Połączenie refleksyjnej mikroskopii konfokalnej z optyczną tomografią koherentną w nieinwazyjnej diagnostyce nowotworów skóry za pomocą akwizycji obrazu
18 sierpnia 2022
Tutaj opisujemy protokoły pozyskiwania obrazów dobrej jakości za pomocą nowatorskich, nieinwazyjnych urządzeń do obrazowania refleksyjnej mikroskopii konfokalnej (RCM) oraz połączonej RCM i optycznej koherentnej tomografii (OCT). Zapoznajemy również klinicystów z ich zastosowaniami klinicznymi, aby mogli zintegrować te techniki z regularnymi przepływami pracy klinicznej w celu poprawy opieki nad pacjentem.
Ten protokół szczegółowo opisuje etapy akwizycji obrazu dla urządzeń RCM i RCM-OCT przy łóżku pacjenta. Kwintesencją jest uzyskanie dobrej jakości zdjęć w celu prawidłowego rozpoznania i leczenia zmian skórnych. Urządzenia te obrazują skórę w rozdzielczości histopatologicznej in vivo, oszczędzając niepotrzebne łagodne biopsje podczas wykrywania wczesnych nowotworów skóry.
Diagnoza jest stawiana przy łóżku pacjenta, co skraca czas oczekiwania i zmniejsza niepokój pacjentów. Obrazowanie za pomocą tego mikroskopu pomaga nam w nieinwazyjnym wykrywaniu i diagnozowaniu zmian skórnych i nowotworów skóry u pacjentów przy łóżku pacjenta. Ponadto obrazowanie pomaga nam klasyfikować zmiany skórne na te, które mogą być powierzchowne, i te, które mogą być głębsze, co pomaga w kierowaniu leczeniem.
Tak więc obrazowanie pomaga nam zintegrować lub połączyć diagnostykę i leczenie podczas jednej wizyty pacjenta, co obecnie nazywa się paradygmatem opieki nad pacjentem w jednym miejscu. Oprócz wykorzystania obrazowania do wykrywania i diagnozowania zmian skórnych i nowotworów skóry, wykorzystujemy również obrazowanie do wykrywania i diagnozowania zmian w jamie ustnej i nowotworów jamy ustnej u pacjentów. Procedurę zademonstruje pani Ucalene Harris, histotechnik z mojego laboratorium.
Aby rozpocząć, wybierz urządzenie WP-RCM dla zmian zlokalizowanych na płaskich powierzchniach skóry, takich jak tułów i kończyny, a urządzenie HH-RCM dla zmian na zakrzywionych powierzchniach, takich jak nos, płatki uszu, powieki i narządy płciowe. W celu obrazowania należy ułożyć pacjenta na całkowicie odchylanym krześle lub płaskim stole do badań z podparciem. Następnie oczyść zmianę i otaczającą skórę wacikiem nasączonym alkoholem.
Dodaj kroplę oleju mineralnego na środek plastikowego okna i ostrożnie rozprowadź ją na całej szerokości okna. Usuń miękką okładkę z samoprzylepnej strony okna, delikatnie rozciągnij skórę i przymocuj okienko. Aby uzyskać obrazy za pomocą urządzenia WP-RCM, należy ustawić sondę prostopadle do zmiany.
Następnie uzyskaj obrazy dermoskopowe, najeżdżając sondą WP-RCM na plastikową nasadkę okienka i oszacuj najlepszy kąt wprowadzenia sondy. Dopasuj małą białą strzałkę znajdującą się z boku sondy do strzałki z boku kamery do dermoskopii. Włóż kamerę do dermoskopii do plastikowej zaślepki okienka.
Upewnij się, że obraz dermatoskopu obejmuje całą powierzchnię zmiany i naciśnij spust na aparacie, aby uzyskać obraz. Następnie wyjmij dermatoskop. Następnie umieść ilość żelu ultradźwiękowego wielkości ziarnka grochu w jednorazowej plastikowej nasadce okiennej.
