Waiting
로그인 처리 중...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Cancer Research
Click here for the English version

Cancer Research

Сочетание отражательной конфокальной микроскопии с оптической когерентной томографией для неинвазивной диагностики рака кожи с помощью получения изображений

Published: August 18, 2022 doi: 10.3791/63789
Automatic Translation
1, 1, 1
1Dermatology Service, Department of Medicine, Memorial Sloan Kettering Cancer Center

Summary

Здесь мы описываем протоколы получения изображений хорошего качества с использованием новых неинвазивных устройств визуализации отражательной конфокальной микроскопии (RCM) и комбинированной RCM и оптической когерентной томографии (OCT). Мы также знакомим врачей с их клиническими приложениями, чтобы они могли интегрировать методы в обычные клинические рабочие процессы для улучшения ухода за пациентами.

Abstract

Рак кожи является одним из самых распространенных видов рака во всем мире. Диагноз основывается на визуальном осмотре и дерматоскопии с последующей биопсией для гистопатологического подтверждения. В то время как чувствительность дерматоскопии высока, более низкая специфичность приводит к тому, что 70-80% биопсий диагностируются как доброкачественные поражения на гистопатологии (ложноположительные результаты при дерматоскопии).

Отражательная конфокальная микроскопия (RCM) и оптическая когерентная томография (OCT) могут неинвазивно направлять диагностику рака кожи. RCM визуализирует клеточную морфологию в слоях лица . Он удвоил диагностическую специфичность для меланомы и пигментного кератиноцитарного рака кожи по сравнению с дерматоскопией, вдвое сократив количество биопсий доброкачественных поражений. RCM приобрела коды выставления счетов в США и в настоящее время интегрируется в клиники.

Однако такие ограничения, как малая глубина (~ 200 мкм) визуализации, плохой контраст для непигментированных поражений кожи и визуализация в слоях лица , приводят к относительно более низкой специфичности для обнаружения непигментированной базально-клеточной карциномы (БКК) — поверхностных БКК, примыкающих к базально-клеточному слою, и более глубоких инфильтративных БКК. Напротив, ОКТ не имеет клеточного разрешения, но визуализирует ткань в вертикальных плоскостях на глубину ~ 1 мм, что позволяет обнаруживать как поверхностные, так и более глубокие подтипы БКК. Таким образом, оба метода по существу дополняют друг друга.

«Мультимодальное» комбинированное устройство RCM-OCT одновременно визуализирует поражения кожи как в лицевом, так и в вертикальном режимах. Это полезно для диагностики и лечения БКК (нехирургическое лечение поверхностных БКК по сравнению с хирургическим лечением более глубоких поражений). Заметное улучшение специфичности достигается при обнаружении небольших непигментированных БКК по сравнению с RCM. Устройства RCM и RCM-OCT приводят к серьезному сдвигу парадигмы в диагностике и лечении рака кожи; Однако их использование в настоящее время ограничено академическими центрами третичной медицинской помощи и некоторыми частными клиниками. Эта статья знакомит клиницистов с этими устройствами и их применением, устраняя трансляционные барьеры в рутинном клиническом рабочем процессе.

Introduction

Традиционно диагноз рака кожи основывается на визуальном осмотре поражения с последующим более пристальным взглядом на подозрительные поражения с использованием увеличительной линзы, называемой дерматоскопом. Дерматоскоп предоставляет подповерхностную информацию, которая повышает чувствительность и специфичность по сравнению с визуальным осмотром для диагностики рака кожи 1,2. Однако дерматоскопия не имеет клеточных деталей, что часто приводит к биопсии для гистопатологического подтверждения. Низкая и вариабельная (от 67% до 97%) специфичность дерматоскопии3 приводит к ложноположительным результатам и биопсиям, которые, как оказалось, показывают доброкачественные поражения при патологии. Биопсия является не только инвазивной процедурой, которая вызывает кровотечение и боль4, но также крайне нежелательна на косметически чувствительных участках, таких как лицо, из-за рубцевания.

Чтобы улучшить уход за пациентами за счет преодоления существующих ограничений, исследуются многие неинвазивные устройства визуализации in vivo 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 . Устройства RCM и OCT являются двумя основными оптическими неинвазивными устройствами, которые используются для диагностики поражений кожи, особенно рака кожи. В США RCM приобрела коды выставления счетов в соответствии с текущей процедурной терминологией (CPT) и все чаще используется в академических центрах третичной медицинской помощи и некоторых частных клиниках 7,8,19. RCM отображает поражения с почти гистологическим (клеточным) разрешением. Однако изображения находятся в плоскости лица (визуализация одного слоя кожи за раз), а глубина изображения ограничена ~ 200 мкм, что достаточно для достижения только поверхностной (папиллярной) дермы. Визуализация RCM основана на контрасте отражения от различных структур кожи. Меланин придает высочайший контраст, делая пигментные поражения яркими и легко поддающимися диагностике. Таким образом, РКМ в сочетании с дерматоскопией значительно улучшила диагностику (чувствительность 90% и специфичность 82%) по сравнению с дерматоскопией пигментных поражений, включая меланому20. Однако из-за недостатка контраста меланина в розовых поражениях, особенно при БКК, RCM имеет более низкую специфичность (37,5%-75,5%)21. Обычное устройство ОКТ, еще одно широко используемое неинвазивное устройство, визуализирует поражение на глубине до 1 мм в коже и визуализирует его в вертикальной плоскости (аналогично гистопатологии)9. Однако ОКТ не хватает сотового разрешения. ОКТ в основном используется для диагностики кератиноцитарных поражений, особенно БКК, но все же имеет более низкую специфичность9.

Таким образом, для преодоления существующих ограничений этих устройств было построено22 мультимодальных устройства RCM-OCT. Это устройство включает в себя RCM и OCT в одном портативном датчике визуализации, что позволяет одновременно получать совместно зарегистрированные изображения RCM на лице и вертикальные ОКТ-изображения поражения. ОКТ обеспечивает архитектурную детализацию поражений и может отображать более глубокие (до ~ 1 мм) изображения в коже. Он также имеет большее поле зрения (FOV) ~ 2 мм22 по сравнению с портативным устройством RCM (~ 0,75 мм x 0,75 мм). Изображения RCM используются для получения клеточных деталей поражения, выявленного на ОКТ. Этот прототип еще не коммерциализован и используется в качестве исследуемого устройства в клиниках23,24,25.

Несмотря на их успехи в улучшении диагностики и лечения рака кожи (что подтверждается литературой), эти устройства еще не получили широкого распространения в клиниках. В основном это связано с нехваткой экспертов, которые могут прочитать эти изображения, но также из-за отсутствия обученных техников, которые могут эффективно получать изображения диагностического качества (в течение клинического периода времени) у постелибольного 8. В этой рукописи цель состоит в том, чтобы облегчить осведомленность и возможное внедрение этих устройств в клиниках. Для достижения этой цели мы знакомим дерматологов, дерматопатологов и хирургов Мооса с изображениями нормальной кожи и рака кожи, полученными с помощью аппаратов RCM и RCM-OCT. Мы также подробно расскажем о полезности каждого устройства для диагностики рака кожи. Самое главное, что основное внимание в этой рукописи уделяется предоставлению пошагового руководства по получению изображений с использованием этих устройств, что обеспечит хорошее качество изображений для клинического использования.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Все протоколы, описанные ниже, соответствуют руководящим принципам институционального комитета по этике исследований человека.

1. Устройство RCM и протокол визуализации

ПРИМЕЧАНИЕ: В продаже vivo доступны два устройства RCM: широкозондовый RCM (WP-RCM) и портативный RCM (HH-RCM). WP-RCM интегрирован с цифровым дерматоскопом. Эти два устройства доступны по отдельности или как комбинированное устройство. Ниже приведены протоколы получения изображений с использованием последнего поколения (поколение 4) устройств WP-RCM и HH-RCM вместе с их клиническими показаниями.

