結合OCT圖像指導在異體移植模型中進行激光腦腫瘤手術

1、Word文檔 結合OCT圖像指導在異體移植模型中進行激光腦腫瘤手術 腦腫瘤切除需要高精度的手術設備，對損傷范圍掌握有極高的要求。美國討論人員Nitesh Katta等使用激光手術系統(tǒng)結合OCT圖像指導，對小鼠異體移植腦腫瘤模型進行了腫瘤切除手術。此外對比激光凝固和/或消融前、中、后的腫瘤區(qū)域、殘余腫瘤區(qū)域以及活體區(qū)域OCT血管造影圖像，結合共聚焦顯微分析和組織學分析，發(fā)覺OCT檢測腫瘤邊緣及大小結果與組織學全都，且相比于共聚焦顯微技術，OCT對腫瘤深處邊緣的觀測范圍更大，可達約250m。證明了該OCT圖像指導下的精確無血腫瘤切除的方法的可用性。討論成果以“Laser brain cancer

2、surgery in a xenograft model guided by opticalcoherence tomography”為題發(fā)表于討論背景 在顱內腫瘤切除過程中，鑒于腦結構的精密性，需要能供應亞毫米成像和切割的外科工具和程序。目前外科手術中存在非特異性損傷范圍相對較大，以及缺乏術中微米級辨別率的深度辨別圖像引導等問題，而光學斷層成像（optical tomographic imaging）和光纖激光技術（fiber laser technology）設備能夠解決成像和切割限制，改善手術方法和精度。 光學相干斷層掃描（OCT）依據(jù)組織的固有光學散射特性實現(xiàn)可視化，組織穿透深度為2

3、mm，辨別率可達5-10 m。Swept-source OCT系統(tǒng)結合GPU數(shù)據(jù)處理，能夠在幾秒鐘內顯示斷層圖像（10-20 mm結果與爭論01-血管造影和腫瘤邊緣成像 圖2A為距皮層250 m熒光共聚焦顯微圖像的最大強度Z-投影，展現(xiàn)了脈管系統(tǒng)（綠色）和腫瘤區(qū)域（紅色）。OCT血管造影的MIP顯示了腫瘤（綠色）和脈管系統(tǒng)（紅色）區(qū)域（圖2B），其中藍色框內為低衰減系數(shù)的區(qū)域，該區(qū)域被認為是腫瘤。OCT血管造影中的血管特征與共聚焦熒光顯微圖像結果大致相匹配，而OCT圖像中展現(xiàn)的腫瘤區(qū)域（綠色），較共聚焦熒光顯微圖像中顯示的腫瘤區(qū)域（紅色）大。經(jīng)組織學證明在0.3 - 1.5 mm深度間觀看到大

4、量腫瘤塊，因此以共聚焦熒光顯微術的成像深度（250 m），并不能完全看到。圖2C為小鼠皮質表面以下0.55 mm處，5 m厚的橫向組織切片（HE染色），顯示了一個細胞核密度較高的區(qū)域，表明是腫瘤。依據(jù)組織學估量，該深度的腫瘤寬度為0.81 0.2 mm，OCT測定寬度為0.75 0.1 mm，與組織學結果全都。此外依據(jù)組織學估量腫瘤延長至1.15 0.2 mm深度，OCT測量深度為1.30 0.1 mm。另一只小鼠的熒光血管造影和OCT血管造影結果對比類似（圖2D和E）。圖2F為E中水平虛線位置的B-scan圖像，藍色為腫瘤區(qū)域，OCT圖像中可觀看到完整的腫瘤深度，但熒光共聚焦顯微圖像沒有觀看

5、到。圖2A.共聚焦熒光顯微Z-projection（距皮層表面250 m），可見表達RFP的腫瘤細胞（紅色）和脈管系統(tǒng)（綠色）。B.OCT血管造影（紅色）、腫瘤Z-projection（綠色，距皮質表面2 mm）。C.距皮質表面550m處的組織學橫切面切片。D.共聚焦熒光顯微術Z-projection（距皮質表面250 m）。E.OCT血管造影（紅色）、腫瘤Z-projection（綠色，距皮質表面2 mm）。F.腫瘤區(qū)域（藍色）的B-scan（E中水平虛線處）。02-OCT圖像指導下的精確凝血 對小鼠異體移植腦腫瘤進行成像（圖2E），并激光凝固脈管系統(tǒng)（圖3）。MIP圖像紅色圓圈為凝固前的目

6、標脈管系統(tǒng)區(qū)域（圖3A）。激光凝固后，血管造影圖像顯示目標區(qū)域血流停止（圖3B）。計算后發(fā)覺止血深度可達約500 m（圖3C）。對比激光凝固前后血管造影間的差異，發(fā)覺凝固區(qū)域外形呈圓錐形并指向組織，錐頂角與入射Tm光束的數(shù)值孔徑（26度）相匹配。 圖3A.激光凝固前OCT血管造影圖。B.激光凝固后OCT血管造影圖。C.激光凝固前（灰色）、后（紅色），標記區(qū)域深度的去相關值。 03-OCT指導下的精確激光消融 將目標腫瘤切除一部分，使用OCT確定殘余腫瘤大小，并將其與組織學測定結果進行比較，來估量治療期間OCT的邊緣檢測力量。圖4A為處理前的脈管系統(tǒng)（紅色）和腫瘤區(qū)域（綠色），使用衰減系數(shù)閾值處理過的三維渲染圖（圖4B，衰減系數(shù)小于5.7 mmA.術前的OCT圖像（距皮質表面2.5 mm），顯示出脈管系統(tǒng)（紅色）和腫瘤（綠色）。B.三維渲染體積式OCT視圖。C.血管凝固后圖像。D.激光消融后圖像。E.疊加了消融前腫瘤邊緣（藍色）的消融后B-scan（灰色）。F.E中B-scan區(qū)域的HE染色切片。小結 本討論提出的系統(tǒng)將激光凝固和消融技術與OCT血管造影術結相結合，可以實現(xiàn)對腦腫瘤無出血精確消融。Er:YAG激光消融精確高、非特異性熱損傷??；Tm激光穿透深度高（1