Krooninen sairaus

tiivistelmä

Johdanto

Määrittely kasvain ei-kasvainkudoksessa on yksi suurimmista haasteista syövän leikkaus. Kirurgit ovat riippuvaisia ​​visuaalisia ja tuntoon vihjeitä valita, mitkä kudokset olisi poistettava potilaalta. Viime aikoina olemme ja muut ovat hypothesized lähi-infrapuna (NIR) kuvantaminen voidaan käyttää leikkauksen aikana erottamaan kasvainten normaalista kudoksesta.

Methods

ilmoittautunut 8 kulmahampaat ja 5 ihmisillä leikattiin syöpä varten NIR kuvantamisen. Potilaat injektoitiin indosyaniinivihreä (ICG), FDA: n hyväksymää ei-reseptorin erityinen NIR väriaine, joka kerääntyy hyperpermeable kudoksissa, 16-24 tuntia ennen leikkausta. Leikkauksen aikana, NIR kuvantaminen on käytetty erottamaan kasvain ei-kasvainkudoksessa.

Tulokset

NIR kuvantamisen tunnistaa kaikki kasvaimet, joissa on keskimääräinen signaali-tausta-suhde 6,7. Optinen kuvat olivat hyödyllisiä leikkauksen aikana vuonna erotteleva normaalia kudosta syöpään. 3 koiran tapauksissa ja 1 ihmisen tapauksessa ympäröivään kudokseen kasvain tulehtunut vuoksi tukos verisuonten tarjonnan takia massan vaikutus. Näissä tapauksissa NIR kuvantamisen voinut erottaa kasvainkudoksen kudoksesta, joka oli ruuhkainen, edematous eikä sisältävät syöpää.

Johtopäätökset

Tämä tutkimus osoittaa, että NIR kuvantamisen voivat tunnistaa kasvaimia normaaleista kudoksista, tarjoaa erinomaiset kudos sijaan ja se helpottaa resektio kasvainten. Kuitenkin tilanteissa, joissa on merkittävää peritumoraalista tulehdus, NIR kuvantamisen ICG ei ole hyödyllistä. Tämä viittaa siihen, että ei-kohdennettu NIR väriaineita, jotka kertyvät hyperpermeable kudoksissa on merkittäviä rajoituksia tulevaisuudessa, ja reseptori-spesifisten NIR väriaineita voi olla tarpeen ratkaista tämä ongelma.

Citation: Holt D, Okusanya O, Judy R, Venegas O, Jiang J, DeJesus E, et ai. (2014) Intraoperative Near-Infrared Imaging voi erottaa Cancer Normal Tissue mutta ei tulehdus. PLoS ONE 9 (7): e103342. doi: 10,1371 /journal.pone.0103342

Editor: Gabriele Multhoff, Technische Universität München, Saksa

vastaanotettu: 22 tammikuu 2014; Hyväksytty: 30 Kesäkuu 2014; Julkaistu: 29 heinäkuu 2014

Copyright: © 2014 Holt et ai. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Tämä työ tukivat American Surgical Association (SS) ja National Institutes of Health Transformative R01 CA163256-01 (DH, MW, SN, SS). Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat lukenut lehden politiikan ja ovat seuraavat ristiriitoja: SN on konsultti for SpectroPath, Inc., startup-yritys Atlanta, GA kehittää edistyneitä instrumentointi ja nanohiukkasten varjoaineita kuvaohjatut leikkausta. SN: n konsultointi ei muuta tekijöiden noudattaminen PLoS One politiikkaa jakaa tietoja ja materiaaleja.

Johdanto

Leikkaus on tehokkain hoito kiinteitä kasvaimia Yhdysvalloissa, ja puolet syöpäpotilaiden leikkaukseen kovettuneen tarkoituksessa. [1] kuitenkin huolimatta ”parantava” kirurginen resektio, 20-50% potilaista, joille tehdään leikkaus kehittämään paikallisia toistuminen. [1] potilaita, joille kehittyy paikallisen uusiutumisen on merkittävästi alentunut 5-v selviytymisen. [1], [2]

