Połączenie refleksyjnej mikroskopii konfokalnej z optyczną tomografią koherentną w nieinwazyjnej diagnostyce nowotworów skóry za pomocą akwizycji obrazu
18 sierpnia 2022
Tutaj opisujemy protokoły pozyskiwania obrazów dobrej jakości za pomocą nowatorskich, nieinwazyjnych urządzeń do obrazowania refleksyjnej mikroskopii konfokalnej (RCM) oraz połączonej RCM i optycznej koherentnej tomografii (OCT). Zapoznajemy również klinicystów z ich zastosowaniami klinicznymi, aby mogli zintegrować te techniki z regularnymi przepływami pracy klinicznej w celu poprawy opieki nad pacjentem.
Ten protokół szczegółowo opisuje etapy akwizycji obrazu dla urządzeń RCM i RCM-OCT przy łóżku pacjenta. Kwintesencją jest uzyskanie dobrej jakości zdjęć w celu prawidłowego rozpoznania i leczenia zmian skórnych. Urządzenia te obrazują skórę w rozdzielczości histopatologicznej in vivo, oszczędzając niepotrzebne łagodne biopsje podczas wykrywania wczesnych nowotworów skóry.
Diagnoza jest stawiana przy łóżku pacjenta, co skraca czas oczekiwania i zmniejsza niepokój pacjentów. Obrazowanie za pomocą tego mikroskopu pomaga nam w nieinwazyjnym wykrywaniu i diagnozowaniu zmian skórnych i nowotworów skóry u pacjentów przy łóżku pacjenta. Ponadto obrazowanie pomaga nam klasyfikować zmiany skórne na te, które mogą być powierzchowne, i te, które mogą być głębsze, co pomaga w kierowaniu leczeniem.
Tak więc obrazowanie pomaga nam zintegrować lub połączyć diagnostykę i leczenie podczas jednej wizyty pacjenta, co obecnie nazywa się paradygmatem opieki nad pacjentem w jednym miejscu. Oprócz wykorzystania obrazowania do wykrywania i diagnozowania zmian skórnych i nowotworów skóry, wykorzystujemy również obrazowanie do wykrywania i diagnozowania zmian w jamie ustnej i nowotworów jamy ustnej u pacjentów. Procedurę zademonstruje pani Ucalene Harris, histotechnik z mojego laboratorium.
Aby rozpocząć, wybierz urządzenie WP-RCM dla zmian zlokalizowanych na płaskich powierzchniach skóry, takich jak tułów i kończyny, a urządzenie HH-RCM dla zmian na zakrzywionych powierzchniach, takich jak nos, płatki uszu, powieki i narządy płciowe. W celu obrazowania należy ułożyć pacjenta na całkowicie odchylanym krześle lub płaskim stole do badań z podparciem. Następnie oczyść zmianę i otaczającą skórę wacikiem nasączonym alkoholem.
Dodaj kroplę oleju mineralnego na środek plastikowego okna i ostrożnie rozprowadź ją na całej szerokości okna. Usuń miękką okładkę z samoprzylepnej strony okna, delikatnie rozciągnij skórę i przymocuj okienko. Aby uzyskać obrazy za pomocą urządzenia WP-RCM, należy ustawić sondę prostopadle do zmiany.
Następnie uzyskaj obrazy dermoskopowe, najeżdżając sondą WP-RCM na plastikową nasadkę okienka i oszacuj najlepszy kąt wprowadzenia sondy. Dopasuj małą białą strzałkę znajdującą się z boku sondy do strzałki z boku kamery do dermoskopii. Włóż kamerę do dermoskopii do plastikowej zaślepki okienka.
Upewnij się, że obraz dermatoskopu obejmuje całą powierzchnię zmiany i naciśnij spust na aparacie, aby uzyskać obraz. Następnie wyjmij dermatoskop. Następnie umieść ilość żelu ultradźwiękowego wielkości ziarnka grochu w jednorazowej plastikowej nasadce okiennej.
Włóż sondę RCM do plastikowej jednorazowej nasadki, aż usłyszysz ostre kliknięcie. Korzystając z obrazu dermoskopowego uzyskanego w poprzednim kroku, wybierz środek zmiany i zidentyfikuj najwyższą lub najjaśniejszą warstwę skóry, która jest warstwą niejądrową warstwy rogowej naskórka. Na tym poziomie ustaw głębię obrazowania na zero.