  1. Выбор поражения и клинические показания
    1. Ищите следующие типы поражений: дерматоскопически неоднозначный розовый (БКК, плоскоклеточный рак [SCC], актинический кератоз [AK], другие доброкачественные поражения) или пигментное поражение (невусы и меланома, пигментные кератиноцитарные поражения); невус, который недавно изменился при клиническом или дерматоскопическом обследовании; воспалительные поражения для определения воспалительных паттернов.
    2. Выполните картирование краев злокачественного лентиго (LM), чтобы определить степень поражения, а также картирование и выбор мест биопсии для заболевания с субклиническим распространением, такого как экстрамаммарная болезнь Педжета (EMPD) и LM.
    3. Проводить неинвазивный мониторинг нехирургического лечения, такого как местные препараты (имиквимод), лучевая терапия, фотодинамическая терапия и лазерная абляция.
  2. Для выбора устройства используйте устройство WP-RCM для поражений, расположенных на относительно плоских поверхностях кожи (туловище и конечности) и устройство HH-RCM для поражений на изогнутых поверхностях (нос, мочки ушей, веки и гениталии).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Выбор устройства визуализации будет в основном зависеть от местоположения поражения.
  3. Для визуализации уложите пациента на полностью откидывающееся кресло или плоский смотровой стол с подушками или подлокотником для поддержки и достижения плоской поверхности изображения.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Устройства WP-RCM старшего поколения (поколение 3) занимали ~ 30 минут на поражение. Визуализация одного поражения может занять ~ 15 минут с помощью устройства WP-RCM нового поколения (4-го поколения), которое в настоящее время используется в клиниках. Несмотря на увеличенное время съемки, удобное позиционирование пациента обеспечит минимальное количество артефактов движения и поможет получить изображения превосходного качества. Следующие шаги могут помочь с правильным позиционированием пациента:
  4. Чтобы подготовиться к визуализации, очистите поражение и окружающую кожу спиртовой салфеткой, чтобы удалить грязь, лосьон или макияж. Сбрейте волосатые поверхности кожи перед прикреплением тканевого окна, чтобы избежать пузырьков воздуха, которые могут помешать визуализации микроструктур тканей.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Для удаления тяжелой косметики или солнцезащитных кремов очистите участок мягким мылом и водой перед очисткой спиртом.
  5. Получение изображения с помощью устройства WP-RCM (Рисунок 1, Рисунок 2, Дополнительный рисунок S1, Дополнительный рисунок S2и Дополнительный рисунок S3)
    ПРИМЕЧАНИЕ: Устройства WP-RCM способны захватывать стеки, мозаику, живые однокадровые видео и однокадровые изображения.
    1. Чтобы прикрепить одноразовый пластиковый колпачок к поражению (рис. 1), расположите зонд перпендикулярно поражению для получения наилучших изображений. Пример крепления см. на рисунке 1A-F. Добавьте каплю минерального масла в центр пластикового окна, аккуратно распределив его по ширине окна (рисунок 1А). Снимите бумажную подложку с клейкой стороны пластикового окна. Аккуратно растяните кожу, чтобы избежать морщин, и приложите окно.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте пищевое минеральное масло, которое безопасно и имеет высокую вязкость. Убедитесь, что поражение центрировано и полностью закрыто. Для поражений размером более 8 мм x 8 мм либо визуализируйте проблемные области на основе дерматоскопии, либо выполняйте отдельные сеансы визуализации, чтобы охватить все поражение.
    2. Получение дерматоскопических изображений (рис. 1C, D)
      ПРИМЕЧАНИЕ: Изображение дерматоскопии приобретается, чтобы служить ориентиром для навигации по поражению. Следующие шаги должны быть использованы для обеспечения идеальной регистрации между изображением дерматоскопии и конфокальным изображением.
      1. Наведите датчик WP-RCM на пластиковую крышку окна и приблизительно определите наилучший угол вставки датчика (рис. 1C). Найдите маленькую белую стрелку, расположенную сбоку датчика (рис. 1C), и совместите ее со стрелкой на боковой стороне дерматоскопической камеры (рис. 1C).
      2. Вставьте дерматоскопическую камеру в пластиковую крышку окна (рис. 1D). Нажмите спусковой крючок на камере, чтобы получить изображение. Извлеките дерматоскоп. Перед началом сеанса визуализации убедитесь, что изображение дерматоскопа покрывает всю поверхность поражения.
    3. Чтобы прикрепить датчик RCM к пластиковому одноразовому колпачку (рис. 1E, F), поместите количество ультразвукового геля размером с горошину внутрь одноразового пластикового колпачка окна (рис. 1E). Вставьте зонд в колпачок до тех пор, пока не раздастся резкий щелчок (рис. 1F).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения наилучших изображений вставьте зонд перпендикулярно (под углом 90°) в пластиковое окно. Высота смотрового кресла может быть увеличена для получения более плоской поверхности, уменьшения артефактов движения, удаления пузырьков воздуха (рис. 3 и рис. 4) и обеспечения надежного крепления к коже.
    4. Получение изображений RCM (рис. 2, дополнительный рисунок S1 и дополнительный рисунок S2)
      1. Используйте дерматоскопическое изображение (шаг 5.2.) для получения изображения RCM (дополнительный рисунок S1). Выделите центр поражения и определите самый верхний (самый светлый) слой кожи — нуклеатный слой рогового слоя (дополнительный рисунок S1).
      2. Установите нулевую глубину изображения на этом уровне (дополнительный рисунок S1).
        ПРИМЕЧАНИЕ: Эта глубина служит точкой отсчета для определения фактической z-глубины последующих слоев в пределах поражения.
      3. Возьмите стек в центре поражения (рис. 2 и дополнительный рисунок S1), нажав значок стека . Выберите анатомический участок из выпадающего меню: лицо или тело. Установите шаг 4,5 мкм и глубину 250 мкм.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Начинайте укладки с рогового слоя и заканчивайте самыми глубокими видимыми слоями дермы. На дополнительном рисунке S1 показан пример того, как получить стек, а на рисунке 2 приведен пример стека.
      4. Приобретите мозаику: возьмите первую мозаику на дермально-эпидермальном соединении (DEJ) (дополнительный рисунок S2). Определите слой DEJ в полученном стеке, а затем с помощью мыши выберите квадрат размером 8 мм x 8 мм, чтобы покрыть все поражение. Нажмите значок мозаики, чтобы завершить операцию (дополнительный рисунок S2). Приобретите не менее 5 мозаик на разной глубине: роговой слой, шиповатый слой, супрабазальный слой, DEJ и поверхностный сосочковый слой дермы.
      5. Откройте мозаику DEJ, чтобы руководить получением последующих мозаик. Нажмите на любую структуру на мозаике DEJ, чтобы открыть эту область на изображении в режиме реального времени. Прокрутите вниз, чтобы получить мозаику в дерме, а затем вверх (от DEJ), чтобы взять мозаику в эпидермисе.
      6. Получите приобретенные мозаики, оцененные экспертом RCM, присутствующим у постели больного, чтобы определить интересующую область и взять стопки. При отсутствии специалиста у постели больного возьмите 5 стопок: по одному в каждом квадранте и один в центре поражения с однородным рисунком при дерматоскопии (этапы 1.5.2.). При гетерогенных поражениях приобретите дополнительные стеки, чтобы покрыть все признаки дерматоскопии.
        ПРИМЕЧАНИЕ: «Стек» (рис. 2) представляет собой последовательную коллекцию однокадровых изображений с высоким разрешением с малым полем зрения (FOV) (0,5 мм x 0,5 мм), полученных в глубину, начиная с самого верхнего слоя эпидермиса до поверхностной дермы (~ 200 мкм). «Мозаика» (дополнительный рисунок S2) представляет собой большое поле зрения изображений, полученных путем сшивания отдельных изображений размером 500 мкм x 500 мкм вместе в «X-Y» (горизонтальная плоскость лица ).
    5. Завершение сеанса визуализации
      1. Нажмите « Готово к визуализации».
      2. Отсоедините микроскоп от пластикового окна. Снимите пластиковое окно, осторожно удерживая кожу пациента натянутой, и утилизируйте ее. Сотрите масло с кожи спиртовым тампоном.
      3. Отсоедините защитный конус, окружающий линзу микроскопа. Очистите кончик линзы объектива спиртовым тампоном, чтобы удалить ультразвуковой гель. Вытрите линзу объектива бумажным полотенцем. Снова прикрепите пластиковый конус к зонду микроскопа.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Изображения могут быть прочитаны, а отчет может быть сгенерирован и подписан у постели больного обученным врачом. В отсутствие эксперта-считывателя к удаленному эксперту можно обратиться либо путем передачи изображений через облако, либо с помощью телеконфокального сеанса26 в реальном времени.
    6. Создание отчета о конфокальной диагностической оценке (дополнительный рисунок S3)
      1. Нажмите « Новая оценка». Введите диагноз из предварительно выбранных вариантов в выпадающем меню.
      2. Если требуется еще один сеанс визуализации, выберите неадекватные изображения и их необходимо повторить. Если требуется описательный диагноз, выберите «Другое » и опишите его в свободном текстовом поле в конце формы. Введите код CPT для выставления счетов7 (дополнительный рисунок S3A). Выберите применимые функции, видимые во время визуализации, из контрольного списка отчета (дополнительный рисунок S3B). Выберите подходящее управление из контрольного списка.
        ПРИМЕЧАНИЕ: Для визуализации HH-RCM не применяется код выставления счетов.
      3. Нажмите « Готово» и подпишите. Сгенерируйте отчет в формате PDF и распечатайте. Получите отчет, подписанный врачом, и добавьте его в карту пациента для выставления счетов.
  6. Получение изображения с помощью устройства HH-RCM (рис. 5)
    Примечание: Устройства HH-RCM способны захватывать стеки, живые однокадровые видео и однокадровые изображения.
    1. Обнесите выявленное врачом поражение бумажным кольцом. Выполните действия, описанные в разделе 3. для позиционирования пациента и очистки места поражения.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Выберите размер бумажного кольца (5-15 мм) в зависимости от размера поражения, чтобы определить границу поражения и обеспечить визуализацию внутри поражения. Если бумажное кольцо недоступно, используйте бумажную ленту, чтобы определить поражение.
    2. Снимите пластиковый колпачок, закрывающий объектив микроскопа. Нанесите количество ультразвукового геля размером с горошину на линзу объектива HH-RCM и накройте ее пластиковым колпачком (дополнительный рисунок S3A). Добавьте щедрую каплю минерального масла в сторону пластикового колпачка, который будет касаться кожи.
      ПРИМЕЧАНИЕ: При необходимости увеличьте количество масла для очень сухой кожи.
    3. Прижмите зонд к месту поражения на коже с сильным давлением. Используйте регуляторы z-глубины на устройстве HH-RCM, чтобы перемещаться вверх и вниз на разной глубине в пределах поражения (дополнительный рисунок S3B). Получение нескольких однокадровых изображений и стеков в интересующих областях. Возьмите стеки, как описано в шаге 1.5.4.3.
    4. Для больших поражений, к которым устройство WP-RCM не может быть прикреплено, делайте непрерывное видео на разных слоях, перемещая зонд HH-RCM по всей поверхности поражения. Нажмите на символ захвата видео , чтобы сделать это. При необходимости запишите движение клеток крови в сосудах.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Эти видео могут быть позже сшиты с помощью программного обеспечения для получения больших изображений с точки зрения зрения, похожих на мозаику.
    5. Нажмите Done Imaging после завершения сеанса визуализации. Очистите очаг поражения спиртовым тампоном, чтобы удалить масло. Извлеките ультразвуковой гель из линзы объектива датчика, очистив его спиртовой салфеткой и снова прикрепив пластиковый колпачок.
      ПРИМЕЧАНИЕ: В отличие от устройства WP-RCM, которым может управлять техник, HH-RCM должен управляться считывателем RCM, который может интерпретировать изображения в режиме реального времени, чтобы перемещаться по поражению и ставить правильный диагноз.

