डिम्बग्रंथि के घावों के ट्रांसवेजाइनल इमेजिंग के लिए एक सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड और फोटोएकोस्टिक इमेजिंग प्रोटोकॉल
Summary
हम डिम्बग्रंथि / एडनेक्सल घावों के ट्रांसवेजाइनल इमेजिंग के लिए एक सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड और फोटोएकोस्टिक इमेजिंग प्रोटोकॉल की रिपोर्ट करते हैं। प्रोटोकॉल अन्य ट्रांसलेशनल फोटोएकॉस्टिक इमेजिंग अध्ययनों के लिए मूल्यवान हो सकता है, विशेष रूप से फोटोएकोस्टिक संकेतों का पता लगाने के लिए वाणिज्यिक अल्ट्रासाउंड सरणियों का उपयोग करने वाले और इमेजिंग के लिए मानक देरी-और-योग बीमफॉर्मिंग एल्गोरिदम।
Abstract
प्रारंभिक पहचान और निदान के लिए विश्वसनीय स्क्रीनिंग टूल की कमी के कारण डिम्बग्रंथि का कैंसर सभी स्त्री रोग संबंधी विकृतियों में सबसे घातक बना हुआ है। फोटोएकोस्टिक इमेजिंग या टोमोग्राफी (पीएटी) एक उभरती हुई इमेजिंग पद्धति है जो डिम्बग्रंथि / एडनेक्सल घावों के कुल हीमोग्लोबिन एकाग्रता (सापेक्ष पैमाने, आरएचबीटी) और रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति (% एसओ 2) प्रदान कर सकती है, जो कैंसर निदान के लिए महत्वपूर्ण पैरामीटर हैं। सह-पंजीकृत अल्ट्रासाउंड (यूएस) के साथ संयुक्त, पीएटी ने डिम्बग्रंथि के कैंसर का पता लगाने और प्रभावी जोखिम मूल्यांकन और सौम्य घावों की अनावश्यक सर्जरी में कमी के लिए डिम्बग्रंथि के घावों का सटीक निदान करने की बड़ी क्षमता का प्रदर्शन किया है। हालांकि, नैदानिक अनुप्रयोगों में पीएटी इमेजिंग प्रोटोकॉल, हमारे ज्ञान के लिए, विभिन्न अध्ययनों के बीच काफी हद तक भिन्न होते हैं। यहां, हम एक ट्रांसवेजाइनल डिम्बग्रंथि के कैंसर इमेजिंग प्रोटोकॉल की रिपोर्ट करते हैं जो अन्य नैदानिक अध्ययनों के लिए फायदेमंद हो सकता है, विशेष रूप से फोटोएकोस्टिक संकेतों और इमेजिंग के लिए मानक देरी-और-योग बीमफॉर्मिंग एल्गोरिदम का पता लगाने के लिए वाणिज्यिक अल्ट्रासाउंड सरणियों का उपयोग करने वाले।
Introduction
फोटोएकोस्टिक इमेजिंग या टोमोग्राफी (पीएटी) एक हाइब्रिड इमेजिंग साधन है जो ऊतक ऑप्टिकल प्रसार सीमा (~ 1 मिमी) से परे अमेरिकी संकल्प और गहराई पर ऑप्टिकल अवशोषण वितरण को मापता है। पीएटी में, जैविक ऊतक को उत्तेजित करने के लिए एक नैनोसेकंड लेजर पल्स का उपयोग किया जाता है, जिससे ऑप्टिकल अवशोषण के कारण क्षणिक तापमान बढ़ जाता है। इससे प्रारंभिक दबाव बढ़ता है, और परिणामी फोटोएकोस्टिक तरंगों को अमेरिकी ट्रांसड्यूसर द्वारा मापा जाता है। मल्टीस्पेक्ट्रल पीएटी में ऊतक को रोशन करने के लिए विभिन्न तरंग दैर्ध्य पर संचालित एक असमर्थ लेजर या कई लेजर का उपयोग शामिल है, जिससे कई तरंग दैर्ध्य पर ऑप्टिकल अवशोषण मानचित्रों का पुनर्निर्माण सक्षम होता है। निकट-अवरक्त (एनआईआर) विंडो में ऑक्सीजन युक्त और डीऑक्सीजनेटेड हीमोग्लोबिन के अंतर अवशोषण के आधार