Evaluation of visible diffuse reflectance spectroscopy in liver tissue: validation of tissue saturations using extracorporeal circulation
Stylianos VoulgarelisFaraneh FathiAstrid G. StuckeKevin D. DaleyJoohyun KimMichael A. ZimmermanJohnny C. HongNicholas J.E. StarkeyKenneth P. AllenBing Yu
9
Citation
43
Reference
10
Related Paper
Citation Trend
Abstract:
Significance: Real-time information about oxygen delivery to the hepatic graft is important to direct care and diagnose vascular compromise in the immediate post-transplant period. Aim: The current study was designed to determine the utility of visible diffuse reflectance spectroscopy (vis-DRS) for measuring liver tissue saturation in vivo. Approach: A custom-built vis-DRS probe was calibrated using phantoms with hemoglobin (Hb) and polystyrene microspheres. Ex vivo (extracorporeal circulation) and in vivo protocols were used in a swine model (n = 15) with validation via blood gas analysis. Results:In vivo absorption and scattering measured by vis-DRS with and without biliverdin correction correlated closely between analyses. Lin's concordance correlation coefficients are 0.991 for μa and 0.959 for μs ′ . Hb measured by blood test and vis-DRS with (R2 = 0.81) and without (R2 = 0.85) biliverdin correction were compared. Vis-DRS data obtained from the ex vivo protocol plotted against the PO2 derived from blood gas analysis showed a good fit for a Hill coefficient of 1.67 and P50 = 34 mmHg (R2 = 0.81). A conversion formula was developed to account for the systematic deviation, which resulted in a goodness-of-fit R2 = 0.76 with the expected oxygen dissociation curve. Conclusions: We show that vis-DRS allows for real-time measurement of liver tissue saturation, an indicator for liver perfusion and oxygen delivery.Keywords:
Ex vivo
Extracorporeal circulation
Oxygen Saturation
Extracorporeal circulation
Extracorporeal
Cite
Citations (50)
Мета. Покращення результатів лікування хворих з місцево-розповсюдженими та рецидивними солідними пухлинами черевної порожнини та заочеревинного простору.
Матеріали і методи. За період з червня 2015 по січень 2018 р. в Національному інституті раку виконали комбіновані оперативні втручання з нефректомією 28 хворим з приводу первинних місцево-розповсюджених та рецидивних солідних пухлин черевної порожнини та заочеревинного простору.
Результати. У 5 із 28 пацієнтів виконали нефректомію ex vivo ex situ з аутотрансплантацією нирки, у 4 - успішно. Гостре ушкодження нирок спостерігали у 6 (26%) хворих, яким аутотрансплантації нирки не виконували. Після операції померли 2 (8,7%) хворих. У пацієнтів, яким нирка була збережена, не спостерігали гострого ушкодження нирок, ніхто з цих пацієнтів не помер.
Висновки. З метою профілактики розвитку гострого ушкодження та хронічної хвороби нирок у майбутньому можливість виконання аутотрансплантації нирки у разі хірургічного лікування солідних пухлин черевної порожнини та заочеревинного простору, окрім первинного раку нирки, повинна бути розглянута щодо кожного хворого. Дану процедуру доцільно виконувати в спеціалізованих лікувальних закладах, де накопичено досвід в онковаскулярній хірургії.