Paikalliset toistuminen on määrä kasvainsoluja, jotka ovat jääneet aikaan leikkauksen. Pieniä erillisiä kasvaimia kiinteiden elinten voidaan tyypillisesti poistaa hyviä tuloksia. Toisaalta, jossa määritellään reunat kasvain (kasvain marginaalit) on erityisen haastava syöpiä, jotka ovat tunkeutuneet viereisten rakenteiden tai ovat kehittäneet peritumoraalista johtuvia muutoksia verisuonitukos. Nämä asemointia ovat todennäköisemmin asian ja kehittämään paikallisia toistuminen. Kirurgit käyttävät tavallisesti brutto (makroskooppiset) tutkiminen kasvaimen käyttää silmämääräinen tarkastus ja sormi tunnustelu määritellä kasvaimen marginaalit. Kuitenkin monissa tapauksissa tämä lähestymistapa saavutetaan kasvain-negatiivisten kirurginen marginaalit vain 50% ajasta. [3], [4] Kirurgit voivat hyödyntää intraoperative patologia kuulemiseen. Kuitenkin intraoperative jäädytetty osassa esitetään omat vaikeuksia myös teknisiä haasteita jäädyttämistä kudosten kudoksen esineitä jäätymisen, kustannukset, menetys kudoksen pienissä yksilöiden pysyvään osassa diagnoosin, ja huono saatavuus in ”reaaliajassa”.

Monet ryhmät ovat alkaneet tutkivat intraoperative lähi-infrapuna (NIR) kuvantaminen, jotta löydetään kasvaimia. [5], [6], [7], [8], [9], [10] NIR kuvantamisen on alhainen -Energia lähestymistapa, joten se turvallinen kirurgin, potilaan ja kirurgisen tiimin. On olemassa useita NIR varjoaineita kuitenkin ainoa tällä hetkellä FDA hyväksyi väriaine on indosyaniinivihreää (ICG). ICG on hyvin siedetty ja voidaan injektoida potilaita NIR syövän kuvantamisessa. [11], [12], [13] Ei ole reseptorispesifisen, vaan diffundoituu kasvaimiin erojen vuoksi verisuonten ja imusuonten paineet. [5 ] ICG kuvantaminen ei ole mahdollista useimmille diagnostisia sovelluksia puutteen vuoksi kudoksen tunkeutuminen lähetetyn valon ihon läpi. Kuitenkin, kun ruumiinonteloon on auki, NIR kuvantamisen laitteet voivat havaita ICG syvyydessä 10-15 mm kudokseen. [14]

Oletimme, että NIR kuvantamisen avulla ICG voi pystyä tunnistamaan kasvaimia aikana syövän leikkaus . Testata hypoteesia, teimme pilottitutkimus useita syövän malleja ja ihmisen tapauksissa kiinteitä kasvaimia. Huomasimme, että NIR kuvantamisen on järkevä lähestymistapa tunnistaa kasvaimia kiinteässä elimissä. Se mahdollistaa erinomaisen kontrastin välillä normaalia kudosta ja syöpäkudoksen ja on hyvin visualisoitu leikkauksen aikana. Kuitenkin tilanteissa, joissa kasvaimet kehittävät ympäröivään tulehdusmuutoksia, NIR kuvantamisen ei pysty erottamaan syövätöntä syöpäkudoksesta.

Materiaalit ja menetelmät

Solulinjat

Hiiren ruokatorven masolulinjassa, AKR, oli peräisin hiiren ruokatorven levyepiteeleissä sykliini D1 yli ilmaisun kautta Epstein-Barrin virus ED-L2-promoottori p53 puutteellinen geneettinen tausta ja oli antelias lahja tri Anil Rustgi (University of Pennsylvania). [15 ] hiiren keuhkosyövän solulinjassa, TC1, oli peräisin hiiren keuhkon epiteelisolujen kuolemattomiksi HPV-16 E6 ja E7 ja muunnettu c-Ha-ras-onkogeeni ja oli antelias lahja tri Steve Albelda (University of Pennsylvania) . [16] metastasoitunut NSCLC solulinja, hiiren Lewisin keuhkokarsinooma (LLC), saatiin American Type Culture Collection (ATCC) (Manassas, VA). AE17 on asbestia johdettu hiiren mesoteliooma solulinjaa ja oli antelias lahja tri Steve Albelda (University of Pennsylvania [17]. EL4 saatiin ATCC ja on johdettu hiiren lymfooma aiheuttama 9,10-dimetyyli-1, 2-bentsantraseeni altistumista. 4T1 myös saatu ATCC, on metastaattinen hiiren maitorauhasen kasvain linjan, joka on 6-tioguaniini kestävä.

Lukuun ottamatta TC1 ja AE17, solulinjoja viljeltiin ja pidettiin korkean glukoosin DMEM (Dulbeccon modifioitu Eaglen väliaine, Mediatech, Washington DC), johon oli lisätty 10% naudan sikiön seerumia (FBS, Georgia Biotechnology, Atlanta, GA), 1% penisilliini /streptomysiini, 1% glutamiini. TC1 ja AE17 solulinjoja viljeltiin RPMI (RPMI 1640 Medium, Mediatech, Washington DC) 10% FBS, 1% penisilliini /streptomysiiniä, ja 1% glutamiinia. Solulinjat olivat säännöllisesti testattu ja ylläpitää negatiivinen

Mycoplasma spp

.

reagenssit

Pharmaceutical grade indosyaniinivihreää (ICG) hankittiin Akorn Inc. (IC-gREEN, NDC 17478-701-02, Lake Forest, IL). C57BL /6-hiiret saivat 7,5 mg /kg ICG injektiopullo häntälaskimoon 16-24 tuntia ennen leikkausta. [6] Koirat ja ihmiset saivat 5 mg /kg ICG laskimoon 24 tuntia ennen leikkausta.

