Multispettrali in tempo reale immagini a fluorescenza per il rilevamento intraoperatoria del linfonodo sentinella in Oncologia Ginecologica
20 ottobre 2010
L'imaging di fluorescenza è una modalità innovativa per l'immagine promettente chirurgia guidata in oncologia chirurgica. In questo video possiamo descrivere la procedura tecnica per la rilevazione del linfonodo sentinella mediante imaging di fluorescenza come esposti in ginecologiche oncologicy. Un sistema di telecamere multispettrali di fluorescenza, insieme con l'agente fluorescente verde indocianina, viene applicata.
L'obiettivo generale del seguente esperimento è la rilevazione intraoperatoria del linfonodo sentinella nel cancro della cervice o nel cancro della vulva. Il linfonodo sentinella è il primo linfonodo di drenaggio di un tumore. In questa procedura, un agente fluorescente, incy e green o ICG, viene iniettato insieme al tradizionale colorante blu attorno al tumore primario.
La soluzione verrà spinta verso il primo linfonodo di drenaggio. Un sistema personalizzato di imaging intraoperatorio a fluorescenza multispettrale, installato in sala operatoria prima dell'intervento, registra in tempo reale gli eventi in vivo del flusso linfatico in base al segnale fluorescente, integrando risultati in vivo ed ex vivo che indicano l'intensità del segnale fluorescente e il metodo classico di rilevamento della colorazione blu. Il chirurgo viene guidato nell'escissione del linfonodo sentinella.
Il principale vantaggio di questa tecnica rispetto ai metodi esistenti consiste nel fatto che si tratta di una procedura in un unico passaggio, durante la quale la visualizzazione e l'escissione dei linfonodi avvengono in tempo reale durante l'intervento chirurgico. Questa tecnologia di piattaforma potrebbe migliorare i concetti attuali in oncologia chirurgica, fornendo al chirurgo non soltanto informazioni anatomiche, ma anche un tracciamento dinamico mediante fluorescenza in tempo reale in vivo. Per eseguire questo protocollo, occorre configurare la telecamera intraoperatoria per fluorescenza multispettrale, che di solito è personalizzata.
Il sistema qui mostrato è stato sviluppato presso l'Istituto di Imaging Biologico e Medico di Monaco. In stretta collaborazione con SEARCHs, un laser viene utilizzato per l'eccitazione della sonda fluorescente. I filtri della telecamera sono regolati sulla fluorescenza nell'infrarosso vicino con una lunghezza d'onda di eccitazione a 750 nanometri e una lunghezza d'onda di emissione di 800 ± 20 nanometri; al passaggio della luce emessa attraverso il sistema ottico, questa si separa in luce visibile, fluorescenza intrinseca e fluorescenza nell'infrarosso vicino.
Le telecamere CCD sono allineate per rilevare i singoli fasci di luce in modo che i segnali multi-spettrali provenienti da tutte le telecamere vengano elaborati per fornire una corretta distribuzione quantitativa di quattro fluorocromi. Il sistema corregge inoltre gli artefatti. I monitor del computer sulla postazione di controllo e all'interno della sala operatoria possono visualizzare i segnali a colori e quelli fluorescenti come immagini separate oppure sovrapposti in un'unica immagine, anche in condizioni sterili.
Preparare l'agente di contrasto fluorescente indocianina verde a una concentrazione di 0,5 milligrammi per millilitro in acqua distillata sterile. Non utilizzare soluzione salina poiché provoca immediatamente la precipitazione del reagente; conservare la soluzione in un luogo buio e fresco per prevenire lo sbiancamento e preservare l'integrità del reagente ICG al fine di ridurre al minimo le interferenze con la procedura chirurgica standard. Posizionare e attivare il sistema della telecamera in sala operatoria prima dell'intervento e verificare le connessioni ai monitor ad alta definizione da utilizzare durante l'intervento chirurgico. Coprire la telecamera con drappi sterili standard, seguendo procedure e condizioni sterili come mostrato nel video.
Prima di iniettare l'agente fluorescente, posizionare la telecamera sopra il paziente ed esporre la zona di interesse. Regolare lo zoom per mettere a fuoco la telecamera e spegnere le luci della sala operatoria per una migliore rilevazione del segnale fluorescente.