Naciśnij ikonę stosu, aby uzyskać stos w środku zmiany. Z menu rozwijanego wybierz miejsce anatomiczne, twarz lub ciało. Ustaw rozmiar kroku na 4,5 mikrona i głębokość na 250 mikronów.
Zidentyfikuj połączenie skórno-naskórkowe lub warstwę DEJ w stosie i wybierz kwadrat o wymiarach 8x8 milimetrów, aby pokryć całą zmianę. Następnie naciśnij ikonę mozaiki, aby uzyskać pierwszą mozaikę w DEJ. Aby uzyskać kolejne mozaiki, kliknij na strukturę na mozaice DEJ, aby wyświetlić ją na podglądzie na żywo.
Przewiń w dół od DEJ, aby uzyskać mozaiki na skórze właściwej, a następnie w górę od DEJ, aby pobrać mozaiki w naskórku. Uchwyć jeden stos w każdym kwadrancie i jeden w środku zmiany z jednorodnym wzorem na dermoskopii lub zdobądź dodatkowe stosy dla zmian niejednorodnych. Po zakończeniu sesji zdjęciowej odczep stożek ochronny otaczający soczewkę mikroskopu.
Wyczyść końcówkę soczewki obiektywu wacikiem nasączonym alkoholem i osusz soczewkę. Ponownie przymocuj plastikowy stożek do sondy mikroskopu. Aby wygenerować raport z oceny diagnostyki konfokalnej, kliknij przycisk Nowa ocena.
Wprowadź diagnozę z wstępnie wybranych opcji w menu rozwijanym. Z listy kontrolnej raportu wybierz funkcje widoczne podczas obrazowania, a następnie wybierz odpowiednie zarządzanie. Kliknij Zakończ i podpisz.
Wygeneruj raport w formacie PDF i wydrukuj go. aby uzyskać obrazy za pomocą urządzenia HH-RCM, najpierw ustaw pacjenta i oczyść miejsce zmiany, a następnie zakreśl zmianę papierowym pierścieniem. Nałóż ilość żelu ultradźwiękowego wielkości ziarnka grochu na soczewkę obiektywu HH-RCM i przykryj ją plastikową nasadką.
Dodaj obfitą kroplę oleju mineralnego z boku plastikowej nakrętki, która będzie dotykać skóry. Dociśnij sondę do strony zmiany chorobowej na skórze ze zdecydowanym naciskiem. Użyj elementów sterujących głębokością Z na urządzeniu HH-RCM, aby poruszać się w górę i w dół na różnych głębokościach w obrębie zmiany.
Uzyskuj wiele obrazów z pojedynczą klatką i stosów w obszarach zainteresowania. W przypadku dużych zmian należy nagrywać ciągłe filmy na różnych warstwach, przesuwając sondę HH-RCM po całej powierzchni zmiany i klikając symbol przechwytywania wideo. Rejestruj ruch komórek krwi w naczyniach.
Po zakończeniu sesji obrazowania naciśnij przycisk Zakończ obrazowanie. Oczyść zmianę wacikiem nasączonym alkoholem, usuń żel ultradźwiękowy z soczewki obiektywu sondy i ponownie załóż plastikową nasadkę. Ustaw pacjenta do obrazowania i upewnij się, że granica zmiany jest wolna od nadmiernego owłosienia i miejscowych zanieczyszczeń.
Po przygotowaniu sondy zgodnie z opisem w poprzedniej sekcji kliknij Ustawienia obrazowania. Wybierz tryb Line Imaging (Obrazowanie liniowe), aby uzyskać obraz RCM. Ustaw rozmiar kroku na pięć mikronów, a liczbę kroków na 40.
Zdobywaj stosy, jak pokazano w poprzedniej sekcji, klikając Chwyć. Następnie kliknij przycisk Zamroź po zakończeniu. Kliknij Ustawienia obrazowania i wybierz Tryb rasterowy, aby uzyskać korelacyjny obraz OCT dla architektury zmiany.
Przejdź do zakładki technika. Po zakończeniu kliknij przycisk Chwyć i natychmiast naciśnij przycisk Zapisz. Korzystając z tego protokołu, uzyskano wysokiej jakości obrazy RCM na odpowiednich głębokościach skóry.
