Iknife - Iknife

Iknife сокращает продолжительность хирургического вмешательства при раке, устраняя долгое ожидание результатов от гистологического патолога, который теперь определяет границу между раковыми и здоровыми тканями.

Онкокниф, iKnife, или же умный скальпель (английский: Нож джедая, онкокниф; Венгерский: onkokés ,lligens sebészi kés) - это хирургический нож, который проверяет ткань при контакте с ней во время операции и сразу дает информацию о том, содержит ли эта ткань рак клетки.[1] Во время операции эта информация постоянно предоставляется хирургу, что значительно ускоряет анализ биологических тканей и позволяет идентифицировать и удалять раковые клетки. Электроножи используются с 1920-х годов, и хирургия умных ножей не ограничивается только обнаружением рака. В клинических исследованиях iKnife продемонстрировал впечатляющую диагностическую точность - выявление доброкачественной гинекологической ткани от рака яичников (чувствительность 97,4%, специфичность 100%),[2] опухоль груди из нормальной ткани груди (чувствительность 90,9%, специфичность 98,8%)[3] и распознает гистологические особенности плохого прогноза при колоректальной карциноме.[4] Кроме того, технология, лежащая в основе iKnife, - масс-спектрометрия с быстрой испарительной ионизацией (REIMS) - может идентифицировать дрожжи Candida до уровня видов.[5]

Исследования и разработки

Золтан Такатс, Кандидат наук., а Венгерский исследование химик связана с Университет Земмельвейса, в Будапешт, изобрел умный хирургический нож. В настоящее время он является профессором аналитической химии в Имперский колледж Лондон (ВЕЛИКОБРИТАНИЯ). Его iKnife был протестирован в трех больницах с 2010 по 2012 год. После лабораторного анализа образцов тканей 302 пациентов, которые были включены в базу данных, они включили 1624 образцов рака и 1309 образцов нераковых заболеваний.

Текущая пилотная версия iKnife обошлась венгерскому ученому MediMass Ltd. (Старая Буда базирующаяся компания), участвующие в исследовании, коллеги из Имперского колледжа и венгерское правительство примерно на 200 тысяч фунтов стерлингов (68 миллионов форинтов). Однако, по словам Такатса, инвестиции окупились, поскольку устройство, скорее всего, будет продано.

Инструмент был приобретен Массачусетсом. Waters Corporation для разработки MediMass Ltd., который идентифицирует его как основную инновационную технологию с пометками "Intelligent late" и "REIMS", согласно их пресс-релизу от 23 июля 2014 года.[6] Бизнес-операция включала все MediMass инновации, включая патенты, программное обеспечение, базы данных и человеческие ресурсы, связанные с технологией.

Принцип действия

История прямого исследования биологических тканей масс-спектрометрией (МС)

Прямое исследование биологической ткани масс-спектрометрии (MS) началось в 1970-х годах, но в то время не существовало следующего прорыва в технических условиях. Метод не дал никакой полезной информации о химическом составе исследованных образцов.[7] Первым прорывом стали методы десорбционной ионизации (вторичная ионизационная масс-спектрометрия - SIMS, матричная лазерная десорбционная ионизация - МАЛДИ) говорится в релизе. Используя эти методы, после соответствующей подготовки образца может быть проведен химический визуальный анализ биологической ткани.[8] С конца 1990-х годов стало очевидно, что данные масс-спектрометрии в исследованиях изображений показали высокую степень тканевой специфичности, что гистология ткани может определять масс-спектральную информацию, и наоборот.[9]

В случае обнаруженных белковых и пептидных компонентов обычно известна тканеспецифическая экспрессия белков. На этом явлении основаны точные иммуногистохимические методы. Однако обнаружение масс-спектрометром в основном клеточных мембран и подобных тканей, в частности сложных липидов из аналогичных тканей, дает удивительные результаты. Поскольку распределение белков хорошо согласуется с паттернами распределения, полученными иммуногистохимическими методами, распределение липидных компонентов масс-спектрометрии с прямой ионизацией ранее было относительными методами, что привело к появлению новой эры в изучении биологических образцов. Десорбционная ионизация электрораспылением (DESI) была первым методом МС, который позволил проводить неинвазивное тестирование любых объектов (или организмов) без пробоподготовки, независимо от их формы или механических свойств.[10]