Siringa di Lotus con un millilitro di ICG a 0,5 milligrammi per millilitro e volume uguale di colorante blu standard. Iniettare con attenzione l'agente fluorescente in quattro quadranti intorno al tumore primario e cercare di evitare fuoriuscite; in caso di contaminazione dell'ICG sui guanti chirurgici, sostituire semplicemente i guanti durante tutta la procedura.
Manovrare la telecamera per garantire una registrazione continua dell'area di interesse. Acquisire immagini fisse o video in tempo reale del flusso linfatico e dell'aspetto del linfonodo sentinella fluorescente. Un tempo di esposizione compreso tra 180 e 200 millisecondi produrrà video di buona qualità.
Salvare tutti i dati sul computer in modo appropriato per analisi future. L'ispezione visiva della discolorazione blu causata dall'iniezione di blu patent viene eseguita come parte standard della procedura, utilizzando le immagini di fluorescenza registrate contemporaneamente come guida. Viene effettuata l'escissione in tempo reale del linfonodo sentinella.
L'imaging in tempo reale aiuta a rilevare nodi fluorescenti in localizzazioni inaspettate ed acquisisce immagini ex vivo di tutti i linfonodi escissi in modo sequenziale per verificare la presenza di fluorescenza. Tempi di esposizione più lunghi possono essere utilizzati durante l'acquisizione di immagini fisse. Il linfonodo sentinella viene inviato per analisi istopatologica al fine di rilevare la presenza o l'assenza di cellule tumorali.
La potenza del rilevamento intraoperatorio di un linfonodo sentinella con questo protocollo di imaging fluorescente multispettrale è dimostrata in questo esempio di un'immagine fluorescente multispettrale in vivo di un linfonodo nel cancro della vulva. Il linfonodo fluorescente nella regione inguinale prima dell'escissione è chiaramente visibile. In questo breve filmato, mostriamo il rilevamento in tempo reale del linfonodo sentinella basato sulla fluorescenza in una paziente con cancro della cervice uterina.
Di seguito mostriamo un'immagine ex vivo di un linfonodo nel cancro della cervice uterina. L'immagine a colori del linfonodo è stata sovrapposta all'immagine di fluorescenza dello stesso linfonodo, utilizzando una scala di colori finta per produrre un'immagine chiara con un elevato rapporto segnale-rumore. Questa tecnica non ha solo aperto la strada ai ricercatori nel campo dell'oncologia chirurgica per la resezione guidata da immagini del linfonodo sentinella, ma offre anche possibilità di imaging mirato al tumore specifico per la valutazione dei margini tumorali e interventi personalizzati per pazienti con tumori solidi e possibili metastasi locali regionali.
Dopo aver visto questo video, si dovrebbe avere una buona impressione dell'imaging intraoperatorio in tempo reale mediante fluorescenza dei linfonodi sentinella nei tumori ginecologici.I.
Panoramica
Questo articolo presenta un nuovo approccio per il rilevamento intraoperatorio dei linfonodi sentinella in oncologia ginecologica mediante imaging a fluorescenza. La tecnica migliora la visualizzazione del flusso linfatico e facilita l'escissione dei linfonodi durante l'intervento chirurgico.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Chirurgia Oncologica
- Imaging a Fluorescenza
- Tecniche Intraoperatorie
Sfondo
- Il linfonodo sentinella è il primo linfonodo a ricevere il drenaggio da un tumore.
- Agenti fluorescenti come l'indocianina verde (ICG) vengono utilizzati per migliorare la visualizzazione.
- I metodi esistenti spesso non dispongono di capacità di imaging in tempo reale.
- L'imaging fluorescente multispettrale fornisce un feedback dinamico durante l'intervento chirurgico.
Scopo dello studio
- Migliorare il rilevamento dei linfonodi sentinella nei pazienti affetti da cancro della cervice e della vulva.
- Dimostrare l'efficacia dell'imaging fluorescente in tempo reale durante gli interventi chirurgici.
- Fornire una procedura in un unico passaggio per la visualizzazione e l'escissione dei linfonodi.
Metodi Utilizzati
- Iniezione di ICG e colorante blu standard attorno al tumore primario.
- Utilizzo di un sistema personalizzato di telecamera a fluorescenza multispettrale.
- Monitoraggio in tempo reale del flusso linfatico e visualizzazione dei linfonodi.
- Escissione dei linfonodi guidata dall'imaging a fluorescenza.