पर, मल्टीस्पेक्ट्रल पीएटी ऑक्सीजन युक्त और डीऑक्सीजनेटेड हीमोग्लोबिन सांद्रता, कुल हीमोग्लोबिन एकाग्रता और रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति के वितरण की गणना कर सकता है, जो ट्यूमर एंजियोजेनेसिस और रक्त ऑक्सीकरण खपत या ट्यूमर चयापचय से संबंधित सभी कार्यात्मक बायोमार्कर हैं। पीएटी ने कई ऑन्कोलॉजी अनुप्रयोगों में सफलता का प्रदर्शन किया है, जैसे डिम्बग्रंथि के कैंसर 1,2, स्तन कैंसर 3,4,5, त्वचा कैंसर6, थायरॉयड कैंसर 7,8, गर्भाशय ग्रीवा कैंसर 9, प्रोस्टेट कैंसर10,11, और कोलोरेक्टल कैंसर12।
डिम्बग्रंथि का कैंसर सभी स्त्री रोग संबंधी विकृतियों में सबसे घातक है। केवल 38% डिम्बग्रंथि के कैंसर का निदान प्रारंभिक (स्थानीयकृत या क्षेत्रीय) चरण में किया जाता है, जहां 5 साल की जीवित रहने की दर 74.2% से 93.1% है। अधिकांश का निदान देर से चरण में किया जाता है, जिसके लिए 5 साल की जीवित रहने की दर 30.8% याउससे कम 13 है। ट्रांसवेजाइनल अल्ट्रासोनोग्राफी (टीयूएस), डॉपलर यूएस, सीरम कैंसर एंटीजन 125 (सीए 125), और मानव एपिडीडिमिस प्रोटीन 4 (एचई 4) सहित वर्तमान नैदानिक निदान विधियों को प्रारंभिक डिम्बग्रंथि के कैंसर निदानके लिए संवेदनशीलता और विशिष्टता की कमी दिखाई गई है। इसके अतिरिक्त, सौम्य डिम्बग्रंथि के घावों का एक बड़ा हिस्सा वर्तमान इमेजिंग प्रौद्योगिकियों के साथ सटीक रूप से निदान करना मुश्किल हो सकता है, जिससे स्वास्थ्य देखभाल लागत और शल्य चिकित्सा जटिलताओं में वृद्धि के साथ अनावश्यक सर्जरी होती है। इस प्रकार, प्रबंधन और परिणामों को अनुकूलित करने के लिए एडनेक्सल द्रव्यमान के जोखिम स्तरीकरण के लिए अतिरिक्त सटीक गैर-इनवेसिव तरीकों की आवश्यकता होती है। स्पष्ट रूप से, एक तकनीक जो प्रारंभिक चरण के डिम्बग्रंथि के कैंसर के प्रति संवेदनशील और विशिष्ट है और सौम्य घावों से घातक की पहचान करने में अधिक सटीक है।
हमारे समूह ने एक नैदानिक अमेरिकी प्रणाली, प्रकाश वितरण के लिए ऑप्टिकल फाइबर को रखने के लिए एक कस्टम-निर्मित जांच म्यान और एक असमर्थ लेजर1 के संयोजन से डिम्बग्रंथि के कैंसर के निदान के लिए एक सह-पंजीकृत ट्रांसवेजाइनल यूएस और पीएटी सिस्टम (यूएसपैट) विकसित किया है। यूएसपैट प्रणाली से प्राप्त कुल हीमोग्लोबिन एकाग्रता (सापेक्ष पैमाने, आरएचबीटी) और रक्त ऑक्सीजन संतृप्ति (% एसओ 2) ने प्रारंभिक चरण के डिम्बग्रंथि के कैंसर का पता लगाने और प्रभावी जोखिम मूल्यांकन के लिए डिम्बग्रंथि के घावों का सटीक निदान करने और अनावश्यक सौम्य घाव सर्जरीमें कमी के लिए बड़ी क्षमता का प्रदर्शन किया है। वर्तमान सिस्टम योजनाबद्ध चित्र 1 में दिखाया गया है, और नियंत्रण ब्लॉक आरेख चित्रा 2 में दिखाया गया है। इस रणनीति में टीयूएस की संवेदनशीलता और विशिष्टता में सुधार के लिए कार्यात्मक पैरामीटर (आरएचबीटी, %एसओ 2) प्रदान करते हुए डिम्बग्रंथि के कैंसर निदान के लिए मौजूदा टीयूएस प्रोटोकॉल में एकीकृत होने की क्षमता है।
