Summary
Probe-baserte confocal laser endomicroscopy gjør real-time mikroskopi av den menneskelige urinveiene under cystoskopi, som gir dynamisk, intravital avbildning av patologiske tilstander som blærekreft med mobilnettet oppløsning. Endomicroscopy kan forsterke den diagnostiske nøyaktigheten av standard hvitt lys endoskopi og gi intraoperativ image veiledning for å forbedre kirurgisk reseksjon.
Abstract
Probe-baserte confocal laser endomicroscopy (CLE) er en ny optisk imaging teknologi som muliggjør sanntid in vivo mikroskopi av slimhinnene overflater under standard endoskopi. Med programmer som er i luftveiene 1 og gastrointestinal traktater, har 2-6 CLE også vært utforsket i urinveiene for diagnostiseringen av blærekreft. 7-10 Cellular morfologi og vev mikroarkitektur kan løses med mikron skala oppløsning i sanntid, i tillegg til dynamisk avbildning av normal og patologisk vaskulatur. 7
Sonden-baserte CLE system (Cellvizio, Mauna Kea Technologies, Frankrike) består av en gjenbrukbar fiberoptiske bildebehandling probe koplet til en 488 nm laser skanneenheten. Imaging proben er satt inn i de arbeidende kanaler av standard fleksible og stive endoskop. Et endoskop-baserte CLE system (Optiscan, Australia), hvor konfokal endomicroscopy functionality er integrert på endoskopet, brukes også i mage-tarmkanalen. Gitt større omfanget diameter, imidlertid anvendelse i urinveiene for tiden begrenset til ex vivo bruk. 11 Confocal bildeopptak gjøres gjennom direkte kontakt med det bildedannende sonde med målvevet og registreres som videosekvenser. Som i gastrointestinaltrakten, krever endomicroscopy av urinveiene en exogenenous kontrastmiddel-oftest fluorescein, som kan administreres intravenøst eller intravesikalt. Intravesikal administrasjon er en veletablert metode for å innføre farmakologiske midler lokalt med minimal systemisk toksisitet som er unik for urinveiene. Fluorescein raskt flekker ekstracellulær matriks og har en etablert sikkerhetsprofil. 12 Imaging sonder av ulik diameter kompati med ulike kaliber endoskop. Hittil har 1,4 og 2,6 mm prober blitt evaluert med fleksible og rigid cystoskopi. 10 Nylig tilgjengeligheten av en <1 mm bildebehandling probe 13 åpner opp muligheten for CLE i øvre urinveiene under ureteroscopy. Fluorescens cystoskopi (dvs. fotodynamisk diagnostikk) og smale band bildebehandling er flere endoskop-baserte optiske bildediagnostikk 14 som kan kombineres med CLE å oppnå multimodal imaging av urinveiene. I fremtiden kan CLE bli kombinert med molekylære kontrastmidler som fluorescensmerkede peptider 15 og antistoffer for endoskopisk avbildning av sykdom prosesser med molekylær spesifisitet.
Protocol
1. Klargjøring av pasient
- Samtykke pasient planlagt for diagnostisk cystoskopi og andre endourological prosedyrer som transuretral reseksjon av blære tumor (TURBT) for CLE. Inkludere i samtykke en beskrivelse av bruken av intravesikal og / eller intravenøs fluorescein som kontrastmiddel. Spørre historie overfølsomhetsreaksjon overfor fluorescein.
- Pasienten er posisjonert for cystoskopi (typisk i lithotomy stilling) og forberedt på en steril måte.
- Fortsett med standard hvitt lys cystoskopi (WLC) med en stiv eller fleksibel cystoscope gjennom urinrøret.
- Kartlegge alle regioner av blæren under hvitt lys (figur 1) og merk områder av interesse for CLE etterforskning.
- I tillegg til WLC kan blæren bli avbildet med andre makroskopiske optisk imaging modaliteter inkludert fluorescenscystoskopi (figur 2A) eller smalbånds imaging (figur 2B) for å identify flere områder mistanke etterfulgt av karakterisering med CLE.
- Bruk en cautery elektrode eller reseksjon sløyfe å plassere en liten cautery mark ved siden av regioner av interesse som vil både bli fotografert og vevsprøve for patologisk bekreftelse. Den cautery mark letter re-lokalisering for påfølgende CLE bildebehandling og biopsi.
