Multispektrala realtid Fluorescens Imaging för intraoperativ Identifiering av Sentinel Lymph nod i gynekologisk onkologi

Summary

Fluorescens avbildning är en lovande innovativa modaliteten för bildstyrd kirurgi vid kirurgiska onkologi. I denna video beskriver vi den tekniska förfarandet för detektion av sentinel lymfkörtel med fluorescens avbildning som visas upp i gynekologiska oncologicy. En multispektrala fluorescens kamerasystem tillsammans med fluorescerande agenten indocyaningrönt, tillämpas.

Abstract

Prognosen i stort sett alla solida tumörer är beroende av närvaro eller frånvaro av metastaser lymfkörtel. ^1-3 Kirurgisk behandling oftast kombinerar radikal excision av tumören med en full lymfkörtlar i avrinningsområdet av tumören. Dock är borttagande av lymfkörtlar i samband med ökad sjuklighet på grund av infektion, sår sammanbrott och lymfödem. ^4,5 Som ett alternativ, var sentinel lymfkörtel förfarande (SLN) utvecklades för flera årtionden sedan för att upptäcka den första dränerande lymfkörteln från tumören ^6. Vid lymphogenic spridning, är den SLN den första lymfkörteln som påverkas (Figur 1). Om sålunda SLN inte innehåller metastaser, kommer nedströms lymfkörtlar även vara fri från tumören metastaser och behöver inte tas bort. Den SLN förfarandet är en del av behandlingen för många tumörtyper, som bröstcancer och malignt melanom, men även för cancer i vulva och cervix. ⁷ Den nuvarande standardmetod för SLN-detektering av peritumoral injektion av radiocolloid en dag före operation, och ett färgat färgämne intra-operativt. Nackdelar med förfarandet i livmoderhalscancer och vulvacancer är flera injektioner i underlivet, vilket leder till ökad psykisk påfrestning för patienten, och användandet av radioaktiva kolloid.

Multispektrala fluorescens avbildning är en framväxande avbildning modalitet som kan tillämpas intra utan behov av injektion av radiocolloid. För intraoperativ fluorescens avbildning, är två komponenter som behövs: en fluorescerande agent och en kvantitativ optiskt system för intraoperativ avbildning. Som en fluoroforen har vi använt indocyaningrönt (ICG). ICG har använts under många decennier för att bedöma hjärtfunktionen, cerebral perfusion och lever perfusion. ⁸ Det är ett inert läkemedel med en säker farmakologiska biologiska profil. När upphetsad runt 750 nm, avger den ljus i det nära infraröda spektrumet runt 800 nm. En skräddarsydd multispektrala fluorescens kamera system användes. ^9.

Syftet med denna video artikeln är att visa att upptäcka SLN använda intraoperativ fluorescens avbildning hos patienter med livmoderhalscancer och vulvacancer. Fluorescens avbildning används tillsammans med standardförfarandet, bestående av radiocolloid och ett blått färgämne. I framtiden kanske intraoperativ fluorescens avbildning ersätta den nuvarande metoden och är också enkelt överföras till andra indikationer såsom bröstcancer och melanom.