Lähellä infrapuna loisteputki kuvantammisjärjestelmiin

kädessä pidettävä lähellä infrapuna imaging System on aiemmin kuvattu yksityiskohtaisesti. [18] lyhyesti, Raman Probe ilmaisimen sisällytettiin sylinterimäiseen ruostumattomasta teräksestä näytteenotto pää integroitu 5 m, kaksi kuitukaapelia ; yksi laser heräte ja toinen valoa kokoelma. Näytteenottopään ja kuitukaapelin kytkettiin FC liitin spektrometri. Yhdistetty näytteenotto pään ja spektrometri järjestelmä on aallonpituusalueella 800-930 nm 0,6 nm spektriresoluutiolla lähi-infrapuna (NIR) fluoresenssin mittaus. Viritysvalo on jonkin 785 nm, 100 mW jatkuvan aallon laserin. Kaikki lukemat otettiin 0,1 toisen integrointiajan ja noudattanut tietokoneella käyttäen omaa ohjelmistoa. Tätä järjestelmää käytetään kaikissa koiran tutkimuksia, mutta vain

ex vivo

ihmisillä.

Optinen NIR kuvantamislaite kehitettiin laboratoriossamme. [19] Lyhyesti, laite sisältää 740 nm LED asennettu jäähdytyselementin. Emissiospektrit valo kudoksesta kulkee 780 nm: n kaistanpäästösuodattimen osaksi CCD-kamera. Tietokone näyttää kuvien kautta PixeLINK Capture OEM-ohjelmisto. Koko järjestelmä on kytketty metallinen alusta, joka voidaan joko pitää paikallaan kautta rengas seistä tai hallussa kirurgi käyttämällä kahvan sovitin (kehittämä Mark Singer, BioMediCon ©, Moorestown, NJ). Jokainen kuvattavan siepataan kahdesti, kerran Kirkas ja kerran fluoresenssissa. Nämä kuvat käsitellään ja päällekkäin.

Histochemistry

Kudokset kerättiin ja jakaa kahtia kanssa puolet joko sijoitetaan Tissue-Tek lokakuu ja säilytettiin -80 ° C: ssa tai formaliiniin parafiiniin leikkuu. Havaita endoteelisolujen, monoklonaalisia CD31 (mAB390) [20] nostettiin hybridoomasupernatantista ja puhdistettu. Jäädytetyt tuumorisektioiden valmistettiin edellä kuvatulla tavalla. [21] CD31 ilmentyminen kvantifioitiin laskemalla positiivisesti värjäämällä solut neljässä suuritehoinen (x 400) aloilla. [22]

Hiiren Studies

nainen C57BL /6 (B6, Thy1.2) ja BALB /c-hiiret hankittiin Charles River Laboratories, ja Jackson Laboratories. Kaikki hiiret pidettiin patogeenivapaissa olosuhteissa ja käytettiin kokeisiin iässä 8 viikkoa tai vanhempia. Eläinten hoito ja käyttö valiokunnat lastensairaala Philadelphia ja University of Pennsylvania hyväksyi kaikki hiiren protokollia noudattaen Opas hoito ja käyttö Laboratory Animals (Protocol 804894). Kasvainsolut ihonalaisen injektioita suspensoitiin 100 ui PBS: ää. Kasvaimen tilavuus laskettiin käyttäen kaavaa (π x pitkä-akseli x lyhyt-akselin

2) /6.

Leikkaus suoritettiin hiirillä kylkeen kasvaimia käyttäen vakiintunutta osittainen resektio mallia. [23] Surgery suoritettiin kun kasvaimet saavuttivat noin 200 mm3. Hiiret nukutettiin lihaksensisäisellä ketamiini (80 mg /kg) ja ksylatsiinia (10 mg /kg), ajeltu, ja kirurgisen kentän steriloidaan ennen leikkausta. Aluksi hiiret kuvattavan havaita NIR signaaliksi ja sen jälkeen 1-2 cm viilto tehtiin vieressä kasvain ja kasvain paljastui tavallisilla leikatut pois tekniikka. Sen jälkeen kuvantaminen, viilto suljettiin steriileillä silkki 4-0 ompeleita. Buprenorfiini (0,2 mg /kg) annettiin leikkauksen aikana ja 6 tunnin kuluttua leikkauksesta analgesian. Preoperatiivinen hoito oli tuntematon tutkija tehden leikkauksia ja tekemällä kasvain mittauksia.