2. Kontrastmiddel
- Intravesikal instillasjon av kontrastmiddel
- Forbered ved fortynning klinisk klasse 10% fluorescein natrium i sterilt fysiologisk saltvann (0,9% NaCl) til ønsket konsentrasjon. For eksempel, forberede 400 ml 0,1% fluorescein ved å fortynne 4 ml 10% fluorescein i 396 ml normal saltoppløsning.
- Sett inn en steril urin kateter inn i blæren og innpode utvannet kontrastmiddel av tyngdekraften med en 60 ml kateter-tip sprøyte.
- Klemme urin kateter for å holde kontrastmiddel iboende i 5 min.
- Renne kontrastmiddel fra blæren. Bruk 60 ml catheter-tip sprøyte å vaske ut rester kontrast fra blæren med vanlig saltvann, ca 240-300 ml.
- Fortsett til CLE bildebehandling.
- Intravenøs injeksjon av fluorescein
- Tegn 1,0 ml av fluorescein i sprøyte. Fest sprøyten til intravenøs tilgang og injisere 0,5 til 1,0 ml av fluorescein intravenøst som en bolus. Skyll tråd med vanlig saltvann. Dette gjøres vanligvis ved anestesi-teamet i operasjonsstuen.
- Fortsett til CLE bildebehandling.
3. CLE Imaging
- Fjern den steriliseres CLE bildebehandling probe (Cellvizio) fra emballasjen og koble den til laserskanning enhet (Mauna Kea Technologies, Paris, Frankrike)
- Varm opp og kalibrere bildebehandling sonden ved å følge produsentens instruksjoner.
- Sett inn cystoscope eller resectoscope inn i blæren. Bruk en 0 grader linse med den stive cystoscope.
- Fremme CLE bildebehandling sonden langs working kanalen av cystoscope med spissen like utenfor cystoscope.
- Under hvitt lys, finne tidligere markerte områder av interesse. Bruk ytterligere vanlig saltoppløsning irrigasjon etter behov for visualisering av slimhinnen og opprettholde moderat utvidelse av blæren.
- Manipulere CLE bildebehandling sonde med operatørens hånd for direkte en face kontakt mellom regioner av interesse. For optisk seksjonering av regionene av interesse, forsiktig øke og minske trykket til bildebehandling sonden samtidig opprettholde direkte kontakt.
- For å nå svulster plassert ved fremre blæren, kan en standard Albarran bro bidra avbøyning av bildebehandling sonde for direkte kontakt med den regionen av interesse (figur 2C).
- Vanlige områder av interesse inkluderer papillær tumor, ikke-papillær tumor, overgang mellom normal-vises slimhinner og svulst, og erytematøse patcher, som alle kan avbildes ved hjelp av enten intravesical eller intravenøs fluorescein administrasjon. Intravenøs fluorescein er nødvendig for avbildning av reseksjon sengen, prostatic urethra, og penile urinrøret.
- Som bildebehandling probe skanner region av renter, lagre bilder for fremtidig analyse. Note samlet cellular morfologi, grensen, organisasjon og tilstedeværelse av neo-angiogenese.
- Ved gjennomføring av bildebehandling, fjerne CLE bildebehandling sonde fra arbeidskanal.
- Dersom det er ønskelig, få kald-cup biopsier fra tilsvarende områder av interesse som ble skannet av CLE. Bruk cautery markeringer som landemerker for co-registrering av den avbildede områdene som er biopsied.
- Komplett TURBT per rutine. Hos pasienter som fikk intravenøs fluorescein, vurdere å bruke kontinuerlig flyt resectoscopes å forbedre visualisering under reseksjon, som fluorescein utskilles via nyrene inn i blæren ca 5 min etter intravenøs administrering.
- Hente lagrede billedopptak fra confocal prosessor og conduct bildeanalyse.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
CLE bilder lagres i gråtoner videosekvens filer på 12 bilder per sekund. Bildetolkning gjøres i sanntid og kan brukes til å påvirke klinisk beslutningstaking under en eksperimentell protokoll. Offline analyse, som omfatter gjennomgang av videosekvens, ekstra bildebehandling som mosaicing, 7 og sammenligning med standard patologi, er viktig under læringskurven fase forbundet med teknologien. Tall 1B og 1C er representative CLE images oppnådd fra to forskjellige blæretumorer hjelp intravesikal og intravenøs fluorescein, respektivt. For blæretumorer, cellulære funksjoner (f.eks morfologi, samhørighet og grenser) og microarchitectural funksjoner (f.eks flat versus papillærtumorer vev organisering og vaskulære funksjoner) er kjent for å skille mellom godartede og ondartede lesjoner og lav og høy klasse kreft. Gitt bildebehandling prober kan byttes mellom ulike types av cystoscopes kan CLE kombineres med andre fremvoksende bildediagnostikk, inkludert fluorescens cystoskopi (figur 2A) og smale band imaging (figur 2B), som kan forbedre den diagnostiske nøyaktigheten av enten teknologi i seg selv.
