Optical Frequency Domain Imaging der Ex vivo Pulmonary Resektionsproben: Beziehen One to One Image to Histopathologie Correlation

Die endobronchiale, OCT- oder OFDI-Behandlung wird mit dünnen, flexiblen Kathetern durchgeführt, die mit den üblichen bronchoskopischen Zugangsöffnungen kompatibel sind. Das Bronchoskop wird innerhalb des trachealen Bronchialbaums in den gewünschten Atemweg vorgeschoben. Der OFDI-Katheter wird dann durch den Bronchoskop-Arbeitskanal in die Atemwege eingeführt, um Bilder zu sammeln.

Der innere optische Kern des OFDI-Katheters wird gedreht und gleichzeitig in die äußere transparente Hülle zurückgezogen, um dreidimensionale OFDI-Daten zu erzeugen. Das Sudor Laboratory am Massachusetts General Hospital hat einen nadelbasierten OFDI-Katheter entwickelt, der mit standardmäßigen transbronchialen Nadeln kompatibel ist, die routinemäßig zur Probenahme peripherer Massen verwendet werden. Das Bronchoskop wird innerhalb der Atemwege bis zur Zielmasse vorgeschoben.

Nachdem der OFDI-Katheter sicher in die transbronchiale Nadel eingezogen ist, wird die Nadel in die Masse eingeführt. Anschließend wird die Nadel zurückgezogen, wobei der OFDI-Katheter an Ort und Stelle verbleibt. Wie bei der endobronchialen OFDI wird der innere optische Kern des transbronchialen OFDI-Katheters gedreht und gleichzeitig in die äußere transparente Hülle zurückgezogen, um eine dreidimensionale OFDI zu erzeugen.

Die histopathologischen Gegenstücke, die in vivo gewonnen werden, bestehen nur aus kleinen Biopsiefragmenten, die nur schwer mit großen OFDI-Datensätzen korreliert werden können. Dies hat zur Folge, dass spezifische bildgebende Merkmale der Lungenpathologie in vivo nicht ohne weiteres entwickelt werden können. Das übergeordnete Ziel dieses Protokolls ist es, präzise abgestimmte Eins-zu-Eins-OFDI- und Histologie-Korrelationen mit Ex-vivo-Gewebe zu erhalten, was für die genaue Bewertung der in OFDI beobachteten Merkmale im Vergleich zur Histologie als Goldstandard von entscheidender Bedeutung ist.

Sobald spezifische Bildgebungskriterien entwickelt und ex vivo mit einer abgestimmten Eins-zu-Eins-Histologie validiert wurden, können die Kriterien auf in-vivo-Bildgebungsstudien angewendet werden. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie eine direkte Korrelation zwischen Bildgebung und Histologie ermöglicht, was die Interpretation von Bildmerkmalen verbessert. Um das optische Frequenzbereichsbildgebungs- oder OFDI-System für das Experiment vorzubereiten, schalten Sie zuerst das Bildgebungssystem ein und stellen Sie dann die entsprechenden Bildgebungsparameter ein und zeichnen Sie sie auf.

Befestigen Sie den Katheter an der Drehübergangs- und Rückzugsvorrichtung. Dieser maßgefertigte Katheter hat einen Durchmesser von 0,8 Millimetern. Drehen Sie den Katheter und prüfen Sie, ob das Bild in Bildqualität ist, mit einer behandschuhten Fingerspitze, um sicherzustellen, dass ein Bild scharf ist und das Signal-Rausch-Verhältnis angemessen ist.

Um mit der Gewebevorbereitung zu beginnen, legen Sie ein saugfähiges Einweg-Pad auf die Tischplatte und legen Sie die Lungenprobe auf das Pad. Aufgrund von Terminschwierigkeiten bei der Gewinnung von Gewebe von Patienten wird Schweinegewebe verwendet. In dieser Video-Demonstration.

Identifizieren Sie die bronchialen Atemwege, die in die Resektionsprobe am Hilum eintreten. Entfernen Sie mit einer Spritzenbohrung sichtbaren Schleim aus den Atemwegen. Palpieren Sie die äußere Oberfläche der Probe, um einen Atemweg oder die gewünschte Läsion zu identifizieren.

Öffnen Sie die Atemwege entlang der Sonde, bis die interessierende Läsion unter der Atemwegsschleimhaut mit einem Applikator mit Wattespitze sichtbar oder tastbar ist. Entfernen Sie vorsichtig Blut oder Schleim aus der Atemwegsschleimhaut, die über der Läsion liegt. Platzieren Sie den OFDI-Katheter über der Atemwegsschleimhaut und machen Sie ein Bild.