Protocol

1. Intraoperativ Multispektrala Fluorescens Kamera En skräddarsydd kamerasystem utvecklades vid utvecklats vid institutet för biologisk och medicinsk avbildning (IBMI, tekniska universitet / Helmholtz Zentrum München, Tyskland) i nära samarbete med SurgOptix (SurgOptix Inc, Redwood Shores, CA, USA). Installationsprogrammet för intraoperativ multispektrala fluorescens kamerasystem visas i Figur 2. Ljuset passerar genom ett system av optik och är uppdelad i synligt ljus, ljus i emission (fluorescens) våglängdsband och ljus i excitationsvåglängden bandet. Dessa buntar upptäcks av CCD-kameror (CCD) (Figur 2). Multispektralt signaler från alla kameror bearbetas för att korrigera för artefakter och ge sanna kvantitativa fluorokrom bio-distribution. Färg och fluorescens signaler kan visas som separata bilder på externa bildskärmar eller överlagras på en bild. Den excitation och emission filter på kameran ställs in i mätningen häri att samla in vid 750 nm och 800 ± 20 Nm. 2. Optisk kontrastmedel Förberedelser Den fluorescerande kontrastmedel indocyaningrönt (ICG, Pulsion AG, München, Tyskland) är beredd under sterila förhållanden. En koncentration av 0,5 mg / ml används. Det är viktigt att använda sterilt destillerat vatten och inte natriumklorid (NaCl), eftersom de senare kommer att orsaka ICG att aggregera. Efter beredning måste lösningen förvaras mörkt, svalt för att undvika snabb försämring av fluorescensintensitet genom blekning. OBS: Från denna punkt framåt hålla ICG skyddas från ljus. 3. Intraoperativ Imaging – Inställning och injektion av ICG Kameran är placerad och initierade i operationssalen före operation för att minimera påverkan på vanliga kirurgiska ingrepp, och ansluten till HD-skärmar (Figur 2B). Kameran är täckt i standard sterilt draperier (Carl Zeiss Vision BV, Sliedrecht, Nederländerna, OPMI Drape REF 306.071) av utredaren i steril eller kläder. Obs: försiktighet vidtas för att endast använda tydliga desinfektionsmedel, som färgade desinfektionsmedel är ofta autofluorescent och kan störa avbildning förfarande. Dessutom kan steril draperier och kirurgiska markörer autofluorescent. Det rekommenderas att testa alla material som används i OR och operativsystemet fältet för autofluorescens före operationen. Den fluorescerande kontrastmedel indocyaningrönt (ICG) är beredd under sterila förhållanden. En koncentration av 0,5 mg / ml används. Det är viktigt att använda sterilt destillerat vatten och inte NaCl, eftersom de senare kommer att orsaka ICG att aggregera. Efter beredning måste lösningen förvaras mörkt, svalt för att undvika snabb försämring av fluorescensintensiteten. Obs: det är lämpligt att byta handskar efter att förbereda regeringskonferensen, eftersom även en liten mängd spill av ICG kan påverka bildkvaliteten. Den avbildning inleds efter att ha öppnat buken. När det intressanta området är utsatt, är kameran manövreras i operativsystemet fältet. Zoom och fokus justeras under sterila förhållanden. Ljus i operationssalen är avstängda för bättre detektering av fluorescens signalen. 1,0 ml av 0,5 mg / ml ICG blandas med 1,0 ml av standardlösningen blå färg (Patent Blue / bleu patente, Guerbet, Frankrike) i en spruta. Kirurgen injicerar kontrastmedel i fyra kvadranter kring den primära tumören, vilket förhindrar spill av agenten. Observera: i händelse av spill av ICG på kirurgiska handskar, är det nödvändigt att byta handskar. Stillbilder eller i realtid videor förvärvas av lymfflödet och utseendet på den fluorescerande sentinel lymfkörtel (Figur 3). Alla bilder och videoklipp direkt sparas på datorn. Bortsett från fluorescens är SLN också upptäcks i enlighet med standardprotokoll, antingen med hjälp av en gamma sond eller genom okulärbesiktning för en blå missfärgning, eller båda. Det radioaktiva spårämne är i allmänhet ges en dag före operationen, varefter en lymphoscintigram utförs för att upptäcka en radioaktiv SLN. Detta är en del av standarden förfarandet och har ingen plats i fluorescens avbildning protokollet. Real-time excision av SLN styrs av både fluorescens och blå missfärgning av lymfkörtlar. I realtid i kameran hjälper till att upptäcka för någon kvarleva fluorescens eller oväntade lokaliseringar av fluorescerande noder. Efter excision av SLN, är ex vivo bilder förvärvades av alla censurerade lymfkörtlar för förekomst av en fluorescerande signal. Exponeringstiden kan förlängas till högre upplösning när du tar stillbilder (Figur 4). Histopatologisk undersökning av lymfkörtlar avslöjar närvaro eller frånvaro av tumörceller i sentinel lymfkörtel. 4. Representative Resultat Lysrör lymfkörtlar kan detekteras med en hög signal-bakgrund-förhållande. Dessutom kan flödet av ICG via lymfkärl övervakas så att i realtid kartlägga lymfkörtel. Resultaten kan påverkas genom att öka djupet på noden, eventuellt kräver olika belysning rutiner för att uppnå upptäckt. Framtida tillämpning av särskilda riktade tumör fluorescerande medel kan ge intraoperativ upptäckt av en positiv SLN med cancerceller med denna teknik. Figur 1. Den sentinel lymfkörtel (SLN) teorin. SLN är den första dränerande lymfkörteln (s) från tumören. Figur 2. Schematisk bild av multispektrala fluorescens kamerasystem (A). Den grundläggande inställningen av kamerasystemet i operationssalen (B). Figur 3. Multispektrala fluorescens avbildning av en lymfkörtel i vulvacancer. Color bild av en lymfkörtel in vivo (A). Fluorescens bild av samma lymfkörtel, in vivo (B). Pseudofärger fluorescens bild ovanpå färgbilden (C). Figur 4. Multispektrala fluorescens avbildning av en lymfkörtel ex vivo i livmoderhalscancer. Color bild av en lymfkörtel ex vivo (A). Fluorescens bild av samma lymfkörtel, ex vivo (B). Pseudofärger fluorescens bild ovanpå färgbilden (C).

Discussion

Denna video visar tillämpningen av multispektrala intraoperativ fluorescens bildteknik för intraoperativ detektion av sentinel lymfkörtel (SLN) i gynekologisk onkologi. Den metod som har vissa fördelar jämfört med konventionell SLN förfarande. Injektionen sker under det kirurgiska ingreppet i sig med patienten sövd snarare än en dag före operationen, som är mer patientvänlig, särskilt i gynekologisk cancer. Dessutom ger intraoperativ avbildning kirurgen med direkt visuell återkoppling av lymfflödet och dränering mönster till SLN, snarare än indirekt via en Geiger-teller. I livmoderhalscancer, där lymfkörtlarna sitter djupt i bäckenet, kan detta bidra till att förbättra upptäckt.

Ändå ligger den största betydelsen i step-up-strategi för riktade avbildning. Riktade fluorescerande kontrastmedel kan vara smält med tumör-specifika antikroppar eller substrat specifikt riktade mot tumörcellerna. På detta sätt har intraoperativ fluorescens avbildning stor potential att radikalt förändra nuvarande praxis onkologisk kirurgi.

Materials

Material Name	Tipo	Company	Catalogue Number	Comment
Indocyanine Green (ICG)		Pulsion Medical Systems AG, Munich, Germany	D-81829	A solution of ICG in distilled water is used and not in NaCl 0.9%.
Patent blue / Bleu patenté		Guerbet, Paris, France	12322784
Sterile water for injection		B. Braun
Multispectral fluorescence camera system		Institute for Biological and Medical Imaging (IBMI), Technical University, Munich, Germany and SurgOptix Inc, USA	prototype