Probe-basierte konfokale Laser Endomikroskopie der Harnwege: Die Technik
10. Januar 2013
Probe-basierte konfokale Laser Endomikroskopie ermöglicht Echtzeit-Mikroskopie des menschlichen Harnwege während Zystoskopie, Bereitstellung dynamischer, intravital Darstellung pathologischer Zustände wie Blasenkrebs mit zellulärer Auflösung. Endomikroskopie kann ergänzen die diagnostische Genauigkeit der Standard-Weißlicht-Endoskopie und bieten intraoperative Bildführung zur chirurgischen Resektion verbessern.
Das Ziel des folgenden Experiments besteht darin, die in vivo-Mikroskopie mittels probebasierter konfokaler Laser-Endomikroskopie an einem Patienten zu demonstrieren, der sich einer transurethralen Resektion eines Blasentumors unterzieht. Zunächst wird mittels Weißlicht-Zystoskopie die gesamte Urotheloberfläche der Harnblase visualisiert und eventuelle auffällige oder verdächtige Schleimhautläsionen werden dokumentiert. Im zweiten Schritt wird ein Kontrastmittel intravesikal appliziert, das den notwendigen Fluoreszenzkontrast für die Visualisierung mit dem konfokalen Laser-Endomikroskop bereitstellt. Im dritten Schritt erfolgt die in vivo-Mikroskopie jedes interessierenden Bereichs, wobei die zellulären mikroarchitektonischen und vaskulären Gewebeeigenschaften erfasst werden.
Letztlich können die Befunde der In-vivo-Mikroskopie mit der histopathologischen Analyse der Biopsien der interessierenden Regionen verglichen werden. Den Ablauf demonstriert Dr. Joseph Leal, der Urologe, der die Anwendung der probebasierten konfokalen laserbasierten Endomikroskopie für den Harntrakt im Operationssaal entwickelt hat. Nachdem der Proband in Steinschnittlage gebracht wurde, beginnen Sie mit dem Einführen eines starren Zystoskops durch die Harnröhre unter Verwendung der standardmäßigen Weißlicht-Zystoskopie, um die Bereiche der Harnblase im Weißlicht zu überwachen.
Kennzeichnen Sie die Regionen von Interesse für die konfokale lasergestützte Endomikroskopie mit einer Resektionsschleife. Andere makroskopische optische Bildgebungsverfahren wie die fluoreszenzbasierte Zystoskopie und die Narrow-Band-Bildgebung können in diesem Schritt verwendet werden, um zusätzliche verdächtige Bereiche zu identifizieren. Bringen Sie nun einen sterilen Harnkatheter in die Blase ein, indem Sie eine 60-Milliliter-Katheterspitze verwenden. Füllen Sie das verdünnte Kontrastmittel gravitativ ein.
Als Nächstes den Harnkatheter abklemmen, um das Kontrastmittel verweilen zu lassen. Nach fünf Minuten das Mittel aus der Blase ablassen. Anschließend 240 bis 300 Milliliter physiologische Kochsalzlösung in die 60-Milliliter-Spritze geben, um verbliebenes Kontrastmittel aus der Blase auszuspülen, vor der intravenösen Injektion von Fluorescein.
Ziehen Sie einen Milliliter Fluoreszein in eine Spritze auf. Befestigen Sie die Spritze an der intravenösen Zugangsstelle und injizieren Sie 0,5 bis einen Milliliter Fluoreszein intravenös als Bolus, wobei Sie die Leitung mit physiologischer Kochsalzlösung spülen. Nach der Injektion des Kontrastmittels entnehmen Sie eine sterile konfokale lasergestützte Endomikroskopie-Sonde aus der Verpackung und verbinden Sie mit der Laserscaneinheit.
Als Nächstes erhitzen und kalibrieren Sie die Bildgebungssonde gemäß den Herstelleranweisungen und führen dann das starre Zystoskop mit einer 0-Grad-Linse erneut in die Harnblase ein. Führen Sie nun die konfokale Endomikroskopie-Bildgebungssonde entlang des Arbeitskanals des Zystoskops vor, sodass die Spitze knapp über das Ende des Zystoskops unter Weißlicht hinausragt. Suchen Sie die zuvor markierten Regionen von Interesse, während die Bildgebungssonde den interessierenden Bereich abtastet.
Speichern Sie die Bilder für die spätere Analyse auf. Anschließend verwenden Sie die Hand des Bedieners, um die konfokale Endomikroskopie-Bildgebung zu steuern. Untersuchen Sie die Bereiche von Interesse durch direkten, schnellen Kontakt zur optischen Schnittbildgebung der Regionen von Interesse.
Erhöhen und verringern Sie den Druck am Bildgebungsproben vorsichtig, wobei der direkte Kontakt aufrechterhalten wird, um Tumore im Inneren der Harnblase zu erreichen. Verwenden Sie einen standardmäßigen AL-Knickadapter und eine Brücke, um die Ablenkung des Bildgebungsproben zu erleichtern und einen direkten Kontakt mit dem interessierenden Bereich herzustellen. Falls gewünscht, entnehmen Sie Kalt-Schnitt-Biopsien aus entsprechenden Regionen des Interesses, die mit der konfokalen laserbasierten Endomikroskopie gescannt wurden.
