将反射式共聚焦显微镜与光学相干断层扫描相结合，通过图像采集进行皮肤癌的无创诊断
2022年8月18日
在这里，我们描述了使用反射共聚焦显微镜（RCM）和RCM和光学相干断层扫描（OCT）组合的新型无创成像设备获取高质量图像的协议。我们还让临床医生熟悉他们的临床应用，以便他们可以将这些技术整合到常规的临床工作流程中，以改善患者护理。
该协议详细说明了床边RCM和RCM-OCT设备的图像采集步骤。获得高质量的图像对于正确诊断和管理皮肤病变至关重要。这些设备在体内以组织病理学分辨率对皮肤进行成像，在检测早期皮肤癌的同时节省了不必要的良性活检。
诊断在床边进行，减少了患者的等待时间和焦虑。使用该显微镜成像有助于我们在床边无创地指导患者皮肤病变和皮肤癌的检测和诊断。此外，成像有助于我们将皮肤病变分为浅表病变和深层病变，这有助于指导治疗。
因此，成像有助于我们将诊断和治疗整合或结合到单个患者就诊中，现在被称为一站式患者护理范式。除了使用成像来检测和诊断皮肤病变和皮肤癌外，我们还使用成像来指导患者口腔病变和口腔癌的检测和诊断。演示该程序的将是我实验室的组织技术员Ucalene Harris女士。
首先，对于位于皮肤平坦表面（例如躯干和四肢）上的病变，选择 WP-RCM 设备，为弯曲表面（如鼻子、耳垂、眼睑和生殖器）上的病变选择 HH-RCM 设备。对于影像学检查，将患者放在完全倾斜的椅子或有支撑的平坦检查台上。然后用酒精擦拭巾清洁病变和周围皮肤。
在塑料窗的中心加入一滴矿物油，然后小心地将其铺在窗宽上。从窗户的粘合剂侧取下平装书，轻轻拉伸皮肤，然后装上窗户。要使用WP-RCM设备获取图像，请将探头垂直于病变放置。
然后通过将WP-RCM探头悬停在塑料窗盖上来获取皮肤镜图像，并估计探头的最佳插入角度。将位于探头侧面的白色小箭头与皮肤镜相机侧面的箭头对齐。将皮肤镜相机插入塑料窗盖。
确保皮肤镜图像覆盖整个病变表面，然后按下相机上的触发器以获取图像。然后取下皮肤镜。然后将豌豆大小的超声波凝胶放入一次性塑料窗盖内。
将 RCM 探头插入塑料一次性盖子，直到听到尖锐的咔嗒声。使用在上一步中获得的皮肤镜图像，选择病变的中心并确定皮肤的最顶层或最亮层，即角质层的无核层。在此级别将成像深度设置为零。
按堆栈图标以获取病变中心的堆栈。从下拉菜单中，选择一个解剖部位，面部或身体。将步长设置为 4.5 微米，深度设置为 250 微米。
识别堆栈中的真皮-表皮连接或 DEJ 层，然后选择一个 8x8 毫米的正方形来覆盖整个病变。然后按马赛克图标在 DEJ 处获取第一个马赛克。要获取后续马赛克，请单击 DEJ 马赛克上的结构以在实时取景中查看它。
从 DEJ 向下滚动以获取真皮处的马赛克，然后从 DEJ 向上滚动以获取表皮中的马赛克。在皮肤镜检查中以均匀的模式捕获每个象限中的一个堆栈，在病变中心捕获一个堆栈，或获取用于异质性病变的其他堆栈。完成图像会话后，拆下显微镜镜头周围的保护锥。
用酒精棉签清洁物镜尖端并擦干物镜。将塑料锥体重新连接到显微镜探头上。要生成共聚焦诊断评估报告，请单击"新建评估"。
从下拉菜单中的预选选项中输入诊断。从报告清单中选择成像期间看到的特征，然后选择适用的管理。单击完成并签名。
将报告生成为 PDF 并打印出来。要使用 HH-RCM 设备获取图像，请首先定位患者并清洁病变部位，然后用纸环圈出病变。将豌豆大小的超声凝胶涂在HH-RCM的物镜上，并用塑料盖盖住它。
在塑料盖的侧面添加大量矿物油，该塑料盖将接触皮肤。用力按压将探头按压到皮肤上的病变侧。使用 HH-RCM 设备上的 Z 深度控件在病变内的不同深度上下移动。
在感兴趣区域中获取多个单帧图像和堆栈。对于较大的病变，通过将 HH-RCM 探头移动到整个病变表面上并单击视频捕获符号，在各个层拍摄连续视频。记录血管内血细胞的运动。
映像会话完成后，按完成映像。用酒精棉签清洁病变，从探头的物镜上取下超声凝胶，然后重新安装塑料盖。对患者进行影像学检查，并确保病变边界没有过多的毛发和局部杂质。
按照上一节所述准备探头后，单击"成像设置"。选择线成像模式以获取 RCM 图像。将步长设置为 5 微米，将步数设置为 40。
通过单击"抓取"获取上一节中所示的堆栈。然后点击 冻结 完成后的按钮。单击成像设置并选择光栅模式以获取病变结构的相关 OCT 视频。
切换到技术人员选项卡。完成后，单击"抓取"按钮，然后立即按"保存"按钮。使用该协议，在皮肤的相关深度获取高质量的RCM图像。
应避免出现气泡、表面碎屑和运动伪影等妨碍诊断评估的伪影。在RCM上，观察到各种皮肤层，例如由无核角质形成细胞组成的角膜层和由紧密堆积的有核细胞组成的棘层，具有明亮的细胞质，形成典型的蜂窝状图案。接下来是基底层，由基底角质形成细胞的黑色素帽形成的鹅卵石图案识别。
DEJ的特点是明亮的环状图案。状真皮由明亮的胶原纤维和血管组成。常见皮肤癌（如基底细胞癌）的RCM图像显示肿瘤结节伴有裂隙和栅栏。
鳞状细胞癌呈非典型蜂窝状和扣眼血管。黑色素瘤在表皮中显示明亮的大圆形页状细胞簇。对于基底细胞癌，RCM图像无法显示明确的肿瘤结节。
而由堆栈和光栅解释的RCM-OCT图像显示与表皮相连的明显灰色肿瘤结节，以及裂隙和增厚的胶原蛋白束。H&E染色活检证实了诊断。通过WP-RCM成像从五层皮肤中获取诊断质量的马赛克非常重要。
使用 HH-RCM 拍摄流畅的视频和堆栈，并使用 RCM-OCT 设备在同一区域中拍摄堆栈和光栅。
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概述
本协议详细说明了使用反射共聚焦显微镜（RCM）和结合的RCM与光学相干断层扫描（OCT）在床边获取高质量图像的方法。这些非侵入性成像技术对于皮肤病变的准确诊断和管理至关重要，可提高患者护理水平。
关键研究组成部分
科学领域
- 皮肤病学
- 医学成像
- 临床协议
背景
- RCM和RCM-OCT提供体内组织病理学分辨率成像。
- 这些技术有助于检测早期皮肤癌并减少不必要的活检。
- 成像可以在床边进行，最大限度地减少患者等待时间。
- 非侵入性方法有效指导皮肤病变的检测和诊断。
研究目的
- 让临床医生熟悉RCM和RCM-OCT成像技术。
- 将这些成像方法整合到临床工作流程中。
- 通过准确和及时的诊断改善患者护理。
使用的方法
- 使用RCM和RCM-OCT进行图像采集的协议。
- 皮肤病变床边成像的指南。
- 根据成像结果对皮肤病变进行分类的技术。
- 评估图像质量以便准确诊断。
主要结果
- 成功获取用于皮肤病变评估的高质量图像。
- 减少不必要的良性活检数量。
- 增强检测早期皮肤癌的能力。
- 通过减少等待时间和焦虑改善患者体验。
结论
- RCM和RCM-OCT是非侵入性皮肤成像的有效工具。
- 这些技术可以显著改善皮肤病学的临床结果。
- 将其整合到临床实践中对于最大化患者护理至关重要。
常见问题
Executive Industry Relevance
