Riportiamo un protocollo di ecografia e imaging fotoacustico coregistrato per l'imaging transvaginale delle lesioni ovariche/annessiali. Il protocollo può essere prezioso per altri studi di imaging fotoacustico traslazionale, in particolare quelli che utilizzano array di ultrasuoni commerciali per il rilevamento di segnali fotoacustici e algoritmi standard di beamforming a distanza e somma per l'imaging.
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Articolo metodologico
Un protocollo di ecografia e imaging fotoacustico coregistrato per l'imaging transvaginale delle lesioni ovariche
In questo articolo
Sommario
Abstract
Il cancro ovarico rimane il più mortale di tutti i tumori maligni ginecologici a causa della mancanza di strumenti di screening affidabili per la diagnosi precoce. L'imaging fotoacustico o la tomografia (PAT) è una modalità di imaging emergente che può fornire la concentrazione totale di emoglobina (scala relativa, rHbT) e la saturazione di ossigeno nel sangue (%sO2) delle lesioni ovariche/annessiali, che sono parametri importanti per la diagnosi del cancro. In combinazione con l'ecografia coregistrata (US), PAT ha dimostrato un grande potenziale per rilevare i tumori ovarici e per diagnosticare accuratamente le lesioni ovariche per un'efficace valutazione del rischio e la riduzione di interventi chirurgici non necessari di lesioni benigne. Tuttavia, i protocolli di imaging PAT nelle applicazioni cliniche, per quanto ne sappiamo, variano ampiamente tra i diversi studi. Qui, riportiamo un protocollo di imaging del cancro ovarico transvaginale che può essere utile per altri studi clinici, in particolare quelli che utilizzano array di ultrasuoni commerciali per il rilevamento di segnali fotoacustici e algoritmi standard di beamforming a ritardo e somma per l'imaging.
Introduzione
L'imaging fotoacustico o tomografia (PAT) è una modalità di imaging ibrida che misura la distribuzione dell'assorbimento ottico a risoluzione e profondità statunitensi ben oltre il limite di diffusione ottica tissutale (~ 1 mm). In PAT, un impulso laser di nanosecondi viene utilizzato per eccitare il tessuto biologico, causando un aumento transitorio della temperatura dovuto all'assorbimento ottico. Ciò porta ad un aumento iniziale della pressione e le onde fotoacustiche risultanti vengono misurate dai trasduttori statunitensi. La PAT multispettrale prevede l'uso di un laser sintonizzabile o di laser multipli che operano a diverse lunghezze d'onda per illuminare il te....
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Protocollo
Tutte le ricerche eseguite sono state approvate dal Washington University Institutional Review Board.
1. Configurazione del sistema: illuminazione ottica (Figura 1)
- Utilizzare un laser Nd:YAG pompando un laser T-zaffiro pulsato sintonizzabile (690-890 nm) a 10 Hz.
- Espandere il raggio laser prima divergendo il raggio con una lente plano-concava e poi collimando il fascio con una lente plano-convessa. Utilizzare due specchi per dirigere il raggio su un beam splitter (descritto di seguito).
- Dividere il raggio laser espanso in quattro fasci con uguale ....
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Risultati
Qui, mostriamo esempi di lesioni ovariche maligne e normali ripresi da USPAT. La Figura 3 mostra una donna in premenopausa di 50 anni con masse annessali multicistiche bilaterali rivelate da TC con mezzo di contrasto. La Figura 3A mostra l'immagine statunitense degli annessi sinistri con il ROI che segna il nodulo solido sospetto all'interno della lesione cistica. La Figura 3B mostra la mappa PAT rHbT sovrapposta agli Stati Uniti e .......
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Discussione
Illuminazione ottica
Il numero di fibre utilizzate si basa su due fattori: uniformità dell'illuminazione della luce e complessità del sistema. È fondamentale avere un modello di illuminazione uniforme della luce sulla superficie della pelle per evitare punti caldi. È anche importante mantenere il sistema semplice e robusto con un numero minimo di fibre. L'uso di quattro fibre separate ha precedentemente dimostrato di essere ottimale per creare un'illuminazione uniforme a profondità di diversi millimet.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno interessi finanziari rilevanti nel manoscritto e nessun altro potenziale conflitto di interessi da rivelare.
Ringraziamenti
Questo lavoro è stato sostenuto dal NSC (R01CA151570, R01CA237664). Gli autori ringraziano l'intero gruppo di oncologia GYN guidato dal Dr. Mathew Powell per aver aiutato a reclutare pazienti, i radiologi Drs. Cary Siegel, William Middleton e Malak Itnai per aver aiutato con gli studi statunitensi e il patologo Dr. Ian Hagemann per aiutare con l'interpretazione patologica dei dati. Gli autori riconoscono con gratitudine gli sforzi di Megan Luther e dei coordinatori dello studio GYN nel coordinare i programmi di studio, identificare i pazienti per lo studio e ottenere il consenso informato.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Sistema di imaging ecografico clinico | Alpinion Medical Systems | EC-12R | Sistema ecografico clinico completamente programmabile |
| Specchio dielettrico | Thorlabs | BB1-E03 | Utilizzato per riflettere la luce lungo il percorso ottico |
| Trasduttore ecografico endocavitario | Alpinion Medical Systems | EC3-10 | Sonda ecografica transvaginale |
| Misuratore di potenza laser | Coerente | LabMax TOP | Usato per misurare l'energia laser |
| Fibra ottica multimodale | Thorlabs | FP1000ERT | Accoppiare la luce laser alla sonda ecografica endocavitaria |
| Piastra divisore di fascio non polarizzante | Thorlabs | BSW11 | Per dividere il raggio laser in sensori per misurare l'energia |
| Lente piano-concava | Thorlabs | LC1715 | Per l'espansione del raggio laser |
| Lente piano-convessa | Thorlabs | LA1484-B | Per la collimazione del raggio laser |
| Lente piano-convessa | Thorlabs | LA1433-B | Utilizzato per focalizzare la luce in quattro fibre ottiche |
| Cubo divisore di fascio polarizzatore | Thorlabs | PBS252 | Per dividere il raggio laser in quattro raggi |
| Sonda protettiva shealth Stampato | in 3D personalizzato | Tenere e proteggere le quattro fibre ottiche sulla punta della sonda a ultrasuoni | |
| Specchio prismatico ad angolo retto | Thorlabs | MRA25-E03 | Utilizzato per riflettere la luce lungo il percorso ottico |
| Sistema laser sintonizzabile | Symphotic TII | LS-2145-LT50PC | Sorgente luminosa per PAT multispettrale |
| Software di controllo USPAT | sviluppato su misura in C++ | Controlla i parametri di acquisizione della macchina a ultrasuoni e della lunghezza d'onda del laser | |
| Software di visualizzazione delle immagini USPAT | Sviluppato su misura in C++ | Visualizza le scansioni B US/PAT e le mappe sO2/rHbT in tempo reale Ore |
Riferimenti
- Nandy, S., et al. Evaluation of ovarian cancer: Initial application of coregistered photoacoustic tomography and US. Radiology. 289 (3), 740-747 (2018).
- Amidi, E., et al. Role of blo....
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Ristampe e permessi
