В естественных условиях, чрескожной иглы основе оптической когерентной томографии почек масс
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
В последние десятилетия показали устойчивый рост заболеваемости опухолями почек 1,2. До сих пор, почечная решения массового лечения не было сделано, прежде всего, на основе МРТ и КТ характеристик изображений, возраста и сопутствующих заболеваний. Однако эти методы диагностики и клинические параметры не имеют утонченность действительно обнаружить злокачественную потенциал почечной массы. Пункционная биопсия или тонкой иглой с достаточной ткани патологических оценка (диагностика) обеспечивает объективную дифференцировка опухоли как с чувствительностью и специфичностью в диапазоне 95-100% 3. Поэтому биопсия получает признание в оценке подозрительных опухолей почек 4,5. Тем не менее, биопсия без достаточного ткани, чтобы установить диагноз или с нормальной почечной паренхимы (не-диагностическая) происходят со скоростью 10-20% в целом, и даже до 30% в небольших опухолей почки (<4 см, ГСО), задерживая диагностический процесс из-за частого необходимость в дополнительномпроцедур биопсии 3,5.
Оптическая когерентная томография (ОКТ) роман методом визуализации, который имеет потенциал, чтобы преодолеть вышеупомянутые препятствия в почечной ткани дифференциации. На основе обратного рассеяния света из ближней инфракрасной, октябрь обеспечивает изображения с осевой размер 15 мкм в качестве эффективного проникновения в ткани 2-3 мм (фиг.1, 2). Потеря интенсивности сигнала на миллиметр от проникновения в ткани, в результирующей ткане-специфической рассеяния света, выражается в виде коэффициента ослабления (μ октября: мм -1), как описано Faber и др. 6. Гистологические характеристики могут быть соотнесены с μ значения октябре обеспечение количественного параметра для тканевой дифференцировки (рис 3).
Во время канцерогенеза, злокачественные клетки проявляют повышенное количество, более крупные и неправильной формы ядер с более высокий показатель преломления и более активные митохондрии. В связи с этим сверхэкспрессии клеточных компонентов, изменение μ октября следует ожидать при сравнении злокачественных опухолей, чтобы доброкачественных опухолей или без изменений ткани 7.
Недавно мы изучали способность поверхностного октября по дифференцировать доброкачественные и злокачественные опухолей почек 8,9. В 16 пациентов, интраоперационные измерения октября опухолевой ткани были получены с использованием внешнего размещены октября зонд. Рычаг состоит ОКТ измерений незатронутой ткани в тех же пациентов. Нормальные ткани имели значительно меньший средний коэффициент ослабления по сравнению с злокачественной ткани, подтверждая потенциал ОКТ для дифференцировки опухоли. Этот количественный анализ был применен таким же образом до степени других типов злокачественных тканей, таких как рак мочевых путей 10,11 и эпителиальной неоплазии вульвы дифференциации 12.
ЛОР "> Мы стремимся развивать октября в оптический биопсии, обеспечивая изображения в режиме реального времени в сочетании с на-месте дифференцировки опухоли. Целью данного исследования является описание чрескожной иглы основе, октябрь подход у пациентов с диагнозом твердый Повышение почечной массы. Это описание метод, по нашим сведениям, первым оценить возможность иглой на основе октября опухолей почек.Protocol
Representative Results
Discussion
В этой публикации мы сообщаем о возможности чрескожной иглы основе, октябрь почки. Это важный первый шаг в развитии ОКТ в его клинического применения методики для дифференцировки опухоли, называется, как "оптический биопсии». Наши первые 25 пациентов показали, чрескожное октября по б…
Disclosures
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
- 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).
