Summary
Probe-based confocale laser endomicroscopy maakt real-time microscopie van de menselijke urinewegen tijdens cystoscopie, het verstrekken van dynamische, intravitale beeldvorming van pathologische toestanden, zoals blaaskanker met cellulaire resolutie. Endomicroscopy kan vergroten de diagnostische nauwkeurigheid van standaard wit licht endoscopie en zorgen voor intraoperatieve beeld leidraad voor chirurgische resectie te verbeteren.
Abstract
Probe-based confocale laser endomicroscopy (CLE) is een opkomende optische imaging technologie die real-time mogelijk maakt in vivo microscopie van mucosale oppervlakken tijdens standaard endoscopie. Met toepassingen die momenteel in de luchtwegen 1 en maagdarmkanaal, heeft twee tot zes CLE ook onderzocht in de urinewegen bij blaaskanker diagnose. Zeven-tien cellulaire morfologie en weefsel microarchitectuur kan worden opgelost met een micron schaal resolutie in real-time, in aanvulling op dynamische beeldvorming van de normale en pathologische vasculatuur. 7
De probe gebaseerde CLE systeem (Cellvizio, Mauna Kea Technologies, Frankrijk) bestaat uit een herbruikbare vezeloptische afbeeldingsonde gekoppeld met een 488 nm laser aftasteenheid. De imaging sonde wordt in de werkkanalen van standaard flexibele en rigide endoscopen. Een endoscoop gebaseerde CLE systeem (Optiscan, Australia), waarbij de confocale endomicroscopy functionality is geïntegreerd op de endoscoop, wordt ook gebruikt in het maagdarmkanaal. Gezien de grotere diameter toepassingsgebied is echter toepassing in de urinewegen momenteel beperkt tot ex vivo gebruik. Confocal 11 beeldacquisitie gebeurt via direct contact van de afbeeldingsonde met het doelweefsel en geregistreerd videosequenties. Zoals in het maagdarmkanaal, endomicroscopy van de urinewegen vereist een exogenenous-contrastmiddel meest fluoresceïne, die intraveneus of intravesicaal worden toegediend. Intravesicale toediening is een bekende methode om lokaal te introduceren farmacologische middelen met een minimale systemische toxiciteit die uniek is voor de urinewegen. Fluoresceïne snel vlekken van de extracellulaire matrix en heeft een bekend veiligheidsprofiel. 12 probes voor medische beeldvorming van verschillende diameters compatibiliteit met verschillende kaliber endoscopen. Tot op heden zijn 1,4 en 2,6 mm probes onderzocht met flexibele en rigid cystoscopie. 10 Recent beschikbaarheid van <1 mm imaging probe 13 opent de mogelijkheid van CLE in de bovenste urinewegen tijdens ureteroscopy. Fluorescentie cystoscopie (dat wil zeggen fotodynamische diagnose) en smalle band imaging zijn extra endoscoop-gebaseerde optische beeldvormingsmodaliteiten 14 dat kan worden gecombineerd met CLE tot multimodale beeldvorming van de urinewegen te bereiken. In de toekomst kan CLE gekoppeld met moleculaire contrastmiddelen zoals fluorescent gemerkte peptiden 15 en antilichamen voor endoscopische beelden van ziekteprocessen met moleculaire specificiteit.
Protocol
1. Voorbereiding van de patiënt
- Toestemming patiënt gepland voor diagnostische cystoscopie en andere endourological procedures zoals transurethrale resectie van de blaas tumor (TURBT) voor CLE. Omvatten in de toestemming een beschrijving van het gebruik van intravesicale en / of intraveneuze fluoresceïne als contrastmiddel. Informeer geschiedenis van overgevoeligheidsreactie op fluoresceïne.
- Patiënt is gepositioneerd voor cystoscopie (typisch in lithotomiepositie) en bereid in een steriele wijze.
- Ga verder met standaard wit licht cystoscopie (WLC) met een vaste of flexibele cystoscoop via de plasbuis.
- Survey alle regio's van de blaas onder wit licht (figuur 1) en noteer de regio's van belang zijn voor CLE onderzoek.
- Naast WLC, kan de blaas worden afgebeeld met andere macroscopisch optische beeldvormende modaliteiten waaronder fluorescentie cystoscopie (Figuur 2A) en smalband imaging (Figuur 2B) tot identify aanvullende gebieden van verdenking, gevolgd door karakterisering met CLE.
