Multispectral Real-time Fluoreszenz-Imaging für die intraoperative Detektion des Sentinel Lymph Node in Gynäkologische Onkologie
20. Oktober 2010
Fluoreszenz-Bildgebung ist eine viel versprechende innovative Modalität für die Bild-Chirurgie in der chirurgischen Onkologie. In diesem Video, das wir beschreiben die technischen Verfahren zur Detektion der Sentinel-Lymphknoten mittels Fluoreszenz-Bildgebung als in gynäkologischen oncologicy präsentiert. Eine multispektrale Fluoreszenz-Kamera-System, zusammen mit dem fluoreszierenden Indocyaningrün, angewendet wird.
Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist der intraoperative Nachweis des Wächterlymphknotens bei Zervixkarzinom oder Vulvakarzinom. Der Wächterlymphknoten ist der erste drainierende Lymphknoten eines Tumors. Bei diesem Verfahren wird ein fluoreszierendes Mittel, incy and green oder ICG, zusammen mit der standardmäßigen blauen Farbe um den Primärtumor herum injiziert.
Die Lösung wird zum ersten entwässernden Lymphknoten transportiert. Ein speziell angefertigtes, intraoperatives multispektrales Fluoreszenzkamerasystem, das vor der Operation im Operationssaal installiert wird, zeichnet Echtzeit-Ereignisse des Lymphflusses basierend auf dem Fluoreszenzsignal auf, ergänzt durch in-vivo- sowie ex-vivo-Ergebnisse, die die Stärke des Fluoreszenzsignals und die klassische Methode der blauen Verfärbungsdetektion belegen. Der Chirurg wird bei der Entfernung des Wächterlymphknotens unterstützt.
Der Hauptvorteil dieser Technik gegenüber bestehenden Methoden liegt darin, dass es sich um ein einstufiges Verfahren handelt, bei dem die Visualisierung und Exzision der Lymphknoten während der Operation erfolgt. Diese Plattformtechnologie könnte aktuelle Konzepte der chirurgischen Onkologie verbessern, indem sie dem Chirurgen nicht nur anatomische Informationen bereitstellt, sondern gleichzeitig dynamische, echtzeitige Fluoreszenzmarkierung in vivo ermöglicht. Um dieses Protokoll durchzuführen, richten Sie die intraoperative multispektrale Fluoreszenzkamera ein, die in der Regel kundenspezifisch angepasst ist.
Das hier gezeigte System wurde am Institut für Biologische und Medizinische Bildgebung in München entwickelt. In enger Zusammenarbeit mit SEARCHs wird ein Laser zur Anregung der fluoreszenten Sonde verwendet. Die Filter der Kamera werden auf Nahinfrarot-Fluoreszenz eingestellt, mit einer Anregungswellenlänge bei 750 Nanometern und einer Emissionswellenlänge von 800 ± 20 Nanometern. Nach der Emission durchläuft das Licht das optische System, wo es in sichtbares Licht, intrinsische Fluoreszenz und Nahinfrarot-Fluoreszenz aufgeteilt wird.
Die CCD-Kameras sind so ausgerichtet, dass sie die separaten Lichtbündel erfassen, sodass die multispektralen Signale aller Kameras verarbeitet werden können, um eine echte quantitative Fluoro-Vier-Biodistribution zu erzielen. Die Einrichtung korrigiert zudem Artefakte. Die Computermonitore auf der Steuerkonsole und im OP können Farb- und Fluoreszenzsignale unter sterilen Bedingungen sowohl als getrennte Bilder als auch als überlagertes Einzelbild anzeigen.
Stellen Sie das fluoreszierende Kontrastmittel Indocyaningrün in einer Konzentration von 0,5 Milligramm pro Milliliter in steriler destillierter Wasser her. Verwenden Sie keine Kochsalzlösung, da diese das Reagenz sofort ausfällt. Lagern Sie die Lösung an einem dunklen, kühlen Ort, um eine Ausbleichung zu verhindern und die Integrität des ICG-Reagenzes zu bewahren, um Störungen des standardmäßigen chirurgischen Vorgehens zu minimieren. Positionieren Sie das Kamerasystem im Operationssaal vor der Operation und überprüfen Sie die Anschlüsse an die HD-Bildschirme für die Verwendung während des Eingriffs. Bedecken Sie die Kamera unter Anwendung steriler Verfahren und Bedingungen mit standardmäßigen sterilen Tüchern, wie im Video gezeigt.
Vor der Injektion des fluoreszierenden Wirkstoffs. Positionieren Sie die Kamera über dem Patienten und legen Sie das Untersuchungsgebiet frei. Stellen Sie den Zoombereich ein, um die Kamera zu fokussieren, und schalten Sie das Licht im Operationssaal aus, um das fluoreszierende Signal besser detektieren zu können.
