Terahertz Imaging и протокол характеристик для свежевырезанных опухолей рака молочной железы

Терахерц (ТГц) изображений и спектроскопии была быстро растущей области исследований в последнее десятилетие. Продолжение разработки более эффективных и последовательных излучателей ТГц в диапазоне 0,1-4 ТГц сделало их приложения значительно расти¹. Одной из областей, где THz показал обещание и значительный рост биомедицинской области². Было показано, что излучение THz является неизлечимым и биологически безопасным на уровне мощности, обычно используемом для анализа фиксированных тканей^3. В результате, THz изображений и спектроскопии был использован для классификации и дифференцировать различные особенности ткани, такие как содержание воды, чтобы указать повреждения ожога и исцеления⁴, цирроз печени⁵, и рак в вырезанных^{тканей 6,7}. Оценка рака, в частности, охватывает широкий спектр потенциальных клинических и хирургических приложений, и был исследован для рака головного мозга⁸, печень⁹, яичники¹⁰, желудочно-кишечного тракта¹¹, и грудь^{7,12,13,14,15,16,17,18,19}.

THz приложений для рака молочной железы в первую очередь сосредоточены на поддержке груди сохранения хирургии, или lumpectomy, через маржи оценки. Целью лампэктомии является удаление опухоли и небольшого слоя окружающих здоровых тканей, в отличие от полной мастэктомии, которая удаляет всю грудь. Хирургическая маржа вырезанной ткани затем оценивается с помощью патологии, как только образец был зафиксирован в формалине, секционирован, встроен в парафин, и установлен в 4 мкм-5 мкм ломтиками на слайдах микроскопа. Этот процесс может занять много времени и требует вторичной хирургической процедуры на более позднее время, если положительный запас наблюдается²⁰. Текущие руководящие принципы Американского общества радиационной онкологии определить этот положительный запас, как наличие раковых клеток, контактирующих с поверхностным уровнем чернил²¹. ТГц-изображение для высокоабсорбционной гидратированной ткани в первую очередь ограничивается поверхностной визуализацией с различным проникновением в зависимости от типа ткани, что достаточно для удовлетворения хирургических потребностей быстрой оценки маржи. Быстрый анализ маржинальных условий во время хирургической настройки значительно снизит хирургические расходы и частоту последующих процедур. На сегодняшний день, THz доказал свою эффективность в дифференциациации между раком и здоровой ткани в формин-фиксированной, парафин-встроенных (FFPE) тканей, но дополнительное исследование необходимо обеспечить надежное обнаружение рака в свежевырезанных^{тканей 7}.

В этом протоколе подробно описаны шаги по выполнению тГц-изображений и спектроскопии на свежевырезанных образцах тканей человека, полученных из биобанка. THz приложений, построенных на свежевырезанных тканей рака молочной железы человека редко используются в опубликованных исследований^7,18,22,23, особенно научно-исследовательских групп, не интегрированных с больницей. Использование свежевысеженных тканей также редко для других видов применения рака, с большинством не-грудной рака примеры сообщается для рака толстой кишки^24,25. Одной из причин этого является то, что блоки ткани FFPE гораздо легче получить доступ и обрабатывать, чем свежевысеженые ткани, если система THz используется для исследования является частью хирургического рабочего процесса. Аналогичным образом, большинство коммерческих лабораторных систем THz не готовы обрабатывать свежие ткани, а те, которые все еще находятся в стадии использования роста клеточной линии или только начали смотреть на вырезанные ткани из животных моделей. Для применения ТГц в интраоперационной настройки требует, чтобы визуализация и характеристика шаги были разработаны для свежей ткани заранее, так что анализ не мешает способности выполнять стандартные патологии. Для приложений, которые по своей сути не предназначены для интраоперационной, характеристика свежей ткани по-прежнему является сложным шагом, который должен быть адресован для работы в направлении in vivo приложений и дифференциации.

Цель этой работы заключается в том, чтобы обеспечить руководство для применения THz для свежевысеженых тканей с использованием коммерческой системы THz. Протокол был разработан на THz визуализации и спектроскопии системы²⁶ для опухолей рака молочной железы^13,17,19 и был распространен на хирургические ткани человека, полученные из биобанков^7,18. Хотя протокол был создан для рака молочной железы, те же концепции могут быть применены к аналогичным THz системвизуализации и других типов твердых опухолей рака, которые лечатся с хирургией, где успех зависит от оценки маржи²⁷. Из-за довольно небольшого количества опубликованных результатов ТГц на свежевысешенных тканях, это первая работа, к знаниям авторов, чтобы сосредоточиться на протоколе обработки свежей ткани для ТГц изображений и характеристики.