结合反射共聚焦显微镜与光学相干断层扫描通过图像采集实现皮肤癌的无创诊断

摘要

本文介绍了使用新型无创反射共聚焦显微镜（RCM）以及联合RCM与光学相干断层扫描（OCT）成像设备获取高质量图像的操作方案。同时帮助临床医生熟悉这些技术的临床应用，以便将其整合到常规临床工作流程中，从而提升患者诊疗水平。

摘要

皮肤癌是全球最常见的癌症之一。其诊断依赖于肉眼观察和皮肤镜检查，随后通过活检进行组织病理学确诊。尽管皮肤镜检查的敏感性较高，但特异性较低，导致约70%至80%的活检结果显示为良性病变（即皮肤镜检查的假阳性）。

反射共聚焦显微镜（RCM）和光学相干断层扫描（OCT）成像可无创地辅助皮肤癌的诊断。RCM 能够对组织进行横截面（en-face）的细胞形态学成像。相较于皮肤镜检查，RCM 使黑色素瘤及色素性角质形成细胞皮肤癌的诊断特异性提高了一倍，使良性病变的活检数量减少了一半。RCM 已在美国获得计费编码，目前正逐步整合到临床实践中。

然而，该技术存在一些局限性，例如成像深度较浅（约200 µm）、对非色素性皮肤病变的对比度较差，以及以en-face方式成像，导致在检测非色素性基底细胞癌（BCCs）——与基底层连续的浅表型BCC及更深层浸润型BCC时，特异性相对较低。相比之下，光学相干断层扫描（OCT）虽缺乏细胞级分辨率，但可在垂直断面上对组织进行成像，深度可达约1 mm，从而能够检测浅表型和深层的BCC亚型。因此，这两种技术本质上具有互补性。

一种"多模态"的共聚焦显微镜-光学相干断层扫描（RCM-OCT）联合设备，可同时以en-face（俯视）和垂直模式对皮肤病变进行成像。该设备有助于基底细胞癌（BCC）的诊断与管理（表浅型BCC采用非手术治疗，而较深在病变则采用手术治疗）。相较于单独使用RCM，该联合设备在检测微小、非色素性BCC方面显著提高了特异性。RCM及RCM-OCT设备正在为皮肤癌的诊断与管理带来重大的范式转变；然而，目前其应用仍局限于学术性三级医疗中心及部分私立诊所。本文旨在使临床医生熟悉这些设备及其应用，并探讨其在常规临床工作流程中转化应用所面临的障碍。

引言

传统上，皮肤癌的诊断依赖于对病灶的肉眼检查，随后使用一种称为皮肤镜的放大镜对可疑病灶进行更细致的观察。皮肤镜可提供皮下信息，相较于单纯肉眼检查，能够提高皮肤癌诊断的敏感性和特异性^1,2。然而，皮肤镜检查缺乏细胞水平的细节，常常需要通过活检进行组织病理学确诊。皮肤镜检查的特异性较低且变异较大（67%至97%）³，导致出现假阳性结果，进而实施活检，而最终病理结果显示病变为良性。活检不仅是一种有创操作，会引起出血和疼痛⁴，而且由于可能留下瘢痕，对于面部等美容敏感区域尤为不理想。

通过克服现有局限性来改进患者护理，许多非侵入性方法 体内 成像设备正在被研究^{5,6,7,8,9,10,11,....}

方案

以下所述的所有方案均遵循机构人类研究伦理委员会的指南。

1. 共聚焦显微内镜设备及成像方案

注意：目前有两种 commercially available 的 in vivo RCM 设备：宽探头 RCM（WP-RCM）和手持式 RCM（HH-RCM）。WP-RCM 与数字皮肤镜集成于一体。这两种设备可单独提供，也可作为组合装置提供。以下是使用最新一代（第四代）WP-RCM 和 HH-RCM 设备的图像采集方案及其临床适应证。

1. 病灶选择与临床适应证
   1. 寻找以下类型的皮损：皮肤镜下难以明确的粉红色皮损（基底细胞癌、鳞状细胞癌[SCC]、日光性角化病[AK]或其他良性病变）或色素性皮损（痣与黑色素瘤、色素性角化细胞病变）；近期在临床或皮肤镜检查中发生改变的痣；炎症性皮损以确定其炎症模式。
   2. 对恶性黑素瘤（lentigo maligna, LM）边缘进行绘图，以确定病灶范围，并对具有亚临床扩散的疾病（如乳房外Paget病（extramammary Paget's disease, EMPD）和LM）进行病灶绘图及活检部位选择。
   3. 对非手术治疗（如外用药物咪喹莫特、放疗、光动力疗法和激光消融）进行无创监测。
2. 对于设备选择，皮肤较平坦区域（躯干和四....

结果

反射共聚焦显微镜（RCM）
RCM 图像解读：
RCM 图像的解读方式类似于组织病理学切片的评估。首先评估马赛克图像以获取整体结构细节并识别可疑区域，这类似于在扫描放大倍率（2x）下观察组织学切片。随后对马赛克图像进行局部放大，以评估细胞层面的细节，类似于在高倍放大（20x）下观察切片。图8 展示了此类图像分析的示意图。

图像质量：
在皮肤相关深度获取的高质量图像，且无明显伪影，是正确诊断的关键。图4A 展示了此类图像的一个示例。导致图像无法判读的主要原因与伪影或图像采集经验不足有关。图3 和 图4B 展示了存在空气气泡、表面碎屑和运动伪影等伪影的图像，这些因素会妨碍诊断性评估。除了掌握图像采集的技术要点外，反射式共聚焦显.......

讨论

本文中，我们介绍了使用图像采集的实验方案 体内 RCM 和 RCM-OCT 设备。目前有两种 commercially available 的 RCM 设备：一种是宽探头或臂式 RCM（WP-RCM）设备，另一种是手持式 RCM（HH-RCM）设备。在临床环境中正确选择使用这些设备至关重要。癌症类型和病变位置是决定设备选择的主要因素。

由于WP-RCM设备需要与皮肤接触，因此适用于躯干和四肢等平坦或轻微起伏体表区域的病灶检查。然而，由于其探头较宽，无法贴合身体的狭窄区域或角落。相比之下，HH-RCM设备更为灵活，探头更窄，因此常用于成像鼻部、眼睑、耳垂及生殖器等弯曲且相对起伏较大的部位的病灶，而这些部位无法使用WP-RCM设备进行检查。

两种设备均可获取单帧细胞分辨率图像、图像层叠（stacks）和视频，可用于所有皮肤癌的成像。然而，WP-RCM 设备能够通过采集拼接图像（mosaics）来可视化最大约 8 mm × 8 mm 的完整病灶。拼接图像可提供病灶结构特征的总体视图（如对称性和边界清晰度）。此外，W.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Crystal Plus 500FG 矿物油	STE Oil Company, Inc.		一种食品级高黏度矿物油，用于我们在进行 in vivo 成像时所使用的各种设备。
RCM-OCT	Physical Science Inc.	-	一种“多模态”整合式 RCM-OCT 设备，可同时以水平和垂直模式对皮肤病变进行成像。
Vivascope 1500	Caliber I.D.	-	一种宽探头反射共聚焦显微镜（WP-RCM）设备，可贴附于皮肤，用于获取 in vivo图像。
Vivascope 3000	Caliber I.D.	-	一种手持式反射共聚焦显微镜（HH-RCM）设备，可在皮肤表面移动以采集 in vivo图像。