في فيفو، عن طريق الجلد، إبرة وبناء، بصري تماسك التصوير المقطعي من الجماهير الكلى
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
وقد أظهرت العقود الماضية زيادة مطردة في معدل الإصابة الجماهير الكلى 1،2. حتى الآن، تم اتخاذ قرارات المعالجة الجماعية الكلى في المقام الأول على أساس التصوير بالرنين المغناطيسي والتصوير CT خصائص والعمر والاعتلال المشترك. لكن هذه الأساليب التشخيصية والمعلمات السريرية تفتقر إلى الجودة للكشف عن حقيقة إمكانات الخبيثة من كتلة الكلى. الخزعة الأساسية أو طموح إبرة بشكل جيد مع النسيج كافية لتقييم المرضية (التشخيص) يوفر موضوعي التمايز الورم مع كل من حساسية وخصوصية في حدود 95-100٪ 3. ولذلك خزعة تكتسب القبول في تقييم الجماهير الكلى المشبوهة 4،5. ومع ذلك، الخزعات دون الأنسجة كافية لإثبات التشخيص أو مع وضعها الطبيعي حمة الكلوي (غير التشخيص) تحدث بمعدل 10-20٪ بشكل عام، وحتى تصل إلى 30٪ في الجماهير الكلوية الصغيرة (<4 سم، SRMs)، وتأخير عملية التشخيص بسبب ضرورة متكررة عن إضافيةإجراءات الخزعة 3،5.
التصوير المقطعي التماسك البصري (OCT) هو طريقة التصوير الرواية التي لديها القدرة على التغلب على العقبات المذكورة في الكلوي التمايز كتلة. استنادا إلى ارتداد مبعثر من ضوء الأشعة تحت الحمراء القريب، أكتوبر توفر صورا مع 15 ميكرون القرار المحوري في لاختراق الأنسجة الفعال 2-3 مم (الشكل 1، 2). وأعرب عن فقدان كثافة إشارة في كل مليمتر من اختراق الأنسجة، وذلك كمحصلة لأنسجة محددة تشتت الضوء، ومعامل التوهين (μ أكتوبر: مم -1) كما وصفها فابر وآخرون 6. الخصائص النسيجية يمكن ربطها μ القيم أكتوبر توفير معلمة الكمية للتمايز الأنسجة (الشكل 3).
خلال التسرطن، تعرض الخلايا الخبيثة عدد متزايد، نوى أكبر حجما وأكثر غير منتظمة الشكل مع مؤشر الانكسار العالي والميتوكوندريا أكثر نشاطا. ونتيجة لهذا overexpression من مكونات الخلايا، وإحداث تغيير في μ أكتوبر هو متوقع عند مقارنة الأورام الخبيثة لأورام حميدة أو الأنسجة تتأثر 7.
مؤخرا قمنا بدراسة قدرة سطحية أكتوبر للتمييز بين الجماهير الكلى الحميدة والخبيثة 8،9. في 16 مريضا، تم الحصول على قياسات أكتوبر داخل منطوق نسيج الورم باستخدام أكتوبر التحقيق وضعت خارجيا. ذراع التحكم تتألف من القياسات أكتوبر من الأنسجة تتأثر في نفس المرضى. وأظهرت الأنسجة الطبيعية معامل التوهين متوسط أقل بكثير مقارنة مع الأنسجة الخبيثة، مؤكدا إمكانية أكتوبر للورم التمايز. وقد تم تطبيق هذا التحليل الكمي بطريقة مماثلة إلى الصف أنواع أخرى من الأنسجة الخبيثة، مثل سرطان الظهارة البولية 10،11 والفرج الظهارية الأورام التمايز 12.