Risultati principali
- Visualizzazione con successo dei linfonodi sentinella in tempo reale.
- Rilevamento migliorato dei linfonodi in posizioni inaspettate.
- Chiara differenziazione tra linfonodi fluorescenti e non fluorescenti.
- Potenziale miglioramento dei risultati chirurgici in oncologia ginecologica.
Conclusioni
- L'imaging a fluorescenza contribuisce in modo significativo al rilevamento intraoperatorio dei linfonodi sentinella.
- Questa tecnica potrebbe portare a escissioni tumorali più precise.
- Applicazioni future potrebbero estendersi alla valutazione dei margini tumorali e a interventi personalizzati.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
L'imaging intraoperatorio con fluorescenza affronta una sfida fondamentale nell'oncologia chirurgica: la necessità di una guida in tempo reale e anatomicamente precisa durante la biopsia del linfonodo sentinella. Permettendo una visualizzazione dinamica del flusso linfatico e l'identificazione dei linfonodi senza ricorrere al radio-colloide, questo metodo aumenta l'affidabilità predittiva nella stadiazione linfonodale e riduce la complessità procedurale. La sua integrazione nei flussi di lavoro dell'oncologia ginecologica offre un approccio per ridurre i rischi nelle decisioni chirurgiche e migliorare la corrispondenza tra i reperti intraoperatori e gli esiti istopatologici.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Scoperta Precoce e Validazione del Target
- Valore scientifico: Consente l'analisi dei percorsi di disseminazione linfatica nei modelli di tumore solido.
- Valore operativo: Fornisce una piattaforma riproducibile per la validazione funzionale delle ipotesi relative alla metastasi linfonodale.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera letture quantitative di fluorescenza per la biodistribuzione del tracciante linfatico.
- Valore operativo: Favorisce la standardizzazione dei protocolli di imaging intraoperatorio tra diversi siti chirurgici.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Valore scientifico: Collega l'imaging linfatico nella fase di scoperta con il rilevamento intraoperatorio clinicamente rilevante.
- Valore operativo: Favorisce la continuità tra la validazione ex vivo e il supporto chirurgico in vivo.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si colloca all'intersezione tra biologia della scoperta e ricerca chirurgica traslazionale, consentendo la validazione in tempo reale di ipotesi riguardo al traffico linfatico che guidano la validazione di bersagli e strategie di intervento basate su biomarcatori.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi sui meccanismi di metastasi linfatica in modelli preclinici.
- Screening: Fornisce dati quantitativi in tempo reale sulla biodistribuzione per l'ottimizzazione dei traccianti e la preparazione dei saggi.
- Analisi: Permette la quantificazione del rapporto segnale-rumore e la mappatura spaziale dei linfonodi fluorescenti per l'analisi comparativa tra diverse condizioni.
- Ricerca traslazionale: Collega le prestazioni dell'agente fluorescente all'accuratezza del rilevamento intraoperatorio in sistemi rilevanti per la malattia.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma di imaging riutilizzabile, adattabile a diverse indicazioni di tumori solidi oltre l'oncologia ginecologica.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Riduce l'ambiguità meccanicistica nei modelli di metastasi linfatica attraverso la visualizzazione diretta intraoperatoria.
- Valore operativo: Migliora la standardizzazione e la riproducibilità del rilevamento del linfonodo sentinella tra diversi team chirurgici.
- Valore strategico: Migliora le decisioni di proseguimento o interruzione degli interventi chirurgici riducendo le valutazioni nodali falsamente negative.
- Impatto sul portafoglio: Consente una priorizzazione degli interventi chirurgici basata sul rischio, in base allo stato nodale in tempo reale.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche nell'uso di strumentazione per imaging a fluorescenza e nella manipolazione intraoperatoria delle sonde.
- È subordinato all'accesso a sistemi personalizzati di telecamere multispettrali dotati di filtri per eccitazione e emissione nella regione del vicino infrarosso (NIR).
- Necessita di una coordinazione interdisciplinare tra i team chirurgico, di imaging e di anatomia patologica per allineare i protocolli.
- Deve tenere conto della autofluorescenza tissutale e della variabilità del segnale di fondo tra diverse popolazioni di pazienti.
- È subordinato alla corretta manipolazione e conservazione dell'indocianina verde per prevenire la fotodegradazione e garantire l'integrità del segnale.