Figur 1. Representative bilder fra WLC og CLE avhengig intravesikal versus intravenøs administrasjon av fluorescein. A. WLC med intravesikalt farget papillær tumor. 2,6-mm avbildning sonde er synlig ved bunnen av bildet. B. CLE av intravesikalt farget papillær tumor. C. CLE av intravenøst farget papillær tumor. Klikk her for å se større figur .
Figur 2. Tilleggsbehandling makroskopiske bildediagnostikk og flere verktøy. A. CLE bildebehandling i forbindelse med fluorescens cystoskopi (med administrasjon av Heksaminolevulinat hydroklorid). CLE bildebehandling sonde er synlig på venstre side av bildet. B. CLE bildebehandling i forbindelse med smale band imaging. CLE bildebehandling sonde er synlig på venstre side av bildet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Å oppnå og opprettholde god en face kontakt mellom det bildedannende proben og blæren slimhinne er den mest kritiske trinn i anskaffe optimal bildekvalitet. Det er omtrent en 3-5 pasient læringskurve å utvikle fingerferdighet å manipulere bildebehandling sonden og å holde sonden stødig under bildeopptak. I tillegg, som denne prosedyren utføres in vivo, kan pasientens bevegelser (dvs. respiratorisk) og vaskulære pulseringer påvirker bildebehandling proben kontakt med blæren. Den interobserver varians og læringskurven av bildet tolkning, som krever erfaring med bredt spekter av blæren patologi, er for tiden under etterforskning. Variasjon i bildekvalitet kan tilskrives vev variabilitet og underliggende patologi. Avbildning av de normale områder, i tillegg til de mistenkelige vises områdene, er nyttig for å vurdere bildekvaliteten og fluorescein farging.
Cautery marking av hver region av interesse er nyttig i å tilrettelegge re-lokalisering av den avbildede, og fjernet vev, som blæren er tømt og etterfylt flere ganger mellom bildeopptak og reseksjon. Dette trinnet kalles co-registrering, er viktig for komparativ analyse for å korrelere bilder innhentet av CLE med histologi. Begge prosedyrer for intravesikal og intravenøs administrasjon av fluorescein er beskrevet ovenfor, med noen forskjeller i forhold til timing og krav til intravenøs tilgang. 8
Avhengig anatomiske stedet og mikroskopiske egenskaper skal bli avbildet, optimal modus og timing av fluorescein administrasjonen må bestemmes eksperimentelt. Hos pasienter som fikk intravesikal fluorescein, kan ytterligere intravenøs fluorescein administrasjon gis til bilde regionene som ikke var farget (f.eks svulst seng, urinrør).
T 2,6 mm bildebehandling probe ble brukt i denne DEMonstration. Imidlertid kunne prinsippet tilgang til blæren med sonde-basert teknologi benyttes i fremtidige generasjoner av bildeprodukter sonder som forbedrer bildekvaliteten i mindre og mer manøvrerbare sonder. Imaging sonder 1 mm i diameter er nylig beskrevet. 13 Disse mindre bildebehandling prober kan tillate CLE imaging i poliklinisk cystoskopi samt in vivo konfokal avbildning av den øvre urinveiene under ureteroscopy.
Endelig kan nye kontrastmidler spesifikke for blærekreft bli utviklet som forbedrer bildekvaliteten. Teknikken demonstrert av instilling kontrastmidler har intravesikalt store løftet siden pasienten har lavere risiko for systemisk eksponering sammenlignet med intravenøs injeksjon.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Ingen interessekonflikter erklært.
Acknowledgments
Forfatterne ønsker å takke Mauna Kea Technologies for teknisk støtte. Forfatterne også takke Shelly Hsiao for teknisk assistanse og Kathleen E. Mach for kritisk vurdering. Dette arbeidet ble støttet delvis av NIH R01CA160986 til 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).