- Gebruik een cauterisatie elektrode of resectie st om een kleine cauterisatie merk grenzend aan de regio's van belang die zowel worden afgebeeld en biopsie voor pathologische bevestiging te plaatsen. De cauterisatie mark maakt re-lokalisatie voor latere CLE beeldvorming en biopsie.
2. Contrast Agent
- Intravesicale instillatie van contrastmiddel
- Bereid door verdunning klinische kwaliteit 10% natriumfluoresceïne in steriele fysiologische zoutoplossing (0,9% NaCl) om de gewenste concentratie. Bijvoorbeeld bereiden 400 ml van 0,1% fluoresceïne door verdunning van 4 ml 10% fluoresceïne in 396 ml fysiologische zoutoplossing.
- Plaats een steriel urine-katheter in de blaas en druppelen verdund contrastmiddel door de zwaartekracht met behulp van een 60 ml katheter-tip spuit.
- Klem de urine katheter contrastmiddel inwoning gedurende 5 minuten.
- Tap contrastmiddel uit de blaas. Gebruik de 60 ml catheter-tip spuit uit te spoelen resterende contrast van de blaas met behulp van een fysiologische zoutoplossing, ongeveer 240 tot 300 ml.
- Ga door naar CLE beeldvorming.
- Intraveneuze injectie van fluoresceïne
- Trek 1,0 ml van fluoresceïne in de spuit. Bevestig een injectiespuit intraveneuze toegang en injecteer 0,5 tot 1,0 ml fluoresceïne intraveneus als een bolus. Spoel lijn met een fysiologische zoutoplossing. Dit wordt meestal gedaan door de anesthesie team in de operatiekamer.
- Ga door naar CLE beeldvorming.
3. CLE Imaging
- Verwijder de gesteriliseerde CLE imaging probe (Cellvizio) uit de verpakking en sluit deze aan op de laser scanning unit (Mauna Kea Technologies, Parijs, Frankrijk)
- Opwarmen en kalibreer de afbeeldingsonde door de fabrikant.
- Plaats de cystoscoop of Resectoscope in de blaas. Gebruik een 0 graden lens met de starre cystoscoop.
- Voer de CLE beeldvorming sonde langs de woerken kanaal van de cystoscoop met de punt net buiten de cystoscoop.
- Onder wit licht, zoekt u de eerder gemarkeerde gebieden van belang. Gebruik extra fysiologische zoutoplossing irrigatie als nodig voor visualisatie van de mucosa en onderhouden matige uitzetting van de blaas.
- Manipuleer CLE imaging probe met de hand van de exploitant voor direct en persoonlijk contact van de regio's van belang. Voor optische secties verdelen van de gebieden van belang, zacht verhogen of verlagen druk de afbeeldingsonde behoud direct contact.
- Tumoren zich op de voorste blaas bereikt, kan een standaard brug Albarran vergemakkelijken afbuiging van de afbeeldingsonde voor direct contact met het gebied van belang (figuur 2C).
- Gemeenschappelijke gebieden van belang omvatten papillaire tumor, niet-papillaire tumor, overgang tussen normaal ogende mucosa en tumor en erythemateuze patches, die alle kunnen worden afgebeeld met behulp van intravesieke of intraveneuze toediening fluoresceïne. Intraveneuze fluoresceïne is vereist voor beeldvorming van de resectie bed, prostaaturethra en penis urethra.
- Omdat de beeldvorming sonde scant regio van belang, beelden opnemen voor toekomstige analyse. Opmerking totale cellulaire morfologie, grens, organisatie, en de aanwezigheid van neo-angiogenese.
- Na voltooiing van beeldvorming, verwijdert u CLE imaging probe uit werkkanaal.
- Indien gewenst, het verkrijgen van koude-cup biopten van overeenkomstige gebieden van belang die werden gescand door CLE. Gebruik cauterisatie markeringen als oriëntatiepunten voor co-registratie van de afgebeelde gebieden die biopsie.
- Compleet TURBT per routine. Bij patiënten die intraveneus fluoresceïne, overweeg dan het gebruik continue stroom resectoscopen om visualisatie te verbeteren tijdens resectie, zoals fluoresceïne wordt uitgescheiden door de nieren in de blaas ongeveer 5 minuten na intraveneuze toediening.