Lotos-Spritze mit einem Milliliter einer 0,5 Milligramm pro Milliliter ICG-Lösung und einem gleichen Volumen an Standard-Blau-Farbstoff. Injizieren Sie das fluoreszierende Mittel vorsichtig in vier Quadranten um den Primärtumor herum und versuchen Sie, ein Verschütten zu vermeiden, falls ICG auf chirurgische Handschuhe gelangt. Wechseln Sie im Verlauf des Eingriffs einfach die Handschuhe.
Bewegen Sie die Kamera, um eine kontinuierliche Aufzeichnung des interessierenden Bereichs sicherzustellen. Erstellen Sie Standbilder oder Echtzeitvideos des Lymphflusses und des Erscheinungsbilds des fluoreszierenden Sentinel-Lymphknotens. Eine Belichtungszeit von 180 bis 200 Millisekunden liefert gute Videos.
Speichern Sie alle Daten entsprechend auf dem Computer für zukünftige Analysen. Eine visuelle Inspektion auf bläuliche Verfärbungen, verursacht durch die Injektion von Patentblau, wird als Standardbestandteil des Verfahrens unter Verwendung der simultan aufgezeichneten Fluoreszenzbilder zur Orientierung durchgeführt. Die Echtzeit-Exzision des Wächterlymphknotens wird durchgeführt.
Die Echtzeitbildgebung hilft dabei, fluoreszierende Lymphknoten in unerwarteten Lokalisationen zu erkennen, und ermöglicht die ex vivo-Aufnahme von Bildern aller entfernten Lymphknoten in sequenzieller Abfolge auf das Vorhandensein von Fluoreszenz hin. Bei der Aufnahme von Standbildern können längere Belichtungszeiten verwendet werden. Der Wächterlymphknoten wird zur histopathologischen Analyse eingeschickt, um das Vorhandensein oder Fehlen von Tumorzellen zu überprüfen.
Die Leistungsfähigkeit der intraoperativen Detektion eines Sentinel-Lymphknotens mit diesem Protokoll der multispektralen Fluoreszenzbildgebung wird anhand dieses Beispiels eines in-vivo-Multispektral-Fluoreszenzbildes eines Lymphknotens beim Vulvakarzinom gezeigt. Der fluoreszierende Lymphknoten in der Leistenregion ist vor der Exzision deutlich sichtbar. In diesem kurzen Film zeigen wir die Echtzeit-Detektion des Sentinel-Lymphknotens basierend auf Fluoreszenz bei einer Patientin mit Zervixkarzinom.
Hier zeigen wir ein Ex-vivo-Bild eines Lymphknotens bei Zervixkarzinom. Das Farbbild des Lymphknotens wurde mit dem Fluoreszenzbild desselben Lymphknotens unter Verwendung einer Pseudofarbskala überlagert, um ein klares Bild mit hohem Signal-zu-Untergrund-Verhältnis zu erzeugen. Diese Technik ebnete nicht nur den Weg für Forscher im Bereich der chirurgischen Onkologie zur bildgeführten Resektion des Wächterlymphknotens, sondern bietet auch Möglichkeiten für eine spezifische, tumortargetierte Bildgebung zur Beurteilung der Tumarränder und patientenindividueller Interventionen bei Patienten mit soliden Tumoren und möglicher lokoregionärer Metastasierung.
Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie einen guten Eindruck von der Echtzeit-intraoperativen Fluoreszenzbildgebung der Sentinel-Lymphknoten bei gynäkologischem Krebs I. haben.
Übersicht
Dieser Artikel stellt einen neuartigen Ansatz für die intraoperative Detektion von Wächterlymphknoten in der gynäkologischen Onkologie mittels Fluoreszenzbildgebung vor. Die Technik verbessert die Visualisierung des lymphatischen Flusses und unterstützt die Entfernung von Lymphknoten während der Operation.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Chirurgische Onkologie
- Fluoreszenzbildgebung
- Intraoperative Techniken
Hintergrund
- Der Wächterlymphknoten ist der erste Lymphknoten, der Abfluss vom Tumor erhält.
- Fluoreszenzstoffe wie Indocyaningrün (ICG) werden zur Verbesserung der Visualisierung verwendet.
- Bestehende Methoden weisen häufig keine Echtzeit-Bildgebungsfähigkeiten auf.
- Die multispektrale Fluoreszenzbildgebung liefert während der Operation dynamisches Feedback.
Zweck der Studie
- Verbesserung der Detektion von Wächterlymphknoten bei Patientinnen mit Zervix- und Vulvakarzinom.
- Nachweis der Wirksamkeit der Echtzeit-Fluoreszenzbildgebung während chirurgischer Eingriffe.
- Bereitstellung eines einstufigen Verfahrens zur Visualisierung und Entfernung von Lymphknoten.
Verwendete Methoden
- Injektion von ICG und herkömmlichem Blaufärbemittel um den Primärtumor herum.
- Verwendung eines benutzerdefinierten multispektralen Fluoreszenzkamerasystems.
- Echtzeitüberwachung des lymphatischen Flusses und der Lymphknotendarstellung.