Масс-спектрометрия с быстрой испарительной ионизацией

Иссечение лимфатических узлов

Летом 2009 г. масс-спектрометрия с быстрой испарительной ионизацией (REIMS) был описан. Это метод второго поколения. В первую очередь информацию предоставляют липидные компоненты тканей, но различные молекулы метаболитов и определенные белки также позволяют обнаруживать. Важнейшее преимущество специфики массы спектрометрия данные находятся в гистологический уровень, дающий возможность идентифицировать биологическую ткань по химическому составу. Метод REIMS уникален тем, что, хотя следует использовать описанные выше методы масс-спектрометрии, характерные для конкретного метода, разработанного ионными источниками, но это сложно в случае устройств с ионными источниками, используемых в хирургической практике. При работе с различными инструментами для резки ткани, такими как диатермия нож хирургический лазер, или ультразвуковой тканевый распылитель, образуется аэрозоль, имеющий состав, характерный для тканевого среза, который также содержит ионизированные клеточные конструкции.

Среди них, с точки зрения использования метода REIMS, неповрежденные мембранообразующие фосфолипиды важны, которые легко обнаруживаются масс-спектрометрии с одной стороны, а с другой стороны, содержат комбинацию характеристик конкретного типа ткани. Масс-спектрометрический анализ - это лишь одна из реализаций разработки эффективной системы экстракции, которая была необходима для разрезания операционного поля во время запуска масс-спектрометра сгенерированного аэрозоля. Для этой цели служит так называемая трубка Вентури, а также упомянутые выше хирургические наконечники, модифицированные для дыма через них аэрозолей. Анализ дымовых газов в масс-спектрометре осуществляется мгновенно, в течение нескольких десятых секунды, в результате чего получают тканеспецифичные масс-спектры фосфолипидов, что позволяет хирургу среагировать менее чем за две секунды. Анализ собранных спектров производится с помощью специальной оценочной программы, разработанной для этой цели. Программное обеспечение непрерывно сравнивает поступающие данные во время операции, проверяет масс-спектры, хранящиеся в базе данных, присваивает соответствующий класс, и результат визуально отображается для хирурга. Он также может предоставлять информацию хирургу через звуковой сигнал.[11] Подсчитано, что точность идентификации тканей во время работы превышает 92%.[12]