Należy unikać artefaktów, takich jak pęcherzyki powietrza, zanieczyszczenia powierzchniowe i artefakty ruchu, które utrudniają ocenę diagnostyczną. Na RCM obserwowano różne warstwy skóry, takie jak warstwa rogówki, złożona z bezjądrzastych keratynocytów, oraz warstwa kolczasta, złożona z ciasno upakowanych komórek jądrzastych z jasną cytoplazmą tworzącą typowy wzór plastra miodu. Następnie pojawiła się warstwa podstawna, zidentyfikowana przez brukowany wzór utworzony przez czapeczkę melaninową keratynocytów podstawnych.
A DEJ charakteryzuje się jasnym pierścieniowym wzorem. Brodawkowata skóra właściwa składała się z jasnych włókien kolagenowych i naczyń krwionośnych. Obrazy RCM dla powszechnych nowotworów skóry, takich jak rak podstawnokomórkowy, wykazały guzki guza z rozszczepem i palisadą.
Rak płaskonabłonkowy wykazywał nietypowy wzór plastra miodu i naczynia dziurkowe. Czerniak wykazał skupiska jasnych, dużych, okrągłych komórek pagetoidalnych w naskórku. W przypadku raka podstawnokomórkowego obraz RCM nie był w stanie pokazać ostatecznego guzka guza.
Natomiast obrazy RCM-OCT interpretowane zarówno przez stosy, jak i rastry wykazały wyraźny szary guzek guza połączony z naskórkiem, wraz z rozszczepionymi i pogrubionymi wiązkami kolagenu. Diagnoza została potwierdzona biopsją barwioną H&E. Ważne jest, aby uzyskać mozaiki o jakości diagnostycznej z pięciu warstw skóry za pomocą obrazowania WP-RCM.
Zrób płynne wideo i stosy za pomocą HH-RCM, a także stos i raster w tym samym obszarze za pomocą urządzenia RCM-OCT.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy protokół szczegółowo opisuje proces pozyskiwania wysokiej jakości obrazów z wykorzystaniem konfokalnej mikroskopii refleksyjnej (RCM) oraz połączenia RCM z optyczną tomografią koherentną (OCT) przy łóżku pacjenta. Te nieinwazyjne techniki obrazowania są kluczowe dla dokładnej diagnostyki i leczenia zmian skórnych, co przyczynia się do poprawy opieki nad pacjentem.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Dermatologia
- Obrazowanie medyczne
- Protokoły kliniczne
Wstęp
- RCM i RCM-OCT zapewniają obrazowanie o rozdzielczości histopatologicznej in vivo.
- Techniki te pomagają w wykrywaniu wczesnych nowotworów skóry i ograniczają liczbę niepotrzebnych biopsji.
- Obrazowanie może być wykonywane przy łóżku pacjenta, co skraca czas oczekiwania.
- Metody nieinwazyjne skutecznie wspomagają wykrywanie i diagnozowanie zmian skórnych.
Cel badania
- Zapoznanie klinicystów z technikami obrazowania RCM oraz RCM-OCT.
- Wdrożenie tych metod obrazowania do praktyki klinicznej.
- Poprawa opieki nad pacjentem dzięki dokładnym i szybkim diagnozom.
Zastosowane metody
- Protokoły akwizycji obrazów przy użyciu RCM i RCM-OCT.
- Wytyczne dotyczące obrazowania zmian skórnych przy łóżku pacjenta.
- Techniki triażu zmian skórnych na podstawie wyników obrazowania.
- Ocena jakości obrazowania w celu postawienia dokładnej diagnozy.
Główne wyniki
- Skuteczne pozyskiwanie wysokiej jakości obrazów do oceny zmian skórnych.
- Zmniejszenie liczby niepotrzebnych biopsji zmian łagodnych.
- Zwiększona zdolność do wykrywania wczesnych stadiów nowotworów skóry.
- Poprawa doświadczeń pacjentów dzięki skróceniu czasu oczekiwania i zmniejszeniu poziomu lęku.
Wnioski
- RCM oraz RCM-OCT są skutecznymi narzędziami do nieinwazyjnego obrazowania skóry.
- Techniki te mogą znacząco poprawić wyniki kliniczne w dermatologii.