Włóż sondę RCM do plastikowej jednorazowej nasadki, aż usłyszysz ostre kliknięcie. Korzystając z obrazu dermoskopowego uzyskanego w poprzednim kroku, wybierz środek zmiany i zidentyfikuj najwyższą lub najjaśniejszą warstwę skóry, która jest warstwą niejądrową warstwy rogowej naskórka. Na tym poziomie ustaw głębię obrazowania na zero.
Naciśnij ikonę stosu, aby uzyskać stos w środku zmiany. Z menu rozwijanego wybierz miejsce anatomiczne, twarz lub ciało. Ustaw rozmiar kroku na 4,5 mikrona i głębokość na 250 mikronów.
Zidentyfikuj połączenie skórno-naskórkowe lub warstwę DEJ w stosie i wybierz kwadrat o wymiarach 8x8 milimetrów, aby pokryć całą zmianę. Następnie naciśnij ikonę mozaiki, aby uzyskać pierwszą mozaikę w DEJ. Aby uzyskać kolejne mozaiki, kliknij na strukturę na mozaice DEJ, aby wyświetlić ją na podglądzie na żywo.
Przewiń w dół od DEJ, aby uzyskać mozaiki na skórze właściwej, a następnie w górę od DEJ, aby pobrać mozaiki w naskórku. Uchwyć jeden stos w każdym kwadrancie i jeden w środku zmiany z jednorodnym wzorem na dermoskopii lub zdobądź dodatkowe stosy dla zmian niejednorodnych. Po zakończeniu sesji zdjęciowej odczep stożek ochronny otaczający soczewkę mikroskopu.
Wyczyść końcówkę soczewki obiektywu wacikiem nasączonym alkoholem i osusz soczewkę. Ponownie przymocuj plastikowy stożek do sondy mikroskopu. Aby wygenerować raport z oceny diagnostyki konfokalnej, kliknij przycisk Nowa ocena.
Wprowadź diagnozę z wstępnie wybranych opcji w menu rozwijanym. Z listy kontrolnej raportu wybierz funkcje widoczne podczas obrazowania, a następnie wybierz odpowiednie zarządzanie. Kliknij Zakończ i podpisz.
Wygeneruj raport w formacie PDF i wydrukuj go. aby uzyskać obrazy za pomocą urządzenia HH-RCM, najpierw ustaw pacjenta i oczyść miejsce zmiany, a następnie zakreśl zmianę papierowym pierścieniem. Nałóż ilość żelu ultradźwiękowego wielkości ziarnka grochu na soczewkę obiektywu HH-RCM i przykryj ją plastikową nasadką.
Dodaj obfitą kroplę oleju mineralnego z boku plastikowej nakrętki, która będzie dotykać skóry. Dociśnij sondę do strony zmiany chorobowej na skórze ze zdecydowanym naciskiem. Użyj elementów sterujących głębokością Z na urządzeniu HH-RCM, aby poruszać się w górę i w dół na różnych głębokościach w obrębie zmiany.
Uzyskuj wiele obrazów z pojedynczą klatką i stosów w obszarach zainteresowania. W przypadku dużych zmian należy nagrywać ciągłe filmy na różnych warstwach, przesuwając sondę HH-RCM po całej powierzchni zmiany i klikając symbol przechwytywania wideo. Rejestruj ruch komórek krwi w naczyniach.
Po zakończeniu sesji obrazowania naciśnij przycisk Zakończ obrazowanie. Oczyść zmianę wacikiem nasączonym alkoholem, usuń żel ultradźwiękowy z soczewki obiektywu sondy i ponownie załóż plastikową nasadkę. Ustaw pacjenta do obrazowania i upewnij się, że granica zmiany jest wolna od nadmiernego owłosienia i miejscowych zanieczyszczeń.
