Name: a coregistered ultrasound and photoacoustic imaging protocol for the transvaginal imaging of ovarian lesions
Uploaded: 2023-03-03T14:15:00
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यह काम NCI (R01CA151570, R01CA237664) द्वारा समर्थित था। मैथ्यू पॉवेल के नेतृत्व में पूरे जीवाईएन ऑन्कोलॉजी समूह को रोगियों की भर्ती में मदद करने के लिए धन्यवाद देते हैं, रेडियोलॉजिस्ट डॉ कैरी सीगल, विलियम मिडलटन और मलक इटनाई अमेरिकी अध्ययनों में मदद करने के लिए, और पैथोलॉजिस्ट डॉ इयान हेगमैन डेटा की पैथोलॉजी व्याख्या में मदद करने के लिए। लेखक अध्ययन कार्यक्रमों के समन्वय, अध्ययन के लिए रोगियों की पहचान करने और सूचित सहमति प्राप्त करने में मेगन लूथर और जीवाईएन अध्ययन समन्वयकों के प्रयासों को कृतज्ञतापूर्वक स्वीकार करते हैं।

किए गए सभी शोध वाशिंगटन विश्वविद्यालय संस्थागत समीक्षा बोर्ड द्वारा अनुमोदित किए गए थे।
1. सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन: ऑप्टिकल रोशनी (चित्रा 1)
<ol><li>10 हर्ट्ज पर स्पंदित, असमर्...

<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>

ऑप्टिकल रोशनी उपयोग किए गए फाइबर की संख्या दो कारकों पर आधारित है: प्रकाश रोशनी एकरूपता और प्रणाली जटिलता। गर्म धब्बों से बचने के लिए त्वचा की सतह पर एक समान प्रकाश रोशनी पैटर्न होना महत्वपूर्?...

