Incident Angle Study for Designing an Endoscopic Tool for Intraoperative Brain Tumor Detection

要約

脳神経外科手術では、健康な組織を避けながら腫瘍組織を最大限に切除することが最も重要ですが、周囲の雄弁な脳など多くの要因により困難な作業です。
切除対象の腫瘍組織を迅速に特定できれば、手術の成績が向上する可能性があります。
TumorID は、NADH や FAD などの内因性蛍光色素を利用して腫瘍領域を検出するレーザー誘起蛍光分光装置です。
術中腫瘍検出用の内視鏡ツールを作成するという目標を念頭に置いて、入射角 (AoI) がスキャンされた腫瘍の収集されたスペクトル応答にどのような影響を与えるかを評価するために TumorID の研究が実施されました。
この研究では、平面および凸状の NADH/FAD ジェランガム ファントムをさまざまな AoI (36 度の範囲) でスキャンして、スペクトルの挙動を観察しました。
結果は、スペクトル シグネチャが平坦ファントムと凸ファントム間で大きく変化せず、各スペクトルに対して計算された曲線下面積 (AUC) 値の標準偏差が平坦ファントムと凸ファントムでそれぞれ 0.02 と 0.01 であることを示しました。
したがって、この研究では、AoI がスペクトル応答の強度に影響を与えるものの、内在性蛍光色素分子を表すピークは依然として観察可能であり、類似していることが示されました。
将来の研究には、より長い作動距離のレンズを使用したAoI研究の実施、次にそのレンズを組み込んで低侵襲手術用の内視鏡術中腫瘍検出装置を設計することが含まれており、下垂体腫瘍に対する鼻腔内内視鏡アプローチへの最初の応用が行われる。

要約(オリジナル)

In neurosurgical procedures maximizing the resection of tumor tissue while avoiding healthy tissue is of paramount importance and a difficult task due to many factors, such as surrounding eloquent brain. Swiftly identifying tumor tissue for removal could increase surgical outcomes. The TumorID is a laser-induced fluorescence spectroscopy device that utilizes endogenous fluorophores such as NADH and FAD to detect tumor regions. With the goal of creating an endoscopic tool for intraoperative tumor detection in mind, a study of the TumorID was conducted to assess how the angle of incidence (AoI) affects the collected spectral response of the scanned tumor. For this study, flat and convex NADH/FAD gellan gum phantoms were scanned at various AoI (a range of 36 degrees) to observe the spectral behavior. Results showed that spectral signature did not change significantly across flat and convex phantoms, and the Area under Curve (AUC) values calculated for each spectrum had a standard deviation of 0.02 and 0.01 for flat and convex phantoms, respectively. Therefore, the study showed that AoI will affect the intensity of the spectral response, but the peaks representative of the endogenous fluorophores are still observable and similar. Future work includes conducting an AoI study with a longer working-distance lens, then incorporating said lens to design an endoscopic, intraoperative tumor detection device for minimally invasive surgery, with first applications in endonasal endoscopic approaches for pituitary tumors.

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