Nach Abschluss der Bildgebung ist die konfokale endomikroskopische Bildgebungssonde aus dem Arbeitskanal zu entfernen. Bei Durchführung dieses Verfahrens ist darauf zu achten, überschüssiges Fluorescein aus der Harnblase vor der Bildgebung auszuwaschen und einen 90-Grad-Kontakt zwischen der Sonde und der Schleimhautoberfläche aufrechtzuerhalten. Dieses erste Bild stammt von einer repräsentativen Weißlicht-Zystoskopie mit einem intravasal gefärbten papillären Tumor.
Beachten Sie die 2,6 mm große Bildgebungsprobe, die am unteren Rand des Bildes sichtbar ist. Diese beiden Bilder sind repräsentative konfokale laserendomikroskopische Aufnahmen, die von zwei verschiedenen Blasentumoren mithilfe von intravesikalem bzw. intravenösem Fluorescein erhalten wurden. Da die Bildgebungsproben zwischen verschiedenen Zystoskop-Typen ausgetauscht werden können, lässt sich die konfokale Laserendomikroskopie mit anderen neuartigen Bildgebungsmethoden kombinieren, wodurch die diagnostische Genauigkeit jeder einzelnen Technologie verbessert werden kann, beispielsweise wie hier gezeigt die fluoreszierende Zystoskopie und die Narrow-Band-Bildgebung.
Daher könnte diese Methode Einblicke in die Blasenkarzinom-Erkrankung ermöglichen. Sie könnte auf andere Systeme angewendet werden, wie beispielsweise Harnwegs-Urothelkarzinome des oberen Harntrakts, die sich bei einer Biopsie als schwierig zu diagnostizieren erweisen können.
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Übersicht
Diese Studie zeigt den Einsatz der sondebasierten konfokalen Laserendomikroskopie für die Echtzeit-Bildgebung des menschlichen Harntrakts während einer Zystoskopie. Die Technik ermöglicht eine dynamische Visualisierung von Blasentumoren mit zellulärer Auflösung und könnte dadurch die diagnostische Genauigkeit sowie die chirurgische Führung verbessern.
Wesentliche Studienkomponenten
Bereich der Wissenschaft
- Urologie
- Endoskopie
- Mikroskopie
Hintergrund
- Die probenbasierte konfokale Laserendomikroskopie ermöglicht hochauflösende Bildgebung.
- Sie kann in Kombination mit der standardmäßigen Weißlichtendoskopie eingesetzt werden.
- Die Methode könnte die Detektion von Blasenkrebs verbessern.
- Bildgebung während der Operation kann die chirurgische Resektion leiten.
Zweck der Studie
- Die Durchführung der In-vivo-Mikroskopie während der transurethralen Resektion von Blasentumoren demonstrieren.
- Die In-vivo-Befunde mit der histopathologischen Analyse vergleichen.
- Die Wirksamkeit der konfokalen Laser-Endomikroskopie bei der Identifizierung von Blasentumoren beurteilen.
Verwendete Methoden
- Erste Visualisierung der Harnblase mittels Weißlicht-Zystoskopie.
- Instillation eines Kontrastmittels zur verbesserten Bildgebung.
- Verwendung einer konfokalen Laser-Endomikroskopie-Sonde zur detaillierten Analyse.
- Aufzeichnung von Bildern für den späteren Vergleich mit Biopsieergebnissen.
Hauptergebnisse
- Erfolgreiche Identifizierung von Tumoren mittels konfokaler Laser-Endomikroskopie.
- Hochauflösende Bilder von verschiedenen Harnblasenläsionen gewonnen.
- Der Vergleich der Bildgebungsergebnisse mit histopathologischen Befunden bestätigte die Genauigkeit.
- Potenzial für die Anwendung bei anderen Harntrakt-Karzinomen.
Schlussfolgerungen
- Die probenbasierte konfokale Laserendomikroskopie verbessert die Diagnose von Blasenkrebs.
- Die Technik könnte die chirurgischen Ergebnisse durch eine bessere Bildgebung verbessern.
- Weitere Forschung ist erforderlich, um ihre Anwendung in anderen Systemen zu untersuchen.
Häufig gestellte Fragen
Ausschlaggebende Bedeutung für die Industrie
Mittels sondebasierter konfokaler Laserendomikroskopie ist eine Echtzeit-Bildgebung von Harnwegsgeweben mit hoher Auflösung während einer Zystoskopie möglich, die die Früherkennung von Blasenkrebs unterstützt und die chirurgische Resektion leitet. Diese Technologie erhöht die diagnostische Sicherheit durch eine zelluläre Visualisierung, die die histopathologische Analyse ergänzt, und verringert Unsicherheiten bei der Charakterisierung von Läsionen. Die Integration in standardmäßige endoskopische Arbeitsabläufe bietet einen translationalen Ansatz zur Verbesserung der Risikostratifizierung beim Management von Urothelkarzinomen.