फोटोएकोस्टिक इमेजिंग या टोमोग्राफी (पीएटी) एक हाइब्रिड इमेजिंग साधन है जो ऊतक ऑप्टिकल प्रसार सीमा (~ 1 मिमी) से परे अमेरिकी संकल्प और गहराई पर ऑप्टिकल अवशोषण वितरण को मापता है। पीएटी में, जैविक ऊतक को उत्तेजित करने के लिए एक नैनोसेकंड लेजर पल्स का उपयोग किया जाता है, जिससे ऑप्टिकल अवशोषण के कारण क्षणिक तापमान बढ़ जाता है। इससे प्रारंभिक दबाव बढ़ता है, और परिणामी फोटोएकोस्टिक तरंगों को अमेरिकी ट्रांसड्यूसर द्वारा मापा जाता है। मल्टीस्पेक्ट्रल पीएटी में ऊतक को रोशन करने के लिए विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर संचालित एक असमर्थ लेजर या कई लेजर का उपयोग शामिल है, जिससे कई तरंग दैर्ध्य पर ऑप्टिकल अवशोषण मानचित्रों का पुनर्निर्माण सक्षम होता है। निकट-अवरक्त (एनआईआर) विंडो में ऑक्सीजन युक्त और डीऑक्सीजनेटेड हीमोग्लोबिन के अंतर अवशोषण के आधार पर, मल्टीस्पेक्ट्रल पीएटी ऑक्सीजन युक्त और डीऑक्सीजनेटेड हीमोग्लोबिन सांद्रता, कुल हीमोग्लोबिन एकाग्रता और रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति के वितरण की गणना कर सकता है, जो ट्यूमर एंजियोजेनेसिस और रक्त ऑक्सीकरण खपत या ट्यूमर चयापचय से संबंधित सभी कार्यात्मक बायोमार्कर हैं। पीएटी ने कई ऑन्कोलॉजी अनुप्रयोगों में सफलता का प्रदर्शन किया है, जैसे डिम्बग्रंथि के कैंसर 1,2, स्तन कैंसर 3,4,5, त्वचा कैंसर6, थायरॉयड कैंसर 7,8, गर्भाशय ग्रीवा कैंसर 9, प्रोस्टेट कैंसर10,11, और कोलोरेक्टल कैंसर12।
डिम्बग्रंथि का कैंसर सभी स्त्री रोग संबंधी विकृतियों में सबसे घातक है। केवल 38% डिम्बग्रंथि के कैंसर का निदान प्रारंभिक (स्थानीयकृत या क्षेत्रीय) चरण में किया जाता है, जहां 5 साल की जीवित रहने की दर 74.2% से 93.1% है। अधिकांश का निदान देर से चरण में किया जाता है, जिसके लिए 5 साल की जीवित रहने की दर 30.8% याउससे कम 13 है। ट्रांसवेजाइनल अल्ट्रासोनोग्राफी (टीयूएस), डॉपलर यूएस, सीरम कैंसर एंटीजन 125 (सीए 125), और मानव एपिडीडिमिस प्रोटीन 4 (एचई 4) सहित वर्तमान नैदानिक निदान विधियों को प्रारंभिक डिम्बग्रंथि के कैंसर निदानके लिए संवेदनशीलता और विशिष्टता की कमी दिखाई गई है। इसके अतिरिक्त, सौम्य डिम्बग्रंथि के घावों का एक बड़ा हिस्सा वर्तमान इमेजिंग प्रौद्योगिकियों के साथ सटीक रूप से निदान करना मुश्किल हो सकता है, जिससे स्वास्थ्य देखभाल लागत और शल्य चिकित्सा जटिलताओं में वृद्धि के साथ अनावश्यक सर्जरी होती है। इस प्रकार, प्रबंधन और परिणामों को अनुकूलित करने के लिए एडनेक्सल द्रव्यमान के जोखिम स्तरीकरण के लिए अतिरिक्त सटीक गैर-इनवेसिव तरीकों की आवश्यकता होती है। स्पष्ट रूप से, एक तकनीक जो प्रारंभिक चरण के डिम्बग्रंथि के कैंसर के प्रति संवेदनशील और विशिष्ट है और सौम्य घावों से घातक की पहचान करने में अधिक सटीक है।
हमारे समूह ने एक नैदानिक अमेरिकी प्रणाली, प्रकाश वितरण के लिए ऑप्टिकल फाइबर को रखने के लिए एक कस्टम-निर्मित जांच म्यान और एक असमर्थ लेजर1 के संयोजन से डिम्बग्रंथि के कैंसर के निदान के लिए एक सह-पंजीकृत ट्रांसवेजाइनल यूएस और पीएटी सिस्टम (यूएसपैट) विकसित किया है। यूएसपैट प्रणाली से प्राप्त कुल हीमोग्लोबिन एकाग्रता (सापेक्ष पैमाने, आरएचबीटी) और रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति (% एसओ 2) ने प्रारंभिक चरण के डिम्बग्रंथि के कैंसर का पता लगाने और प्रभावी जोखिम मूल्यांकन के लिए डिम्बग्रंथि के घावों का सटीक निदान करने और अनावश्यक सौम्य घाव सर्जरीमें कमी के लिए बड़ी क्षमता का प्रदर्शन किया है। वर्तमान सिस्टम योजनाबद्ध चित्र 1 में दिखाया गया है, और नियंत्रण ब्लॉक आरेख चित्रा 2 में दिखाया गया है। इस रणनीति में टीयूएस की संवेदनशीलता और विशिष्टता में सुधार के लिए कार्यात्मक पैरामीटर (आरएचबीटी, %एसओ 2) प्रदान करते हुए डिम्बग्रंथि के कैंसर निदान के लिए मौजूदा टीयूएस प्रोटोकॉल में एकीकृत होने की क्षमता है।