2. Комбинированное устройство RCM-OCT и протокол визуализации

ПРИМЕЧАНИЕ: Существует только один прототип устройства RCM-OCT. Это устройство имеет ручной зонд и может использоваться на всех поверхностях тела, аналогично устройству HH-RCM. Он получает стеки RCM (аналогично устройству RCM) и растры OCT (видео последовательных изображенийпоперечного сечения 22). Изображения RCM и OCT имеют оттенки серого. Изображения RCM имеют угол обзора ~ 200 мкм x 200 мкм, в то время как изображение OCT имеет поле зрения 2 мм (по ширине) x 1 мм (по глубине). Ниже приведен протокол получения изображений с использованием устройства RCM-OCT, а также их клинические показания. На рисунке 6 показано изображение устройства RCM-OCT, а на рисунке 7 показана система программного обеспечения устройства RCM-OCT.

  1. Выбор поражения
    1. Ищите дерматоскопически неоднозначное розовое или пигментированное поражение, чтобы исключить БКК.
    2. Оцените глубину БКК для лечения и оцените остаточный БКК после лечения.
  2. Позиционирование пациента для визуализации: Визуализация одного поражения может занять до 20 минут с помощью устройства RCM-OCT. Устройство также представляет собой портативный зонд, похожий на устройство HH-RCM, и, таким образом, может свободно перемещаться по поражению. Подробную информацию о позиционировании пациента см. в разделе 1.4. над.
  3. Подготовка участка к визуализации: При использовании этого зонда убедитесь, что граница поражения свободна от чрезмерных волос и местных загрязнений и четко определена. Обратитесь к шагу 1.4.1. выше для более подробной информации.
  4. Получение изображения с помощью устройства RCM-OCT (рис. 6 и рис. 7)
    1. Подготовьте зонд аналогично тому, который используется для HH-RCM (этапы 1.6.1-1.6.2).
    2. Получение изображений в режиме линейной съемки и растровом режиме.
      1. Нажмите на настройки визуализации (рисунок 7A). Выберите режим линейной визуализации для получения изображения RCM (разрешение сотовой связи) (рис. 7B). Установите размер шага 5 мкм и количество шагов 40 (рис. 7A).
      2. Нажмите « Захватить». Приобретите стеки, следуя шагу 1.5.4.3. После завершения нажмите кнопку «Заморозить ».
      3. Нажмите на настройки изображения. Выберите растровый режим , чтобы получить корреляционное ОКТ-видео для архитектуры поражения (рис. 7B). Переключитесь на вкладку technician (рисунок 7C). После завершения нажмите кнопку Grab (Рисунок 7A) и сразу же нажмите кнопку сохранения .
      4. Приобретайте несколько стеков и видео в зависимости от интереса врача.
      5. Очистите очаг поражения и машину, как описано в шаге 1.6.5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Отражательная конфокальная микроскопия (RCM)
Интерпретация изображения на RCM:
Изображения RCM интерпретируются таким образом, чтобы имитировать оценку гистопатологических слайдов. Мозаики оцениваются в первую очередь, чтобы получить общую архитектурную деталь и определить проблемные области, сродни оценке гистологических срезов при сканирующем увеличении (2x). Затем следует увеличение мозаики для оценки клеточных деталей, аналогично оценке слайдов при большом увеличении (20x). На рисунке 8 показана такая схема анализа изображений.

Качество изображения:
Высококачественные изображения без каких-либо значительных артефактов, полученные на соответствующей глубине кожи, необходимы для правильной диагностики. На рисунке 4А показано одно из таких изображений. Основная причина неинтерпретируемых изображений связана с артефактами или неопытностью в получении изображений. На рисунках 3 и 4B показаны изображения с такими артефактами, как пузырьки воздуха, поверхностный мусор и артефакты движения, которые препятствуют диагностической оценке. В дополнение к овладению техническим аспектом получения изображений, оператор RCM должен быть знаком с морфологией различных слоев кожи, чтобы обеспечить получение изображения на соответствующей глубине.