Po przygotowaniu sondy zgodnie z opisem w poprzedniej sekcji kliknij Ustawienia obrazowania. Wybierz tryb Line Imaging (Obrazowanie liniowe), aby uzyskać obraz RCM. Ustaw rozmiar kroku na pięć mikronów, a liczbę kroków na 40.
Zdobywaj stosy, jak pokazano w poprzedniej sekcji, klikając Chwyć. Następnie kliknij przycisk Zamroź po zakończeniu. Kliknij Ustawienia obrazowania i wybierz Tryb rasterowy, aby uzyskać korelacyjny obraz OCT dla architektury zmiany.
Przejdź do zakładki technika. Po zakończeniu kliknij przycisk Chwyć i natychmiast naciśnij przycisk Zapisz. Korzystając z tego protokołu, uzyskano wysokiej jakości obrazy RCM na odpowiednich głębokościach skóry.
Należy unikać artefaktów, takich jak pęcherzyki powietrza, zanieczyszczenia powierzchniowe i artefakty ruchu, które utrudniają ocenę diagnostyczną. Na RCM obserwowano różne warstwy skóry, takie jak warstwa rogówki, złożona z bezjądrzastych keratynocytów, oraz warstwa kolczasta, złożona z ciasno upakowanych komórek jądrzastych z jasną cytoplazmą tworzącą typowy wzór plastra miodu. Następnie pojawiła się warstwa podstawna, zidentyfikowana przez brukowany wzór utworzony przez czapeczkę melaninową keratynocytów podstawnych.
A DEJ charakteryzuje się jasnym pierścieniowym wzorem. Brodawkowata skóra właściwa składała się z jasnych włókien kolagenowych i naczyń krwionośnych. Obrazy RCM dla powszechnych nowotworów skóry, takich jak rak podstawnokomórkowy, wykazały guzki guza z rozszczepem i palisadą.
Rak płaskonabłonkowy wykazywał nietypowy wzór plastra miodu i naczynia dziurkowe. Czerniak wykazał skupiska jasnych, dużych, okrągłych komórek pagetoidalnych w naskórku. W przypadku raka podstawnokomórkowego obraz RCM nie był w stanie pokazać ostatecznego guzka guza.
Natomiast obrazy RCM-OCT interpretowane zarówno przez stosy, jak i rastry wykazały wyraźny szary guzek guza połączony z naskórkiem, wraz z rozszczepionymi i pogrubionymi wiązkami kolagenu. Diagnoza została potwierdzona biopsją barwioną H&E. Ważne jest, aby uzyskać mozaiki o jakości diagnostycznej z pięciu warstw skóry za pomocą obrazowania WP-RCM.
Zrób płynne wideo i stosy za pomocą HH-RCM, a także stos i raster w tym samym obszarze za pomocą urządzenia RCM-OCT.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Ten protokół szczegółowo opisuje pozyskiwanie wysokiej jakości obrazów za pomocą mikroskopii konfokalnej odbicia (RCM) oraz połączonej mikroskopii konfokalnej odbicia i tomografii koherencyjnej (OCT) przy łóżku pacjenta. Te nieinwazyjne techniki obrazowania są kluczowe dla dokładnej diagnozy i zarządzania zmianami skóry, poprawiając opiekę nad pacjentem.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Dermatologia
- Wizualizacja medyczna
- Protokoły kliniczne
Tło
- RCM i RCM-OCT zapewniają obrazowanie z rozdzielczością histopatologiczną in vivo.
- Te techniki pomagają w wykrywaniu wczesnych nowotworów skóry i zmniejszaniu niepotrzebnych biopsji.
- Obrazowanie można wykonywać przy łóżku pacjenta, minimalizując czas oczekiwania pacjenta.
- Nieinvazyjne metody skutecznie kierują wykrywaniem i diagnozą zmian skóry.
Cel badania
- Zaznajomienie lekarzy z technikami obrazowania RCM i RCM-OCT.
