Cirugía guiada por imágenes de fluorescencia

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Cirugía guiada por imágenes de fluorescencia (Higos) es un proyección de imagen médica técnica se utiliza para detectar fluorescencia Estructuras marcadas durante la cirugía. De manera similar al estándar cirugía guiada por imagenHIGOS tiene el propósito de guiar el procedimiento quirúrgico y proveer el cirujano de visualización de tiempo real del campo operatorio. En comparación con otras modalidades de imágenes médicas, higos es más barato y superior en términos de resolución y el número de moléculas detectables.[1] Como un inconveniente, la profundidad de penetración es generalmente muy pobres (100 μm) en el longitudes de onda visibles, pero puede alcanzar hasta 1 – 2 cm cuando las longitudes de onda de excitación en el infrarrojo cercano se utilizan.[2]

Contenido

  • 1 Dispositivos de imágenes
    • 1.1 Fuentes de excitación
    • 1.2 Técnicas de detección
    • 1.3 Aplicaciones clínicas
    • 1.4 Historia
    • 1.5 Empresas comerciales
  • 2 Véase también
  • 3 Referencias

Dispositivos de imágenes

HIGOS se realiza utilizando dispositivos de imágenes con el fin de proporcionar información simultánea en tiempo real del color reflectancia imágenes (campo brillante) y la emisión de fluorescencia. Una o más fuentes de luz se utilizan para excitar e iluminar la muestra. La luz se recoge usando filtros ópticos que coinciden con el espectro de emisión de la fluoróforo. Proyección de imagen de lentes y cámaras digitales (CCD o CMOS) se utilizan para producir la imagen final. Procesamiento de vídeo vivo también puede realizarse para mejorar contraste durante la detección de fluorescencia y relación de señal a fondo. En los últimos años que ha surgido una serie de empresas comerciales para ofrecer dispositivos especializados en fluorescencia en las longitudes de onda NIR, con el objetivo de capitalizar sobre el crecimiento en la etiqueta el uso de indocianina verde (ICG). Sin embargo los sistemas comerciales con múltiples canales de fluorescencia también existen comercialmente para su uso con fluoresceína y protoporfirina IX (PpIX).

Fuentes de excitación

La excitación de la fluorescencia se logra utilizando diversos tipos de fuentes de luz.[3] Lámparas del halógeno tienen la ventaja de proporcionar alta potencia a un costo relativamente bajo. Utilizando diferentes filtros paso banda, la misma fuente puede ser utilizada para producir varios canales de excitación de la UV en el infrarrojo cercano. Diodos emisores de luz (LEDs) se han vuelto muy populares para la iluminación de bajo costo de banda ancha y estrecha excitación banda de higos.[4] Debido a su espectro de emisión luz característica, una gama estrecha de longitudes de onda que coincide con el espectro de absorción de un determinado fluoróforo puede ser seleccionado sin usar un filtro, reduciendo aún más la complejidad del sistema óptico. LED y lámparas halógenas es conveniente para la iluminación de luz blanca de la muestra. Excitación también puede realizarse utilizando diodos de láser, especialmente cuando se necesita alta potencia en un rango de longitud de onda corta (normalmente 5-10 nm).[5] En este caso el sistema tiene en cuenta los límites de exposición a radiación láser.[6]

