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.
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.
De siste tiårene har vist en jevn økning i forekomsten av nyre massene 1,2. Inntil nå har nyremasse behandling beslutninger blitt laget hovedsakelig på grunnlag av MR og CT bildekarakteristikk, alder og komorbiditet. Men disse diagnostiske metoder og kliniske parametre mangler finesse å virkelig oppdage ondartet potensialet for en nyre masse. En biopsi eller fine nål aspirasjon med tilstrekkelig vev for patologisk vurdering (diagnostisk) gir objektive tumor differensiering med både sensitivitet og spesifisitet i området fra 95 til 100% 3. Derfor biopsi er å få aksept i evalueringen av mistenkelige nyre massene 4,5. Men for å biopsier uten tilstrekkelig vev etablere en diagnose eller med normal nyreparenchymet (ikke-diagnostisk) forekommer i en mengde av 10-20% totalt, og til og med opp til 30% i små nyre masser (<4 cm, SRMs), forsinke den diagnostiske prosessen på grunn av hyppig nødvendighet for ytterligerebiopsi prosedyrer 3,5.
Optisk koherens tomografi (OCT) er et nytt avbildningsfunksjonalitet som har potensial til å overvinne de nevnte hindringer i renal mass differensiering. Basert på tilbakespredning av nær infrarødt lys, gir oktober bilder med en 15 um aksial oppløsning med en effektiv vevspenetrasjon på 2-3 mm (figur 1, 2). Tap av signalintensitet per millimeter av vevspenetrering, en resulterende vev-spesifikk lysspredning, er uttrykt som dempningskoeffisienten (μ oktober: -1 mm) som beskrevet av Faber et al 6.. Histologiske karakteristika kan korreleres til μ oktober verdier som gir en kvantitativ parameter for vev differensiering (figur 3).
I løpet av kreft, ondartede celler viser et økt antall, større og mer uregelmessig formet kjerner med en høyere brytningsindeks og mer aktive mitokondrier. På grunn av dette overekspresjon av cellekomponenter, er en endring i μ oktober å forvente når man sammenligner ondartede svulster til godartede svulster eller upåvirket vev 7.
Nylig har vi studert muligheten for overfladisk oktober å skille mellom godartede og ondartede nyre massene 8,9. I 16 pasienter, ble intra-operative oktober målinger av svulstvev innhentet ved hjelp av et eksternt plassert oktober sonde. Kontrollarmen består av oktober målinger av upåvirket vev i de samme pasientene. Normalt vev viste en betydelig lavere midlere dempningskoeffisienten sammenlignet med ondartet vev, bekrefter potensialet i oktober for tumor differensiering. Denne kvantitative analysen er blitt anvendt på en lignende måte til å karakter andre typer av malignt vev, slik som uroteliale karsinom 10,11 og vulva epitelial neoplasi 12 differensiering.
ent "> Vi tar sikte på å utvikle oktober til en optisk biopsi, tilby sanntids bildebehandling kombinert med on-the-spot svulst differensiering. Målet med studien er å beskrive en perkutan, nål basert, oktober tilnærming hos pasienter diagnostisert med en solid Økende nedsatt masse. Denne metoden beskrivelse er, så vidt vi vet, den første til å vurdere muligheten for nål basert oktober av nyresvulster.I denne publikasjonen rapporterer vi på muligheten for perkutan, nål basert, oktober i nyrene. Dette er et viktig første skritt i utviklingen av oktober til en klinisk relevant teknikk for svulst differensiering, betegnes som en "Optical Biopsi". Våre første 25 pasienter har vist perkutan oktober for å være en enkel og trygg prosedyre. En optisk biopsi har to fordeler fremfor konvensjonelle kjerne biopsier. Først vil den reelle tiden innsamling og analyse av oktober data gi umiddelbar diagnostiske resu…
The authors have nothing to disclose.
This work is funded by the Cure for Cancer Foundation, Dutch Technology Foundation (STW) and The Netherlands Organisation for Health Research and Development (ZonMw).
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 |