- Ophalen opgeslagen afbeelding opnamen van confocale processor en Conduct beeldanalyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
CLE afbeeldingen worden opgeslagen in grijstinten videosequentie bestanden op 12 frames per seconde. Afbeelding interpretatie gebeurt in real-time en kan worden gebruikt om de klinische besluitvorming op grond van een onderzoek protocol beïnvloeden. Offline analyse, die omvat het lezen van de videoreeks aanvullende beeldverwerking zoals mosaicing, 7 en vergelijking met standaard pathologie, zijn belangrijk tijdens het leerproces fase verband met de technologie. Figuren 1B en 1C representatief CLE beelden verkregen uit twee verschillende blaastumoren met intravesicale en intraveneuze fluoresceïne respectievelijk. Voor blaastumoren, cellulaire functies (bijvoorbeeld morfologische, samenhang en grenzen) en microarchitecturale functies (bijv. platte versus papillaire tumoren, weefsel organisatie en vasculaire functies) staan bekend om onderscheid te maken tussen goedaardige en kwaadaardige laesies en lage en hoge graad van kanker. Gezien de imaging probes kan worden verwisseld tussen types van cystoscopen kan CLE worden gecombineerd met andere nieuwe beeldvormende technieken zoals fluorescentie cystoscopie (Figuur 2A) en smalle band imaging (Figuur 2B), die de diagnostische nauwkeurigheid van beide technologieën kunnen verbeteren zelf.
Figuur 1. Representatieve beelden van WLC en CLE afhankelijk van intravesicale versus intraveneuze toediening van fluoresceïne. A. WLC met intravesicaal lood papillaire tumor. 2.6-mm afbeeldingsonde zichtbaar onderin het beeld. B. CLE van intravesicaal lood papillaire tumor. C. CLE van intraveneus lood papillaire tumor. Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken .
Figuur 2. Adjuvante macroscopische beeldvormende modaliteiten en extra gereedschap. A. CLE beeldvorming in combinatie met fluorescentie cystoscopie (met toediening van hexaminolevulinaat hydrochloride). CLE imaging probe is zichtbaar aan de linkerkant van het beeld. B. CLE beeldvorming in combinatie met smalle band imaging. CLE imaging probe is zichtbaar aan de linkerkant van het beeld.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Verwerven en behouden van solide en face contact tussen de beeldvorming sonde en de blaas mucosa is de meest kritische stap in het verwerven van een optimale beeldkwaliteit. Er is ongeveer een 3-5 patiënt leercurve om de behendigheid te ontwikkelen om de beeldvorming sonde te manipuleren en te houden van de sonde stabiel tijdens beeldacquisitie. Bovendien, aangezien deze procedure wordt uitgevoerd in vivo, kan de patiënt bewegingen (bijvoorbeeld respiratoire) en vasculaire pulsen beïnvloeden de afbeeldingsonde contact met de blaas. De inter variantie en de leercurve van het beeld interpretatie, die ervaring met een breed spectrum van blaas pathologie vereist, worden momenteel onderzocht. Variatie in beeldkwaliteit kan worden toegeschreven aan weefsel variabiliteit en onderliggende pathologie. Beeldvorming van de normale gebieden, naast de verdachte gebieden weergegeven, is het nuttig om beeldkwaliteit en fluoresceïne beoordelen.
Cauterisatie maerken van elk gebied van belang is nuttig in het faciliteren re-lokalisatie van het belicht en uitgesneden weefsels, zoals de blaas geleegd en herhaaldelijk gevuld tussen beeldacquisitie en resectie. Deze stap, de zogenaamde co-registratie, is het van belang voor een vergelijkende analyse te correleren beelden verkregen door CLE met histologie. Beide procedures voor intravesicale en intraveneuze toediening van fluoresceïne zijn hierboven beschreven, met enkele verschillen met betrekking tot timing en vereiste voor intraveneuze toegang. 8
Afhankelijk van de anatomische locatie en microscopische eigenschappen te beelden, de optimale wijze en timing van de toediening fluoresceïne moet experimenteel bepaald worden. Bij patiënten die intravesicale fluoresceïne kunnen aanvullende intraveneuze toediening fluoresceïne worden gegeven aan het imago van de regio's die niet waren gekleurd (bv tumor bed, urethra).