Таким образом, метод подходит для использования в хирургической среде для проведения измерений, а также для того, чтобы быть частью сложной системы идентификации тканей, используемой во время хирургического удаления опухоли, и он может помочь хирургу в операционном поле с точными гистологическими данными. отображение. Масс-спектрометрия с быстрой испарительной ионизацией (REIMS) - это новый метод, который позволяет проводить электрохирургические разрезы с характеристикой тканей человека in vivo в режиме, близком к реальному времени, путем анализа паров, выделяемых в процессе ткани и аэрозолей. Технология REIMS и электрохирургическая процедура добавляют диагностику тканей к принципу работы интеллектуального ножа iKnife.[1]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Балог, Дж; Саси-Сабо, L; Кинросс, Дж; Льюис М. Р.; Muirhead, L.J; Веселков К; Мирнезами, Р; Dezso, B; Дамьянович, Л; Дарзи, А; Николсон, Дж. К; Такац, З (2013). «Интраоперационная идентификация тканей с использованием масс-спектрометрии с быстрой ионизацией при испарении». Научная трансляционная медицина. 5 (194): 194ra93. Дои:10.1126 / scitranslmed.3005623. PMID  23863833.
  2. ^ Фелпс, Дэвид Л; Балог, Юлия; Гильдеа, Луиза Ф; Бодаи, Жолт; Сэвидж, Адель; Эль-Бахрави, Мона А; Спеллер, Эбигейл В.М. Розини, Франческа; Кудо, Хироми (май 2018 г.). «Хирургический интеллектуальный нож распознает нормальные, пограничные и злокачественные гинекологические ткани с помощью быстрой масс-спектрометрии с испарительной ионизацией (REIMS)». Британский журнал рака. 118 (10): 1349–1358. Дои:10.1038 / s41416-018-0048-3. ISSN  0007-0920. ЧВК  5959892. PMID  29670294.
  3. ^ Сент-Джон, Эдвард Р .; Балог, Юлия; Маккензи, Джеймс С .; Росси, Мерджа; Ковингтон, апрель; Мюрхед, Лаура; Бодаи, Жолт; Розини, Франческа; Спеллер, Эбигейл В. М. (декабрь 2017 г.). «Быстрая испарительная ионизационная масс-спектрометрия электрохирургических паров для выявления патологии груди: к интеллектуальному ножу для хирургии рака груди». Исследование рака груди. 19 (1): 59. Дои:10.1186 / s13058-017-0845-2. ISSN  1465-542X. ЧВК  5442854. PMID  28535818.
  4. ^ Александр, Джеймс; Гильдеа, Луиза; Балог, Юлия; Спеллер, Эбигейл; Маккензи, Джеймс; Мюрхед, Лаура; Скотт, Аласдер; Контовунисиос, Христос; Рашид, Шанаваз (март 2017 г.). «Новая методология эндоскопического фенотипирования колоректального рака in vivo на основе анализа липидома слизистой оболочки в реальном времени: проспективное обсервационное исследование iKnife». Хирургическая эндоскопия. 31 (3): 1361–1370. Дои:10.1007 / s00464-016-5121-5. ISSN  0930-2794. ЧВК  5315709. PMID  27501728.
  5. ^ Cameron, Simon J. S .; Болт, Фрэнсис; Пердонес-Монтеро, Альваро; Рикардс, Тони; Хардиман, Кейт; Абдолрасули, Алиреза; Берк, Адам; Бодаи, Жолт; Каранчи, Тамаш (декабрь 2016 г.). «Масс-спектрометрия с быстрой ионизацией при испарении (REIMS) обеспечивает точную прямую идентификацию видов культур в пределах рода Candida». Научные отчеты. 6 (1): 36788. Дои:10.1038 / srep36788. ISSN  2045-2322. ЧВК  5107957. PMID  27841356.
  6. ^ параметр.ск. "Amerikai cég vásárolta fel a magyar Intelligens Kés technológiát".
  7. ^ INTELLIGENS SEBÉSZETI ESZKÖZ SZÖVETEK MŰTÉT KÖZBENI AZONOSÍTÁSA TÖMEGSPEKTROMETRIÁS MÓDSZERREL Szaniszló Тамаш Dénes Júlia PhD-hallgató PhD, tudományos munkatárs Takáts Золтан PhD, igazgató [email protected] Semmelweis Egyetem CellScreen Alkalmazott KutatóközpontMagyar Tudomány • 2012/6
  8. ^ ван Хов и др., 2010.[требуется полная цитата ]
  9. ^ Ремпп, Андреас; Гюнтер, Сабина; Такац, Золтан; Шпенглер, Бернхард (2011). «Масс-спектрометрическая визуализация с высоким разрешением по массе и пространству (HR2 MSI) для надежного исследования распределения лекарственных соединений на клеточном уровне». Аналитическая и биоаналитическая химия. 401 (1): 65–73. Дои:10.1007 / s00216-011-4990-7. PMID  21516518.
  10. ^ Такац и др., 2004 г.[требуется полная цитата ]
  11. ^ Хит, Ник, Умный нож, который помогает хирургам вынюхивать рак, European Technology, 26 ноября 2014 г., распространяется в TechRebuplic Daily Digest, TechRepublic.com, 27 ноября 2014 г.
  12. ^ Гольф, Оттмар; Стритматтер, Николь; Каранчи, Тамас; Прингл, Стивен Д.; Спеллер, Эбигейл В. М; Мроз, Анна; Кинросс, Джеймс М; Аббасси-Гади, Нима; Джонс, Эмрис А; Такац, Золтан (2015). «Платформа для получения изображений масс-спектрометрии с быстрой ионизацией при испарении для прямого картирования по объемным тканям и средам для роста бактерий». Аналитическая химия. 87 (5): 2527–2534. Дои:10.1021 / ac5046752. HDL:10044/1/45378. PMID  25671656.

внешняя ссылка