Dies dient dazu, zu bestätigen, dass die Läsion unter der Atemwegsschleimhaut liegt, und um eine qualitativ hochwertige Bildgebungsregion zu identifizieren, die für die histologische Korrelation von Interesse ist. Nachdem Sie die interessierende Region in den Atemwegen ausgewählt haben, wählen Sie zwei Punkte auf dem Gewebe entlang der gewünschten Bildgebungslinie. In diesem Beispiel werden die Punkte parallel zur Längsseite der Atemwege gemacht.

Es kann eine Herausforderung sein, die Tintenspuren sowohl auf der OFDI als auch in der Histologie sichtbar zu machen, weshalb wir bei beiden Techniken sowohl Nadelmarkierungen als auch Tinte verwenden, um die Spuren zu sehen. Sobald die beiden Punkte ausgewählt sind, tauchen Sie eine Nadel mit feiner Spitze in den Gewebemarkierungsfarbstoff, wischen Sie überschüssige Tinte vorsichtig mit Gaze von der Außenseite der Nadel ab, wobei Sie die Gewebemarkierungstinte nur innerhalb der Nadelbohrung belassen, punktieren Sie das Gewebe senkrecht zur Atemwegsschleimhaut an dem gewählten Punkt entlang der Bildgebungslinie. Markieren Sie auf die gleiche Weise den zweiten Punkt auf der Schleimhaut der Atemwege und achten Sie darauf, dass der zweite Punkt nicht mehr als 1,5 Zentimeter vom ersten Punkt entfernt ist.

Wenn die Tinte über die Schleimhautoberfläche weg von der Einstichstelle läuft, verwenden Sie einen Applikator mit Wattespitze, um die überschüssige Tinte vorsichtig zu entfernen. Abhängig von den gewünschten Ergebnissen können die beiden Punkte auch parallel zur umlaufenden Seite der Atemwege ausgeführt werden, wie hier gezeigt. Um das Gewebe abzubilden, legen Sie den OFDI-Katheter über jede Tintenmarkierung und jedes Bild, um sicherzustellen, dass die Markierungen auf dem OFDI sichtbar sind.

Markierungen sollten als fokale Risse innerhalb der Gewebestruktur erscheinen, mit darüber liegenden stark streuenden Partikeln und einer darunter liegenden schnellen Signalabschwächung, die den Tintenpartikeln innerhalb der Einstichstelle entspricht. In diesem OFDI-Bild der Atemwege von Schweinen sind beide Tintenmarkierungen durch ein Sternchen gekennzeichnet. Platzieren Sie den Katheter parallel zu den beiden Tintenmarkierungen auf der Oberfläche der Atemwegsschleimhaut, so dass die Katheteroptik das Gewebe über die erste Tintenmarkierung hinaus überragt.

Fahren Sie mit der Erfassung einer OFDI-Pullback-Ansicht der OFDI-Pullback-Bilder fort, um sicherzustellen, dass beide Tintenmarkierungen in der Bildgebung sichtbar sind, und um vor der Entnahme des Gewebes nach Bewegungsartefakten zu suchen. Platzieren Sie einen grünen Tintenpunkt auf dem Schleimhautgewebe der Atemwege, 0,3 Zentimeter von der Tintenmarkierung entfernt, die zuerst im Imaging-Pullback erschien. Dies dient dazu, den Anfang des bildgebenden Scans auszurichten.

Entfernen Sie nun das Taschentuch, das die beiden schwarzen und grünen Tintenmarkierungen umfasst. Schneiden Sie das Gewebe so zu, dass es in eine Standardkassette für die Histologieverarbeitung passt. Legen Sie das Gewebe in eine Histologie-Verarbeitungskassette und fixieren Sie es mindestens 48 Stunden lang mit 10 % Formalin.

Anschließend wird das Gewebe wie im Protokolltext beschrieben aufbereitet. Ein repräsentatives Ergebnis der OFDI wird durch diese In-vivo-Bilder veranschaulicht, die von Schweineatemwegen unter mechanischer Beatmung aufgenommen wurden. Panel A ist ein OFDI-Querschnitt durch die proximalen Atemwege, und Panel B ist ein OFDI-Querschnitt durch die distalen Atemwege.

Panel E ist ein OFDI-Längsschnitt der Atemwege von proximal auf der linken Seite bis distal auf der rechten Seite Panel C ist eine stärkere Vergrößerung des rot hervorgehobenen Bereichs von Panel E.Panel D ist ein Bild mit höherer Vergrößerung des grün hervorgehobenen Bereichs von Panel E.Der Katheterdurchmesser beträgt 0,8 Millimeter und die Teilstriche stellen 0,5-Millimeter-Schritte dar. Obwohl in den OFDI-Bildern verschiedene Schichten der Atemwegswand und Alveolaransätze erkennbar sind, ist es schwierig, das anatomische Korrelat der OFDI-Signale ohne direkt registrierte Histologie genau zu interpretieren. E bezeichnet das Epithel lp, die Lamina propria SM die Submukosa, C den Knorpel und a die Alveolaransätze.