Een 2,6 mm imaging probe werd in dit demonstration. Echter kan het principe van toegang tot de blaas probe gebaseerde technologie worden gebruikt in toekomstige generaties imaging probes die de beeldkwaliteit verbeteren in kleinere en beter hanteerbaar probes. Imaging probes 1 mm in diameter zijn recentelijk beschreven. Imaging 13 Deze kleinere probes kunnen CLE beeldvorming in ambulante cystoscopie toe en in vivo confocale beeldvorming van de bovenste urinewegen tijdens ureteroscopy.
Ten slotte kan nieuwe contrastmiddelen die specifiek zijn voor blaaskanker worden ontwikkeld die verbetert de beeldkwaliteit. De techniek gedemonstreerd van de bevolking is contrastmiddelen geldt intravesicaal veelbelovend, omdat de patiënt heeft een lagere kans op systemische blootstelling in vergelijking met intraveneuze injectie.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Geen belangenconflicten verklaard.
Acknowledgments
De auteurs willen graag Mauna Kea Technologies bedanken voor technische ondersteuning. De auteurs danken ook Shelly Hsiao voor technische bijstand en Kathleen E. Mach voor kritische beoordeling. Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door NIH R01CA160986 aan JCL
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cellvizio 100 Series | Mauna Kea Technologies | 100 Series | Includes confocal processor and LSU: F400-v2 at 488 nm |
| Cellvizio Confocal Miniprobe | Mauna Kea Technologies | Gastroflex UHD | |
| AK-FLUOR 10% | Akorn, Inc. | NDC 17478-253-10 |
References
- Thiberville, L., et al. Human in vivo fluorescence microimaging of the alveolar ducts and sacs during bronchoscopy. Eur. Respir. J. 33, 974-985 (2009).
- Dunbar, K. B., Okolo, P. 3rd, Montgomery, E., Canto, M. I. Confocal laser endomicroscopy in Barrett's esophagus and endoscopically inapparent Barrett's neoplasia: a prospective, randomized, double-blind, controlled, crossover trial. Gastrointest. Endosc. 70, 645-654 (2009).
- Buchner, A. M., et al. Comparison of probe-based confocal laser endomicroscopy with virtual chromoendoscopy for classification of colon polyps. Gastroenterology. 138, 834-842 (2010).
- Pech, O., et al. Confocal laser endomicroscopy for in vivo diagnosis of early squamous cell carcinoma in the esophagus. Clin. Gastroenterol. Hepatol. 6, 89-94 (2008).
- Goetz, M., et al. In vivo confocal laser endo microscopy of the human liver: a novel method for assessing liver microarchitecture in real time. Endoscopy. 40, 554-562 (2008).
- Meining, A., et al. Detection of cholangiocarcinoma in vivo using miniprobe-based confocal fluorescence microscopy. Clin. Gastroenterol. Hepatol. 6, 1057-1060 (2008).
- Wu, K., et al. Dynamic real-time microscopy of the urinary tract using confocal laser endomicroscopy. Urology. 78, 225-231 (2011).
- Sonn, G. A., et al. Optical biopsy of human bladder neoplasia with in vivo confocal laser endomicroscopy. J. Urol. 182, 1299-1305 (2009).
- Sonn, G. A., et al. Fibered confocal microscopy of bladder tumors: an ex vivo study. J. Endourol. 23, 197-201 (2009).
- Adams, W., et al. Comparison of 2.6- and 1.4-mm imaging probes for confocal laser endomicroscopy of the urinary tract. J. Endourol. 25, 917-921 (2011).
- Wiesner, C., et al. Confocal laser endomicroscopy for the diagnosis of urothelial bladder neoplasia: a technology of the future? BJU Int. 107, 399-403 (2011).
- Wallace, M. B., et al. The safety of intravenous fluorescein for confocal laser endomicroscopy in the gastrointestinal tract. Aliment. Pharmacol. Ther. 31, 548-552 (2010).
- Konda, V. J. A., et al. First assessment of needle-based confocal laser endomicroscopy during EUS-FNA procedures of the pancreas (with videos. Gastrointest. Endosc. 74, 1049-1060 (2011).
- Liu, J. -J., Droller, M., Liao, J. C. New Optical Imaging Technologies in Bladder Cancer: Considerations and Perspectives. J. Urol. 188, 361-368 (2012).
- Hsiung, P. -L., et al. Detection of colonic dysplasia in vivo using a targeted heptapeptide and confocal microendoscopy. Nat. Med. 14, 454-458 (2008).
