In Vivo, perkutane, Nadel Based, Optical Coherence Tomography von Nierentumoren
Summary
Optical coherence tomography (OCT) is a high resolution imaging technique that allows analysis of tissue specific optical properties providing the means for tissue differentiation. We developed needle based OCT, providing real-time imaging combined with on-the-spot tumor differentiation. This publication describes a method for percutaneous, needle based OCT of renal masses.
Abstract
Optical coherence tomography (OCT) is the optical equivalent of ultrasound imaging, based on the backscattering of near infrared light. OCT provides real time images with a 15 µm axial resolution at an effective tissue penetration of 2-3 mm. Within the OCT images the loss of signal intensity per millimeter of tissue penetration, the attenuation coefficient, is calculated. The attenuation coefficient is a tissue specific property, providing a quantitative parameter for tissue differentiation.
Until now, renal mass treatment decisions have been made primarily on the basis of MRI and CT imaging characteristics, age and comorbidity. However these parameters and diagnostic methods lack the finesse to truly detect the malignant potential of a renal mass. A successful core biopsy or fine needle aspiration provides objective tumor differentiation with both sensitivity and specificity in the range of 95-100%. However, a non-diagnostic rate of 10-20% overall, and even up to 30% in SRMs, is to be expected, delaying the diagnostic process due to the frequent necessity for additional biopsy procedures.
We aim to develop OCT into an optical biopsy, providing real-time imaging combined with on-the-spot tumor differentiation. This publication provides a detailed step-by-step approach for percutaneous, needle based, OCT of renal masses.
Introduction
In den vergangenen Jahrzehnten haben einen stetigen Anstieg der Inzidenz von Nierentumoren 1,2 gezeigt. Bisher wurden Nierenmassenbehandlungsentscheidungen in erster Linie anhand der MRI und CT-Abbildungseigenschaften, Alter und Begleiterkrankungen vorliegen. Allerdings sind diese Diagnosemethoden und klinische Parameter fehlt die Raffinesse, um wirklich erfassen das maligne Potential eines Nierenmasse. Eine Stanzbiopsie oder Feinnadelpunktion mit genügend Gewebe für pathologische Auswertung (Diagnose) liefert objektive Tumordifferenzierung sowohl Sensitivität und Spezifität im Bereich von 95-100% 3. Daher Biopsie Akzeptanz bei der Bewertung von verdächtigen Nierentumoren 4,5. Allerdings Biopsien, ohne ausreichend Gewebe, um eine Diagnose oder bei normalen Nierenparenchym (non-Diagnose) treten mit einer Rate von 10-20% insgesamt, und sogar bis zu 30% in kleinen Nierentumoren (<4 cm, SRM) aufzubauen, verzögert der Diagnoseprozess aufgrund der häufigen Notwendigkeit zusätzlicherBiopsie 3,5.
Die optische Kohärenztomographie (OCT) ist ein neuartiges bildgebendes Verfahren, das das Potenzial, die oben genannten Hürden bei Nierenmassen Differenzierung überwunden hat. Basierend auf der Rückstreuung von Licht im nahen Infrarot liefert OCT-Bilder mit einer 15 um die axiale Auflösung bei einer wirksamen Gewebepenetration von 2-3 mm (Figur 1, 2). Der Verlust der Signalintensität pro Millimeter Gewebepenetration, einer Resultierenden von gewebespezifischen Lichtstreuung wird als Dämpfungskoeffizienten ausgedrückt (μ Okt: mm -1). Wie durch Faber et al 6 beschrieben. Histologischen Eigenschaften korreliert werden kann OCT Werte bietet eine quantitative Parameter zur Gewebedifferenzierung (Abbildung 3) μ.
Während der Krebsentstehung, bösartige Zellen zeigen eine erhöhte Anzahl, größer und unregelmäßig geformte Kerne mit einen höheren Brechungsindex und aktiver Mitochondrien. Durch diese Überexpression von Zellbestandteilen, ist eine Änderung in μ OAT erwarten beim Vergleich malignen Tumoren zu gutartigen Tumoren oder unberührt Gewebe 7.