Ex vivo
Ex situ conservation
Cite
Citations (0)
<b><i>Background:</i></b> Advanced organ failure is often classified as an end-stage disease where the treatment options are limited only to transplantation. As an alternative, different attempts have been undertaken to improve the outcome of the treatment of failing organs by using targeted ex vivo approaches. This may solve the issue of organ shortage by treating the donor organs before transplantation and the number of patients requiring transplantation may also be reduced by applying extensive ex vivo treatment followed by autotransplantation. <b><i>Methods:</i></b> We performed a literature review of PubMed and included articles published between 1962 and 2013. The following keywords were used (and; or): ex vivo, therapy, surgery, organ perfusion and autotransplantation. This review includes specific methods and attempts related to ex vivo organ perfusion and preservation, temporary life support systems, surgical and other therapeutic approaches, and diagnostic methods applied ex vivo to an isolated organ. <b><i>Results:</i></b> For the practical clinical use of ex vivo therapies, we could identify three major directions: (1) ex vivo pretransplant organ reconditioning, (2) ex vivo surgery and (3) ex vivo medical treatment. Different attempts have been made worldwide in the above-mentioned areas focusing on ex vivo organ preservation and treatment. We summarize in the present review the developments in the field of ex vivo organ recovery and evaluate the possibilities of combining and applying different technologies such as organ perfusion and storage, ex vivo exact topographical diagnosis, ex vivo locoregional medical treatment and ex vivo surgical correction. <b><i>Conclusion:</i></b> Ex vivo therapies open new horizons in the treatment of end-stage organ pathologies.
Ex vivo
Autotransplantation
Economic shortage
Cite
Citations (8)
This chapter contains section titled: Hematopoiesis, Hematology, and Hemostasis Immune System Inflammation Ex Vivo Living Systems Cardiovascular: Ex Vivo Hepatic: Ex Vivo Hematopoietic: Lymphocytes (EX VIVO) Hematopoietic: Macrophages and Monocytes (EX VIVO) Hematopoietic: Neutrophils (EX VIVO) Hematopoietic: Platelets (EX VIVO) Hematopoietic: Red Blood Cells (EX VIVO) Musculoskeletal: Ex Vivo Neoplastic Disease: Ex Vivo Respiratory: Ex Vivo
Ex vivo
Cite
Citations (0)
A few years ago, a promising optical device was created that could aid in the intraoperative localization of tumor tissue. Its discriminatory capacity for colorectal cancer tissue was investigated at the NKI-AVL. Measurements on healthy and malignant tissue were performed in and ex vivo. It was proposed to continue with only ex vivo measurements. Advantages of this approach were an increased reproducibility between measurements, easier inclusion and planning, and no need to interfere with the surgical procedure. The aim of this investigation was to validate whether the ex vivo measurements are comparable to in vivo measurements. A literature study showed that there is no clear consensus