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Enhancing Parathyroid Gland Visualization Using a Near Infrared Fluorescence-Based Overlay Imaging System - 25/04/19

Doi : 10.1016/j.jamcollsurg.2019.01.017 
Melanie A. McWade, PhD a, Giju Thomas, PhD a, John Q. Nguyen, PhD a, Melinda E. Sanders, MD b, Carmen C. Solórzano, MD, FACS c, Anita Mahadevan-Jansen, PhD a,
a Vanderbilt Biophotonics Center, Department of Biomedical Engineering, Vanderbilt University, Nashville, TN 
b Department of Pathology, Vanderbilt University Medical Center, Nashville, TN 
c Division of Surgical Oncology and Endocrine Surgery, Vanderbilt University Medical Center, Nashville, TN 

Correspondence address: Anita Mahadevan-Jansen, PhD, Department of Biomedical Engineering, Vanderbilt University, Station B, Box 351631, Nashville, TN 37235.Department of Biomedical EngineeringVanderbilt UniversityStation BBox 351631NashvilleTN37235

Abstract

Background

Misidentifying parathyroid glands (PGs) during thyroidectomies or parathyroidectomies could significantly increase postoperative morbidity. Imaging systems based on near infrared autofluorescence (NIRAF) detection can localize PGs with high accuracy. These devices, however, depict NIRAF images on remote display monitors, where images lack spatial context and comparability with actual surgical field of view. In this study, we designed an overlay tissue imaging system (OTIS) that detects tissue NIRAF and back-projects the collected signal as a visible image directly onto the surgical field of view instead of a display monitor, and tested its ability for enhancing parathyroid visualization.

Study Design

The OTIS was first calibrated with a fluorescent ink grid and initially tested with parathyroid, thyroid, and lymph node tissues ex vivo. For in vivo measurements, the surgeon's opinion on tissue of interest was first ascertained. After the surgeon looked away, the OTIS back-projected visible green light directly onto the tissue of interest, only if the device detected relatively high NIRAF as observed in PGs. System accuracy was determined by correlating NIRAF projection with surgeon's visual confirmation for in situ PGs or histopathology report for excised PGs.

Results

The OTIS yielded 100% accuracy when tested ex vivo with parathyroid, thyroid, and lymph node specimens. Subsequently, the device was evaluated in 30 patients who underwent thyroidectomy and/or parathyroidectomy. Ninety-seven percent of exposed tissue of interest was visualized correctly as PGs by the OTIS, without requiring display monitors or contrast agents.

Conclusions

Although OTIS holds novel potential for enhancing label-free parathyroid visualization directly within the surgical field of view, additional device optimization is required for eventual clinical use.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abbreviations and Acronyms : FOV, NIRAF, OR, OTIS, PG


Plan


 CME questions for this article available at jacscme.facs.org
 Disclosure Information: Authors have nothing to disclose. Timothy J Eberlein, Editor-in-Chief, has nothing to disclose.
 Support: This work was supported by the National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program under NSF-0909667 (to McWade) and the NIH under grant nos. R41EB015291, R42CA192243, and 1R01CA212147-01A1 (to Mahadevan-Jansen).
 Drs McWade and Thomas contributed equally to this work.


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Vol 228 - N° 5

P. 730-743 - mai 2019 Retour au numéro
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