Fremgangsmåde til billede<em> Ex vivo</em> Pulmonale resektion prøver med optisk frekvens domæne imaging (OFDI) og få præcis korrelation til histologi er beskrevet, hvilket er afgørende for at udvikle specifikke OFDI fortolkningskriterier for pulmonal patologi. Denne metode kan anvendes på andre vævstyper og billedbehandling teknikker til at skaffe sig præcise billeddannelse til histologi korrelation for præcis billede fortolkning og vurdering. Imaging kriterierne med denne teknik vil så være gældende for billedet vurdering i fremtiden<em> In vivo</em> Undersøgelser.
Lungekræft er den hyppigste årsag til kræft-relaterede dødsfald 1. Planocellulært og småcellet kræft opstår typisk i samarbejde med ledende luftveje, mens adenocarcinomer er typisk mere perifere placering. Lung malignitet opdagelse tidligt i sygdomsforløbet kan være vanskelig på grund af flere begrænsninger: radiologisk opløsning, bronkoskopiske begrænsninger i vurderingen væv ligger til grund for luftvejene mucosa og identificere tidlige patologiske forandringer, og små stikprøver og / eller ufuldstændig prøvetagning i histologi biopsier. Høj opløsning billeddiagnostiske metoder såsom optisk frekvens domæne imaging (OFDI), giver ikke-destruktiv, stort område 3-dimensionel visninger af væv mikrostruktur til dybder nærmer sig 2 mm i real tid (figur 1) 2-6. OFDI er blevet anvendt i en lang række applikationer, herunder evaluering af koronararterien aterosklerose 6,7 og esophageal intestinal metaplasi og dysplasi <sup> 6,8-10.
Bronkoskopiske OCT / OFDI er påvist som en sikker in vivo billeddannelse værktøj til vurdering af pulmonale luftvejene 11-23 (Animation). OLT endnu blevet vurderet i pulmonal luftvejene 16,23 og parenkym 17,22 af dyremodeller og in vivo humane luftveje 14,15. Oktober billeddannelse af normal luftveje har vist visualisering af luftvejene layering og alveolære vedhæftede filer, og evaluering af dysplastiske læsioner har vist sig nyttig til at skelne kvaliteter af dysplasi i den bronkiale mucosa 11,12,20,21. OFDI billeddannelse af bronchial mucosa er blevet påvist i en kort bronchial segment (0,8 cm) 18. Derudover har volumetrisk OFDI spænder flere luftvejs generationer i svin og human pulmonal luftvejene in vivo blevet beskrevet 19. Endobronchiale oktober / OFDI udføres typisk ved hjælp af tynde, fleksible katetre, som er forenelige med standard bronchosCOPIC adgangsporte. Derudover har OLT og OFDI nål-baserede prober for nylig blevet udviklet, som kan anvendes til at afbilde områder af lungen ud over luftvejene væg eller pleural overflade 17.
Mens OCT / OFDI er blevet udnyttet og demonstreret som muligt for in vivo pulmonal billeddannelse, ingen studier med netop matchede én-til-én OFDI: histologi er blevet udført. Derfor særlige billeddiagnostiske kriterier for forskellige pulmonale patologier er endnu ikke udviklet. Histopatologiske modparter fremstillet in vivo består af kun små biopsifragmenter, som er vanskelige at korrelere med store OFDI datasæt. Derudover giver de ikke den omfattende histologi for registrering med stor volumen OFDI. Som et resultat, kan særlige billeddiagnostiske funktioner i pulmonal patologi ikke blive udviklet i in vivo-indstillingen. Netop matchet, en-til-en OFDI og histologi korrelation er afgørende for præcist evaluere funktioner, set i OFDI mod histologi som en guldstandard for at udlede specifikke billedfortolkningsprodukter kriterier for pulmonale neoplasmer og andre pulmonale patologier. Når specifikke imaging kriterier er blevet udviklet og valideret ex vivo med matchede en-til-en histologi, kan de kriterier derefter anvendes til in vivo billeddannelse undersøgelser. Her præsenteres en metode til præcis, 00:59 korrelation mellem høj opløsning optisk billeddannelse og histologi i ex vivo lunge resektion prøver. I hele dette manuskript, beskriver vi de teknikker, der anvendes til at matche OFDI billeder til histologi. Men denne metode er ikke specifik for OFDI og kan bruges til at opnå histologi-registrerede billeder for enhver optisk billeddannelse teknik. Vi udførte luftvejene centreret OFDI med en specialiseret specialbygget bronkoskopiske 2,4 French (0,8 mm diameter) kateter. Vævsprøver blev mærket med væv farvestof, synlig i både OFDI og histologi. Omhyggelig orientering procedurer blev anvendt til præcist at korrelere imaging og histologiske prøveudtagningssteder. De teknikker, der er skitseret i dette manuskript blev anvendt til at udføre den første demonstration af volumetrisk OFDI med præcis korrelation til tissue-baserede diagnose for evaluering af pulmonal patologi 24. Denne enkle, effektive teknik kan udvides til andre vævstyper at give præcise billeddannelse til histologi korrelation nødvendig for at afgøre fine billeddiagnostiske funktioner på både normale og syge væv.