Mit Hilfe des hier demonstrierten Protokolls wird eine genaue Korrelation zwischen OFDI und Histologie erreicht. Dieses OFDI-Bild der Atemwege von Schweinen zeigt eine genaue Korrelation mit der Histologie von Gewebeschnitten, die mit H und E orme gefärbt wurden. Die Sternchen kennzeichnen die schwarzen Tintenflecken, die auf dem Epithel der Atemwege sichtbar sind.

Die Schichtung der Atemwege kann auf den H-, e- und tri RME-Flecken sichtbar gemacht werden. Eine Ansicht des OFDI-Bildes mit höherer Vergrößerung ist hier zu sehen, mit entsprechender Histologie, die mit h und e gefärbt ist, und Tri rme E zeigt das respiratorische Epithel el das dichte Kollagen und elastische Gewebe SM die glatte Muskulatur C.Die Knorpelringe G, das Speicheldrüsengewebe, und D, der Speichelgang, der in das Epithel eintritt. Die glatte Muskulatur erscheint als diskontinuierliche, eingestreute Fales und ist daher in der OFDI nicht identifizierbar.

In ähnlicher Weise wird mit Hilfe der Gewebemarkierung eine genaue Korrelation zwischen OFDI und Histologie in den menschlichen Atemwegen nachgewiesen. In diesem OFDI-Bild der proximalen Atemwege des Menschen sind beide Tintenflecken sichtbar und mit einem Sternchen gekennzeichnet. Es besteht eine genaue Korrelation mit der Histologie von Gewebeschnitten, die mit h und e und Trichrom in der H- und e-Färbung gefärbt wurden.

Die schwarzen Tintenflecken sind auf dem respiratorischen Epithel sichtbar, gekennzeichnet durch ein Sternchen, Ansichten des OFDI-Bildes mit höherer Vergrößerung und entsprechender Histologie. Mit h und e gebeizt und tri CHRO sind in den eingefügten Bildern zu sehen. E bezeichnet das respiratorische Epithel lp, das Lamin propria G, das Speicheldrüsengewebe C, die Knorpelringe und pc, das Perichondrium in den menschlichen Atemwegen.

Typische Schichtungen sind sichtbar. In das lockere Bindegewebe sind Flamen aus rot färbender glatter Muskulatur eingestreut, die in Panel C und F zu sehen sind, die keine durchgehende Bande bilden und daher in OFDI nicht als eigenständige Schicht sichtbar sind. Diese beiden Bilder zeigen die Ergebnisse der OFDI der distalen Atemwege des Menschen und die genau korrelierte h- und d-Histologie.

Die schwarzen Tintenmarkierungen, die auf dem respiratorischen Epithel sichtbar sind, sind durch ein Sternchen gekennzeichnete Alveolaransätze, die mit a gekennzeichnet sind, sind als signalintensive gitterartige Alveolarwände mit signalhohlen Alveolarräumen sichtbar. Gefäßräume innerhalb der Lamina propria sind ebenfalls als Signalhohlraumstrukturen sichtbar, darunter eine leichte Abschattung, die durch Pfeile angezeigt wird. E ist das Epithel und LP ist die Lamina propria.

Die schnellen Erfassungsraten von OFDI ermöglichen eine großflächige Bildgebung. Die Daten können sowohl im Querschnitt als auch im Längsschnitt betrachtet werden, um zusätzliche architektonische Informationen über das Gewebe zu liefern. Sobald Bildgebungsmerkmale mit dieser Technik entwickelt wurden, können die Bildgebungsmerkmale verwendet werden, um Bildgebungsregionen zu interpretieren, die keine übereinstimmende Histologie aufweisen.

Diese Technik bietet eine Methode zur Interpretation von bildgebenden Merkmalen mit direkt registrierter Histologie. Obwohl diese Technik mit OFDI und Lungengewebe demonstriert wurde, kann sie auf viele bildgebende Verfahren und Gewebetypen angewendet werden. Sobald mit dieser Technik bildgebende Merkmale von normalem und krankem Gewebe ermittelt wurden, können die bildgebenden Merkmale auf die In-vivo-Bildinterpretation angewendet werden, wo eine direkt korrelierte Histologie möglicherweise nicht verfügbar ist.