Внешний вид нормальных слоев кожи на RCM:
Изображения «окологистологического» качества En-face (горизонтальная плоскость) получаются с помощью устройства RCM на различной глубине, начиная с самого верхнего слоя эпидермиса и заканчивая поверхностным сосочковым дермой кожи. RCM имеет свою собственную терминологию, которая позволяет идентифицировать различные слои кожи 5,27. На рисунке 2 показаны пять однокадровых изображений, полученных на разной глубине из стопки.

Внешний вид различных ячеек на RCM:
Изображения на RCM отображаются в оттенках серого, начиная от очень ярких структур и заканчивая темными структурами из-за переменных размеров и показателей преломления различных клеток кожи. Меланин, кератин и коллаген являются источниками наибольшей отражательной способности в коже28,29. Таким образом, клетки, содержащие меланин, такие как меланоциты (банальные и злокачественные), меланизированные кератиноциты и меланофаги, кажутся яркими. Точно так же клетки, богатые кератином, такие как роговой слой и кератиновые кисты, кажутся яркими. Гранулы кератохятина, присутствующие в кератиноцитах зернистого слоя, также кажутся яркими. Другим возможным источником высокой отражательной способности являются гранулы Биркбека в клеткахЛангерганса 30 и воспалительных клетках28,29. Напротив, внутриядерное содержимое не имеет отражательной способности и кажется темным на конфокальной31. Это также верно для секреции муцина. Кровеносные сосуды находятся в сосочковом слое дермы. Они выглядят как горизонтальные или вертикальные гипоотражающие структуры. Лейкоциты выглядят как яркие, гиперотражающие, круглые, маленькие клетки в этих гипоотражающих кровеносных сосудах32. Трафик лейкоцитов заметен во время визуализации в реальном времени. На рисунке 9 показан внешний вид нормальных слоев кожи на RCM. На видео 1 показан пример торговли лейкоцитами на РКМ.

Особенности, специфичные для опухоли на RCM:
Специфические особенности опухоли хорошо известны и помогают дифференцировать доброкачественные поражения от злокачественных. Например, опухолевые узелки с периферическим частоколом и «расщелиной» пространства являются специфическими признаками для БКК33. Аналогичным образом, пажетовидные ядерные клетки в эпидермисе, атипичные клетки в DEJ и расстроенный эпидермальный рисунок предполагают диагноз меланомы34. Атипичные и неупорядоченные сотовые узоры являются ключевыми признаками для диагностики SCC33 на RCM. На рисунке 10 показан пример БКК, меланомы и ПКК, как видно на изображениях RCM.

Комбинированный прибор RCM-OCT
Интерпретация изображений на RCM-OCT:
Для интерпретации изображений RCM-OCT оцениваются как стеки, так и растры. Стеки дают информацию на клеточном уровне и на различной глубине поражения, в то время как растр обеспечивает вертикальный вид поражения и предоставляет информацию об общей архитектуре поражения. Этот вертикальный вид имеет решающее значение для обнаружения БКК, особенно поверхностных БКК, которые иногда появляются в виде темных теней на RCM и могут быть пропущены25. При вертикальном виде ОКТ-изображений отчетливо различима непрерывность опухолевого узла БКК с вышележащим эпидермисом и отделение от дермы темной областью расщелины. На рисунке 11 показан пример дерматоскопии, РКМ, ОКТ и гистологической корреляции БКК.

Внешний вид нормальных слоев кожи на RCM-OCT:
Слои кожи выглядят аналогично изображениям RCM, полученным с помощью устройства HH-RCM. Более подробная информация представлена в разделах «Внешний вид различных слоев кожи на конфокальных» и «Появление различных клеток на конфокальных» и на рисунке 9.

Как и RCM, растровые изображения OCT имеют оттенки серого. Тем не менее, ОКТ-растры показывают вертикальный вид, похожий на традиционные гистологические слайды, но не имеют клеточного разрешения. Образы ОКТ имеют внешний вид, похожий на коммерчески доступные обычные образы устройств ОКТ. Роговой слой выглядит как тонкая яркая (гиперотражающая) линия, а нижележащий эпидермис имеет сероватый (гипоотражающий) цвет. Сосочковая дерма кажется ярче, чем эпидермис, а самая глубокая часть ретикулярной дермы кажется самой темной (неотражающей) из-за потери сигнала35. DEJ можно идентифицировать как переходную зону между сероватым эпидермисом и светлым сосочковым дермой. На рисунке 12 показаны изображения RCM и OCT, полученные с нормальной кожи на руке здорового добровольца.

Хотя клеточное разрешение невозможно, многие структуры видны на ОКТ. Кровеносные сосуды можно легко увидеть в сосочковой дерме как отражающие (бессигнальные), горизонтальные или вертикальные, трубчатые структуры. Волосяные фолликулы обычно представляют собой гипорефлективные, круглые или трубчатые структуры в дерме. Их инфундибулум (самая верхняя часть волосяного фолликула) виден выходящим из дермы и выступающим из эпидермиса под углом во время сеанса растровой визуализации в реальном времени. Они часто отбрасывают сигнальную тень на поверхность эпидермиса36. Иногда можно увидеть стержни волос, выходящие из волосяных фолликулов, что облегчает их идентификацию. На рисунке 11 показан вид этих структур.

Внешний вид BCC на RCM-OCT:
Появление БКК при РКМ обсуждается в разделе «Опухолевые особенности» РКМ. При ОКТ опухолевые узелки БКК могут быть легко обнаружены в виде сероватых, круглых, гипорефлективных узелков, окруженных отражающей темной областью «расщелины». Этот узелок можно увидеть прикрепленным к вышележащей сероватой полосе эпидермиса при поверхностном БКК. Опухолевые узлы ОЦК часто окружены гиперрефлективными, белыми, утолщенными пучками коллагена23. Другие подтипы, такие как инфильтративные или морфеаформные БКК, сложно диагностировать с помощью ОКТ. На рисунке 11 показано представление БКК, захваченных растром ОКТ.