Koirien tutkimuksen suunnittelu

välisenä kesäkuuta 2011 ja huhtikuuta 2012, 8 peräkkäistä koirien kanssa ensisijainen keuhkokasvaimet pidettyjen kirurgisia ehdokkaita rekrytoitiin University of Pennsylvania School of Veterinary Medicine. Koiran hyväksyi tutkimuksen yliopiston Institutional Animal Care ja käyttö komitea. Suostumus hyväksyi asiakirjan Veterinary School yksityisomistuksessa Eläinprotokolla komitean ja kirjallinen suostumus saatiin kaikkien omistajien (Protocol 802853). Tuolloin leikkaus, standardi-of-care thoracotomy ja keuhkojen resektio suoritetaan. Kyseisen keuhkolohko poistettiin käyttäen kirurgisia nitoja (V3, Covidien, Mansfield MA).

toiminnan aikana, intraoperatiivisessa kuvantamisjärjestelmä käytettiin tarkastaa rinnassa ennen keuhkojen resektion jälkeen keuhkojen resektio. Välineet draped steriiliin muovi- ja käytettiin kuvan primaarikasvaimen

in situ

. Fluoresenssilukemat otettiin keskustasta kasvain, törkeän normaali keuhko hoidettavaa koru tai, jos kyseessä on suuria kasvaimia, törkeästi normaali keuhko ipsilateral lohkoa. Kasvain reuna oli kuvantaa 4 säteittäissuunnissa, nimetty 12, 3, 6, ja 9 asemissa klo. Selvästi normaalin keuhkokudoksen 5 mm ja 10 mm ja joka ulottuu poispäin kasvaimen reuna-oli, sitten kuvataan. Fluoresoiva marginaalit merkittiin ompeleella.

poistamisen jälkeen kaikissa kudoksissa, näytteet valittiin uudelleen kuvattiin

ex vivo

ennen niiden toimittamista patologian. Kaikki kudokset kiinnitettiin sitten 10% formaliinilla, upotettiin parafiiniin, leikattiin, ja arvioi hallituksen sertifioitu eläinlääkärin patologi. Kasvain marginaalit, määräytyy fluoresenssi ja merkitty ommel, verrattiin histopatologisten marginaalit.

Human Studies

Ihmisen tutkimuksia hyväksynyt Institutional Review Board (University of Pennsylvania School of Medicine, protokolla 811870) ja noudattaa hallituksen vaaditut asiakirjat ja lupamenettelyjen. Kaikki potilaat suorittivat tietoisen kirjallisen suostumuksen ennen osallistuvat tähän tutkimukseen. Leikkauksen aikana, koko rinta oli tunnusteltava ja silmämääräisesti tauti. Siinä vaiheessa, kamera järjestelmä steriilisti draped ja tuonut kirurgisen kentän NIR kuvantamisen. Kun syöpä resektio oli suoritettu, näytteet uudelleen kuvattiin takana taulukko leikkaussaliin käyttäen kädessä pidettävää spektrometri. Kaikki näytteet lähetettiin histopatologian.

Tulokset

NIR kuvantamisen voi tunnistaa kasvaimen talletukset normaalissa kudoksessa

Aluksi jotta voidaan määrittää, onko NIR varjoaine voi tunnistaa kiinteitä kasvaimia

in situ

teimme proof-of-concept tutkimuksessa hiirimalleissa pahanlaatuinen sairaus. Viisikymmentä naaras C57bl /6 tai BALB /c-hiirissä oli yksi viidestä eri syngeenisten syöpäsolulinjoissa (4T1 rintasyöpä, TC1 keuhkosyöpä, EL4 tymooma, AE17 mesoteliooma, AKR ruokatorven syöpä) injektoitiin niiden kyljet. Sen jälkeen, kun kasvaimet olivat vakiintuneet (200 mm

3), ICG annettiin häntälaskimon kautta. Seuraavana päivänä, kudoksen spektrometri käytettiin osittain kvantitoimiseksi fluoresenssin kasvaimen ja ympäröivän elimen. [18]