- Wprowadzenie ich do praktyki klinicznej jest niezbędne dla maksymalizacji jakości opieki nad pacjentem.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Integracja mikroskopii konfokalnej z odbiciem (RCM) z optyczną koherentną tomografią (OCT) umożliwia nieinwazyjne obrazowanie o wysokiej rozdzielczości w diagnostyce raka skóry, co bezpośrednio wpływa na wczesne wykrywanie i segregację pacjentów w badaniach i rozwoju dermatologicznym. To połączone podejście obrazowe zwiększa swoistość diagnostyczną, ogranicza liczbę niepotrzebnych biopsji oraz wspiera szybkie podejmowanie decyzji w oparciu o dowody w punkcie opieki. Wartość translacyjna tej technologii polega na zdolności do usprawnienia procesów diagnostycznych i optymalizacji strategii leczenia zarówno w przypadku powierzchownych, jak i głębokich zmian skórnych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia wizualizację architektury komórkowej i tkankowej in vivo w celu charakterystyki zmian w oparciu o postawione hipotezy.
- Wspiera funkcjonalną walidację celów diagnostycznych poprzez korelację cech obrazowania z wynikami histopatologicznymi.
- Zwiększa pewność prognostyczną przy odróżnianiu zmian złośliwych od łagodnych, redukując liczbę wyników fałszywie dodatnich.
Przesiewy i opracowanie testu
- Zapewnia ustandaryzowane, powtarzalne protokoły obrazowania do ilościowej oceny morfologii zmian chorobowych.
- Ułatwia opracowanie zwalidowanych punktów końcowych obrazowania dla późniejszych testów diagnostycznych.
- Umożliwia skalowalny przesiew podtypów zmian, wspierając rzetelną ocenę związków lub urządzeń w procesach badawczych w dermatologii.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Koreluje wyniki nieinwazyjnego obrazowania z potwierdzeniem histopatologicznym, wzmacniając strategie w zakresie biomarkerów translacyjnych.
- Wspiera ciągłość procesu od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną, umożliwiając ocenę cech istotnych dla choroby w czasie rzeczywistym in vivo.
- Minimalizuje ryzyko decyzji o dalszym rozwoju badań, dostarczając wglądu w mechanizmy dotyczące głębokości i podtypu zmiany.
Integracja potoków i przepływów pracy
Obrazowanie RCM i RCM-OCT sytuuje się na styku wczesnego odkrywania, walidacji diagnostycznej i badań translacyjnych, umożliwiając płynne przejście od identyfikacji zmiany do planowania leczenia.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez i ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez wizualizację architektury zmian i wzorców komórkowych in vivo.
- Przesiewy: Dostarcza powtarzalne, ilościowe wyniki obrazowania w celu niezawodnej klasyfikacji zmian i przygotowania testów.
- Analityka: Zapewnia wysokotreściowe dane obrazowe i raporty diagnostyczne do porównywania typów zmian i kierowania decyzjami terapeutycznymi.
- Badania translacyjne: Łączy nieinwazyjne obrazowanie z potwierdzeniem histopatologicznym, wspierając dopasowanie biomarkerów i ciągłość badań przedklinicznych.
- Wykorzystanie korporacyjne: Tworzy wielokrotnego użytku platformę obrazowania dla bieżących badań dermatologicznych i innowacji diagnostycznych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczo
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i walidację celów w diagnostyce raka skóry.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje przepływy pracy w obrazowaniu, zwiększa powtarzalność i umożliwia szybkie wdrożenie przy łóżku pacjenta.
- Wartość strategiczna: Poprawia decyzje o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go), ogranicza zbędne procedury i optymalizuje alokację zasobów.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko oraz rozwój kandydatów diagnostycznych i terapeutycznych.
Uwagi dotyczące implementacji
- Wymaga specjalistycznej wiedzy w zakresie obrazowania dermatologicznego oraz interpretacji wyników RCM i OCT.
- Wymaga dostępu do zaawansowanej aparatury obrazowej i rozbudowanej infrastruktury analitycznej.
- Konieczna jest standaryzacja protokołów obrazowania i kryteriów diagnostycznych pomiędzy zespołami.
- Możliwa jest potrzeba adaptacji w zależności od różnych typów zmian i lokalizacji anatomicznych.
- Obecnie zastosowanie ogranicza się do wyspecjalizowanych ośrodków, przy istniejących barierach translacyjnych w powszechnej integracji klinicznej.