Kürzlich haben wir die Fähigkeit der oberflächlichen Oktober, zwischen gutartigen und bösartigen Nierentumoren 8,9 unterscheiden. Bei 16 Patienten wurden intraoperative Oktober Messungen von Tumorgewebe unter Verwendung eines extern platziert Oktober Sonde erhalten. Der Steuerarm OCT Messungen unbeeinflußt Gewebe in der gleichen Patienten umfaßt. Normalgewebe zeigten eine signifikant niedrigere mittlere Schwächungskoeffizient im Vergleich zu bösartigem Gewebe, bestätigt das Potenzial von OCT für Tumor-Differenzierung. Diese quantitative Analyse wurde in ähnlicher Weise in die Besoldungsgruppe andere Arten von bösartigem Gewebe, wie Urothelkarzinom 10,11 und Vulva epitheliale Neoplasie Differenzierung 12 angewendet.
ent "> Wir wollen Oktober in eine optische Biopsie entwickelt, Echtzeit-Bildgebung mit on-the-spot Tumordifferenzierung kombiniert. Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, eine perkutane, Nadel basierend beschreiben, Oktober Ansatz bei Patienten mit einer Diagnose feste steigernden Nierenmasse. Diese Methode Beschreibung ist unseres Wissens das erste, um die Möglichkeit von Nadel basierend Oktober von Nierentumoren zu bewerten.Protocol
Representative Results
Discussion
In dieser Veröffentlichung berichten wir über die Möglichkeit der perkutanen, Nadel Sitz Oktober der Niere. Dies ist ein wichtiger erster Schritt bei der Entwicklung der OCT in einer klinisch anwendbare Technik für Tumordifferenzierung als "Optical Biopsy" bezeichnet. Unsere ersten 25 Patienten wurden perkutane Oktober gezeigt, dass eine einfache und sichere Verfahren. Optisches Biopsie hat zwei Vorteile gegenüber herkömmlichen Stanzbiopsien. Zuerst wird die Echtzeit-Erfassung und Analyse von OCT-Daten l…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work is funded by the Cure for Cancer Foundation, Dutch Technology Foundation (STW) and The Netherlands Organisation for Health Research and Development (ZonMw).
Materials
| 15G / 7.5cm Co-Axial Introducer Needle | Angiotech, Gainesville, USA | MCXS1612SX | |
| 18G / 20cm Trocar Needle | Cook medical, Bloomington, USA | DTN-18-20.0-U | |
| 16G / 20cm Quick-Core Biopsy Gun | Cook Medical, Bloomington, USA | G07827 | |
| Ilumien Optis PCI Optimization System (OCT & FFR) | St. Jude medical, St. Paul, USA | C408650 | Part of Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| Dragonfly Duo Imaging Catheter | LightLab Imaging, Westford, USA | C408644 | Part of Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| Sterile Dock Cover | CFI Med. Solutions, Fenton, USA | 200-700-00 | Part of Dragonfly Kit. St. Jude medical, St. Paul, USA. (C4088643) |
| 5ml Luer-lock Syringe | Merit Med. Syst., South Jordan, USA | C408647 | |
| 10ml Syringe | BD, Franklin Lakes, USA | 300912 | |
| 18G Blunt Fill Needle | BD, Franklin Lakes, USA | 305180 | |
| 21G Injection Needle | BD, Franklin Lakes, USA | 301155 | |
| Sterile scalpel | BD, Franklin Lakes, USA | 372611 | |
| NaCl 0,9% solution | Braun, Melsungen AG, Germany | 222434 | |
| Lidocaïne HCl 2% (20mg/ml) solution | Braun, Melsungen AG, Germany | 3624480 | |
| Sterile Ultrasound Gel, Aquasonic 100 | Parker Lab. Inc., Fairfield, USA | GE424609 | |
| Sterile Ultrasound Cover | Microtek Med., Alpharetta, USA | PC1289EU | |
| Pathology Container | |||
| AMIRA software package | FEI Visualization Sciences Group, Hillsboro, USA | Software platform for 3D data analysis | |
| FIJI software package (open source) | Open source, http://fiji.sc/Fiji | Open source image processing software | |
References
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