Strategische Anwendungen in der Biopharma-Forschung und -Entwicklung
Frühe Entdeckung und Zielvalidierung
- Wissenschaftlicher Wert: Ermöglicht die Überprüfung therapeutischer Hypothesen durch die Visualisierung der zellulären Morphologie und der Gefäßarchitektur in vivo.
- Operationaler Wert: Unterstützt die funktionelle Target-Validierung durch die Echtzeit-Korrelation bildgebender Befunde mit histopathologischen Endpunkten.
- Predictiver Wert: Steigert das Vertrauen in die Relevanz eines Targets, indem direkte Beobachtung von krankheitsassoziierten mikroarchitektonischen Veränderungen ermöglicht wird.
Screening und Assay-Entwicklung
- Wissenschaftlicher Wert: Bereitet validierte biologische Systeme für die nachgeschaltete Untersuchung vor, indem die präzise Lokalisation von Regionen von Interesse für die Biopsie ermöglicht wird.
- Operativer Wert: Fördert die Standardisierung von Assays durch reproduzierbare Verabreichung von Kontrastmitteln und probenbasierte Bildgebungsprotokolle.
- Skalierbarkeit: Erleichtert die Wiederverwendung der Plattform an flexiblen und starren Zystoskopiesystemen mit austauschbaren Bildgebungssonden.
Translationale und präklinische Forschung
- Wissenschaftlicher Wert: Unterstützt die Modellierung krankheitsrelevanter Systeme, indem dynamische vaskuläre und zelluläre Merkmale neoplastischen Gewebes erfasst werden.
- Translationale Kontinuität: Verbindet Entdeckung und präklinische Validierung, indem eine longitudinale Überwachung des Läsionsverlaufs ermöglicht wird.
- Risikoadjustierte Entscheidungen: Leitet Fortschrittskriterien aus quantitativen bildgebenden Parametern ab, die mit der pathologischen Graduierung korrelieren.
Pipeline- und Workflow-Integration
Die Methode integriert sich in den Entdeckungsprozess von der frühen Testung von Zielhypothesen über die Identifizierung von Leitsubstanzen bis hin zur präklinischen Validierung, indem sie bildbasierte phänotypische Endpunkte bereitstellt.
- Entdeckungsbiologie: Unterstützt die Hypothesenprüfung und die Aufklärung von Signalwegen, indem direkte Visualisierung tumorassoziierter stromaler und epithelialer Wechselwirkungen ermöglicht wird.
- Screening: Verbessert die Bereitschaft von Assays, indem eine gezielte Erfassung verdächtiger Läsionen für molekulares Profiling und Wirkstoff-Screening ermöglicht wird.
- Analytik: Erzeugt quantitative Ergebnisse wie Angaben zur vaskulären Dichte und zu zellulären Atypie-Scores, die einen vergleichenden Analysen über verschiedene Bedingungen hinweg ermöglichen.
- Translationale Forschung: Schafft Anschluss an die präklinische Kontinuität durch Längsschnittbildgebung, die histopathologischen Fortschrittsmodellen entspricht.
- Unternehmensweite Wiederverwendung: Funktioniert als wiederverwendbare Bildgebungsplattform, die für verschiedene urologische Indikationen und Endoskop-Konfigurationen anwendbar ist.
Operative und unternehmerische Auswirkungen
- Wissenschaftlicher Wert: Erhöht die Vorhersagesicherheit bei der Zielvalidierung, indem mechanische Unklarheiten durch direkte Gewebevisualisierung verringert werden.
- Operativer Wert: Verbessert Standardisierung und Reproduzierbarkeit durch standardisierte Kontrastmitteldosierung und standardisierte Sondenhandhabungsprotokolle.
- Strategischer Wert: Verbessert die Entscheidungsfindung bezüglich Fortführung oder Abbruch, indem frühzeitige, bildgebungsbasierte Biomarker der Läsionenmalignität bereitgestellt werden.
- Portfolio-Implikation: Unterstützt die risikoadjustierte Priorisierung, indem die nicht-invasive Überwachung des therapeutischen Ansprechens in präklinischen Modellen ermöglicht wird.
Durchführungsaspekte
- Erfordert Fachkenntnisse in der endoskopischen Urologie und der konfokalen Bildgebungstechnik für die Sondeennavigation und Bildinterpretation.
- Abhängig von Laserscannern und kompatiblen faseroptischen Sonden mit geeignetem Durchmesser für den Zugang zum Harntrakt.
- Erfordert die Standardisierung der Kontrastmittelapplikation (intravesikal oder intravenös) sowie von Spülprotokollen, um die Hintergrundfluoreszenz zu minimieren.
- Beinhaltet Anpassungsüberlegungen bezüglich der Sondenauslenkung und der Aufrechterhaltung des Kontaktgegen in anatomisch komplexen Regionen des Harntrakts.
- Eingeschränkt durch die Notwendigkeit eines direkten Gewebekontakts, was die Anwendung bei entzündetem oder brüchigem Mucosa-Gewebe ohne prozedurale Anpassungen einschränken kann.