والأنف والحنجرة "> ونحن نهدف إلى تطوير أكتوبر إلى خزعة البصرية، وتوفير التصوير في الوقت الحقيقي جنبا إلى جنب مع على الفور للورم التمايز. والهدف من الدراسة الحالية هو وصف لعن طريق الجلد وإبر مقرها، أكتوبر النهج في تشخيص المرضى مع الصلبة تعزيز كتلة الكلى. هذا الوصف الطريقة، على حد علمنا، أول لتقييم إمكانية إبرة أكتوبر مقرها الأورام الكلوية.Protocol
Representative Results
Discussion
في هذا المنشور نحن تقريرا عن جدوى عن طريق الجلد، إبرة استنادا اكتوبر في الكلى. وهذه خطوة أولى أساسية في تطوير أكتوبر إلى تقنية قابلة للتطبيق سريريا للورم التمايز، ووصف بأنه "خزعة البصرية". وأظهرت لدينا 25 مريضا الأول عن طريق الجلد أكتوبر ليكون الإجراء سهلة وآمنة. …
Divulgazioni
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 | |
Riferimenti
- Jemal, A., Siegel, R., Xu, J., Ward, E. Cancer statistics, 2010. CA Cancer J. Clin. 60, 277-300 (2010).
- Mathew, A., Devesa, S. S., Fraumeni, J. F., Chow, W. H. Global increases in kidney cancer incidence, 1973-1992. Eur. J. Cancer Prev. 11, 171-178 (2002).
- Volpe, A., et al. Contemporary management of small renal masses. Eur. Urol. 60, 501-515 (2011).
- Ljungberg, B., et al. EAU guidelines on renal cell carcinoma: the 2010 update. Eur. Urol. 58, 398-406 (2010).
- Donat, S. M., et al. Follow-up for Clinically Localized Renal Neoplasms. AUA Guideline, J. Urol. 190, 407-416 (2013).
- Faber, D. J., van der Meer, F. J., Aalders, M. C. G., van Leeuwen, T. G. Quantitative measurement of attenuation coefficients of weakly scattering media using optical coherence tomography. Optics Express. 12, 4353-4365 (2004).
- Xie, T. Q., Zeidel, M. L., Pan, Y. T. Detection of tumorigenesis in urinary bladder with optical coherence tomography: optical characterization of morphological changes. Optics Express. 10, 1431-1443 (2002).
- Barwari, K., et al. Differentiation between normal renal tissue and renal tumours using functional optical coherence tomography: a phase I in vivo human study. BJU. Int. 110, E415-E420 (2012).
- Barwari, K., et al. Advanced diagnostics in renal mass using optical coherence tomography: a preliminary report. J. Endourol. 25, 311-315 (2011).
- Cauberg, E. C., et al. Quantitative measurement of attenuation coefficients of bladder biopsies using optical coherence tomography for grading urothelial carcinoma of the bladder. J. Biomed. Opt. 15, 066013 (2010).
- Bus, M. T., et al. Volumetric in vivo visualization of upper urinary tract tumors using optical coherence tomography: a pilot study. J. Urol. 190, 2236-2242 (2013).
- Wessels, R., et al. Optical coherence tomography in vulvar intraepithelial neoplasia. Journal of Biomedical Optics. 17, (2012).
- Yun, S. H., Tearney, G. J., de Boer, J. F., Iftimia, N., Bouma, B. E. High-speed optical frequency-domain imaging. Optics Express. 11, 2953-2963 (2003).
- Kodach, V. M., Kalkman, J., Faber, D. J., van Leeuwen, T. G. Quantitative comparison of the OCT imaging depth at 1300 nm and 1600 nm. Biomed. Opt. Express. 1, 176-185 (2010).
- Kinkelder, R., de Bruin, D. M., Verbraak, F. D., van Leeuwen, T. G., Faber, D. J. Comparison of retinal nerve fiber layer thickness measurements by spectral-domain optical coherence tomography systems using a phantom eye model. J. Biophotonics. 6, 314-320 (2013).
- Baxter, G. M., Sihdu, P. S. . Ultrasound of the Urogenital System. , (2006).
