Protocole d’échographie et d’imagerie photoacoustique coenregistré pour l’imagerie transvaginale des lésions ovariennes

Résumé

Nous rapportons un protocole d’échographie et d’imagerie photoacoustique coenregistré pour l’imagerie transvaginale des lésions ovariennes / annexielles. Le protocole peut être utile pour d’autres études d’imagerie photoacoustique translationnelle, en particulier celles utilisant des réseaux d’ultrasons commerciaux pour la détection de signaux photoacoustiques et des algorithmes standard de formation de faisceau de retard et de somme pour l’imagerie.

Résumé

Le cancer de l’ovaire reste le plus mortel de toutes les tumeurs malignes gynécologiques en raison du manque d’outils de dépistage fiables pour la détection et le diagnostic précoces. L’imagerie photoacoustique ou tomographie (PAT) est une modalité d’imagerie émergente qui peut fournir la concentration totale d’hémoglobine (échelle relative, rHbT) et la saturation en oxygène du sang (%sO2) des lésions ovariennes / annexielles, qui sont des paramètres importants pour le diagnostic du cancer. Combinée à l’échographie coenregistrée (US), la PAT a démontré un grand potentiel pour détecter les cancers de l’ovaire et pour diagnostiquer avec précision les lésions ovariennes pour une évaluation efficace des risques et la réduction des chirurgies inutiles des lésions bénignes. Cependant, les protocoles d’imagerie PAT dans les applications cliniques, à notre connaissance, varient considérablement d’une étude à l’autre. Ici, nous rapportons un protocole d’imagerie du cancer de l’ovaire transvaginal qui peut être bénéfique pour d’autres études cliniques, en particulier celles utilisant des réseaux d’ultrasons commerciaux pour la détection de signaux photoacoustiques et des algorithmes standard de formation de faisceau de retard et de somme pour l’imagerie.

Introduction

L’imagerie photoacoustique ou tomographie (PAT) est une modalité d’imagerie hybride qui mesure la distribution d’absorption optique à la résolution américaine et à des profondeurs bien au-delà de la limite de diffusion optique tissulaire (~ 1 mm). Dans la PAT, une impulsion laser nanoseconde est utilisée pour exciter les tissus biologiques, provoquant une augmentation transitoire de la température due à l’absorption optique. Cela conduit à une augmentation de pression initiale, et les ondes photoacoustiques résultantes sont mesurées par des transducteurs américains. Le PAT multispectral implique l’utilisation d’un laser accordable ou de plusieurs lasers fonctionnant à....

Protocole

Toutes les recherches effectuées ont été approuvées par le Washington University Institutional Review Board.

1. Configuration du système : éclairage optique (Figure 1)

1. Utilisez un laser Nd:YAG pompant un laser Ti-saphir accordable pulsé (690-890 nm) à 10 Hz.
2. Étendre le faisceau laser en divergeant d’abord le faisceau avec une lentille plano-concave, puis en collimant le faisceau avec une lentille plano-convexe. Utilisez deux miroirs pour diriger le faisceau sur un séparateur de faisceau (décrit ci-dessous).
3. Divisez le faisceau laser étendu en quatr....

Résultats

Ici, nous montrons des exemples de lésions ovariennes malignes et normales imagées par USPAT. La figure 3 montre une femme préménopausée de 50 ans présentant des masses annexielles multikystiques bilatérales révélées par une tomodensitométrie à contraste amélioré. La figure 3A montre l’image américaine de l’annexex gauche avec le retour sur investissement marquant le nodule solide suspect à l’intérieur de la lésion kystique. La figure 3B

Discussion

Éclairage optique
Le nombre de fibres utilisées est basé sur deux facteurs: l’uniformité de l’éclairage lumineux et la complexité du système. Il est essentiel d’avoir un modèle d’éclairage lumineux uniforme à la surface de la peau pour éviter les points chauds. Il est également important de garder le système simple et robuste avec un nombre minimal de fibres. L’utilisation de quatre fibres distinctes s’est déjà révélée optimale pour créer un éclairage uniforme à des profondeurs de plusieurs millimètre.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Système d’imagerie clinique US	Alpinion Medical Systems	EC-12R	Système clinique US entièrement programmable
Miroir diélectrique	Thorlabs	BB1-E03	Utilisé pour réfléchir la lumière le long du chemin optique
Transducteur US endocavité	Alpinion Medical Systems	EC3-10	Sonde à ultrasons transvaginale
Wattmètre laser	Coherent	LabMax TOP	Utilisé pour mesurer l’énergie laser
Fibre optique multimode	Thorlabs	FP1000ERT	Couplage de la lumière laser à la sonde à ultrasons endocavitaire
Plaque séparatrice de faisceau non polarisante	Thorlabs	BSW11	Pour diviser le faisceau laser en capteurs pour mesurer l’énergie
Lentille plano-concave	Thorlabs	LC1715	Pour l’expansion du faisceau laser
Lentille plano-convexe  ;	Thorlabs	LA1484-B	Pour la collimation par faisceau laser
Lentille plano-convexe	Thorlabs	LA1433-B	Utilisé pour focaliser la lumière en quatre fibres optiques
Cube séparateur de faisceau polarisant	Thorlabs	PBS252	Pour diviser le faisceau laser en quatre faisceaux
Sonde de protection shealth	Impression		Tenez et protégez les quatre fibres optiques à l’extrémité de la sonde à ultrasons
Miroir à prisme à angle droit	Thorlabs	MRA25-E03	Utilisé pour réfléchir la lumière le long du chemin optique
Système laser accordable	Symphotic TII	LS-2145-LT50PC	Source lumineuse pour PAT multispectral
Logiciel de contrôle USPAT Développé	sur mesure en C++		Contrôle les paramètres d’acquisition de l’échographe et de la longueur d’onde laser Logiciel d’affichage d’images
USPAT Développé	sur mesure en C++		Affiche les cartes US/PAT B-scans et sO2/rHbT en réel Heure

3D personnalisée