Keskimääräinen fluoresenssin kylki kasvaimia oli 52710 mielivaltaisina yksikköinä (au) (vaihteluväli 46,283-60,000) , ja keskimääräinen fluoresenssi ympäröivästä normaaleista kudoksista ja elimistä keskimäärin 6173 ± 3300 au. Näin ollen, keskimääräinen signaali-tausta-suhde (SBR) oli 8,5 (kuvio 1 a). Huomasimme, että fluoresenssin eri histologisia kasvain alatyyppejä ei ollut selvästi erilainen. Aiemmin me ja muut ovat arveltu, että otto NIR väriaineet on vaihteleva ja riippuu kasvaimen verisuonitus. [5], [6] Siten kasvaimet eri histologian pitäisi olla eri fluoresenssi. Kasvaimet kerättiin, leikattiin, ja niistä määritettiin mikroverisuonitiheys mukaan CD31 värjäystä. Vaikka oli monenlaisia ​​mikroverisuonitiheys, emme löytäneet merkittävää eroa SBR kasvaimen eri histologisia kasvaintyypeissä (p 0,1). Lisäksi emme löytäneet että kasvain fluoresenssin korreloivat kasvaimen verisuonisto (kuva 1a).

(A) Viisi syöpäsolutyyppien ruiskutettiin kylkeen hiirissä. Kun vahvistettu (200 mm3), eläimille annosteltiin 7,5 mg /kg ICG ja kuvaamisen. Kasvaimet kerättiin, kuvaamisen ja värjättiin CD31 (merkittyjen mustat nuolet). Histologia otettuja kuvia 200x suurennuksella. (B) C57BL /6-hiiret (n = 21) injektoitiin LLC-soluja niiden kyljissä päivänä 0. Alkaen 12. päivä, eläimet lopetettiin, annosteltiin 7,5 mg /kg ICG 24 tuntia aikaisemmin ja niiden rinta onteloita avattu. Tarkkailijat määritetty, jos etäpesäketuumorikudoksen kyhmyt näkyivät keuhkoissa. NIR kuvantamisen käytettiin sitten havaitsemaan tauti, joka ei näy YK-avusteisen ihmissilmä. Histologia otettuja kuvia 100x.

Sitten olettaisi, että NIR merkintöjä kasvaimia voi havaita syöpä talletukset erikokoisia keuhkoissa. C57BL /6-hiiret (n = 65) injektoitiin kylkeen (päivä 0), jossa on hiiren syövän solulinja, Lewis Lung Cancer (LLC), joka spontaanisti metastasizes keuhkoihin. Joka 3 päivä, hiiret (n = 3) injektoitiin 7,5 mg /kg ICG häntälaskimon kautta. Hiiret lopetettiin, ja arkkujen avattiin ja tarkastettiin kasvaintaakkaa. Kylki kasvaimia oli kuvattu kuten edellä, ja niiden todettiin olevan keskimääräinen fluoresenssi 53290 ± 2668 au joiden keskimääräinen SBR 10,8. Pienemmät vs. suurempia kylki kasvaimia oli vähän vaihtelua fluoresenssin (p 0,1). Huomasimme, että NIR kuvantamisen hiiren keuhkoissa voi havaita fluoresenssin keuhkometastaasien jo päivä 15. Nämä talletukset eivät näy YK-avusteinen silmien ja olivat niinkin pieniä kuin 0,2 cm histologisesti (kuva 1b). Keskimääräinen kasvaimen fluoresenssin alussa pieni talletukset alle 2 mm oli 39923 ± 4577 au, reilusti taustan fluoresenssi (keskiarvo 4290 au). Nämä subcentimeter kyhmyt oli keskimääräinen SBR 9,3. Metastaattinen keuhkonoduluksia tuli näkyviin YK-avusteinen silmän Day 24. SBR kasvainten yli 3 mm oli 9,8, ja ei poikennut merkittävästi pienempiä kasvaimia. Kuitenkin SBR kasvainten keuhkoissa oli pienempi kuin SBR kasvainten kylkeen. Tämä johtui todennäköisesti teknisten haasteiden kuvantamisen pieni onteloon hiiren rintakehän ja liity todellista kasvain fluoresenssin.

Yhteenvetona nämä tiedot vahvistivat hypoteesia, että NIR fluoresenssin kiinteitä kasvaimia voi erottaa syövistä ympäröivistä normaalista kudoksiin. Lisäksi NIR kuvantamisen voi tunnistaa pieniä kyhmyjä kohtuullisin SBR ja että tämä ei näytä riippuvan kasvaimen verisuonitus.