on the exact differences between in and ex vivo optical measurements (of colorectal tissues). From our statistical analysis and comparison of spectra, significant differences were found in the ex vivo measurements compared to in vivo measurements. These were mainly attributed to the loss of blood and water. The effects of these changes could be minimized if only the near-infrared (NIR) part of the spectrum is used. The fat parameters were uninfluenced in ex vivo measurements. It is therefore recommended to focus on fat and water dependent parameters obtained from NIR spectra.
Ex vivo
Cite
Citations (0)
Το πολλαπλούν μυέλωμα (ΠΜ) είναι μια αιματολογική κακοήθεια, η οποία χαρακτηρίζεται από συσσώρευση κακοήθων πλασματοκυττάρων στο μυελό των οστών (ΜΟ). Επιπρόσθετα με τις γενετικές ανωμαλίες οι οποίες εμφανίζονται στους κλώνους ΠΜ, τα πλασματοκύτταρα επηρεάζονται και από το μικροπεριβάλλον του καρκίνου. Αρκετές εργαστηριακές μελέτες έχουν καταδείξει υποσχόμενους παράγοντες, που όμως δεν έχουν οδηγήσει σε κλινικό όφελος. Αυτό μπορεί να οφείλεται σε περιορισμούς κατά την ex vivo δοκιμή του φαρμάκου, η οποία πιθανώς να έχει γίνει χωρίς το μικροπεριβάλλον της νόσου, αλλά και την έλλειψη της προσομοίωσης της τρισδιάστατης αρχιτεκτονικής του περιβάλλοντος του ΜΟ. Συνεπώς, ο χαρακτηρισμός της αποτελεσματικότητας των νέων παραγόντων θεραπείας δεν θα πρέπει μόνο να εκτιμά την άμεση επίδρασή τους στα μυελωματικά κύτταρα, αλλά να λαμβάνει υπόψιν και το συνολικό μικροπεριβάλλον της νόσου. Βασικός σκοπός της διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη του μικροπεριβάλλοντος στο ΠΜ και η διερεύνηση των υποπληθυσμών που διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο σε αυτό. Στο πλαίσιο αυτό, αρχικά διερευνήθηκαν τα υπάρχοντα μοντέλα μελέτης στο ΠΜ υπό το πρίσμα της κλινικής αξιοποίησης. Στη συνέχεια, έγινε de novo κατασκευή τρισδιάστατου ex vivo μοντέλου μελέτης με σκοπό τη διερεύνηση της προστατευτικής δράσης του μικροπεριβάλλοντος στα μυελωματικά κύτταρα υπό την επίδραση θεραπευτικών παραγόντων. Τέλος, με ευρεία ανοσοφαινοτύπηση σε δείγματα ΜΟ και περιφερικού αίματος (ΠΑ) ασθενών με ΠΜ, διευρύναμε την αναζήτηση υποπληθυσμών και αναζητήθηκαν συσχετίσεις με τις διαγνωστικές και θεραπευτικές πληροφορίες των ασθενών. Κατά τη διερεύνηση των δημοσιευμένων ex vivo μοντέλων μελέτης τέθηκαν κριτήρια τα οποία πληρούνταν στο σύνολό τους, ώστε το προτεινόμενο μοντέλο να θεωρείται ότι προσομοιάζει το μικροπεριβάλλον της νόσου, αλλά και να δύναται να αξιοποιηθεί κλινικά. Τελικώς επιλέχθηκαν 15 δημοσιεύσεις οι οποίες πληρούσαν όλα τα κριτήρια και περιλάμβαναν μοντέλα με ικριώματα γέλης, μοντέλα στερεών ικριωμάτων, μοντέλα βιοαντιδραστήρα, μοντέλα μικρορευστότητας (microfluidics) και μοντέλα με χρήση πειραματόζωων. Υπό αυτά τα δεδομένα αποφασίσθηκε η δοκιμή ικριωμάτων γέλης και στερεών ικριωμάτων. Για την πειραματική κατασκευή του ex vivo μοντέλου αξιοποιήθηκαν οι μυελωματικές κυτταρικές σειρές U266 και H929, ενώ με χρήση μεσεγχυματικών στρωματικών κυττάρων μυελικής προέλευσης (ΒΜ-MSCs) από ασθενείς με ΠΜ μοντελοποιήθηκε το μικροπεριβάλλον