Integrating reflectance confocal microscopy (RCM) with optical coherence tomography (OCT) enables noninvasive, high-resolution imaging for skin cancer diagnosis, directly impacting early discovery and triage in dermatological R&D. This combined imaging approach enhances diagnostic specificity, reduces unnecessary biopsies, and supports rapid, evidence-based decision-making at the point of care. The technology's translational value lies in its ability to streamline diagnostic workflows and inform treatment strategies for both superficial and deeper skin lesions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables in vivo visualization of cellular and tissue architecture for hypothesis-driven lesion characterization.
- Supports functional validation of diagnostic targets by correlating imaging features with histopathological outcomes.
- Improves predictive confidence in distinguishing malignant from benign lesions, reducing false positives.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible imaging protocols for quantitative assessment of lesion morphology.
- Facilitates the development of validated imaging endpoints for downstream diagnostic assays.
- Enables scalable screening of lesion subtypes, supporting robust compound or device evaluation in dermatology pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Aligns noninvasive imaging outputs with histopathological confirmation, strengthening translational biomarker strategies.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation by enabling real-time, in vivo assessment of disease-relevant features.
- De-risks advancement decisions by providing mechanistic insight into lesion depth and subtype.
Pipeline & Workflow Integration
RCM and RCM-OCT imaging position at the interface of early discovery, diagnostic validation, and translational research, enabling seamless progression from lesion identification to treatment planning.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and mechanistic de-risking by visualizing lesion architecture and cellular patterns in vivo.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative imaging outputs for reliable lesion classification and assay readiness.
- Analytics: Provides high-content image data and diagnostic reports to compare lesion types and guide management decisions.
- Translational Research: Bridges noninvasive imaging with histopathological confirmation, supporting biomarker alignment and preclinical continuity.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging platform for ongoing dermatological research and diagnostic innovation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and target validation for skin cancer diagnostics.
- Operational Value: Standardizes imaging workflows, enhances reproducibility, and enables rapid bedside implementation.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions, reduces unnecessary procedures, and optimizes resource allocation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of diagnostic and therapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires specialized expertise in dermatological imaging and interpretation of RCM and OCT outputs.
- Demands access to advanced imaging instrumentation and robust analytical infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of imaging protocols and diagnostic criteria.
- Adaptation may be needed for diverse lesion types and anatomical sites.
- Current adoption is limited to specialized centers, with translational barriers to broader clinical integration.