NIR kuvantamisen voi tunnistaa kasvaimia kiinteässä elinten luonnossa esiintyvä koira keuhkosyöpä malli

Pieneläinten kuvantamisen suoritetaan kontrolloidussa, keinotekoisessa ympäristössä, joten arvioimme NIR kuvantamisen tunnistamiseen kiinteiden kasvainten tiukkaa suuri eläinmallissa kliinisessä ympäristössä. Kahdeksan Eksogaamiset kulmahampaat, joissa on luonnollisesti kasvaimia, jotka esitettiin Pennsylvanian yliopiston School of Veterinary Medicine kirurgia klinikka joiden ensisijainen keuhkojen kasvain otettiin tutkimukseen, jossa tietoisen suostumuksen omistajiltaan ja institutionaalisten hyväksynnän (kuva 2a). Ikä vaihteli 4-14 vuotta (mediaani 10 vuotta) ja painot vaihteli 6 60 kg (mediaani 24 kg) (taulukko 1). Kolme koiraa steriloidut naaraat ja 5 koiria kastroitu urosta. Kaikki koirat saivat ICG kautta Cephalic laskimoon ilman haittavaikutuksia 24 tuntia ennen leikkausta.

(A) Signaali-tausta suhde kasvaimen ympäröivään normaaliin keuhkokudoksessa

in situ

ja

ex vivo

8 kulmahampaat. Kaikki arvot ilmoitetaan mielivaltaisina yksikköinä (A.U.).

† Koska suuri koko on kasvain, mittauksia ei normaalin keuhkojen fluoresenssin voitaisiin saada ex vivo. (B) avaamisen jälkeen rinnassa, kasvain oli visualisoidaan rinnassa. Kasvain oli hyvin rajattu ja oli erittäin fluoresoiva (signaali-tausta suhde 11,3). Kasvain sijaitsee kaudaalisesti asennossa ja siemenarpi keuhkojen on kallon. (C)

Ex vivo

, kasvain oli fluoresoiva (SBR 12,7) ja marginaalit kasvain oli hyvin määritelty. (D) H 0,4). Kirurgi pystyi katsomaan NIR kuvien reaaliaikainen tapauksen aikana ja nopeasti tunnistaa kasvaimen normaalista kudoksesta. Kaikki 8 kasvaimia esiintyi yhtä fluoresoiva kirurgin, ja hän ei voinut tunnistaa, mitkä kasvaimia oli pieni fluoresenssi (ts. SBR 2,9) verrattuna korkean fluoresenssin (ts. SBR 20,8).

Huomasimme, että oli huomattava vaihtelua kasvaimen fluoresenssin riippuen ympäristön valaistusolosuhteissa, kyky sijoittaa spektrometri ja pääsy koko kasvain eläin. Saadakseen enemmän standardoitu lukemia, kasvaimia resektoitua koiran ja uudelleen kuvaamisen takana taulukko leikkaussaliin.

Ex vivo

, kasvaimen keskimääräinen SBR oli 11 kertaa korkeampi kuin ympäröivä keuhkoparenkyymistä (p = 0,016) (kuvio 2c). Siellä oli merkittävästi vähemmän sisäistä vaihtelua fluoresenssin kasvain, kun valaistusolosuhteet ja asemointi spektrometrin voitaisiin paremmin ohjata takana taulukossa. Poistimme Peränpitäjänä (Asia # 8) Tämän laskelman vahvan signaalin kasvain (100 + kertainen ero signaali-tausta suhde kasvain ja normaali keuhko). Keskimäärin löysimme

ex vivo

kuva oli korkeampi SBR verrattuna

in situ

kuva (

in situ

SBR 8,8 versus

ex vivo

SBR 11,4), koska taustamelu väheni, eikä sillä kasvain oli fluoresoiva (kuvio 2d).

sen määrittämiseksi, jos fluoresenssin kasvaimen korreloivat kasvaimen verisuonisto, vertasimme SBR, että kasvain microvascular tiheys (MVD). Kaikki primaarikasvainten värjättiin CD31. Kaksi itsenäistä tutkijat luokitteli kasvaimissa 0, 1+, 2+ ja 3+ MVD. Oli monenlaisia ​​fluoresenssin perusteella käsikäyttöisen spektrometri sekä

in situ

ja

ex vivo

, ja koska vain pieni otoskoko, emme nähneet mitään korrelaatiota verisuonten tiheyden ja aste fluoresenssin (kuvio 2d). Lisäksi emme voineet arvioida vaikutusta kasvaimen koon fluoresenssiin puuttuessa riittävän otoskoko.

NIR kuvantamisen voi erottaa syövän atelektaasi kasvaimen marginaalit

Koska kasvaimet kasvavat ja kehittyvät suureen taakka vastaanottavassa elimessä, peritumoraalista tulehdus voi johtua massan vaikutus elimen verenkiertoa ja laskimoiden kuivatus. Esimerkiksi keuhkojen lohkoa on usein kehittää obstruktiivinen keuhkotulehdus ja ruuhkautumista suuri kasvain tukkii keuhkoputken ja laskimoiden salaojitus keuhko segmenttiin. [24] Tällä on merkittävä vaikutus. Ihmisillä, jos kasvain aiheuttaa distaalinen tukos, ennuste on huonompi, ja potilas on nimetty olevan T2 keuhkosyöpä. [25] operaation aikana, kirurgit eivät useinkaan voi erottaa kasvainkudoksen ympäröivistä tulehdusmuutoksia palpoimalla ja visualisointi. Niinpä halusimme onko NIR kuvantamisen voisi syrjiä epänormaalia peritumoraalista ruuhkautumista normaalista kudoksesta ja syöpä, ja onko NIR kuvantamisen oli ylivoimainen kirurgien kykyä tunnistaa syövän tulehdus marginaalisesti.

