחוקרים ובחברות לחקור את הקיבולת המלאה של פוטואקוסטיקה ואולטרסאונד רשומים לגילוי מוקדם של סרטן השחלות ולניהול סיכונים ניתוחיים.

Research

JoVE Journal

Engineering

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

הפרדה מרחבית של קונפורמרים מולקולריים ואשכולות

Gas-phase molecular physics and physical chemistry experiments commonly use supersonic expansions through pulsed valves for the production of cold ...

Fast Imaging Technique to Study Drop Impact Dynamics of Non-Newtonian Fluids

טכניקת הדמיה מהירה ללמוד טיפת השפעת דינמיקה של נוזלים ללא הניוטונית

In the field of fluid mechanics, many dynamical processes not only occur over a very short time interval but also require high spatial resolution for ...

Electron Channeling Contrast Imaging for Rapid III-V Heteroepitaxial Characterization

הדמיה ניגודיות אלקטרונים תקשור לראפיד III-V Heteroepitaxial אפיון

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

שימוש פנטום אנזים יחיד דינמי רב-תא ללימודים של סוכני תהודה מגנטית Hyperpolarized

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

Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

מרוכבים Nanostructured Ag-זאוליט כמו חיישנים לחים מבוססות הארה

Small silver clusters confined inside zeolite matrices have recently emerged as a novel type of highly luminescent materials. Their emission has high ...

Demonstration of a Hyperlens-integrated Microscope and Super-resolution Imaging

הפגנה של מיקרוסקופ משולבת Hyperlens וכן הדמיה ברזולוציה סופר

The use of super-resolution imaging to overcome the diffraction limit of conventional microscopy has attracted the interest of researchers in biology and ...

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

Guidelines and Experience Using Imaging Biomarker Explorer IBEX for Radiomics

הנחיות וניסיון באמצעות הדמיה סמן Explorer (יעל) עבור 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 ...

Novel Photoacoustic Microscopy and Optical Coherence Tomography Dual-modality Chorioretinal Imaging in Living Rabbit Eyes

הדמיה Chorioretinal כפול-מודאליות מיקרוסקופ Photoacoustic הרומן ו טומוגרפיה אופטית קוהרנטית בעיניים הארנב חי

Photoacoustic ocular imaging is an emerging ophthalmic imaging technology that can noninvasively visualize ocular tissue by converting light energy into ...

Three-Dimensional Ultrasonic Needle Tip Tracking with a Fiber-Optic Ultrasound Receiver

מחט אולטרה סאונד תלת מימדי עצה מעקב עם מקלט אולטרסאונד סיבים אופטיים

Ultrasound is frequently used for guiding minimally invasive procedures, but visualizing medical devices is often challenging with this imaging modality. ...

Femtosecond Laser Filaments for Use in Sub-Diffraction-Limited Imaging and Remote Sensing

חוטים לייזר הפמטו-שנייה לשימוש משנה-Diffraction-מוגבלת וחישה מרחוק

Probing remote matter with laser light is a ubiquitous technique used in circumstances as diverse as laser-induced breakdown spectroscopy and barcode ...