- Integracja tych metod obrazowania w procesy kliniczne.
- Poprawa opieki nad pacjentem poprzez dokładne i terminowe diagnozy.
Zastosowane metody
- Protokoły pozyskiwania obrazów za pomocą RCM i RCM-OCT.
- Wytyczne dotyczące obrazowania zmian skóry przy łóżku pacjenta.
- Techniki tryagowania zmian skóry na podstawie wyników obrazowania.
- Ocena jakości obrazowania dla dokładnej diagnozy.
Główne wyniki
- Skuteczna pozyskanie wysokiej jakości obrazów do oceny zmian skóry.
- Zmniejszenie liczby niepotrzebnych dobrych wolnozłośliwych biopsji.
- Ulepszona zdolność wykrywania wczesnych nowotworów skóry.
- Poprawa doświadczenia pacjenta poprzez zmniejszenie czasu oczekiwania i niepokoju.
Wnioski
- RCM i RCM-OCT są skuteczną narzędziem do nieinwazyjnego obrazowania skóry.
- Te techniki mogą znacząco poprawić wyniki kliniczne w dermatologii.
- Integracja w praktyce klinicznej jest niezbędna dla maksymalizacji opieki nad pacjentem.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Integrating reflectance confocal microscopy (RCM) with optical coherence tomography (OCT) enables noninvasive, high-resolution imaging for skin cancer diagnosis, directly impacting early discovery and triage in dermatological R&D. This combined imaging approach enhances diagnostic specificity, reduces unnecessary biopsies, and supports rapid, evidence-based decision-making at the point of care. The technology's translational value lies in its ability to streamline diagnostic workflows and inform treatment strategies for both superficial and deeper skin lesions.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables in vivo visualization of cellular and tissue architecture for hypothesis-driven lesion characterization.
- Supports functional validation of diagnostic targets by correlating imaging features with histopathological outcomes.
- Improves predictive confidence in distinguishing malignant from benign lesions, reducing false positives.
Screening & Assay Development
- Provides standardized, reproducible imaging protocols for quantitative assessment of lesion morphology.
- Facilitates the development of validated imaging endpoints for downstream diagnostic assays.
- Enables scalable screening of lesion subtypes, supporting robust compound or device evaluation in dermatology pipelines.
Translational & Preclinical Research
- Aligns noninvasive imaging outputs with histopathological confirmation, strengthening translational biomarker strategies.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation by enabling real-time, in vivo assessment of disease-relevant features.
- De-risks advancement decisions by providing mechanistic insight into lesion depth and subtype.
Pipeline & Workflow Integration
RCM and RCM-OCT imaging position at the interface of early discovery, diagnostic validation, and translational research, enabling seamless progression from lesion identification to treatment planning.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and mechanistic de-risking by visualizing lesion architecture and cellular patterns in vivo.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative imaging outputs for reliable lesion classification and assay readiness.
- Analytics: Provides high-content image data and diagnostic reports to compare lesion types and guide management decisions.
- Translational Research: Bridges noninvasive imaging with histopathological confirmation, supporting biomarker alignment and preclinical continuity.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable imaging platform for ongoing dermatological research and diagnostic innovation.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and target validation for skin cancer diagnostics.
- Operational Value: Standardizes imaging workflows, enhances reproducibility, and enables rapid bedside implementation.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions, reduces unnecessary procedures, and optimizes resource allocation.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization and advancement of diagnostic and therapeutic candidates.
Implementation Considerations
- Requires specialized expertise in dermatological imaging and interpretation of RCM and OCT outputs.
- Demands access to advanced imaging instrumentation and robust analytical infrastructure.
- Necessitates cross-team standardization of imaging protocols and diagnostic criteria.
- Adaptation may be needed for diverse lesion types and anatomical sites.
- Current adoption is limited to specialized centers, with translational barriers to broader clinical integration.
