Vivo, Perkütan, İğne Tabanlı, Böbrek Kitlelerin Optik Koherens Tomografi
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
Geçtiğimiz yıl renal kitlelerin 1,2 insidansında sürekli bir artış göstermiştir. Şimdiye kadar, böbrek kitle tedavi kararları başta MR ve BT görüntüleme özellikleri, yaş ve komorbidite temelinde yapılmıştır. Ancak bu tanı yöntemleri ve klinik parametreler gerçekten bir renal kitlenin malign potansiyeli tespit incelik yoksundur. Bir kor biyopsi veya patolojik değerlendirme (teşhis) için yeterli doku ile ince iğne aspirasyon 95-100% 3 aralığında duyarlılık ve özgüllük hem objektif tümör farklılaşması sağlar. Bu nedenle biyopsi şüpheli renal kitlelerin 4,5 değerlendirilmesinde kabul görmektedir. Ancak, yeterli doku olmadan biyopsileri geciktirmek, tanı ya da böbrek parankim (non-diagnostik) Normal genel% 10-20 oranında görülür ve hatta küçük renal kitlelerde% 30'a kadar olan (<4 cm, KRK) kurmak Ek için sık sık gerekliliği nedeniyle tanı sürecibiyopsi 3,5.
Optik koherens tomografi (OCT) renal kitle farklılaşması yukarıda belirtilen engellerin üstesinden potansiyeline sahip yeni bir görüntüleme yöntemidir. Yakın kızılötesi ışığın saçılma dayanarak, Ekim 2-3 mm etkili bir doku penetrasyonu bir 15 mikron eksenel çözünürlükte görüntüler sağlar (Şekil 1, 2). doku penetrasyonu, dokuya özel ışık saçılımı bir bileşke, her milimetresi başına sinyal yoğunluğu kaybı zayıflama katsayısı olarak ifade edilir (μ Ekim: mm-1). Faber ve diğerleri 6 tarafından tarif edildiği gibi. Histolojik özellikleri, doku farklılaşması (Şekil 3) için bir nicel parametre sağlayan Ekim değerleri μ için ilişkili olabilir.
Karsinogenezis sırasında, habis hücreler artan sayıda, daha büyük ve daha düzensiz şekilli çekirdekler görüntüler daha yüksek bir kırılma endeksi ve daha aktif mitokondri. Nedeniyle hücre bileşenlerinin bu aşırı ekspresyonuna bağlı olarak, μ Ekim bir değişiklik iyi huylu tümörler ya da etkilenmemiş doku 7'ye habis tümörler karşılaştırırken beklenebilir.
Son zamanlarda biz benign ve malign böbrek kitlelerinin 8,9 ayırt etmek için yüzeysel Ekim yeteneğini okudu. 16 hastalarda ise, tümör dokusunun intra-operatif Ekim ölçümler harici olarak yerleştirilen Ekim sonda kullanılarak elde edilmiştir. Aynı hastalarda etkilenmemiş doku Ekim ölçümleri oluşan kontrol kolu. Normal doku tümörü farklılaşması için Ekim potansiyelini teyit malign doku ile karşılaştırıldığında önemli ölçüde daha düşük medyan zayıflama katsayısı gösterdi. Bu nicel analiz gibi ürotelyal karsinom 10,11 ve vulvar epitel neoplazi farklılaşma 12 gibi malign dokusu, sınıf diğer türlerine benzer bir şekilde uygulanmıştır.
ent "> Gerçek zamanlı görüntüleme yerinde tümör farklılaşması ile birlikte. Bu çalışmanın amacı esaslı bir perkütan, iğne tanımlamaktır sağlayan bir optik biyopsi haline Ekim geliştirmeyi hedefleyen, hastalarda Ekim yaklaşım tanısı Katı arttırıcı renal kitle. Bu yöntem açıklaması, bildiğimiz kadarıyla, ilk böbrek tümörlerinin iğne olasılığını tabanlı Ekim değerlendirmek için.Protocol
Representative Results
Discussion
Bu yayında biz böbrek, Ekim merkezli perkütan iğne fizibilite raporu. Bu "Optik Biyopsi" olarak adlandırılan tümör farklılaşması için bir klinik uygulanabilir tekniği, içine OCT gelişiminde önemli bir ilk adımdır. Bizim ilk 25 hasta kolay ve güvenli bir prosedür olarak perkütan Ekim göstermiştir. Bir optik biyopsi geleneksel çekirdek biyopsisi üzerinden iki avantajı vardır. İlk olarak, Ekim verilerin gerçek zamanlı toplama ve analiz konvansiyonel patolojinin işlem süresi 5-10 g?…
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).