<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

प्रारंभिक पहचान और निदान के लिए विश्वसनीय स्क्रीनिंग टूल की कमी के कारण डिम्बग्रंथि का कैंसर सभी स्त्री रोग संबंधी विकृतियों में सबसे घातक बना हुआ है। फोटोएकोस्टिक इमेजिंग या टोमोग्राफी (पीएटी) एक उभरती हुई इमेजिंग पद्धति है जो डिम्बग्रंथि / एडनेक्सल घावों के कुल हीमोग्लोबिन एकाग्रता (सापेक्ष पैमाने, आरएचबीटी) और रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति (% एसओ 2) प्रदान कर सकती है, जो कैंसर निदान के लिए महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड (यूएस) के साथ संयुक्त, पीएटी ने डिम्बग्रंथि के कैंसर का पता लगाने और प्रभावी जोखिम मूल्यांकन और सौम्य घावों की अनावश्यक सर्जरी में कमी के लिए डिम्बग्रंथि के घावों का सटीक निदान करने की बड़ी क्षमता का प्रदर्शन किया है। हालांकि, नैदानिक अनुप्रयोगों में पीएटी इमेजिंग प्रोटोकॉल, हमारे ज्ञान के लिए, विभिन्न अध्ययनों के बीच काफी हद तक भिन्न होते हैं। यहां, हम एक ट्रांसवेजाइनल डिम्बग्रंथि के कैंसर इमेजिंग प्रोटोकॉल की रिपोर्ट करते हैं जो अन्य नैदानिक अध्ययनों के लिए फायदेमंद हो सकता है, विशेष रूप से फोटोएकोस्टिक संकेतों और इमेजिंग के लिए मानक देरी-और-योग बीमफॉर्मिंग एल्गोरिदम का पता लगाने के लिए वाणिज्यिक अल्ट्रासाउंड सरणियों का उपयोग करने वाले।

यहां, हम यूएसपैट द्वारा चित्रित घातक और सामान्य डिम्बग्रंथि के घावों के उदाहरण दिखाते हैं। चित्र 3 एक 50 वर्षीय प्रीमेनोपॉज़ल महिला को द्विपक्षीय मल्टीसिस्टिक एडनेक्सल द्रव्यमान के साथ दि?...

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

हम डिम्बग्रंथि / एडनेक्सल घावों के ट्रांसवेजाइनल इमेजिंग के लिए एक सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड और फोटोएकोस्टिक इमेजिंग प्रोटोकॉल की रिपोर्ट करते हैं। प्रोटोकॉल अन्य ट्रांसलेशनल फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग अध्ययनों के लिए मूल्यवान हो सकता है, विशेष रूप से फोटोएकोस्टिक संकेतों का पता लगाने के लिए वाणिज्यिक अल्ट्रासाउंड सरणियों का उपयोग करने वाले और इमेजिंग के लिए मानक देरी-और-योग बीमफॉर्मिंग एल्गोरिदम।

डिम्बग्रंथि के घावों के ट्रांसवेजाइनल इमेजिंग के लिए एक सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड और फोटोएकोस्टिक इमेजिंग प्रोटोकॉल

