Anterieure optische coherentietomografie met hoge resolutie bij de diagnose en therapeutische monitoring van plaveiselcelneoplasie op het oogoppervlak

Samenvatting

Optische coherentietomografie met hoge resolutie van het voorste segment (HR-OCT) is een veelbelovende niet-invasieve modaliteit voor de diagnose en therapeutische evaluatie van plaveiselcelneoplasie op het oogoppervlak (OSSN). Hier worden de systeeminstellingen, scantechniek en representatieve diagnostische resultaten gepresenteerd.

Samenvatting

Plaveiselcelneoplasie van het oogoppervlak (OSSN) is de meest voorkomende tumor van het oogoppervlak, variërend van milde dysplasie tot invasief plaveiselcelcarcinoom. Traditioneel is de diagnose van OSSN gebaseerd op histopathologische bevestiging gevolgd door een biopsie van volledige dikte. In de afgelopen twee decennia is de therapeutische benadering van OSSN echter verschoven van chirurgische ingrepen naar topische chemotherapieregimes in klinische omgevingen. Deze verschuiving benadrukt de noodzaak van minder invasieve of niet-invasieve methoden om pathologieën van het oogoppervlak te diagnosticeren. Onder verschillende beeldvormingsapparaten is in de handel verkrijgbare optische coherentietomografie met hoge resolutie (HR-OCT) naar voren gekomen als een krachtig hulpmiddel voor de karakterisering van OSSN. HR-OCT biedt een in vivo, dwarsdoorsnede van oculairoppervlaktelaesies en biedt een "optische biopsie" voor OSSN met hoge gevoeligheid en specificiteit. Het biedt waardevolle informatie bij het onderscheiden van intra-epitheliale of invasieve OSSN van andere goedaardige laesies. Bovendien kan HR-OCT worden gebruikt om de respons op topische chemotherapie te monitoren en om subklinische OSSN te detecteren tijdens vervolgbezoeken. In dit artikel wordt het scanprotocol voor beeldacquisitie gepresenteerd en wordt beeldinterpretatie voor OSSN geschetst. Deze gestandaardiseerde, praktische en reproduceerbare aanpak wordt aanbevolen in klinische workflows en zal naar verwachting clinici helpen bij de behandeling van OSSN.

Inleiding

Plaveiselcelneoplasie van het oogoppervlak (OSSN) is de meest voorkomende niet-gepigmenteerde tumor van het bindvlies en het hoornvlies. De term OSSN omvat een breed spectrum van plaveiselcelneoplastische veranderingen, waaronder dysplasie (gradatie I-III), intra-epitheliale neoplasie (d.w.z. carcinoom in situ, CIS) en invasief plaveiselcelcarcinoom (SCC)¹. De diagnose van OSSN kan klinisch worden gesteld door middel van spleetlamponderzoek door het typische uiterlijk van verhoogde, leukoplakische of papilliforme massa te detecteren, vaak gepresenteerd aan de limbus schrijlings op het bindvlies van het hoornvlies met feedervaten². Soms presenteren ze zich minder onderscheidend. De gouden standaard voor de diagnose van OSSN blijft histopathologische bevestiging gevolgd door incisie- of excisiebiopsie ^1,3.

Onlangs is het therapeutische patroon van OSSN verschoven van chirurgische behandeling naar het gebruik van topische chemotherapie. Dit heeft de adoptie van biopsie naar minder of niet-invasieve modaliteiten sterk bevorderd⁴. Voor de karakterisering van OSSN zijn verschillende beeldvormingsapparaten bestudeerd, namelijk HR-OCT, in vivo confocale microscopie (IVCM)⁵, impressiecytologie (IC)⁶, ultrasone biomicroscopie (UBM)⁷ en methyleenblauwkleuring⁴. Momenteel hebben verschillende onderzoeken inzicht gegeven in de karakterisering van OSSN met behulp van HR-OCT in het voorste segment. In de handel verkrijgbare HR-OCT-apparaten die gebruik maken van spectraaldomeintechnologie kunnen een axiale resolutie van ongeveer 5 μm bereiken. Deze beelden bieden in vivo dwarsdoorsnedebeelden van laesies van het oogoppervlak en vertonen verschillende kenmerken van OSSN die parallel lopen met de veranderingen die worden waargenomen in de histopathologie. Daarom stelt HR-OCT clinici in staat om een "optische biopsie" te verkrijgen om OSSN in klinieken snel te diagnosticeren en te controleren.

