تيراهيرتز التصوير وبروتوكول التوصيف لأورام سرطان الثدي المكوس حديثا

كان التصوير والتحليل الطيفي تيراهيرتز (THz) مجالًا سريع النمو للبحث في العقد الماضي. أدى التطوير المستمر لباعثات THz الأكثر كفاءة واتساق في نطاق 0.1-4 THz إلى زيادة تطبيقاتها بشكل كبير¹. أحد المجالات التي أظهرت فيها THz وعدًا ونموًا كبيرًا هو المجال الطبي الحيوي². وقد ثبت أن الإشعاع THz غير المؤين وآمن بيولوجيا على مستويات الطاقة المستخدمة عموما لتحليل الأنسجة الثابتة³. ونتيجة لذلك، تم استخدام التصوير THz والتحليل الطيفي لتصنيف وتمييز ميزات الأنسجة المختلفة مثل محتوى المياه للإشارة إلى تلف الحرق والشفاء⁴، تليف الكبد⁵، والسرطان في الأنسجة المكوسة^6،7. يغطي تقييم السرطان على وجه الخصوص مجموعة واسعة من التطبيقات السريرية والجراحية المحتملة ، وتم التحقيق في سرطانات الدماغ⁸، الكبد⁹، المبيضين¹⁰، الجهاز الهضمي¹¹، والثدي^{7،12،13،14،15،16،17،18،19}.

تركز تطبيقات THz لسرطان الثدي في المقام الأول على دعم جراحة حفظ الثدي، أو استئصال الورم، من خلال تقييم الهامش. الهدف من استئصال الورم هو إزالة الورم وطبقة صغيرة من الأنسجة السليمة المحيطة ، على النقيض من استئصال الثدي الكامل ، والذي يزيل الثدي بأكمله. ثم يتم تقييم الهامش الجراحي للأنسجة المكوسة عن طريق علم الأمراض بمجرد إصلاح العينة في الفورماتين، مقطعة، مضمنة في البارافين، ومثبتة في 4 ميكرومتر-5 ميكرومتر شرائح على شرائح المجهر. يمكن أن تستغرق هذه العملية وقتًا طويلاً وتتطلب إجراءً جراحيًا ثانويًا في وقت لاحق إذا لوحظ وجود هامش إيجابي^20. المبادئ التوجيهية الحالية من قبل الجمعية الأمريكية للأورام الإشعاعية تعريف هذا الهامش الإيجابي وجود الخلايا السرطانية الاتصال على مستوى سطح الحبر هامش²¹. يقتصر التصوير بتردد عالٍ للأنسجة المرطبة عالية الامتصاص في المقام الأول على التصوير السطحي مع بعض التغلغل المختلف استنادًا إلى نوع الأنسجة ، وهو ما يكفي لتلبية الاحتياجات الجراحية لتقييم الهامش السريع. ومن شأن إجراء تحليل سريع لظروف الهامش أثناء الإعداد الجراحي أن يقلل إلى حد كبير من التكاليف الجراحية ومعدل إجراءات المتابعة. حتى الآن، وقد أثبتت THz فعالة في التمييز بين السرطان والأنسجة السليمة في الأنسجة الرسمية الثابتة، جزءا لا يتجزأ من البارافين (FFPE) ، ولكن هناك حاجة إلى تحقيق إضافي لتوفير الكشف موثوق بها من السرطان في الأنسجة المكوس حديثا⁷.

ويفصّل هذا البروتوكول الخطوات اللازمة لإجراء التصوير بتقنية THz والتنظير الطيفي على عينات الأنسجة البشرية المكوس حديثاً التي تم الحصول عليها من مصرف حيوي. THz التطبيقات المبنية على حديثا استئصال أنسجة سرطان الثدي البشري نادرا ما استخدمت في البحوث المنشورة^7,18,22,23, وخاصة من قبل مجموعات بحثية غير متكاملة مع مستشفى. استخدام الأنسجة الطازجة هو أيضا نادرة لتطبيقات السرطان الأخرى, مع معظم الأمثلة سرطان الثدي غير الإنسان التي يتم الإبلاغ عنها لسرطان القولون^24,,25. أحد أسباب ذلك هو أن كتل أنسجة FFPE أسهل بكثير للوصول إليها والتعامل معها من الأنسجة المكوسة الطازجة ما لم يكن نظام THz المستخدم للدراسة جزءًا من سير العمل الجراحي. وبالمثل، فإن معظم أنظمة THz المختبرية التجارية غير مستعدة للتعامل مع الأنسجة الطازجة، وتلك التي لا تزال في مراحل استخدام نمو خط الخلية أو أنها بدأت فقط في النظر إلى الأنسجة المكوسة من النماذج الحيوانية. لتطبيق THz على الإعداد داخل العملية يتطلب أن يتم تطوير خطوات التصوير والتوصيف للأنسجة الطازجة مقدما بحيث لا يتداخل التحليل مع القدرة على إجراء علم الأمراض القياسية. بالنسبة للتطبيقات التي لا يقصد بها بطبيعتها أن تكون داخل العملية ، لا يزال توصيف الأنسجة الطازجة خطوة صعبة يجب معالجتها للعمل من أجل تطبيقات الحي والتمايز.

والهدف من هذا العمل هو توفير مبادئ توجيهية لتطبيق THz للأنسجة المكوسة حديثاً باستخدام نظام THz تجاري. تم تطوير البروتوكول على نظام التصوير والتنظير الطيفي THz²⁶ لأورام سرطان الثدي الماتورين^13،17،19 وتم توسيعه إلى الأنسجة الجراحية البشرية التي تم الحصول عليها من البنوك الحيوية^7،18. في حين تم إنشاء البروتوكول لسرطان الثدي ، يمكن تطبيق نفس المفاهيم على أنظمة التصوير THz المماثلة وأنواع أخرى من سرطانات الأورام الصلبة التي يتم علاجها مع الجراحة حيث يعتمد النجاح على تقييم الهامش^27. بسبب كمية صغيرة إلى حد ما من نتائج THz المنشورة على الأنسجة المكوسة حديثا، وهذا هو أول عمل لمعرفة المؤلفين للتركيز على بروتوكول مناولة الأنسجة الطازجة للتصوير THz والتوصيف.