שיטה לתמונה<em> Vivo לשעבר</em> דגימות ריאת כריתה עם תדר אופטית תחום הדמיה (OFDI) ולהשיג מתאם מדויק ליסטולוגיה מתוארות, שהוא חיוני לפיתוח קריטריוני פרשנות OFDI ספציפיים לפתולוגיה ריאתית. שיטה זו ישימה לסוגי רקמות אחרים וטכניקות הדמיה כדי להשיג הדמיה מדויקת למתאם היסטולוגיה לפרשנות תמונה מדויקת והערכה. קריטריוני הדמיה מבוססות עם טכניקה זו היו אז להיות ישימים להערכת תמונה בעתיד<em> In vivo</em> מחקרים.
Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting airways, whereas adenocarcinomas are typically more peripheral in location. Lung malignancy detection early in the disease process may be difficult due to several limitations: radiological resolution, bronchoscopic limitations in evaluating tissue underlying the airway mucosa and identifying early pathologic changes, and small sample size and/or incomplete sampling in histology biopsies. High resolution imaging modalities, such as optical frequency domain imaging (OFDI), provide non-destructive, large area 3-dimensional views of tissue microstructure to depths approaching 2 mm in real time (Figure 1)2-6. OFDI has been utilized in a variety of applications, including evaluation of coronary artery atherosclerosis6,7 and esophageal intestinal metaplasia and dysplasia6,8-10.
Bronchoscopic OCT/OFDI has been demonstrated as a safe in vivo imaging tool for evaluating the pulmonary airways11-23 (Animation). OCT has been assessed in pulmonary airways16,23 and parenchyma17,22 of animal models and in vivo human airway14,15. OCT imaging of normal airway has demonstrated visualization of airway layering and alveolar attachments, and evaluation of dysplastic lesions has been found useful in distinguishing grades of dysplasia in the bronchial mucosa11,12,20,21. OFDI imaging of bronchial mucosa has been demonstrated in a short bronchial segment (0.8 cm)18. Additionally, volumetric OFDI spanning multiple airway generations in swine and human pulmonary airways in vivo has been described19. Endobronchial OCT/OFDI is typically performed using thin, flexible catheters, which are compatible with standard bronchoscopic access ports. Additionally, OCT and OFDI needle-based probes have recently been developed, which may be used to image regions of the lung beyond the airway wall or pleural surface17.
While OCT/OFDI has been utilized and demonstrated as feasible for in vivo pulmonary imaging, no studies with precisely matched one-to-one OFDI:histology have been performed. Therefore, specific imaging criteria for various pulmonary pathologies have yet to be developed. Histopathological counterparts obtained in vivo consist of only small biopsy fragments, which are difficult to correlate with large OFDI datasets. Additionally, they do not provide the comprehensive histology needed for registration with large volume OFDI. As a result, specific imaging features of pulmonary pathology cannot be developed in the in vivo setting. Precisely matched, one-to-one OFDI and histology correlation is vital to accurately evaluate features seen in OFDI against histology as a gold standard in order to derive specific image interpretation criteria for pulmonary neoplasms and other pulmonary pathologies. Once specific imaging criteria have been developed and validated ex vivo with matched one-to-one histology, the criteria may then be applied to in vivo imaging studies. Here, we present a method for precise, one to one correlation between high resolution optical imaging and histology in ex vivo lung resection specimens. Throughout this manuscript, we describe the techniques used to match OFDI images to histology. However, this method is not specific to OFDI and can be used to obtain histology-registered images for any optical imaging technique. We performed airway centered OFDI with a specialized custom built bronchoscopic 2.4 French (0.8 mm diameter) catheter. Tissue samples were marked with tissue dye, visible in both OFDI and histology. Careful orientation procedures were used to precisely correlate imaging and histological sampling locations. The techniques outlined in this manuscript were used to conduct the first demonstration of volumetric OFDI with precise correlation to tissue-based diagnosis for evaluating pulmonary pathology24. This straightforward, effective technique may be extended to other tissue types to provide precise imaging to histology correlation needed to determine fine imaging features of both normal and diseased tissues.
הערכת ממאירויות ריאה מוקדמות יכולה מאוד להיות מאתגרת בשל חוסר סימפטומים וחוסר היכולת לחזות שינויי neoplastic מוקדמים radiologically או bronchoscopically. OFDI מספק ליד רזולוציה היסטולוגית, שטח גדול נוף 3-ממדי של מייקרו רקמות בזמן האמת 2-6. Endobronchial OFDI הודגם בחולים כטכניקה בטוחה שניתן להשתמש בו כדי להשיג נפח מערכי נתונים ברזולוציה גבוהה על מגזרי נשימה ארוכים בדרכי אוויר ריאתי 11-13 (אנימציה). עם זאת, רק ביופסיות קטנות מתקבלות כמו עמיתי histopathological בהגדרת vivo, אשר אינם מספקת קושרת נאותה לOFDI לפיתוח קריטריוני הדמיה לפתולוגיה ריאתית. כדי להעריך באופן מדויק תכונות OFDI ראו בהדמיה ריאתי, זה חיוני כדי להשיג תמונה התאימה במדויק למתאמי היסטולוגיה. אנו מציגים שיטה פשוטה ויעילה למדויקים, אחד לoקורלציה בין ne OFDI והיסטולוגיה להחיל נשימת הדמיה של דגימות כריתת ריאת vivo לשעבר, אשר חל על כמעט כל סוג רקמת vivo לשעבר. ברגע שקריטריוני ההדמיה הוקמו vivo לשעבר עם היסטולוגיה מתאימה אחד לאחד, הקריטריונים האלה אז יכולים להיות מיושמים על בתחום הדמית vivo.