Protocol
Representative Results
Discussion
ऑप्टिकल रोशनी
उपयोग किए गए फाइबर की संख्या दो कारकों पर आधारित है: प्रकाश रोशनी एकरूपता और प्रणाली जटिलता। गर्म धब्बों से बचने के लिए त्वचा की सतह पर एक समान प्रकाश रोशनी पैटर्न होना महत्वपूर्?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
यह काम NCI (R01CA151570, R01CA237664) द्वारा समर्थित था। मैथ्यू पॉवेल के नेतृत्व में पूरे जीवाईएन ऑन्कोलॉजी समूह को रोगियों की भर्ती में मदद करने के लिए धन्यवाद देते हैं, रेडियोलॉजिस्ट डॉ कैरी सीगल, विलियम मिडलटन और मलक इटनाई अमेरिकी अध्ययनों में मदद करने के लिए, और पैथोलॉजिस्ट डॉ इयान हेगमैन डेटा की पैथोलॉजी व्याख्या में मदद करने के लिए। लेखक अध्ययन कार्यक्रमों के समन्वय, अध्ययन के लिए रोगियों की पहचान करने और सूचित सहमति प्राप्त करने में मेगन लूथर और जीवाईएन अध्ययन समन्वयकों के प्रयासों को कृतज्ञतापूर्वक स्वीकार करते हैं।
Materials
| Clinical US imaging system | Alpinion Medical Systems | EC-12R | Fully programmable clinical US system |
| Dielectric mirror | Thorlabs | BB1-E03 | Used to reflect light along the optical path |
| Endocavity US transducer | Alpinion Medical Systems | EC3-10 | Transvaginal ultrasound probe |
| Laser power meter | Coherent | LabMax TOP | Used to measure laser energy |
| Multi-mode optical fiber | Thorlabs | FP1000ERT | Couple laser light to the endocavity ultrasound probe |
| Non-polarizing beam splitter plate | Thorlabs | BSW11 | For splitting laser beam into sensors to measure energy |
| Plano-concave lens | Thorlabs | LC1715 | For laser beam expansion |
| Plano-convex lens | Thorlabs | LA1484-B | For laser beam collimation |
| Plano-convex lens | Thorlabs | LA1433-B | Used to focus light into four optical fibers |
| Polarizing beam splitter cube | Thorlabs | PBS252 | For splitting laser beam into four beams |
| Protective probe shealth | Custom 3D printed | Hold and protect the four optical fibers at the tip of the ultrasound probe | |
| Right angle prism mirror | Thorlabs | MRA25-E03 | Used to reflect light along the optical path |
| Tunable laser system | Symphotic TII | LS-2145-LT50PC | Light source for multispectral PAT |
| USPAT control software | Custom developed in C++ | Controls acquisition parameters of the ultrasound machine and the laser wavelength | |
| USPAT image display software | Custom developed in C++ | Displays the US/PAT B-scans and sO2/rHbT maps in real time |
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