Ensimmäinen vertasimme herkkyys sijoittaa reunan kasvain kirurgi verrattuna NIR laite. Keuhkojen karsinooma ensin tunnustellaan kirurgin ja siniset ompeleet sijoitettiin kehän merkitä kirurgien arviointiin kasvaimen marginaaleja. Sitten NIR kamera on käytetty tunnistamaan kasvaimen marginaalit. Jos oli ristiriita kirurgien arvio kasvaimen reuna ja fluoresenssi, toinen merkintä ommel sijoitettiin uuteen marginaali. Spectral päästöt kirjattiin kussakin paikassa.

5 kulmahampaat, kasvaimet ei ollut jälkeistä obstruktiivinen pneumoniitti, mikä ei ollut merkittävää fluoresenssia reunan yli tulevat kasvain. Näissä tapauksissa kasvain marginaalit olivat käsin kosketeltava kirurgin ja samanlainen marginaalit tunnistaa NIR kuvantamisen (kuva 3a). Reuna kasvain oli fluoresoiva (keskiarvo 51324 AU), ja kudosten 5 mm reunasta kasvain oli selvästi erilainen. 5 mm: n päässä kasvain, keuhkojen parenkyymiin ei ollut enää fluoresoivaa (keskiarvo 12642 au) ja SBR laski yli 8 alle 1,5. Mikrotomiamenetelmiä jonka patologi vahvistivat, että sekä kirurgi ja NIR kuvantamisen voisi tunnistaa vanteen kasvaimen sisällä 2 mm.

(A)

In situ

, kasvain voidaan visualisoida ja palpoidaan. (B) Ompeleet merkitse kasvain marginaali 5 mm välein ilmeni selvänä kasvain reunasta. (C) spektrometri käytettiin mittaamaan NIR fluoresenssi (805 nm) kussakin paikassa, jonka malli ja kehittää lämpöä kartan. Lämpö kartta ennustaa kasvaimen marginaalit arvioi kirurgi ja patologi. Toisessa tapauksessa, jossa merkittävä peritumoraalista tulehdus, (D) intraoperatiivisessa kuvat osoittivat kasvaimen keuhkojen lohko, koska se oli vedetty pois koiran rinnassa. (E)

Ex vivo

, keuhkojen lohko näkyi fluoresoi, mutta se oli vaikeaa brightfield tai fluoresenssi syrjiä väliset marginaalit kasvainkudoksen ja tulehduksellinen keuhkojen kudosta. Spektroskopia osoitti jonkin verran eroa fluoresenssin kasvain verrattuna ruuhkainen kudokseen, mutta kliinisesti tämä ikävä ja ei ole käytännöllistä. Kirurgi oli myös vaikeuksia tunnistaa kasvaimen kuin kasvainkudoksessa käsin tunnustelemalla, koska keuhkojen oli ruuhkainen ja edematous.

3 kulmahampaat, kasvaimet olivat suuria (6, 8 ja 15 cm) ja ne johtivat laskimoiden ruuhkia, obstruktiivinen keuhkotulehdus ja romahtaminen ympäröiviin kudoksiin syöpä. Näissä tapauksissa löydettiin merkittävä vaihtelu fluoresenssi epänormaali ympäröivään kudokseen kasvain. Nämä epänormaalit kudokset synnyttämä korkea fluoresenssin (kuva 3b). Ero fluoresenssin välinen kasvaimen reuna (keskiarvo SBR 8,4) ja 5 mm: n kasvain reunasta (keskiarvo SBR 7,9) ei ollut selvästi erilainen. Jopa 10 mm poispäin kasvain reunasta keskimääräinen SBR oli peräti 5,7. Käytimme spektrometri yrittää parantaa syrjinnän SBR, mutta tämä ei parantanut kykyämme erottaa toisistaan ​​kasvaimen tulehduksen. Histologisesti aloilla tulehdus ei ollut syöpäsoluja. He olivat vääristynyt kudosrakenne, makrofagit, turvotus, ja joissakin tapauksissa massiivinen neutrofiilien tunkeutuminen ja kuolion. Kun kirurgi tarkasteltiin optisen kuvia, hän ei voinut erottaa kasvaimen atelektaasi tai tulehdus perustuu fluoresenssiin (kuvio 4).