της νόσου. Οι θεραπευτικοί παράγοντες που επιλέχθηκαν ήταν η δοξορουβικίνη (ανθρακυκλίνη) και η βορτεζομίμπη (αναστολέας πρωτεασώματος). Αρχικά μελετήθηκε η ανάπτυξη των μυελωματικών κυτταρικών, η συγκέντρωση ημίσειας αναστολής του κυτταρικού πολλαπλασιασμού (IC50) από τους παράγοντες και έγινε απομόνωση και καλλιέργεια πρωτογενών ΒΜ-MSCs. Στη συνέχεια αξιολογήθηκαν μέθοδοι μέτρησης βιωσιμότητας των μυελωματικών κυττάρων, δηλαδή η μέθοδος ΜΤΤ, η κυτταρομετρία ροής, η οπτική μέτρηση και ο αλγόριθμος αναγνώρισης εικόνας. Ο αλγόριθμος αναγνώρισης εικόνας αναπτύχθηκε ειδικά για αυτή την εφαρμογή και με τη χρήση του καταμετρώνται τα κύτταρα που έχουν χρωσθεί με κυανούν του τρυπανίου. Συμπερασματικά, διαπιστώθηκε ότι ανάλογα με τις πειραματικές συνθήκες όλες οι μέθοδοι εκτίμησης της βιωσιμότητας των μυελωματικών κυττάρων μπορούν να αξιοποιηθούν κατά περίπτωση. Στη συνέχεια, επιχειρήθηκε η κατασκευή καλλιεργειών με χρήση υδρογέλης, αλλά λόγω δυσκολίας στη μέτρηση της βιωσιμότητας των συγκαλλιεργειών στα ικριώματα υδρογέλης, συνεχίσαμε την ανάπτυξη του μοντέλου με στερεά ικριώματα γαλακτικού οξέως (PLA). Τα ικριώματα PLA που χρησιμοποιήθηκαν είχαν δομή πλέγματος με μέγεθος πόρου από 60 έως 120 μΜ και τοποθετήθηκαν σε μικροπλάκες 96 φρεατίων. Mε χρήση συνεστιακής μικροσκοπίας και ηλεκτρονικής μικροσκοπίας σάρωσης διαπιστώθηκε ότι τα BM-MSCs αναπτύσσονται στα ικριώματα, εκτεινόμενα ανάμεσα στις ίνες του πλέγματος, επομένως μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στο ex vivo μοντέλο. Έχοντας μελετήσει τα επιμέρους στοιχεία, το συνολικό ex vivo μοντέλο που περιλαμβάνει ικριώματα PLA, δοκιμάσθηκε με την κυτταρική σειρά H929 σε συγκαλλιέργεια με BM-MSCs και υπό την επίδραση βορτεζομίμπης, και σε όλους τους τύπους ικριωμάτων διαπιστώθηκε μεγαλύτερη βιωσιμότητα των μυελωματικών κυττάρων συγκριτικά με τη δισδιάστατη μονοκαλλιέργεια. Επεκτείνοντας τη μελέτη μας πέραν των μεσεγχυματικών κυττάρων, προχωρήσαμε σε ευρεία ανοσοφαινοτύπηση του μικροπεριβάλλοντος χρησιμοποιώντας κυτταρομετρία ροής. Εξετάσθηκε διεξοδικά το ανοσολογικό προφίλ 94 ασθενών με ΠΜ, διερευνώντας κυτταρικούς υποπληθυσμούς μεταξύ των οποίων τα Β και Τ λεμφοκύτταρα και τους υποπληθυσμούς τους, τα Tregs, τα ΝΚ κύτταρα, και τα κατασταλτικά κύτταρα μυελικής προέλευσης (MDSCs). Ταυτόχρονα, αξιοποιήθηκε η πληροφορία για την ύπαρξη ελάχιστης υπολειμματικής νόσου (ΕΥΝ), καθότι οι ασθενείς που συμπεριελήφθησαν στη μελέτη είχαν ελεγχθεί με κυτταρομετρία ροής επόμενης γενιάς για την παρουσία ΕΥΝ σύμφωνα με το πρωτόκολλο του EuroFlow. Επίσης, ελέγχθηκαν πιθανοί συσχετισμοί των υποπληθυσμών με τα διάφορα στάδια της νόσου, το κυτταρογενετικό προφίλ και την ανταπόκριση των ασθενών στην εισαγωγική θεραπεία. Από την αρχική ανάλυση σε δείγματα ΜΟ διαπιστώθηκε ότι η σύσταση του μικροπεριβάλλοντος του ΜΟ δεν εμφανίζει σημαντικές διαφορές στα διάφορα στάδια εξέλιξης του ΠΜ (MGUS, υφέρπον μυέλωμα, ΠΜ, πλασματοκυτταρική λευχαιμία και ΠΜ σε πλήρη ύφεση), ενώ το περιβάλλον του ΜΟ δεν αντικατοπτρίζει το περιβάλλον του ΠΑ σε ζεύγη δειγμάτων ΜΟ-ΠΑ των ίδιων ασθενών. Εξετάζοντας τις προγνωστικές