Figure 1
Рисунок 1: Крепление WP-RCM: устройство WP-RCM 4-го поколения. (A) Капните каплю минерального масла в центр пластикового окна. (B) Центрируйте пластиковое окно над очагом поражения. (C) Сопоставьте стрелку на головке микроскопа (зеленый пунктирный круг) со стрелкой (желтый пунктирный круг) на дерматоскопе. (D) Вставьте дерматоскоп в пластиковое окно и нажмите, чтобы сделать дерматоскопическое изображение с правильной ориентацией. (E) Снимите дерматоскоп и добавьте ультразвуковой гель внутрь пластикового окна. (F) Полностью прикрепите головку микроскопа к пластиковому окошку под углом 90° к поражению. Аббревиатура: WP-RCM = широкозондовая конфокальная микроскопия. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 2
Рисунок 2: Пример стека. Стек, показывающий коллекцию однокадровых изображений, полученных с нормальной кожи на последовательной z-глубине. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 3
Рисунок 3: Изображение низкого качества. (A) Изображение низкого качества на эпидермальном уровне, показывающее несколько пузырьков воздуха (желтые стрелки), внешний материал (желтый круг), скорее всего, бумажное волокно, и бахрому пластикового колпачка (красная рамка), что указывает на неправильное прикрепление микроскопа к коже. (В,В) Увеличенные области с панели A. Масштабные линейки = 50 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 4
Рисунок 4: Сравнение высококачественных и низкокачественных конфокальных изображений . (А) Высококачественная мозаика (с рис. 6) на уровне эпидермиса без каких-либо артефактов. (B) Низкокачественная мозаика на эпидермальном уровне показывает несколько больших пузырьков (синие стрелки), которые могут повлиять на оценку. Масштабные линейки = 50 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 5
Рисунок 5: Крепление HH-RCM с использованием устройства HH-RCM 4-го поколения. (A) Снимите пластиковый колпачок и нанесите ультразвуковой гель на верхнюю часть линзы. (B) Снова прикрепите пластиковый колпачок (зеленая стрелка) к устройству и поместите его на поражение для визуализации. Аббревиатура: HH-RCM = портативная конфокальная микроскопия с отражением. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 6
Рисунок 6: Устройство RCM-OCT. (A) Ручной зонд (желтая стрелка) комбинированного устройства RCM-OCT. (B) Устройство RCM-OCT с окном визуализации в реальном времени, показывающим изображение OCT (черная стрелка) и изображение RCM (зеленая стрелка) одновременно. Сокращения: RCM = отражательная конфокальная микроскопия; ОКТ = оптическая когерентная томография. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 7
Рисунок 7: Программная платформа RCM-OCT. Снимки из окон визуализации в реальном времени, одновременно показывающие (A) изображение OCT (синий ромб) и изображение RCM с сотовым разрешением (желтая звезда). Размер шага, количество шагов и z-глубина контролируются системами скользящей шкалы (черный ящик; черные стрелки). b) переключение между режимами "линейная съемка" и "растр" (желтые стрелки); (C) кнопка, используемая для сохранения растровых изображений (черный кружок). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 8
Рисунок 8: Схема анализа изображений на уровне эпидермиса. (A) Изображение анализируется сначала на уровне мозаики (8 мм х 8 мм), что соответствует приблизительно 4-кратному увеличению в гистологии. (B) Области интереса могут быть затем оценены на клеточном уровне путем увеличения окна изображения в реальном времени во время получения изображения. На этой панели показан субмозаичный увеличенный вид из оранжевой области в рамке на панели A, что соответствует примерно 20-кратному увеличению гистологии. Масштабная линейка = (A) 50 мкм. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 9
Рисунок 9: Внешний вид нормальных слоев кожи на RCM. (A) Роговой слой: самый яркий и первый слой кожи, состоящий из нуклеированных кератиноцитов. (B) Шиповатый слой: состоит из плотно упакованных ядерных клеток (ядра темные) с яркой цитоплазмой, создающей типичный «сотовый рисунок». (C) Базальный слой: идентифицируется по характерному «булыжнику» (желтый круг), образованному присутствием меланинового колпачка базальных кератиноцитов. (D) DEJ: граница раздела между базальным слоем и сосочковым слоем дермы, которая характеризуется ярким «кольцевым рисунком» (желтая стрелка). (E) Сосочковая дерма, состоящая из ярких коллагеновых волокон (зеленая стрелка) и кровеносных сосудов. Масштабные линейки = 50 мкм. Сокращения: RCM = отражательная конфокальная микроскопия; DEJ = дермоэпидермальное соединение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 10
Рисунок 10: Конфокальные изображения наиболее распространенных видов рака кожи. (A) Базальноклеточная карцинома с опухолевыми узелками (желтая стрелка) с расщелиной (синяя стрелка) и частоколом. (B) Плоскоклеточный рак с атипичным сотовым рисунком (желтые звездочки) и сосудами в виде пуговичных отверстий (синий ромб). (C) Меланома, показывающая скопления ярких, больших, круглых пажевидных клеток (зеленые стрелки) в эпидермисе. FOV = (A-C) 750 мкм x 750 мкм. Масштабные линейки = 50 мкм. Аббревиатура: FOV = поле зрения. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 11
Рисунок 11: Дерматоскопия, РКМ, ОКТ и гистопатологическая корреляция БКК, полученной с помощью устройства RCM-OCT. (A) Розовая папула на грудной клетке после лучевой терапии (желтый круг). (B) На RCM базалоидные опухолевые тяжи (синие звезды) с частоколом (красная стрелка) и расщелиной (желтая стрелка) видны на DEJ вместе с утолщенным коллагеном (зеленая звезда) без окончательного опухолевого узелка. (C) ОКТ-изображение того же поражения, полученное с помощью устройства RCM-OCT. Виден отчетливый серый опухолевый узелок (синяя звезда), соединенный с эпидермисом вместе с расщелиной (желтая стрелка). Видны утолщенные коллагеновые пучки (зеленая звезда). (D) Биопсия, окрашенная H&E, подтвердила диагноз поверхностного базально-клеточного рака на пятне H&E, показывающем частокол (красная стрелка), расщелину (желтая стрелка) и утолщенные пучки коллагена (зеленая звезда) (10-кратное увеличение). Масштабные линейки = 500 мкм. Сокращения: RCM = отражательная конфокальная микроскопия; ОКТ = оптическая когерентная томография; БКК = базалиома; DEJ = дермоэпидермальное соединение; H&E = гематоксилин и эозин. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Figure 12
Рисунок 12: Изображения RCM и OCT с нормальной кожи. Эти изображения были получены с нормальной кожи на руке здорового добровольца. (A) Показано однокадровое изображение RCM в DEJ. (B) Показывает соответствующее изображение ОКТ в вертикальном виде со всеми слоями кожи. FOV = (A) 750 мкм x 750 мкм; (B) 1,0 мм x 2,0 мм. Масштабная линейка = 50 мкм. Сокращения: RCM = отражательная конфокальная микроскопия; ОКТ = оптическая когерентная томография; DEJ = дермоэпидермальное соединение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Видео 1: RCM-видео незаконного оборота лейкоцитов, полученное с помощью устройства HH-RCM. На этом видео, снятом с помощью устройства RCM, показан расширенный кровеносный сосуд с трафиком лейкоцитов. Окружающая дерма показывает яркие воспалительные клетки. Аббревиатура: HH-RCM = портативная конфокальная микроскопия с отражением. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить это видео.

Дополнительный рисунок S1: Получение «стека» с помощью устройства WP-RCM 4-го поколения. Выберите центр поражения (зеленый ромб) и нажмите на опцию стека (оранжевая рамка). Убедитесь, что укладка начинается с рогового слоя (синий крест), первого и самого яркого слоя кожи. Установите нулевую (оранжевую звезду) глубину там, где начинается первый слой стопки. Выберите подходящее место поражения (белый крест), расстояние между двумя слоями и глубину изображения (желтый треугольник). Синее поле над просмотром в реальном времени содержит значки, соответствующие другим функциям этой системы. Значки (синие стрелки) слева направо: для захвата мозаики, захвата куба, захвата стопки, захвата одного изображения в рамке и захвата видеозаписи. Аббревиатура: WP-RCM = широкозондовая конфокальная микроскопия. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Дополнительный рисунок S2: Получение «мозаики» с помощью устройства WP-RCM 4-го поколения. (A) Используя просмотр в реальном времени (синий крестик), перейдите на желаемую глубину поражения. Выберите всю область поражения (если менее 8 мм) или часть всего поражения, которая будет захвачена для визуализации (зеленый ромб). Выберите вариант мозаики (оранжевая рамка), чтобы начать захват. (B) Пример мозаики, снятой в DEJ из поражения на панели А. Сокращения: WP-RCM = широкозондовая конфокальная микроскопия с отражением; DEJ = дермально-эпителиальное соединение. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Дополнительный рисунок S3: Пример отчета о конфокальной диагностической оценке. (A) Заполните диагноз (черная стрелка), выбрав в раскрывающемся меню (B), коды CPT для выставления счетов (желтая стрелка) и соответствующие функции, видимые во время сеанса конфокальной визуализации (синяя звезда). Аббревиатура: CPT = Текущая процедурная терминология. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы загрузить этот файл.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

В этой статье мы описали протоколы получения изображений с помощью устройств in vivo RCM и RCM-OCT. В настоящее время существует два коммерчески доступных устройства RCM: устройство RCM С ШИРОКИМ ЗОНДОМ или креплением на руке (WP-RCM) и портативное устройство RCM (HH-RCM). Крайне важно понимать, когда использовать эти устройства в клинических условиях. Тип и локализация рака являются основными факторами, определяющими выбор устройства.

Устройство WP-RCM хорошо подходит для поражений на плоских и слегка волнистых поверхностях тела, таких как туловище и конечности, поскольку требует контакта с кожей. Поскольку головка зонда широкая, ее нельзя прикрепить к узким участкам или углам тела. Однако HH-RCM является более гибким устройством и имеет более узкую головку зонда. В результате это устройство часто используется для визуализации поражений на изогнутых и относительно волнистых участках тела, включая нос, веки, мочки ушей и гениталии, где WP-RCM не может быть прикреплен.