Om de toepassing van HR-OCT bij de behandeling van OSSN te bevorderen, wordt een gestandaardiseerde, praktische en reproduceerbare richtlijn voor beeldacquisitie in detail gepresenteerd om een goede kwaliteit voor klinisch gebruik te garanderen. Ook worden kenmerken van OSSN en andere veel voorkomende goedaardige laesies op HR-OCT opgehelderd voor een betere beeldinterpretatie.

Protocol

Alle hieronder beschreven protocollen volgen de richtlijnen van de Human Research Ethics Committee van het First Affiliated Hospital van de Harbin Medical University en houden zich aan de principes van de Verklaring van Helsinki. Het goedkeuringsnummer is 2023IIT008. Schriftelijke, geïnformeerde toestemming werd verkregen van alle deelnemers aan het onderzoek. De studie omvatte deelnemers die zich presenteerden met conjunctivale massa's. Uitsluitingscriteria voor inschrijving waren onder meer vrouwen die zwanger waren of borstvoeding gaven en aandoeningen die het uitvoeren van studieonderzoeken verhinderden. Deelnemers die aan de inclusiecriteria voldeden, ondergingen een volledig oogheelkundig onderzoek door een specialist in het oogoppervlak (CLK). AS-OCT werd uitgevoerd tijdens de eerste en vervolgbezoeken, met afdrukcytologie en/of biopsie voor histologie bij het eerste bezoek of op het moment van de operatie.

1. Onderzoek van de spleetlamp en beeldvormingsprocedure

1. Vraag de proefpersoon om achter de spleetlamp te gaan zitten. Leg de testprocedures uit aan de proefpersoon.
2. Bewerk de gegevens van het onderwerp.
3. Desinfecteer de opstelling: Veeg de spleetlampkop en kinsteun af met een alcoholdoekje.
4. Plaats het onderwerp voor onderzoek.
   1. Vraag de proefpersoon om zijn kin op de kinsteun te plaatsen. Instrueer de proefpersoon om zijn oogbol te draaien om de laesie volledig bloot te leggen. Observeer de laesie onder de spleetlamp.
   2. Noteer details van de laesie tijdens het klinisch onderzoek, zoals lateraliteit, uiterlijk, kwadratische locatie, mate van betrokkenheid van het oogoppervlak, afmetingen van de laesie, aanwezigheid van keratine, pigmentatie, intrinsieke vasculariteit, toevoervaten, cystoïde ruimtes en betrokkenheid van sclera.
   3. Draai de oogleden om om te zien of het ontuchtige of ooglidvormige bindvlies is aangetast.
5. Voer fotografie van het voorste segment uit met de spleetlamp om klinische kenmerken te documenteren.

2. Beeldvorming in het HR-OCT-apparaat

OPMERKING: Het volgende is een algemene procedure voor het verkrijgen van OCT-beelden van het voorste segment die zijn gescand door het optische coherentietomografiesysteem van het Fourierdomein (zie Materiaaltabel), dat een axiale resolutie heeft van 5 μm, een transversale resolutie van 8 μm en een scansnelheid van 26.000 A-scans/s. Om de beeldkwaliteit te garanderen, wordt PLC in het spectrale domein met kortere golflengten van licht, zoals HR-OCT (diepteresolutie van 5-7 μm) of OCT met ultrahoge resolutie (diepteresolutie van ongeveer 2-3 μm), aanbevolen om de kenmerken van ooglaesies beter te visualiseren.

1. Vraag de proefpersoon om achter het beeldvormingsapparaat te gaan zitten. Leg de testprocedures uit aan de proefpersoon.
2. Dubbelklik op het RTVue-pictogram om het te starten.
3. Bewerk de gegevens van het onderwerp.
   1. Klik op de knop Nieuwe patiënt om een nieuwe patiënt aan te maken. Vul de informatievelden in, zoals achternaam, voornaam, geslacht, geboortedatum en etniciteit. Klik op de knop Opslaan .
4. Desinfecteer de opstelling: Veeg het OCT-hoofd en de kinsteun af met een alcoholdoekje.
5. Selecteer het gewenste scanpatroon door op de knop Hoornvlies < Kruislijn te klikken.
6. Bevestig de lens van het voorste segment aan de systeemscanner.
7. Selecteer het oog of de ogen die moeten worden gescand op basis van de fotografie van de spleetlamp in het voorste segment.
8. Positioneer het onderwerp voor beeldvorming.
   1. Vraag de proefpersoon om zijn kin op de kinsteun te plaatsen. Instrueer de proefpersoon om met de oogbol te rollen om de laesie van het oogoppervlak volledig bloot te leggen.
   2. Lijn de betreffende laesie uit met het midden van de scan. Klik op het tabblad Scannen .
9. Druk op de Auto P-tab om de signaalsterkte te verbeteren. Pas de scannerkop aan om het beste oculaire beeld te krijgen. Leg het beeld vast met behulp van de 8×8 mm geautomatiseerde segmentatie OCT-scan.
10. Bekijk de OCT-plakjes. Klik op het tabblad Opslaan om de scan op te slaan.

3. Bepalen van de interesseregio (ROI)

1. Let op de dynamische doorsnedeweergave tijdens het uitlijnen. Lijn de kruislijn uit met het dikste punt van de laesie en leg de scan vast.
2. Besteed aandacht aan de aangrenzende delen van normaal en abnormaal weefsel. Leg de rand van de laesie vast.

4. Analyse van OCT-afbeeldingen

OPMERKING: Evalueer de AS-OCT-parameters, zoals de locatie van de laesie (epitheel, subepitheel of sclera), epitheelreflectiviteit en dikte, abrupte overgangszone van normaal naar abnormaal weefsel, zichtbaarheid van de scheidingszone tussen epitheel- en subepitheellagen, laesie-uniformiteit, aanwezigheid van cystoïde ruimtes, aanwezigheid van back-shadowing, afbakening van de posterieure omvang van de tumor en zichtbaarheid van de onderliggende sclera.

1. Open de systeemsoftware en navigeer naar het gedeelte Meetgereedschappen . Klik op de View B-Scans < meettool.
2. Selecteer in de meetinstrumenten het afstandsgereedschap < het meetgereedschap. Meet de maximale epitheliale en sub-epitheliale diktewaarden van de laesie.
   1. Begin met het kiezen van een beginpunt op de grens van het voorste epitheel en beweeg vervolgens verticaal naar de zichtbare scheiding tussen de epitheel- en subepitheellagen. Sla de meetgegevens van het maximale oppervlak op als epitheeldikte.
   2. Selecteer vervolgens een ankerpunt op de zichtbare scheiding tussen de epitheel- en subepitheellagen en ga vervolgens verticaal naar de achterste rand van de laesie (meestal de voorste grens van de sclera). Sla de meetgegevens van het maximale oppervlak op als subepitheliale dikte.
3. Klik op Snapshot Tool < meettool om een .jpg afbeelding van het meetrapportscherm te exporteren.

5. Follow-up procedures

OPMERKING: Voer maandelijks OCT-onderzoeken uit tijdens topische chemotherapie en bij elk vervolgbezoek na chirurgische resectie en medische of parachirurgische behandelingen.

1. Spleetlamponderzoek (herhaal stap 1): Observeer en documenteer de veranderingen in de laesie.
2. Voer AS-OCT-onderzoek uit.
   1. Open de systeemsoftware en lokaliseer de bestaande patiënt door zijn naam of geboortedatum in de ruimte "Zoeken op" te typen. Voer de relevante informatie van de patiënt in en klik op de knop Zoeken .
   2. Zodra de patiënt is gelokaliseerd, klikt u op zijn naam om alle bezoeken weer te geven. Kies het "laatste bezoek" en bekijk de OCT-afbeeldingen.
   3. Klik op de SCAN-knop om het huidige AS-OCT-beeld te verkrijgen en de parameters op AS-OCT te beoordelen (herhaal stap 2 tot stap 4).

Resultaten

Figuur 1A,B illustreert HR-OCT-beelden van OSSN en onthult drie belangrijke kenmerken: (1) Aanzienlijk verdikt hyperreflecterend epitheel; (2) Een abrupte verschuiving van normaal naar abnormaal epitheel, gekenmerkt door een plotselinge toename van zowel de helderheid als de dikte van het epitheel; (3) Af en toe is er een delingsvlak zichtbaar tussen het epitheel en het onderliggende weefsel. Bij zeer dikke laesies kan de onderrand van de laesie echter enigszins worden verduisterd door schaduwen.

Het sub-epitheelweefsel heeft meestal een normale dikte bij eenvoudige OSSN-laesies. In tegenstelling tot OSSN onthullen de HR-OCT-bevindingen van andere oculaire laesies zoals pterygie, pseudopterygium en dermoid echter vaak een normaal tot licht verdikt epitheel, vergezeld van dichte, hyperreflecterende verdikte subepitheliale massa (Figuur 1C-H). Het hoornvliesepitheel is meestal donker en dun, terwijl dat van het bindvlies dun is, maar licht hyperreflecterend en soms ook intens, wat kan worden veroorzaakt door actinische veranderingen. Deze unieke kenmerken liepen altijd parallel aan de veranderingen die werden waargenomen bij histopathologisch onderzoek, waardoor HR-OCT een belangrijke modaliteit is voor het onderscheiden van OSSN van verschillende pathologieën van het oogoppervlak⁸.

HR-OCT kan ook worden gebruikt om de chemotherapeutische respons van OSSN te monitoren. Tijdens topische chemotherapeutische behandeling is een afname van de epitheeldikte en hyperreflectiviteit te zien na 2 cycli van topische chemotherapie, wat het tijdstip van klinische regressie van OSSN aangeeft, wat clinici kan helpen de therapieduur te bepalen (Figuur 2). Bovendien kan het herstel van de normale anatomie ook worden gedetecteerd tijdens vervolgbezoeken.

Figuur 1: Beeldvorming van verschillende laesies van het oogoppervlak. (A) Foto van een spleetlamp die gelatineuze OSSN aantoont. Een 58-jarige man presenteerde zich met een limbale laesie in het bovenste kwadrant van het linkeroog. (B) HR-OCT onthulde een goed afgebakend, ernstig hyperreflecterend epitheel met een schaduweffect. Er was een abrupte overgang te zien tussen normaal en verdikt hyperreflecterend epitheel, evenals een splijtingsvlak tussen de laesie en het onderliggende weefsel. De maximale epitheliale diktewaarde van de laesie was meer dan 818 μm. (C) Spleetlampfoto die pterygie aantoont. Een 36-jarige vrouw presenteerde zich met een conjunctivale en hoornvlieslaesie die overeenkwam met pterygium. (D) HR-OCT onthulde een verdikte sub-epitheliale laesie met een gestreepte reflectie, die waarschijnlijk overeenkwam met het vaatstelsel en het bovenliggende dunne epitheel, gescheiden door een splijtingsvlak. De maximale epitheliale en sub-epitheliale diktewaarden van de laesie waren respectievelijk 62 μm en 811 μm. (E) Foto van een spleetlamp waarop lipodermoïde wordt gedemonstreerd. Een 13-jarige man presenteerde zich met een vetachtige laesie in het neuskwadrant van het linkeroog. (F) HR-OCT onthulde een dun epitheel met een onderliggend, ernstig verdikt geüniformeerd weefsel met schaduwen. De maximale epitheliale en sub-epitheliale diktewaarden van de laesie waren respectievelijk 105 μm en 1,88 mm. (G) Foto van een spleetlamp waarop pseudopterygium wordt aangetoond. Een 70-jarige vrouw presenteerde zich met een verhoogde conjunctivale laesie bij de limbus in het neusgedeelte van het rechteroog. (H) HR-OCT onthulde een matig hyperreflectief epitheel met een verdikte laesie in de substantia propria vermengd met een hyporeflecterend clustergebied. De maximale epitheel- en sub-epitheliale diktewaarden van de laesie waren respectievelijk 70 μm en 737 μm. Schaal balken: 250μm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: Voorbeeldbeeldvorming van OSSN voor en na topische chemotherapie. (A) Bij de presentatie, een foto van een spleetlamp die een gelatineuze OSSN aantoont. De dwarslijn is uitgelijnd met het midden van de laesie (B) en HR-OCT identificeerde de horizontale (C) en verticale (D) uitgestrektheid van de laesie van een hyperreflecterend verdikt epitheel. Na een basis van 2 maanden topische chemotherapie (5-fluorouracil 1%, één week op, 3 weken af, vier keer per dag gegeven; Interferon-α2b 1MIU/ml, viermaal daags toegediend), toonde de spleetlampfoto een volledige resolutie van de laesie (E). De kruislijn is uitgelijnd met de oorspronkelijke vlek (F) en HR-OCT identificeerde de horizontale (G) en verticale (H) uitgestrektheid van een hyperreflecterend epitheel van normale dikte. Schaal balken: 250μm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Discussie

Voorste segment OCT (AS-OCT) is een veelbelovend diagnostisch hulpmiddel voor het onderzoeken van het oogoppervlak. Het verkrijgt een optische doorsnede van het oogoppervlak volgens het principe van de interferometrie van Michelson⁹. De systematische interpretatie van AS-OCT begint met het buitenste weefsel van het oogoppervlak, namelijk het epitheel van het hoornvlies, het limbale en het conjunctivale complex. Een recente studie van Vempuluru et al. toonde aan dat AS-OCT zeer nuttig is bij het bevestigen van epitheliale betrokkenheid waar de meeste oogoppervlaktumoren ontstaan, met name OSSN¹⁰. Hoewel veel contactloze technologieën kunnen worden gebruikt bij de behandeling van OSSN in klinieken, onderscheidt HR-OCT zich nog steeds met verschillende sterke punten. Het scant snel, is toegankelijk voor het hele oogoppervlak, gemakkelijk te interpreteren en vereist minimale training van de operator. Yim et al. ontdekten dat een gunstige leercurve werd waargenomen bij beginnende clinici na een korte leermodule van de AS-OCT-functies¹¹. Daarom richten we ons op het presenteren van een gestandaardiseerde, praktische en reproduceerbare methode voor OSSN-beeldvorming om de toepassing van AS-OCT in de klinische workflow te bevorderen.

HR-OCT kan snel helpen bij het begeleiden van de differentiatie van OSSN van verschillende oculaire laesies. Het biedt typische dwarsdoorsnedebeelden met morfologische patronen, namelijk epitheliale verdikking, hyperreflectiviteit en abrupte overgangszone. De meeste niet-epitheliale ziekten presenteren zich meestal als normaal epitheel met verdikte subepitheliale laesies. Veel studies differentieerden OSSN kwantitatief door de waarde van de epitheeldikte te meten. Afkapwaarden van 120-142 μm werden geverifieerd om een goede sensitiviteit en specificiteit te verkrijgen bij het onderscheiden van OSSN van pterygie ^12,13. AS-OCT kan ook worden gebruikt om co-existente oculaire pathologieën te identificeren². Het is nuttig bij het mogelijk verminderen van biopsie of het sturen van de biopsielocatie voor een betere diagnose en behandeling.

Hoewel histopathologisch onderzoek de gouden standaard blijft, kan HR-OCT een nuttige assistent zijn bij het bewaken van de chemotherapeutische respons en het voorkomen van voortijdige beëindiging van de therapie. Tijdens topische chemotherapie is progressie in de richting van epitheliale normalisatie, namelijk verminderde dikte en hyperreflectiviteit, minder duidelijke overgangszone te zien op HR-OCT-beelden, wat wordt gedefinieerd als het oplossen van de tumor, terwijl het verschijnen van genormaliseerd epitheel wordt gedefinieerd als klinische tumor opgelost¹⁴. Om progressie en recidief van OSSN te voorkomen, worden over het algemeen 1-2 extra cycli van topische chemotherapie aanbevolen om volledige tumorresolutie te bereiken nadat de HR-OCT-gedefinieerde tumor is verdwenen¹⁵. Bovendien kan HR-OCT worden gebruikt om subklinische ziekte te monitoren tijdens vervolgbezoeken om clinici te helpen de therapie aan te passen om terugkeer van de tumor te voorkomen¹⁶.

Het is echter belangrijk om de beperkingen van HR-OCT in klinische omgevingen te beseffen. HR-OCT kan geen betrouwbaar onderscheid maken tussen subtypes van plaveiselcelneoplasie, zoals pseudo-epitheliomaotus hyperplasie, papilloma, CIN en SCC¹⁷. Bovendien worden schaduweffecten meestal gezien bij verhoornde, gepigmenteerde tumoren of laesies met een diepte van meer dan 500 μm, wat de visualisatie van de achterste epitheelgrens kan belemmeren¹⁰. Bovendien kunnen enkele laesies overlappende kenmerken hebben, die de nauwkeurigheid van de interpretatie verminderen¹⁸. Zelfs met de bovengenoemde tekortkomingen is HR-OCT nog steeds een veelbelovende modaliteit voor het diagnosticeren van tumoren wanneer ze epitheel of subepitheliaal van aard zijn. Deze beeldvormingsadjunct kan clinici helpen om OSSN in klinieken beter te beheren. Bovendien kunnen die beeldvormende biomarkers in AS-OCT verder worden uitgebreid op het gebied van deep-learning-toepassingen om oogartsen te helpen hun diagnostische, prognostische en monitoringnauwkeurigheid te vergroten, en de werklast en kosten te verminderen.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
70% Ethanol	Elk merk
Fourier-domein optische coherentietomografie (OCT) systeem	Optuvue Inc., Fremont, CA, USA	RTVue XR
RTVue software	Optuvue Inc., Fremont, CA, USA