πληροφορίες, βρέθηκε ότι το ανοσολογικό προφίλ διαφέρει στις διάφορες προγνωστικές ομάδες σύμφωνα με το διεθνές σύστημα σταδιοποίησης στο ΠΜ (ISS), αλλά και με το κυτταρογενετικό προφίλ. Στη συνέχεια, διερευνήθηκε η απάντηση στη θεραπευτική αντιμετώπιση και βρέθηκε ότι σχετίζεται με συγκεκριμένη ανοσολογική υπογραφή κατά τη διάγνωση, ενώ αναλύοντας το ανοσολογικό προφίλ του ΜΟ μετά τη θεραπεία, διαπιστώθηκε ότι οι ασθενείς αρνητικοί για την παρουσία ΕΥΝ, έχουν ξεχωριστή ανοσολογική υπογραφή. Τέλος, αναλύοντας το ΠΑ ασθενών κατά την πλήρη ύφεση, βρέθηκε ότι το ποσοστό των παρθένων και των δραστικών/δραστικών-μνήμης CD4+ T λεμφοκυττάρων σχετίζονται με αρνητική ΕΥΝ και επιπλέον, κατασκευάσαμε έναν υπολογιστικό αλγόριθμο, όπου με βάση την έκφραση αυτών των υποπληθυσμών σε ανεξάρτητη ομάδα 20 ασθενών, επιτεύχθηκε η πρόβλεψη της ΕΥΝ με ευαισθησία 86% και ειδικότητα 85%. Συνολικά, στο πλαίσιο αυτής της διατριβής κατασκευάστηκε ex vivo πλατφόρμα εξατομικευμένης εκτίμησης της ανταπόκρισης στη θεραπεία ασθενών με ΠΜ, η οποία δύναται να χρησιμοποιηθεί για περαιτέρω μελέτες και διερευνήθηκαν οι κυτταρικοί υποπληθυσμοί στο περιβάλλον της νόσου. Δείχθηκε ότι το ανοσολογικό μικροπεριβάλλον στο ΠΜ είναι δυναμικό και αποκτά διακριτά ανοσολογικά προφίλ στα διάφορα στάδια της νόσου όπως και στις διάφορες προγνωστικές ομαδοποιήσεις των ασθενών. Επιπλέον, αναδείχθηκε η ύπαρξη ανοσολογικής υπογραφής προγνωστικής αξίας, σχετιζόμενης με τη θεραπευτική ανταπόκριση και την παρουσία ΕΥΝ. Φαίνεται ότι η εξατομικευμένη ανάλυση του ανοσολογικού προφίλ στο ΠΜ μπορεί να συμβάλλει θετικά στη βελτιστοποίηση της θεραπευτικής διαδρομής των ασθενών.
Ex vivo
Cite
Citations (0)
Ex vivo
Cite
Citations (0)
Ex vivo
Indentation
Characterization
Cite
Citations (0)
Magnetic resonance imaging (MRI) is a non-destructive technique that is capable of localizing pathologies and assessing other anatomical features (e.g., tissue volume, microstructure, white matter connectivity) in postmortem, ex vivo human brains. However, when brains are removed from the skull and cerebrospinal fluid (i.e., their normal in vivo magnetic environment), air bubbles and air-tissue interfaces typically cause magnetic susceptibility artifacts that severely degrade the quality of ex vivo MRI data. In this report, we describe a relatively simple and cost-effective experimental set-up for acquiring artifact-free ex vivo brain images using a clinical MRI system with standard hardware. In particular, we outline the necessary steps, from collecting an ex vivo human brain to the MRI scanner setup, and have also described changing the formalin (as might be necessary in longitudinal postmortem studies). Finally, we share some representative ex vivo MRI images that have been acquired using the proposed setup in order to demonstrate the efficacy of this approach. We hope that this protocol will provide both clinicians and researchers with a straight-forward and cost-effective solution for acquiring ex vivo MRI data from whole postmortem human brains.
Ex vivo
Artifact (error)
Human brain
Cite
Citations (43)