Оба устройства могут получать однокадровые изображения, стеки и видео с разрешением сотовой связи и могут использоваться для изображения всех видов рака кожи. Тем не менее, устройство WP-RCM позволяет визуализировать все поражение размером до ~ 8 мм x 8 мм путем получения мозаики. Мозаика дает представление об архитектурных деталях поражения (таких как симметрия и ограниченность). Устройство WP-RCM также оснащено цифровой камерой дерматоскопа для получения дерматоскопических изображений поражения, которые направляют получение изображений RCM на протяжении всего сеанса визуализации. Обе эти уникальные особенности делают устройство WP-RCM предпочтительным для оценки меланоцитарных поражений для дифференциации невусов от меланомы. Напротив, портативное устройство больше подходит для кератиноцитарных поражений, поскольку эти поражения обычно не требуют архитектурной оценки, но в большей степени зависят от изображений с низким полем зрения и высоким разрешением (0,75 мм x 0,75 мм). Тем не менее, устройство HH-RCM очень полезно для визуализации больших поражений (размером >8 мм) для картирования краев опухоли для меланомы (злокачественного лентиго) и БКК, а также для выбора места биопсии.

RCM в основном используется в качестве дополнительного инструмента к дерматоскопии при сортировке поражений кожи, которые кажутся злокачественными и нуждаются в биопсии, в то время как щадящая биопсия для доброкачественныхпоражений 7,19. Другие показания включают неинвазивный мониторинг подозрительного поражения, оценку ответа на местное или хирургическое лечение 19,37,38, определение хирургических границ крупных поражений лица злокачественным лентиго (LM)39,40,41, проведение прицельной биопсии при больших поражениях LM и EMPD 42 и диагностику воспалительных поражений 43,44 . Основным преимуществом использования RCM является возможность постановки диагноза у постели больного in vivo без какой-либо биопсии45, что облегчает немедленное лечение. Кроме того, в отличие от гистопатологической оценки, где анализируется лишь небольшая часть объема поражения, RCM позволяет визуализировать гораздо большие объемы поражения в режимереального времени 45 и предоставляет информацию о динамических явлениях, таких как транспортировка лейкоцитов32,46.

RCM имеет некоторые ограничения. В отличие от дерматоскопии, визуализация RCM требует ~ 15 минут на поражение, что может нарушить клинический рабочий процесс, а оценка изображения требует патологической экспертизы. Он не подходит для оценки поражений, расположенных глубже в дерме или подкожной клетчатке, из-за ограниченной глубины визуализации (до ~ 250 мкм).

«Мультимодальное» комбинированное устройство RCM-OCT было создано для преодоления ограничений RCM22. Он обеспечивает преимущества визуализации с клеточным разрешением с RCM, а также более глубокие и вертикальные изображения (аналогичные гистопатологии) OCT. Первоначальные исследования показали многообещающие результаты использования RCM-OCT в диагностике и лечении БКК23,24,25,47 (55 пациентов). RCM-OCT продемонстрировал высокую точность (100% чувствительность, 75% специфичность) в диагностике БКК при клинически подозрительных, не подлежащих биопсии поражениях и точно определил глубину поражения для соответствующего лечения. Он также показал 100% чувствительность в обнаружении остаточного БКК в ранее подвергнутых биопсии поражениях25. Недавно Monnier et al. использовали это устройство в реальных клинических условиях для оценки БКК при дерматоскопически неоднозначных поражениях (небольших, непигментированных)23 (18 пациентов). Они сравнили результаты комбинированного устройства RCM-OCT с устройством, состоящим только из RCM, на том же поражении. Исследование показало заметное улучшение специфичности с 62,5% до 100% и чувствительности с 90% до 100% при использовании комбинированного устройства по сравнению с устройством RCM по отдельности, тем самым демонстрируя преимущество и взаимодополняемость этих двух оптических устройств визуализации. Исследование, проведенное Navarrete-Dechent et al., также доказало полезность устройства RCM-OCT по сравнению с устройством RCM только для обнаружения остаточного БКК у пациентов с «сложным БКК», что помогло в их лечении и улучшило уход за пациентами24 (10 пациентов). За пределами дерматологических клиник RCM-OCT изучается в качестве инструмента для предоперационной оценки БКК, где он показал высокую чувствительность 82,6% и высокую специфичность 93,8% с высокой корреляцией между глубиной, наблюдаемой на ОКТ, и окончательной глубиной гистопатологии47 (35 пациентов). Таким образом, это устройство в основном было описано для диагностики и лечения БКК; его полезность для меланомы и SCC еще предстоит изучить.

Помимо использования для оценки БКК, Bang et al. также исследовали это устройство для обнаружения кожных метастазов (КМ) у пациентов с раком молочной железы48 (семь пациентов). Они впервые описали особенности КМ на RCM-OCT, которые помогут в их диагностике и лечении в будущем. Благодаря сочетанию изображений с высоким разрешением и способности глубоко оценивать поражения, они могли обнаруживать КМ во всех шести изображенных поражениях и могли дифференцировать доброкачественное сосудистое эктатическое поражение. Необходимы крупномасштабные исследования с большим количеством поражений, чтобы доказать диагностический потенциал устройства для КМ.

Независимо от используемого устройства, следующие шаги должны быть тщательно выполнены, чтобы избежать артефактов и обеспечить высокое качество изображения. Чтобы избежать артефактов движения, пациента следует удобно расположить. Дополнительные подушки или подлокотники для ног или подлокотников могут быть предоставлены для поддержки мест визуализации. Артефакты движения, вызванные дыханием, можно свести к минимуму, положив твердую руку на зонд во время визуализации. Чтобы уменьшить артефакты, вызванные каким-либо внешним материалом, очистите место поражения спиртовым тампоном или водой с мылом перед визуализацией. При необходимости подстригите волосы в месте поражения, чтобы предотвратить образование пузырьков воздуха. Следует принять все меры предосторожности, чтобы избежать перекрестного загрязнения. Одноразовое пластиковое окно следует выбрасывать после каждого использования, а датчик для визуализации следует тщательно очищать дезинфицирующей салфеткой после каждого использования.

Достижения в области неинвазивной визуализации направлены на повышение точности диагностики и расширение их использования во всем мире. Были изучены дополнения к существующему устройству HH-RCM, такие как включение широкоугольной камеры для обеспечения двойного обзора морфологии поверхности поражения и клеточных деталей глубже внутри поражения49. Другие дополнения к HH-RCM включают видеомозаику — технику преобразования видео в мозаичное изображение, тем самым расширяя угол обзора50. Для расширения использования этих технологий разрабатываются более дешевые, меньшие по размеру и более портативные устройства 51,52,53, включая меньший, более гибкий, портативный зонд, который будет использоваться для интраоральной визуализации 54. Кроме того, исследователи изучают целевые флуоресцентные зонды для повышения чувствительности и специфичности обнаружения опухолей31. Существуют различные алгоритмы на основе искусственного интеллекта, помогающие в захвате изображений путем автоматического определения наилучшей глубины для захвата DEJ55 или удаления артефактов56. Кроме того, разрабатываются определенные алгоритмы, помогающие клиницистам автоматически выявлять рак кожи57,58. Наконец, используя живую дистанционную визуализацию in vivo RCM26, удаленный специалист под руководством эксперта может получать высококачественные изображения и направлять врачей для постановки диагноза в режиме реального времени.