(A) leikkauksen, eläin koki oikean thoracotomy ja tunnustelu primaarikasvaimen. Intraoperatiivinen kuvaa keuhkojen lohko, kun se vedetään pois koiran rinnassa paljasti selän osan lohko on huomattava puristus (eli. Atelektaasi) kasvaimen tukos. Vatsanpuoleinen osa keuhkojen säilytti normaali ulkonäkö. Spektroskooppinen analyysi kasvaimen suoritettiin

in situ

. Kaikki sivustot kirjattiin kolmena kappaleena ja keskiarvo. Kaavio esittää tulehduksellinen kudos oli erittäin fluoresoiva eikä sitä voitu erottaa kasvain. (B) H & E-osoittivat normaali alveolaarinen parenchyma (vasen paneeli), ruuhkautuminen keuhkoihin neutrofiilien ja fibroottisia tulpat (keskimmäinen paneeli) ja kasvaimen (oikea paneeli) edustavien koepaloja keuhkojen lohko.

Yhdessä nämä tiedot osoittivat, että NIR kuvantamisen voi tarkasti erottaa marginaalit keuhkokasvaimia verrattuna ympäröivään terveeseen keuhkoparenkyymistä mutta ei tunnista marginaaleja täsmällisesti keuhkokasvaimia että on peritumoraalista tulehdusta. NIR kuvantaminen ei ollut erityisen ylivoimainen kirurgien kykyä erottaa toisistaan ​​normaaliin verrattuna syöpäkudoksen.

NIR kuvantamisen voi tunnistaa kiinteän ihmisen kasvaimissa

Sen määrittämiseksi, onko ihmisen kasvaimista voidaan erottaa normaalista ympäröiviin kudoksiin NIR kuvantamisen, me otettiin 5 leikkauspotilaiden poistoon niiden syövän (3 keuhkojen kyhmyjä, 1 rintakehän massa ja 1 anteriorinen välikarsinan massa). Heidän ikä vaihteli 49-69 vuotta (mediaani 62 vuotta). Kaksi kirurgit pääsivät noin kliinisessä vaiheessa ja operatiivinen lähestymistapa ennen leikkausta. Kaikki osallistuneista potilaista arveltiin olevan rajallinen sairaus, voida leikata, eikä etäpesäkkeitä (ts. Potentiaalisesti parannettavissa). Mediaani kasvaimen koko oli 2,3 cm (vaihteluväli 1,8-9,1 cm) päälle ennen leikkausta kuvantamisen. Potilaat injektoitiin ICG ennen leikkausta. Tuolloin leikkaus, ruumiinonteloon avattiin ja tarkastettiin. Kaikissa tapauksissa, kirurgi voi välittömästi visualisoida ja tunnustella kasvain. Potilaille tehtiin standardi-of-care kirurginen resektio kasvain.

Kun poistaa potilaasta, yksilö tutkittiin, avattu, biopsied ja analysoitiin

ex vivo

. Laadullisesti, NIR kuvantamisen paljasti vahvan fluoresenssi kaikissa massoja. Käsikäyttöisen spektrometri käytettiin puoliksi kvantitoimiseksi kudoksen fluoresenssin. Jokainen kasvain oli 4 mittaukset neljässä kohtisuorassa sijainnit ja keskellä kasvain (yhteensä 20 mittausta /kasvain). Keskifluoresenssi ihmisen kasvaimissa oli 51756 ± 2266 au kanssa SBR 8,1. Fluoresenssin kasvaimista oli huomattavan homogeeninen koko kasvain.

4 tapauksissa kasvaimet olivat suhteellisen pieniä (vaihteluväli 1,8-3,1 cm), ja siellä ei näytä olevan mitään peritumoraalista tulehdus tai romahtaa. Keskimääräinen signaali pieneni yli 50000 au kasvaimen marginaali alle 20000 au 5 mm: n brutto kasvain marginaali. Kasvain marginaalit oli helppo visualisoida ja sormi tunnustella kirurgi. Käyttämällä NIR kuvantamislaite, fluoresenssin kasvain voidaan helposti erottaa kirurgi (kuvio 5).

tietokonetomografia (CT) skannaa ja positroniemissiotomografia (PET) skannaava osoittanut anterior välikarsinan massan ja keuhko kyhmy kahdella potilaalla. Potilaat injektoitiin ICG, ja sitten tehtiin resektio niiden kasvaimia.

Ex

vivo, NIR kuvantamisen osoitti kasvaimet olivat erittäin fluoresoivia ja ympäröivän urut oli minimaalinen taustamelua. Optinen kuvat olivat helppo tulkita kirurgi ja helpotti tunnistaminen kasvaimen.