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

जैसा कि हम सभी जानते हैं कि डिम्बग्रंथि का कैंसर सभी स्त्री रोग संबंधी विकृतियों में सबसे घातक है, जब डिम्बग्रंथि के कैंसर का पता पहले और स्थानीय स्तर पर लगाया जाता है, सर्जरी और कीमोथेरेपी लगभग 70 से 90% रोगियों को ठीक कर सकती है, जबकि बाद के चरणों में इसका निदान केवल 20% या उससे कम होता है। और देखभाल विधियों के वर्तमान मानक को प्रारंभिक डिम्बग्रंथि के कैंसर का पता लगाने के लिए कम संवेदनशीलता के लिए जाना जाता है। इसके अलावा, देखभाल विधियों के मानक में डिम्बग्रंथि एडनेक्सल घावों के सटीक जोखिम मूल्यांकन के लिए बहुत कम विशिष्टता है, जिससे संभावित शल्य चिकित्सा जटिलताओं और महत्वपूर्ण स्वास्थ्य देखभाल लागत के साथ अनावश्यक सर्जरी होती है।इसलिए, प्रारंभिक चरण डिम्बग्रंथि के कैंसर का पता लगाने के प्रति संवेदनशील और डिम्बग्रंथि एडनेक्सल घावों के सटीक निदान के लिए विशिष्ट हमारी तकनीक की आवश्यकता है। फोटोएकोस्टिक टोमोग्राफी या पीएटी विशिष्ट तरंग दैर्ध्य पर निकट-अवरक्त रोशनी के साथ रोशन होता है और चुनिंदा रूप से ऑक्सीजन युक्त और डीऑक्सीजनेटेड हीमोग्लोबिन द्वारा अवशोषित होता है। प्रकाश अवशोषण से उत्पन्न फोटोएकोस्टिक तरंग हीमोग्लोबिन कंट्रास्ट को मैप कर सकती है, और इसे सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड द्वारा चित्रित शारीरिक संरचनाओं के लिए सह-पंजीकृत किया जा सकता है।कुल हीमोग्लोबिन एकाग्रता और ऑक्सीजन संतृप्ति ऊतक संवहनी और ऑक्सीजन की खपत पर कार्यात्मक जानकारी प्रदान करती है। चूंकि घातक घावों में आम तौर पर उच्च कुल हीमोग्लोबिन और कम ऑक्सीजन संतृप्ति होती है, इसलिए ये दो स्वतंत्र चर पहले डिम्बग्रंथि के कैंसर का पता लगाने में मदद कर सकते हैं और शल्य चिकित्सा प्रबंधन सिफारिशों में सुधार के लिए सौम्य डिम्बग्रंथि एडनेक्सल घावों से घातक को सटीक रूप से अलग करते हैं। और हमने रोगी डेटा के पायलट को प्राप्त किया है और परिणाम से पता चला है कि ट्रांसवेजाइनल अल्ट्रासाउंड और डिम्बग्रंथि के कैंसर के रक्त बायोमार्कर सीए 125 के साथ संयुक्त सह-पंजीकृत फोटोएकोस्टिक इमेजिंग वास्तव में डिम्बग्रंथि एडनेक्सल घावों का निदान कर सकती है।हमारे पायलट डेटा यह भी सबूत दिखाते हैं कि सह-पंजीकृत फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग प्रारंभिक चरण डिम्बग्रंथि और फैलोपियन ट्यूब कैंसर का पता लगा सकती है। और सह-पंजीकृत फोटोएकोस्टिक और अल्ट्रासाउंड स्तन कैंसर, त्वचा कैंसर, थायरॉयड कैंसर, गर्भाशय ग्रीवा के कैंसर, प्रोस्टेट कैंसर और कोलोरेक्टल कैंसर का पता लगाने और निदान के लिए लागू किया गया है। हालांकि, इमेजिंग जांच विभिन्न अंगों की इमेजिंग विंडो के आधार पर भिन्न होती है।पहला वाणिज्यिक सह-पंजीकृत फोटोएकोस्टिक और अल्ट्रासाउंड स्तन इमेजिंग सिस्टम सिनो मेडिकल इंस्ट्रूमेंट से उपलब्ध है। हम उम्मीद करते हैं कि अधिक वाणिज्यिक सह-पंजीकृत फोटोएकॉस्टिक अल्ट्रासाउंड प्रणाली बाजार पर उपलब्ध होगी। हालांकि, ट्रांसवेजाइनल फोटोएकोस्टिक और अल्ट्रासाउंड इमेजिंग जांच को विशेष रूप से इमेजिंग रोगियों के लिए डिज़ाइन करने की आवश्यकता होगी।शुरू करने के लिए, लेजर बीम को पहले एक प्लेनो अवतल लेंस के साथ अलग करके और फिर बीम को प्लेनो उत्तल लेंस के साथ जोड़कर विस्तारित करें। बीम स्प्लिटर पर बीम को निर्देशित करने के लिए दो दर्पणों का उपयोग करें। मूल बीम को एक ध्रुवीकृत बीम स्प्लिटर के साथ दो में विभाजित करें और फिर दो बीम को दो और दूसरे चरण बीम स्प्लिटर्स के साथ विभाजित करें।