צבע הרקמה המשמש לסימון אזור ההדמיה של עניין נראה בבירור בשני OFDI והיסטולוגיה. באמצעות שימוש בטכניקות פשוטות כדי למקם את הרקמה, סימני דיו עשוי להיות מתואמת בשתי הדמיה והיסטולוגיה לאפשר 1-1 השוואות של תכונות OFDI וממצאי היסטולוגיה כדי לקבוע את מאפייני ההדמיה המזוהות של רקמת פתולוגיה. הטכניקה היא זולה ומעשית, ובכך הופכת אותו לשימושי ביישומי הדמיה אופטיים רבים.
בהגדרת vivo, שיטות כגון ליזר לסימון עשויות לשמש להתמצאות רקמות 25. עם זאת, לאהוא קטן בגודל של ביופסית הסימפונות הוא עדיין גורם מגביל בשימוש במחקרי vivo לפתח קריטריוני הדמיה ספציפיות לפתולוגיה ריאתית. למרות שמחקרי vivo לשעבר ישמשו כחלופי הולמת לדימות vivo, יש כמה מגבלות. דגימות ריאת vivo אקס הם תפחו ולעתים קרובות להציג atelectasis ניתוח המושרה, המשנה את המראה של מבני מכתשיים נורמלים. ניפוח רקמת ריאת resected ניתוח עם רקמת סימון למתאם היסטולוגיה הוא מאתגר מבחינה טכנית כדגימות ריאת כירורגיות רוב מתקבלות לאחר הערכת סעיף קפוא פתולוגיה שבמהלכו משטח פלאורלי מופר, מפריע לאינפלצית דגימה. atelectasis ללא פתולוגית אינו חפץ שראה בהגדרת vivo, ולכן מגבלה זו לא תהיה רלוונטית בתחום הדמית vivo ריאתי. בנוסף, חוסר הדם בתוך כולים בדגימות vivo לשעבר יכול לעשות את זה קשה distinguאיש מבני כלי דם מחלל מבני אות אחרות. בהגדרת vivo, תוספת של דופלר אוקטובר / OFDI 26-28 לאוקטובר המבני / OFDI תסייע בזיהוי של כלי דם.
ממצא תנועה ניתן לראות באופן שבו גוף חי שהם לא vivo לשעבר הווה. זה יכול להיות פוטנציאל בעייתי במערכות אוקטובר סטנדרטיות עם שיעורי רכישה איטיים יותר. עם זאת, במסגרת השיעורים המהירים של מערכות OFDI כרגע> 200 fps 29-31. לכן, אין זה צפוי כי חפץ תנועה יהיה נושא משמעותי. מחקרים קודמים בOFDI הדמית vivo אוקטובר והוכיח הדמיה מוצלחת של תכונות הדמית קנס 14,15,18,19.
במחקר זה אנו מראים OFDI נפחית עם מתאם מדויק לאבחון רקמות מבוססות להערכת הפתולוגיה של ריאות. ההליך המתואר נועד לספק היסטולוגיה התאימה במדויק כדי לשמש הזהב standaשלישי לפרשנות תמונת OFDI.
קריטריוני הדמית רגע ספציפיים לפתולוגיה ריאתית פותחו ומאומתים vivo לשעבר עם היסטולוגיה מתאימה אחד לאחד, את הקריטריונים יכולים אז להיות מיושמים מאוחר יותר במחקרי vivo הדמיה עם השימוש בביופסית סימפונות כהערכת תקן זהב של ההדמיה תכונות ראו. טכניקה זו מוצגת כיישום לדגימות כריתת ריאה, אבל יכולה להיות מיושמת כמעט כל סוג רקמה לספק ההדמיה המדויקת למתאם היסטולוגיה מנת לקבוע תכונות הדמיה טובות של רקמות נורמליות ובפתולוגי.
The authors have nothing to disclose.
המחברים מבקשים להודות למר סוון מחזיק ומר סטיבן קונלי לסיוע הרב הערך שלהם במחקר זה. עבודה זו מומנה בחלקו על ידי המכון הלאומי לית [מספר גרנט R00CA134920] והריאות האמריקניות אגוד [מספר גרנט RG-194681-N]. NinePoint הרפואי בע"מ חסות עלויות הפרסום הקשורים לכתב היד הזה.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Tissue marking dye | Triangle Biomedical | TMD-BK, TMD-G |