- Entfernung der Lymphknoten unter Leitung durch die Fluoreszenzbildgebung.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Echtzeit-Visualisierung von Wächterlymphknoten.
- Verbesserte Detektion von Lymphknoten an unerwarteten Lokalisationen.
- Deutliche Unterscheidung zwischen fluoreszierenden und nicht fluoreszierenden Lymphknoten.
- Potenzial für verbesserte chirurgische Ergebnisse in der gynäkologischen Onkologie.
Schlussfolgerungen
- Die Fluoreszenzbildgebung unterstützt signifikant die intraoperative Detektion von Wächterlymphknoten.
- Diese Technik könnte zu präziseren Tumorexzisionen führen.
- Zukünftige Anwendungen könnten sich auf die Beurteilung der Tumorrandzonen und maßgeschneiderte Interventionen erstrecken.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Die intraoperative Fluoreszenzbildgebung löst eine zentrale Herausforderung in der chirurgischen Onkologie: die Notwendigkeit einer Echtzeit- und anatomisch präzisen Orientierung während der Biopsie des Wächterlymphknotens. Indem sie eine dynamische Visualisierung des lymphatischen Flusses und die Identifizierung von Lymphknoten ermöglicht, ohne auf Radiokolloide angewiesen zu sein, unterstützt diese Methode eine verlässliche Aussage über die nodale Stadieneinteilung und verringert die prozedurale Komplexität. Ihre Integration in die Arbeitsabläufe der gynäkologischen Onkologie bietet einen Ansatz, um chirurgische Entscheidungsprozesse sicherer zu gestalten und die Übereinstimmung zwischen intraoperativen Befunden und histopathologischen Ergebnissen zu verbessern.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Untersuchung von lymphatischen Streuungswegen in Modellen solider Tumore.
- Operativer Wert: Bietet eine reproduzierbare Plattform zur funktionellen Validierung von Hypothesen zur Lymphknotenmetastasierung.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Erzeugt quantitative Fluoreszenzsignale zur Biodistribution von Lymphablaufmarkern.
- Operativer Wert: Unterstützt die Standardisierung intraoperativer Bildgebungsprotokolle über verschiedene chirurgische Zentren hinweg.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Verbindet die lymfatische Bildgebung in der Entdeckungsphase mit der klinisch relevanten intraoperativen Detektion.
- Operativer Wert: Ermöglicht die Kontinuität von der ex vivo-Validierung bis zur in vivo-chirurgischen Anleitung.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode verortet sich am Schnittpunkt von Entdeckungsbiologie und translationale chirurgische Forschung und ermöglicht die Echtzeit-Validierung von Hypothesen zur lymphatischen Transportwege, die die Zielvalidierung und biomarkerbasierte Interventionsstrategien informieren.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung von Mechanismen der lymphogenen Metastasierung in präklinischen Modellen.
- Screening: Liefert quantitative, echtzeitfähige Biodistributionsdaten zur Optimierung von Tracern und zur Bereitstellung von Assays.
- Analytik: Ermöglicht die Quantifizierung des Signal-Rausch-Verhältnisses und die räumliche Abbildung fluoreszierender Lymphknoten für den vergleichenden Analysen von Versuchsbedingungen.
- Translationale Forschung: Verknüpft die Leistung fluoreszierender Agenten mit der intraoperativen Detektionsgenauigkeit in krankheitsrelevanten Systemen.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Schafft eine wiederverwendbare Bildgebungsplattform, die auf mehrere Indikationen solider Tumore über die gynäkologische Onkologie hinaus anpassbar ist.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Verringert mechanistische Unschärfen in Modellen der lymphogenen Metastasierung durch direkte intraoperative Visualisierung.
- Operativer Wert: Verbessert die Standardisierung und Reproduzierbarkeit der Detektion des Wächterlymphknotens über verschiedene chirurgische Teams hinweg.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung bezüglich Durchführung oder Unterlassung eines chirurgischen Eingriffs, indem falsch-negative Beurteilungen von Lymphknoten reduziert werden.
- Portfolio-Wirkung: Ermöglicht eine risikoadjustierte Priorisierung chirurgischer Interventionen basierend auf dem Echtzeit-Status der Lymphknoten.
Durchführungsüberlegungen
- Erfordert Fachkenntnisse in der Fluoreszenzbildgebungstechnik und im Umgang mit intraoperativen Sonden.
- Setzt Zugang zu maßgeschneiderten multispektralen Kamerasystemen mit Nahinfrarot-(NIR-)Anregung und Emissionsfilterung voraus.
- Erfordert eine fächerübergreifende Abstimmung zwischen chirurgischen, bildgebenden und pathologischen Teams zur Harmonisierung der Protokolle.
- Muss die Autofluoreszenz von Gewebe und die Variabilität des Hintergrundsignals in verschiedenen Patientengruppen berücksichtigen.
- Hängt von der sachgemäßen Handhabung und Lagerung von Indocyaningrün ab, um eine Photodegradation zu verhindern und die Signalintegrität sicherzustellen.