Técnicas de detección

Imágenes en vivo desde el colorante fluorescente y el campo quirúrgico se obtienen usando una combinación de cámaras, lentes y filtros. Durante cirugía abierta, mano sostuvo dispositivos son generalmente preferidos por su facilidad de uso y movilidad.[7] Puede utilizarse un soporte o un brazo para mantener el sistema en la parte superior del campo operatorio, particularmente cuando el peso y la complejidad del dispositivo es alta (por ejemplo cuando varias cámaras se utilizan). La principal desventaja de estos dispositivos es funcionamiento luces de teatro puede interferir con el canal de emisión de fluorescencia, con una consecuente disminución del cociente de la señal de fondo. Este problema se soluciona generalmente atenuación o apagando las luces del teatro durante la detección de fluorescencia.[8]
HIGOS también pueden realizarse utilizando dispositivos mínimamente invasivos tales como Laparoscopios o Endoscopios. En este caso, un sistema de cámaras, lentes y filtros está atado al extremo de la sonda.[9] A diferencia de la cirugía a cielo abierto, se reduce el fondo de las fuentes de luz externas. Sin embargo, la densidad de energía de excitación en la muestra se ve limitada por la transmisión de la luz baja el fibra óptica Endoscopios y Laparoscopios, particularmente en el infrarrojo cercano. Además, la capacidad de recolección de luz es muy reducida en comparación con las lentes de imagen estándar utilizadas para los dispositivos de cirugía abierta. También se pueden implementar para dispositivos de higos cirugía robótica (por ejemplo, en el Sistema da Vinci Surgical).[10]

Aplicaciones clínicas

La mayor limitación en higos es la disponibilidad de tintes fluorescentes clínicamente aprobados que tienen una indicación biológica novela. Verde de indocianina (ICG) ha sido ampliamente utilizado como un agente no específico para detectar ganglios linfáticos centinela durante la cirugía.[11] ICG tiene la ventaja principal de la absorción y emisión de luz en el infrarrojo cercano,[12] que permiten la detección de nodos bajo varios centímetros de tejido. Azul de metileno también puede ser utilizado para el mismo propósito, con un pico de excitación en la porción roja del espectro.[13] Primeras aplicaciones clínicas utilizando a agentes tumorales que detectan depósitos de cáncer de ovario durante la cirugía se ha realizado.[14]

Historia

Las primeras utilizaciones de higos remonta a la década de 1940 cuando la fluoresceína primero fue utilizada en los seres humanos para mejorar la imagen de los tumores cerebrales, quistes, edema y sangre fluyen en vivo.[15] En tiempos modernos que el uso ha caído, hasta que un estudio multicéntrico juicio en Alemania llegó a la conclusión que higos para ayudar a la resección de glioma guía basan en fluorescencia de PpIX proporciona beneficios significativos a corto plazo.[16]

Empresas comerciales

Novadaq comercial https://Novadaq.com/ Zeiss neuroquirúrgica https://www.Zeiss.com/Meditec/en_US/Products---Solutions/Neurosurgery/Surgical-Microscopes/Opmi-pentero-900.html Leica neuroquirúrgica https://www.Leica-Microsystems.com/products/Surgical-Microscopes/Neurosurgery-Spine/ Hamamatsu https://www.Hamamatsu.com/jp/en/C9830.html Fluoptics https://fluoptics.com/ Imágenes de búsqueda médicas https://www.Quest-mi.com/ Blaze Bioscience https://www.blazebioscience.com/

Véase también

  • Endoscopia
  • Fluorescencia
  • Cirugía guiada por imagen
  • Verde de indocianina
  • Laparoscopia
  • Infrarrojo cercano
  • Ventana infrarroja en tejidos biológicos
  • Cirugía