Коммерчески доступными конкурирующими устройствами являются конфокальный ОКТ С ЛИНЕЙНЫМ ПОЛЕМ (LC-OCT)15,16 и полнопольный OCT (FF-OCT)17,18. Эти устройства могут генерировать изображения как в вертикальной (например, ОКТ), так и в лицевой плоскостях (например, RCM). ОКТ-изображения, полученные с помощью этих устройств, имеют более высокое боковое разрешение ~1-3 мкм, чем ~7 мкм ОКТ-изображений устройства RCM-OCT22. Однако это увеличение разрешения произошло за счет уменьшения глубины изображения ~ 300-500 мкм и меньшего поля зрения от ~ 1-2 мм до 500 мкм x 500 мкм по сравнению с устройством RCM-OCT. Таким образом, они не идеальны для обеспечения каких-либо архитектурных деталей. Их использование было описано для визуализации всех видов рака кожи. В заключение, устройства RCM и RCM-OCT являются ценными неинвазивными диагностическими инструментами и имеют уникальное клиническое применение в дерматологии. В то время как RCM, как автономное устройство (особенно устройство WP-RCM), отлично подходит для оценки пигментных поражений кожи, включая меланому, устройство RCM-OCT более ценно для диагностики и лечения BCC. В будущем можно было бы изучить возможность интеграции мозаичных возможностей для передачи больших изображений поля зрения (необходимых для оценки меланомы) в существующее устройство RCM-OCT, чтобы обеспечить одно комплексное мультимодальное устройство для клинического использования, которое станет «машиной мечты» для неинвазивной визуализации всех видов рака кожи.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

У Укален Харрис нет конкурирующих финансовых интересов. Д-р Джейн является консультантом Enspectra Health Inc. Д-р Милинд Раджадхьякша является бывшим сотрудником и владельцем акций компании Caliber ID (ранее Lucid Inc.), которая производит и продает конфокальный микроскоп VivaScope. VivaScope — это коммерческая версия оригинального лабораторного прототипа, который был разработан доктором Раджадхьякшей, когда он работал в Массачусетской больнице общего профиля Гарвардской медицинской школы.