इस तरह, विस्तारित लेजर बीम समान ऊर्जा के साथ चार बीम में विभाजित हो जाएगा। फाइबर चक के साथ चार मल्टी-मोड ऑप्टिकल फाइबर माउंट करें, और चार फाइबर में चार लेजर बीम पर ध्यान केंद्रित करने के लिए चार प्लेनो उत्तल लेंस का उपयोग करें। यह सुनिश्चित करने के लिए कि ऑप्टिकल पथ उजागर नहीं है, एक धातु बॉक्स के नीचे सभी ऑप्टिकल घटकों को कवर करें।सापेक्ष कुल हीमोग्लोबिन, रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति मानचित्र और अन्य कार्यात्मक मापदंडों के रीयलटाइम विज़ुअलाइज़ेशन के लिए पीएटीयूएस डिस्प्ले सॉफ्टवेयर चलाने के लिए प्रोग्राम करने योग्य नैदानिक अल्ट्रासाउंड या अल्ट्रासाउंड सिस्टम से एक अतिरिक्त मॉनिटर कनेक्ट करें। फिर लेजर के आंतरिक ट्रिगर को अल्ट्रासाउंड सिस्टम के बाहरी ट्रिगर से कनेक्ट करें और क्रमिक रूप से पांच लगातार पीएटी फ्रेम और एक सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड फ्रेम प्राप्त करें। सिस्टम को कैलिब्रेट करने के लिए, लेजर पंप ऊर्जा को एक निश्चित स्तर पर सेट करें।और प्रत्येक तरंग दैर्ध्य के लिए, प्रत्येक फाइबर टिप पर प्रति पल्स ऊर्जा उत्पादन की जांच करें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि प्रत्येक चयनित तरंग दैर्ध्य पर गणना की गई ऊर्जा घनत्व अपेक्षित मूल्य पर है। PATUS इमेजिंग सिस्टम तैयार करने के लिए, नैदानिक अल्ट्रासाउंड सिस्टम चालू करें और अल्ट्रासाउंड सिस्टम सॉफ्टवेयर शुरू करें। ट्रांसड्यूसर चयन स्क्रीन खोलने के लिए अल्ट्रासाउंड मशीन नियंत्रण कक्ष पर ट्रांसड्यूसर बटन दबाएं।फिर सही अल्ट्रासाउंड ट्रांसड्यूसर का चयन करें। लेजर सिस्टम को कैलिब्रेट करें और पैटस डिस्प्ले सॉफ्टवेयर में प्रत्येक तरंग दैर्ध्य के लिए कुल पल्स ऊर्जा दर्ज करें। जांच म्यान के अंदर फाइबर और जांच को संलग्न करके पीएटीयूसी जांच को इकट्ठा करें।इमेजिंग के लिए, पीएटीयूएस ट्रांसड्यूसर की स्थिति को समायोजित करें। बी-स्कैन के केंद्र में एक हाइपोइकोइक लक्ष्य धीरे-धीरे दिखाई देता है। फिर PATUS नियंत्रण सॉफ़्टवेयर में वांछित गहराई का चयन करें और सह-पंजीकृत PATUS B-मोड डेटा अधिग्रहण शुरू करने के लिए नियंत्रण सॉफ़्टवेयर में स्कैन पर क्लिक करें।वास्तविक समय में सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड और पीएटी बी-मोड छवियों की समीक्षा करने के लिए पीएटीयूएस छवि डिस्प्ले सॉफ्टवेयर देखें। एकल तरंग दैर्ध्य पीए डेटा अल्ट्रासाउंड के शीर्ष पर प्रदर्शित होता है क्योंकि वे अधिग्रहित होते हैं। अधिक छवियों को प्राप्त करने के लिए चरणों को दोहराएं, और यदि आवश्यक हो, तो दूसरे घाव को चित्रित करें।एक बार डेटा अधिग्रहण पूरा हो जाने के बाद, PATUS डिस्प्ले सॉफ़्टवेयर कार्यात्मक मानचित्रों के पुनर्निर्माण के लिए एक ट्रिगर प्राप्त करता है। यहां, बाएं पैनल अल्ट्रासाउंड बी-स्कैन दिखाता है, जबकि दाएं पैनल सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड के साथ सापेक्ष कुल हीमोग्लोबिन दिखाता है। ROI के भीतर SO2 मानचित्र की गणना करने के लिए रुचि या ROI के एक क्षेत्र का चयन करें, यहां लक्ष्य अंडाशय।इस तस्वीर में एक 50 वर्षीय प्रीमेनोपॉज़ल महिला को द्विपक्षीय मल्टीसिस्टिक एडनेक्सल द्रव्यमान के साथ दिखाया गया है। सिस्टिक घाव के अंदर संदिग्ध ठोस नोड्यूल को चिह्नित करने वाले रुचि या आरओआई के क्षेत्र के साथ बाएं एडनेक्सा की अल्ट्रासाउंड छवि यहां दिखाई गई है। पीएटी सापेक्ष कुल हीमोग्लोबिन मानचित्र अल्ट्रासाउंड पर सुपरइम्पोज किया गया था। सापेक्ष कुल हीमोग्लोबिन ने एक सेंटीमीटर से पांच सेंटीमीटर की गहराई सीमा में एक व्यापक फैलाने वाले संवहनी वितरण को प्रदर्शित किया और स्तर 17.1 पर उच्च था।रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति वितरण को अल्ट्रासाउंड पर सुपरइम्पोज किया गया था और स्तर 46.4% के औसत मूल्य पर कम था सर्जिकल पैथोलॉजी ने दाएं और बाएं अंडाशय दोनों के अच्छी तरह से विभेदित एंडोमेट्रोइड एडेनोकार्सिनोमा का खुलासा किया। गहराई को बी-स्कैन छवियों के दाईं ओर चिह्नित किया गया था। यह आंकड़ा द्विपक्षीय सिस्टिक घावों के साथ एक 46 वर्षीय महिला को दर्शाता है।अधिकतम व्यास में 4.2 सेंटीमीटर मापने वाले एक साधारण पुटी के साथ दाहिने अंडाशय का अल्ट्रासाउंड यहां दिखाया गया है। सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड पर सुपरइम्पोज किए गए पीएटी सापेक्ष कुल हीमोग्लोबिन मानचित्र 4.8 के निम्न औसत स्तर के साथ घाव के बाईं ओर प्रकीर्णन संकेत दिखाता है। रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति मानचित्र ने 67.5% की उच्च ऑक्सीजन संतृप्ति सामग्री का खुलासा किया, सर्जिकल पैथोलॉजी ने कूपिक अल्सर के साथ एक सामान्य दाहिने अंडाशय का खुलासा किया।प्रत्येक तरंग दैर्ध्य के लिए, चार फाइबर युक्तियों पर कुल ऊर्जा उत्पादन को मापें और उन्हें पिछले रिकॉर्ड से तुलना करें। यदि माप रिकॉर्ड से एक मिलीजूल से अधिक है, तो ऊर्जा युग्मन को अधिकतम करने के लिए प्रकाशिकी को समायोजित करें। एफडीए अनुमोदित नैदानिक अल्ट्रासाउंड प्रणाली का उपयोग करके विवो पीएटी में पीएटी के नैदानिक अनुवाद में एक महत्वपूर्ण कदम है।पूर्व विवो इमेजिंग की तुलना में, विवो मानव इमेजिंग डेटा अधिग्रहण में नई चुनौतियां प्रस्तुत करता है। नैदानिक पीएटी डेटा का उपयोग कंप्यूटर एडेड निदान अनुसंधान के लिए किया जा सकता है। हमारे प्रौद्योगिकी विकास और आशाजनक पायलट रोगी अध्ययन परिणाम शोधकर्ताओं और कंपनियों को प्रारंभिक डिम्बग्रंथि के कैंसर का पता लगाने और सर्जिकल जोखिम प्रबंधन के लिए सह-पंजीकृत फोटोएकोस्टिक और अल्ट्रासाउंड की पूरी क्षमता का पता लगाने के लिए प्रेरित करते हैं।

Research

JoVE Journal

Engineering

Spatial Separation of Molecular Conformers and Clusters

आणविक अनुरूप और समूहों का स्थानिक पृथक्करण

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

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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 ...

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Nanostructured Ag-zeolite Composites as Luminescence-based Humidity Sensors

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

एक Hyperlens-एकीकृत माइक्रोस्कोप और सुपर संकल्प इमेजिंग का प्रदर्शन

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

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

उपंयास Photoacoustic माइक्रोस्कोपी और ऑप्टिकल जुटना टोमोग्राफी दोहरे-मोडल Chorioretinal इमेजिंग खरगोश आंखों में रहने का

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

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एक फाइबर ऑप्टिक अल्ट्रासाउंड रिसीवर के साथ तीन आयामी अल्ट्रासोनिक सुई टिप ट्रैकिंग

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

उप-विवर्तन में उपयोग के लिए फेम्टोसेकेंड लेजर तंतु-सीमित इमेजिंग और रिमोट सेंसिंग

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