Referencias

  1. ^ Frangioni, J. V. (20 de agosto de 2008). "Nuevas tecnologías para la proyección de imagen de cáncer humano". Journal of Clinical Oncology 26 (24): 4012 – 4021. Doi:10.1200/JCO.2007.14.3065.
  2. ^ https://www.licor.com/Translational/NIR-Optical-Imaging-Overview.jsp
  3. ^ Alander, Jarmo T.; Kaartinen, Ilkka; Laakso, Aki; Pätilä, Tommi; Spillmann, Thomas; Tuchin, Valery V.; Venermo, Maarit; Välisuo, Petri (01 de enero de 2012). "Una revisión de indocianina verde fluorescente imagenología en cirugía". International Journal of Biomedical Imaging 2012:: 1 – 26. Doi:10.1155/2012/940585.
  4. ^ Gioux, S; Kianzad, V; Ciocan, R; Gupta, S; Oketokoun, R; Frangioni, JV (mayo – junio 2009). "Alta potencia, controlado por ordenador, basado en diodos emisores de luz fluorescentes para imágenes de fluorescencia y la cirugía guiada por imágenes.". Imagenología Molecular 8 (3): 156 – 65. PMC2766513. PMID19723473.
  5. ^ https://SPIE.org/x91877.xml?WT.mc_id=ZFBZ
  6. ^ https://www.ICNIRP.de/Documents/laser400nm+.pdf
  7. ^ https://www.physicstoday.org/daily_edition/physics_update/1.2646749
  8. ^ van der Vorst, JR; Schaafsma, ser; Verbeek, FP; Hutteman, M; Mieog, JS; Lowik, CW; Liefers, GJ; Frangioni, JV; van de Velde, CJ; Vahrmeijer, AL (diciembre de 2012). "Comparación aleatoria de imágenes de fluorescencia de infrarrojo cercano con indocianina verde y tecnecio 99(m) con o sin patente azul para el procedimiento de ganglio linfático centinela en pacientes con cáncer de mama".. Anales de Oncología quirúrgica 19 (13): 4104 – 11. Doi:10.1245/s10434-012-2466-4. PMC3465510. PMID22752379.
  9. ^ Gray, DC; Kim, EM; Cotero, VE; Bajaj, A; Staudinger, VP; Hehir, CA; Yazdanfar, S (01 de agosto de 2012). "Dual-mode fluorescencia laparoscópica guiada por imágenes, cirugía usando una sola cámara.". Óptica biomédica expresa 3 (8): 1880-90. Doi:10.1364/BOE.3.001880. PMC3409706. PMID22876351.
  10. ^ Rossi, Emma C.; Ivanova, Anastasia; Boggess, John F. "cartografía asistida robóticamente guiada por fluorescencia del nodo de linfa con ICG de malignidades ginecológicas: un estudio de viabilidad". Oncología Ginecológica 124 (1): 78-82. Doi:10.1016/j.ygyno.2011.09.025.
  11. ^ Alander, Jarmo T.; Kaartinen, Ilkka; Laakso, Aki; Pätilä, Tommi; Spillmann, Thomas; Tuchin, Valery V.; Venermo, Maarit; Välisuo, Petri (01 de enero de 2012). "Una revisión de indocianina verde fluorescente imagenología en cirugía". International Journal of Biomedical Imaging 2012:: 1 – 26. Doi:10.1155/2012/940585.
  12. ^ https://omlc.Ogi.edu/Spectra/ICG/index.html
  13. ^ Matsui, Aya; Tanaka, Eiichi; Choi, Hak así; Kianzad, Vida; Gioux, Sylvain; Lomnes, Stephen J.; Frangioni, John V. "identificación en tiempo real, infrarrojo cercano, guiada por fluorescencia de los uréteres con azul de metileno". Cirugía 148 (1): 78-86. Doi:10.1016/j.Surg.2009.12.003.
  14. ^ https://www.smartplanet.com/blog/Rethinking-Healthcare/Glowing-Cancer-cells-Help-Surgeons-Remove-tumors-from-ovaries/6692
  15. ^ Moore, George; Peyton, William T; Francés, Lyle A.; Walkter, Walter W. "el uso clínico de la fluoresceína en neurocirugía: la localización de los tumores cerebrales". Journal of Neurosurgery 5 (4): 392-398.
  16. ^ Stummer, W; pichlmeier U; Meinel T; Wiestler OD; Zanella F; Reulen HJ (2006). "Cirugía guiada por fluorescencia con ácido 5-aminolevulínico para la resección del glioma maligno: un aleatorios controlados ensayo multicéntrico de fase III.". The Lancet Oncology 7 (5): 392-401.

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