Vurdering af tidlige lunge maligniteter kan være ekstremt udfordrende på grund af mangel på symptomer og manglende evne til at visualisere tidlige neoplastiske ændringer radiologisk eller bronchoscopically. OFDI tilbyder næsten histologisk opløsning, stort område 3-dimensionelle visninger af væv mikrostruktur i realtid 2-6. Endobronchiale OFDI er blevet påvist hos patienter som et sikkert teknik, som kan anvendes til at opnå høj opløsning volumetriske datasæt over lange luftvejs segmenter i den pulmonale luftvejene 11-13 (Animation). Dog er kun små biopsier opnået som histopatologiske modparter i in vivo indstilling, som ikke giver tilstrækkelige korrelater til OFDI til udvikling af imaging kriterier for pulmonal patologi. For nøjagtigt at vurdere OFDI features set i pulmonal billeddannelse, er det vigtigt at opnå præcist matchede billede til histologi korrelationer. Vi præsenterer en enkel og effektiv fremgangsmåde til nøjagtig, en til one sammenhæng mellem OFDI og histologi anvendt på luftvejene billeddannelse af ex vivo pulmonale resektion prøver, der gælder for næsten enhver ex vivo vævstype. Når billeddannende Der er opstillet ex vivo med matchede en-til-en histologi, kan disse kriterier derefter anvendes til in vivo-billeddannelse.
Vævet farvestof anvendes til at mærke det billeddannende område af interesse er klart synlig i både OFDI og histologi. Ved anvendelse af simple teknikker til at orientere det væv, kan blækmærker læses i både billeddannende og histologi for at tillade 1-1 sammenligninger af OFDI funktioner og histologiske fund at bestemme de identificerbare billeddannende karakteristika vævs patologi. Teknikken er billig og praktisk, hvilket gør det nyttigt i mange optiske billedbehandling.
I in vivo-indstilling, kan fremgangsmåder, såsom laser-mærkning anvendes til væv retning 25. Imidlertid tHan lille størrelse af bronkial biopsi er stadig en begrænsende faktor ved anvendelse af in vivo-undersøgelser for at udvikle særlige billeddannende kriterier for pulmonal patologi. Selv ex vivo-undersøgelser tjener som et passende alternativ til in vivo-afbildning, er der nogle begrænsninger. Ex vivo lungeprøver er uoppustet og ofte vise kirurgisk induceret atelektase, der ændrer udseendet af normale alveolære strukturer. Oppumpning kirurgisk resekterede lungevæv med væv markering til histologi korrelation er teknisk udfordrende, da de fleste kirurgiske lungeprøver modtages efter patologi frosne sektion evaluering, hvorunder pleural overflade er forstyrret, interfererer med modellen inflation. Ikke-patologisk atelektase ikke er en artefakt ses i in vivo-indstilling, således denne begrænsning ikke vil være relevant for in vivo pulmonal billeddannelse. Desuden kunne mangel på blod inden for fartøjer i ex vivo-prøver gør det vanskeligt at distinguish karstrukturer fra andre signal void strukturer. I in vivo-indstillingen, vil tilsætning af Doppler OCT / OFDI 26-28 til strukturelle OCT / OFDI hjælpe med identifikation af fartøjer.
Bevægelsesartefakter kan ses in vivo, hvor de ikke er til stede ex vivo. Dette kunne være potentielt problematiske i standard oktober systemer med langsommere erhvervelsesprocent. Men de hurtige frame rates fra OFDI systemer er i øjeblikket> 200 fps 29-31. Det er således ikke forventes, at bevægelsesartefakt vil være et vigtigt spørgsmål. Forrige in vivo OLT og OFDI billeddannende undersøgelser har vist vellykkede visualisering af fine imaging features 14,15,18,19.
I denne undersøgelse har vi vist volumetriske OFDI med nøjagtig korrelation til tissue-baseret diagnostik til evaluering pulmonal patologi. Den beskrevne procedure er at tilvejebringe præcist matchede histologi til anvendelse som guld standard for OFDI billedfortolkning.
Når specifikke billeddannende kriterier for pulmonal patologi er blevet udviklet og valideret ex vivo med matchede en-til-en histologi, kan de kriterier derefter anvendes til efterfølgende in vivo billeddannelse undersøgelser med anvendelse af en bronkial biopsi som guldstandard vurdering af billeddannelse features set. Denne teknik er præsenteret som en applikation til pulmonale resektion prøver, men kan anvendes til næsten enhver vævstype at give præcise billeddannelse til histologi korrelation nødvendig for at afgøre fine billeddiagnostiske funktioner på både normale og patologiske væv.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne vil gerne takke Sven Holder og Mr. Stephen Conley for deres uvurderlige hjælp i denne undersøgelse. Dette arbejde blev finansieret delvist af National Institute of Heath [Grant nummer R00CA134920] og den amerikanske Lung Association [Grant nummer RG-194.681-N]. NinePoint Medical Inc. sponsoreret offentliggørelse omkostninger forbundet med dette håndskrift.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Tissue marking dye | Triangle Biomedical | TMD-BK, TMD-G |