Acknowledgments

Особая благодарность выражается Квами Кетосугбо и Эмили Коуэн за то, что они были волонтерами в области визуализации. Это исследование финансируется за счет гранта Национального института рака / Национальных институтов здравоохранения (P30-CA008748), предоставленного Мемориальному онкологическому центру им. Слоуна-Кеттеринга.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Crystal Plus 500FG mineral oil STE Oil Company, Inc. A food grade, high viscous mineral oil used with our various devices during in vivo imaging.
RCM-OCT Physical Science Inc. - A “multi-modal” combined RCM-OCT device simultaneously images skin lesions in both horizonal and vertical modes.
Vivascope 1500 Caliber I.D. - A wide-probe RCM (WP-RCM) device that attaches to the skin to campture in vivo devices.
Vivascope 3000 Caliber I.D. - A hand-held RCM (HH-RCM) device that is moved across the skin to capture in vivo images.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Argenziano, G., et al. Accuracy in melanoma detection: A 10-year multicenter survey. Journal of the American Academy of Dermatology. 67 (1), 54-59 (2012).
  2. Vestergaard, M. E., Macaskill, P., Holt, P. E., Menzies, S. W. Dermoscopy compared with naked eye examination for the diagnosis of primary melanoma: A meta-analysis of studies performed in a clinical setting. British Journal of Dermatology. 159 (3), 669-676 (2008).
  3. Reiter, O., et al. The diagnostic accuracy of dermoscopy for basal cell carcinoma: A systematic review and meta-analysis. Journal of the American Academy of Dermatology. 80 (5), 1380-1388 (2019).
  4. Abhishek, K., Khunger, N. Complications of skin biopsy. Journal of Cutaneous and Aesthetic Surgery. 8 (4), 239-241 (2015).
  5. Navarrete-Dechent, C., Fischer, C., Tkaczyk, E., Jain, M. Chapter 5: Principles of non-invasive diagnostic techniques in dermatology. Moschella and Hurley's Dermatology. Rao, B. K. 1, Jaypee Brothers Medical Publishers. New Delhi, India. (2019).
  6. Wassef, C., Rao, B. K. Uses of non-invasive imaging in the diagnosis of skin cancer: An overview of the currently available modalities. International Journal of Dermatology. 52 (12), 1481-1489 (2013).
  7. Rajadhyaksha, M., Marghoob, A., Rossi, A., Halpern, A. C., Nehal, K. S. Reflectance confocal microscopy of skin in vivo: From bench to bedside. Lasers in Surgery and Medicine. 49 (1), 7-19 (2017).
  8. Jain, M., Pulijal, S. V., Rajadhyaksha, M., Halpern, A. C., Gonzalez, S. Evaluation of bedside diagnostic accuracy, learning curve, and challenges for a novice reflectance confocal microscopy reader for skin cancer detection in vivo. JAMA Dermatology. 154 (8), 962-965 (2018).
  9. Sattler, E., Kästle, R., Welzel, J. Optical coherence tomography in dermatology. Journal of Biomedical Optics. 18 (6), 061224 (2013).
  10. Wang, Y. -J., Huang, Y. -K., Wang, J. -Y., Wu, Y. -H. In vivo characterization of large cell acanthoma by cellular resolution optical coherent tomography. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 26, 199-202 (2019).
  11. Balu, M., et al. Distinguishing between benign and malignant melanocytic nevi by in vivo multiphoton microscopy. Cancer Research. 74 (10), 2688-2697 (2014).
  12. Balu, M., et al. In vivo multiphoton microscopy of basal cell carcinoma. JAMA Dermatology. 151 (10), 1068-1074 (2015).
  13. Lentsch, G., et al. Non-invasive optical biopsy by multiphoton microscopy identifies the live morphology of common melanocytic nevi. Pigment Cell and Melanoma Research. 33 (6), 869-877 (2020).
  14. Dimitrow, E., et al. Sensitivity and specificity of multiphoton laser tomography for in vivo and ex vivo diagnosis of malignant melanoma. Journal of Investigative Dermatology. 129 (7), 1752-1758 (2009).
  15. Ruini, C., et al. Line-field optical coherence tomography: In vivo diagnosis of basal cell carcinoma subtypes compared with histopathology. Clinical and Experimental Dermatology. 46 (8), 1471-1481 (2021).
  16. Suppa, M., et al. Line-field confocal optical coherence tomography of basal cell carcinoma: A descriptive study. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. 35 (5), 1099-1110 (2021).
  17. Wang, Y. J., Wang, J. Y., Wu, Y. H. Application of cellular resolution full-field optical coherence tomography in vivo for the diagnosis of skin tumours and inflammatory skin diseases: A pilot study. Dermatology. 238 (1), 121-131 (2022).
  18. Jain, M., et al. Rapid evaluation of fresh ex vivo kidney tissue with full-field optical coherence tomography. Journal of Pathology Informatics. 6, 53 (2015).
  19. Mehta, P. P., et al. Patterns of use of reflectance confocal microscopy at a tertiary referral dermatology clinic. Journal of the American Academy of Dermatology. , (2021).
  20. Dinnes, J., et al. Reflectance confocal microscopy for diagnosing cutaneous melanoma in adults. Cochrane Database of Systematic Reviews. 12 (12), (2018).
  21. Dinnes, J., et al. Reflectance confocal microscopy for diagnosing keratinocyte skin cancers in adults. Cochrane Database of Systematic Reviews. 12 (12), (2018).
  22. Iftimia, N., et al. Handheld optical coherence tomography-reflectance confocal microscopy probe for detection of basal cell carcinoma and delineation of margins. Journal of Biomedical Optics. 22 (7), 76006 (2017).
  23. Monnier, J., et al. Combined reflectance confocal microscopy and optical coherence tomography to improve the diagnosis of equivocal lesions for basal cell carcinoma. Journal of the American Academy of Dermatology. 86 (4), 934-936 (2021).
  24. Navarrete-Dechent, C., et al. Management of complex head-and-neck basal cell carcinomas using a combined reflectance confocal microscopy/optical coherence tomography: a descriptive study. Archives of Dermatological Research. 313 (3), 193-200 (2021).
  25. Sahu, A., et al. Evaluation of a combined reflectance confocal microscopy-optical coherence tomography device for detection and depth assessment of basal cell carcinoma. JAMA Dermatology. 154 (10), 1175-1183 (2018).
  26. Rubinstein, G., Garfinkel, J., Jain, M. Live, remote control of an in vivo reflectance confocal microscope for diagnosis of basal cell carcinoma at the bedside of a patient 2500 miles away: A novel tele-reflectance confocal microscope approach. Journal of the American Academy of Dermatology. 81 (2), 41-42 (2019).
  27. Scope, A., et al. In vivo reflectance confocal microscopy imaging of melanocytic skin lesions: Consensus terminology glossary and illustrative images. Journal of the American Academy of Dermatology. 57 (4), 644-658 (2007).
  28. Calzavara-Pinton, P., Longo, C., Venturini, M., Sala, R., Pellacani, G. Reflectance confocal microscopy for in vivo skin imaging. Photochemistry and Photobiology. 84 (6), 1421-1430 (2008).
  29. Rajadhyaksha, M., Grossman, M., Esterowitz, D., Webb, R. H., Anderson, R. R. In vivo confocal scanning laser microscopy of human skin: Melanin provides strong contrast. Journal of Investigative Dermatology. 104 (6), 946-952 (1995).
  30. Gonzalez, S., Gonzalez, E., White, W. M., Rajadhyaksha, M., Anderson, R. R. Allergic contact dermatitis: Correlation of in vivo confocal imaging to routine histology. Journal of the American Academy of Dermatology. 40 (5), 708-713 (1999).
  31. Sahu, A., et al. Combined PARP1-targeted nuclear contrast and reflectance contrast enhances confocal microscopic detection of basal cell carcinoma. Journal of Nuclear Medicine. 63 (6), 912-918 (2021).
  32. González, S., Sackstein, R., Anderson, R. R., Rajadhyaksha, M. Real-time evidence of in vivo leukocyte trafficking in human skin by reflectance confocal microscopy. Journal of Investigative Dermatology. 117 (2), 384-386 (2001).
  33. Navarrete-Dechent, C., et al. Reflectance confocal microscopy terminology glossary for nonmelanocytic skin lesions: A systematic review. Journal of the American Academy of Dermatology. 80 (5), 1414-1427 (2019).
  34. Navarrete-Dechent, C., et al. Reflectance confocal microscopy terminology glossary for melanocytic skin lesions: A systematic review. Journal of the American Academy of Dermatology. 84 (1), 102-119 (2021).
  35. Sattler, E., Kastle, R., Welzel, J. Optical coherence tomography in dermatology. Journal of Biomedical Optics. 18 (6), 061224 (2013).
  36. Park, E. S. Skin-layer analysis using optical coherence tomography. Medical Lasers. 3 (1), 1-4 (2014).
  37. Marra, D. E., Torres, A., Schanbacher, C. F., Gonzalez, S. Detection of residual basal cell carcinoma by in vivo confocal microscopy. Dermatologic Surgery. 31 (5), 538-541 (2005).
  38. Alarcon, I., et al. In vivo reflectance confocal microscopy to monitor the response of lentigo maligna to imiquimod. Journal of the American Academy of Dermatology. 71 (1), 49-55 (2014).
  39. Guitera, P., et al. Surveillance for treatment failure of lentigo maligna with dermoscopy and in vivo confocal microscopy: new descriptors. British Journal of Dermatology. 170 (6), 1305-1312 (2014).
  40. Menge, T. D., Hibler, B. P., Cordova, M. A., Nehal, K. S., Rossi, A. M. Concordance of handheld reflectance confocal microscopy (RCM) with histopathology in the diagnosis of lentigo maligna (LM): A prospective study. Journal of the American Academy of Dermatology. 74 (6), 1114-1120 (2016).
  41. Chen, C. S., Elias, M., Busam, K., Rajadhyaksha, M., Marghoob, A. A. Multimodal in vivo optical imaging, including confocal microscopy, facilitates presurgical margin mapping for clinically complex lentigo maligna melanoma. British Journal of Dermatology. 153 (5), 1031-1036 (2005).
  42. Yelamos, O., et al. Handheld reflectance confocal microscopy for the detection of recurrent extramammary Paget disease. JAMA Dermatology. 153 (7), 689-693 (2017).
  43. Ardigo, M., Longo, C., Gonzalez, S. Multicentre study on inflammatory skin diseases from The International Confocal Working Group: Specific confocal microscopy features and an algorithmic method of diagnosis. British Journal of Dermatology. 175 (2), 364-374 (2016).
  44. Moscarella, E., Argenziano, G., Lallas, A., Pellacani, G., Longo, C. Confocal microscopy: A new era in understanding the pathophysiologic background of inflammatory skin diseases. Experimental Dermatology. 23 (5), 320-321 (2014).
  45. Bertrand, C., Corcuff, P. In vivo spatio-temporal visualization of the human skin by real-time confocal microscopy. Scanning. 16 (3), 150-154 (1994).
  46. Saknite, I., et al. Features of cutaneous acute graft-versus-host disease by reflectance confocal microscopy. British Journal of Dermatology. 181 (4), 829-831 (2019).
  47. Aleissa, S., et al. Presurgical evaluation of basal cell carcinoma using combined reflectance confocal microscopy-optical coherence tomography: A prospective study. Journal of the American Academy of Dermatology. 82 (4), 962-968 (2020).
  48. Bang, A. S., et al. Noninvasive, in vivo, characterization of cutaneous metastases using a novel multimodal RCM-OCT imaging device: A case-series. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. , (2022).
  49. Dickensheets, D. L., Kreitinger, S., Peterson, G., Heger, M., Rajadhyaksha, M. Wide-field imaging combined with confocal microscopy using a miniature f/5 camera integrated within a high NA objective lens. Optics Letters. 42 (7), 1241-1244 (2017).
  50. Kose, K., et al. Automated video-mosaicking approach for confocal microscopic imaging in vivo: an approach to address challenges in imaging living tissue and extend field of view. Scientific Reports. 7 (1), 10759 (2017).
  51. Zhao, J., et al. Deep learning-based denoising in high-speed portable reflectance confocal microscopy. Lasers in Surgery and Medicine. 53 (6), 880-891 (2021).
  52. Curiel-Lewandrowski, C., Stratton, D. B., Gong, C., Kang, D. Preliminary imaging of skin lesions with near-infrared, portable, confocal microscopy. Journal of the American Academy of Dermatology. 85 (6), 1624-1625 (2021).
  53. Freeman, E. E., et al. Feasibility and implementation of portable confocal microscopy for point-of-care diagnosis of cutaneous lesions in a low-resource setting. Journal of the American Academy of Dermatology. 84 (2), 499-502 (2021).
  54. Peterson, G., et al. Feasibility of a video-mosaicking approach to extend the field-of-view for reflectance confocal microscopy in the oral cavity in vivo. Lasers in Surgery and Medicine. 51 (5), 439-451 (2019).
  55. Kurugol, S., et al. Automated delineation of dermal-epidermal junction in reflectance confocal microscopy image stacks of human skin. Journal of Investigative Dermatology. 135 (3), 710-717 (2015).
  56. Kose, K., et al. Utilizing machine learning for image quality assessment for reflectance confocal microscopy. Journal of Investigative Dermatology. 140 (6), 1214-1222 (2020).
  57. Campanella, G., et al. Deep learning for basal cell carcinoma detection for reflectance confocal microscopy. Journal of Investigative Dermatology. 142 (1), 97-103 (2022).
  58. Wodzinski, M., Skalski, A., Witkowski, A., Pellacani, G., Ludzik, J. Convolutional neural network approach to classify skin lesions using reflectance confocal microscopy. 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society EMBC 2019. , Berlin, Germany. (2019).

Tags

Опровержение выпуск 186
Сочетание отражательной конфокальной микроскопии с оптической когерентной томографией для неинвазивной диагностики рака кожи с помощью получения изображений
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Harris, U., Rajadhyaksha, M., Jain,… More

Harris, U., Rajadhyaksha, M., Jain, M. Combining Reflectance Confocal Microscopy with Optical Coherence Tomography for Noninvasive Diagnosis of Skin Cancers via Image Acquisition. J. Vis. Exp. (186), e63789, doi:10.3791/63789 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter