Optische Frequency Domain Imaging van

Endobronchiale OCT of OFDI wordt uitgevoerd met dunne flexibele katheters, die compatibel zijn met standaard bronchoscopische toegangspoorten. De bronchoscoop wordt in de tracheale bronchiale boom naar de gewenste luchtweg gebracht. De OFDI-katheter wordt vervolgens via het werkkanaal van de bronchoscoop in de luchtweg gevoerd om beelden te verzamelen.

De innerlijke optische kern van de OFDI-catheter wordt gedraaid en gelijktijdig teruggetrokken in de buitenste transparante huls om driedimensionale OFDI-gegevens te genereren. Door het Sudor Laboratory van het Massachusetts General Hospital is een naaldgebaseerde OFDI-catheter ontwikkeld, die compatibel is met standaard transbronchiale naalden die routinematig worden gebruikt om perifere massa's te bemonsteren. De bronchoscoop wordt in de luchtweg tot bij de doelmasa gevorderd.

Nadat de OFDI-katheter veilig is teruggetrokken in de transbronchiale naald, wordt de naald in de massa ingebracht. De naald wordt vervolgens teruggetrokken, waarbij de OFDI-katheter op zijn plaats blijft. Net als bij Endobronchiale OFDI wordt de interne optische kern van de transbronchiale OFDI-katheter geroteerd en gelijktijdig teruggetrokken in de buitenste transparante huls om driedimensionale OFDI te genereren.

Histopathologische tegenhangers verkregen in vivo bestaan slechts uit kleine biopsiefragmenten, die moeilijk te correleren zijn met grote OFDI-datasets. Hierdoor kunnen specifieke beeldeigenschappen van pulmonale pathologie niet gemakkelijk worden ontwikkeld in een in vivo setting. Het algemene doel van dit protocol is om nauwkeurig overeenstemmende één-op-één OFDI- en histologiecorrelaties te verkrijgen met ex vivo weefsel, wat essentieel is om kenmerken gezien in OFDI nauwkeurig te evalueren tegenover histologie als gouden standaard.

Zodra specifieke beeldvormingscriteria zijn ontwikkeld en ex vivo zijn gevalideerd met overeenkomstige één-op-één histologie, kunnen deze criteria vervolgens worden toegepast op in vivo beeldvormingsstudies. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat het een directe correlatie tussen beeldvorming en histologie mogelijk maakt, wat de interpretatie van beeldkenmerken verbetert. Om het optical frequency domain imaging- of OFDI-systeem voor het experiment voor te bereiden, schakelt u eerst het beeldvormingssysteem in en stelt u vervolgens de juiste beeldvormingsparameters in en noteert u deze.

Bevestig de katheter aan de roterende koppeling en het terugtrekapparaat. Deze op maat gemaakte katheter heeft een diameter van 0,8 millimeter. Draai de katheter en controleer de beeldkwaliteit door een beklede vingertop te gebruiken om te bevestigen dat het beeld scherp is en dat de signaal-ruisverhouding adequaat is.

Om te beginnen met de procedure voor de weefselpreparatie, plaatst u een wegwerpabsorberende mat op het werkblad en legt u het longpreparaat op de mat. Vanwege planningsproblemen bij het verkrijgen van weefsel van patiënten, zal varkensweefsel worden gebruikt in deze videodemonstratie.

Identificeer de bronchiale luchtweg die het resectiepreparaat bij de hilus binnengaat. Verwijder met een spuitopening al zichtbaar slijm uit de luchtweg. Palpeer het buitenoppervlak van het preparaat om een luchtweg of de betreffende laesie te identificeren.

Open de luchtweg langs de probe totdat de betreffende laesie zichtbaar is of met een wattenstaafje onder het luchtwegsluimvlies kan worden gevoeld. Verwijder voorzichtig al het bloed of slijm van het luchtwegsluimvlies boven de laesie. Plaats de OFDI-katheter boven het luchtwegsluimvlies en maak een afbeelding.

Dit dient om te bevestigen dat de laesie zich onder het slijmvlies van de luchtwegen bevindt en om een beeldregio van hoge kwaliteit te identificeren voor histologische correlatie. Selecteer na het kiezen van de regio van interesse in de luchtweg twee punten op het weefsel langs de gewenste beeldlijn. In dit voorbeeld worden de punten parallel aan het longitudinale aspect van de luchtweg geplaatst.

Het zichtbaar maken van inktmarkeringen op zowel OFDI als histologie kan uitdagend zijn, waardoor we zowel naaldmarkeringen als inkt gebruiken om de markeringen in beide technieken te kunnen zien. Zodra de twee punten zijn gekozen, wordt een fijngepungeerde open bore naald in de weefselmarkeringskleurstof gedoopt; veeg vervolgens voorzichtig met gaas de overtollige inkt van de buitenkant van de naald af, zodat de weefselmarkeringsinkt alleen in het naaldkanaal achterblijft. Puncereer het weefsel loodrecht op het slijmvlies van de luchtweg op het gekozen punt langs de beeldgevingslijn. Markeer op dezelfde wijze het tweede punt op het slijmvlies van de luchtweg, waarbij u ervoor zorgt dat het tweede punt niet meer dan 1,5 centimeter van het eerste punt verwijderd is.

Als de inkt over het slijmvlies buiten de punctieplaats loopt, gebruik dan een wattenstaafje om de overtollige inkt voorzichtig te verwijderen. Afhankelijk van de gewenste resultaten kunnen de twee punten ook parallel aan het omtrekgedeelte van de luchtweg worden geplaatst, zoals hier getoond. Om het weefsel in beeld te brengen, plaatst u de OFDI-catheter over elk inktmerk en maakt u een opname om te controleren of de merken zichtbaar zijn op OFDI.

Markeringen moeten verschijnen als focale verstoringen binnen de weefselstructuur, met sterk verstrooiende deeltjes aan het oppervlak en een snelle signaalverzwakking eronder, wat overeenkomt met de inktdeeltjes op de punctieplaats. In deze OFDI-afbeelding van de luchtwegen van een varken zijn beide inktmarkeringen aangegeven met een asterisk. Plaats de katheter parallel aan de twee inktmarkeringen op het slijmvliesoppervlak van de luchtwegen, zodanig dat de optiek van de katheter het weefsel voorbij de eerste inktmarkering overlapt.

Ga verder met het verzamelen van een OFDI-pullback; bekijk de OFDI-pullbackbeelden om er zeker van te zijn dat beide inktmarkeringen zichtbaar zijn in de beeldvorming en om te controleren op bewegingsartefacten voordat het weefsel wordt verzameld. Plaats een groene inktstip op het mucosale weefsel van de luchtweg op 0,3 centimeter afstand van de inktmarkering die als eerste verscheen in de pullback-beeldvorming. Dit dient om het begin van de beeldscan te oriënteren.

Verwijder nu het weefsel dat de twee zwarte inktmarkeringen en de groene inktmarkering omsluit. Trim het weefsel zodat het in een standaard cassette voor histologische verwerking past. Plaats het weefsel in een cassette voor histologische verwerking en fixeer dit gedurende ten minste 48 uur in 10% formaline.

Vervolgens wordt het weefsel verwerkt zoals beschreven in de protocoltekst. Een representatief resultaat van OFDI wordt geïllustreerd door deze in vivo beelden die zijn verkregen uit de luchtwegen van varkens onder mechanische ventilatie. Paneel A is een OFDI-dwarsdoorsnede van de proximale luchtwegen, en paneel B is een OFDI-dwarsdoorsnede van de distale luchtwegen.

Paneel E is een OFDI-longitudinale doorsnede van de luchtwegen, van proximaal links naar distaal rechts; paneel C is een vergroting van het rood gemarkeerde gebied uit paneel E. Paneel D is een vergrote afbeelding van het groen gemarkeerde gebied uit paneel E. De diameter van de catheter is 0,8 millimeter en de maatstreepjes vertegenwoordigen intervallen van 0,5 millimeter. Hoewel verschillende lagen van de luchtwegwand en alveolaire aanhechtingen zichtbaar zijn in de OFDI-beelden, is het moeilijk om de anatomische correlatie van de OFDI-signalen nauwkeurig te interpreteren zonder direct geregistreerde histologie. E duidt het epitheel aan, lp de lamina propria, SM de submucosa, C het kraakbeen en a de alveolaire aanhechtingen.

Door gebruik te maken van het hier gedemonstreerde protocol wordt een nauwkeurige correlatie tussen OFDI en histologie bereikt. Dit OFDI-beeld van de luchtwegen van een varken vertoont een nauwkeurige correlatie met de histologie van weefselcoupes gekleurd met H&E. De asterisken geven de zwarte inktmarkeringen aan die zichtbaar zijn op het respiratoire epitheel.

Luchtweglagen kunnen worden gevisualiseerd op de H&E- en tri-RME-kleuringen. Een beeld bij hogere vergroting van de OFDI-opname wordt hier getoond met de corresponderende histologie gekleurd met H&E en tri-RME; E geeft het respiratoire epitheel aan, el het dichte collageen en elastisch weefsel, SM de gladde spierC, de kraakring G, het speekselklierweefsel en D de speekselgang die het epitheel binnenkomt. Glad spierweefsel verschijnt als discontinue, verspreide vezels en is daarom niet identificeerbaar in OFDI.

Op een vergelijkbare manier wordt, door middel van weefselmarkering, een nauwkeurige correlatie tussen OFDI en histologie aangetoond in de menselijke luchtwegen. In dit OFDI-beeld van de proximale menselijke luchtwegen zijn beide inktmarkeringen zichtbaar en aangegeven met een asterisk. Er is een nauwkeurige correlatie met de histologie van weefselcoupes gekleurd met h en e en trichroom in de H en e-kleuring.

De zwarte inktmarkeringen zijn zichtbaar op het respiratoire epitheel, aangegeven met een asterisk in de vergrotingen van de OFDI-afbeelding en de overeenkomstige histologie. Kleuringen met H&E en trichroom zijn weergegeven in de inzetafbeeldingen. E duidt het respiratoire epitheel aan, lp de lamina propria, G het speekselklierweefsel, C de kraakbeenringen en pc het perichondrium in de menselijke luchtweg.

Typische gelaagdheid is zichtbaar. Verspreid binnen het losmazig bindweefsel bevinden zich bundels rood gekleurde gladde spieren, getoond in paneel C en F, die geen continue band vormen en in OFDI daarom niet als een aparte laag zichtbaar zijn. Deze twee afbeeldingen tonen de resultaten van OFDI van de menselijke distale luchtwegen en de nauwkeurig gecorreleerde h- en d-histologie.

De zwarte inktmarkeringen die zichtbaar zijn op het respiratoire epitheel worden aangegeven met asterisken; alveolaire aanhechtingen, aangegeven door a, zijn zichtbaar als signaalintens roosterachtige alveolaire wanden met signaalvrije alveolaire ruimtes. Vasculaire ruimtes binnen de lamina propria zijn ook zichtbaar als signaalvrije structuren met onderliggende lichte schaduwvorming, aangegeven door pijlen. E is het epitheel en LP is de lamina propria.

De snelle acquisitiesnelheden die inherent zijn aan OFDI maken beeldvorming over grote gebieden mogelijk. De gegevens kunnen worden bekeken vanuit zowel het cross-sectionele als het longitudinale aspect om aanvullende architecturale informatie over het weefsel te verschaffen. Zodra beeldvormingskenmerken met deze techniek zijn ontwikkeld, kunnen deze kenmerken worden gebruikt om beeldvormingsregio's te interpreteren waarvoor geen bijbehorende histologie beschikbaar is.

Deze techniek biedt een methode om beeldvormingskenmerken te interpreteren met direct geregistreerde histologie. Hoewel deze techniek is gedemonstreerd met behulp van OFDI en longweefsel, kan deze worden toegepast op veel beeldvormingstechnieken en weefseltypen. Zodra de beeldvormingskenmerken van normaal en ziek weefsel met deze techniek zijn vastgesteld, kunnen deze kenmerken vervolgens worden toegepast op in vivo beeldinterpretatie, waarbij direct gecorreleerde histologie mogelijk niet beschikbaar is.