Summary
Vital-dye verbeterde fluorescentie beeldvorming (VFI) is een roman in vivo techniek die hoge-resolutie epitheliale-beelden worden gecombineerd met exogeen actueel fluorescerende tegenstelling tot klier morfologie markeren en af te bakenen neoplasie (hooggradige dysplasie en kanker) in de distale slokdarm.
Abstract
De mogelijkheid om goedaardige metaplasie differentiëren in Barrett's slokdarm (BE) van neoplasie in vivo blijft moeilijk als beide soorten weefsel plat en niet te onderscheiden met wit licht beeldvorming alleen kunt zijn. Daardoor zou een modaliteit die klieren architectuur belicht nuttig neoplasie onderscheiden van goedaardige epitheel bij de distale slokdarm. VFI is een nieuwe techniek die een exogene actueel fluorescerende contrastmiddel gebruikt om hooggradige dysplasie en kanker af te bakenen van goedaardige epitheel. Specifiek, de fluorescerende beelden te leveren ruimtelijke resolutie van 50 tot 100 urn en een gezichtsveld tot 2,5 cm, waardoor endoscopists aan glandulaire morfologie visualiseren. Bij excitatie, verschijnt klassieke Barrett's metaplasie als continu, gelijkmatig verdeelde klieren en een algemene homogene morfologie; daarentegen, lijkt neoplastische weefsel druk met volledige vernietiging van de klier-kader. Hier geven we een overzicht vande instrumentatie en opsommen het protocol van deze nieuwe techniek. Terwijl VFI biedt een gastro-enteroloog met de klier architectuur van verdachte weefsel, kan de cellulaire dysplasie niet worden opgelost met deze modaliteit. Als zodanig kan men niet morfologisch onderscheiden Barrett's metaplasie van BE met low-grade dysplasie via deze beeldvormende modaliteit. Door de handel uit een daling van de resolutie met een groter gezichtsveld, kan deze imaging-systeem op zijn minst als een rode-vlag imaging apparaat te richten en biopsie verdachte letsels worden gebruikt; Maar als de nauwkeurigheid maatregelen veelbelovend, VFI kan de standaard beeldvormende techniek voor de diagnose van neoplasie (gedefinieerd als hooggradige dysplasie of kanker) in de distale slokdarm worden.
Introduction
In de afgelopen veertig jaar is de incidentie van adenocarcinoom van de slokdarm (EAC) aanzienlijk toegenomen 1,2; maar wegens te late diagnose, de vijf-jaars overlevingskans is minder dan 20% 3. De huidige standaard van endoscopische surveillance in BE, de voorloper van EAC, is wit licht endoscopie met biopten van het segment willekeurige vier-Quandrant pincet '. Helaas, deze techniek mist vaak neoplasie, die vlak, subtiel en moeilijk te onderscheiden van standaard wit licht beeldvorming 4 kunnen zijn. Hoewel er succes in het gebruik van confocale laser microscopie om cellulaire functies te markeren in vivo is geweest, kan laesies nog worden gemist als gevolg van de verminderde gezichtsveld 5. Het hebben van een 'brug' technologie die gebieden kunnen markeren voor verdere confocale microendoscopic beeldvorming zou aanzienlijk waardevol zijn.
Bijgevolg is een verbeterde rode-vlag beeldvormende modaliteit die het vermogen verbetert target en biopsie vroege neoplasie in BE zou instrumenteel in het opsporen van EAC in een vroeg, geneesbaar stadium zijn en kan leiden tot een meer effectieve behandeling en vervolgens verbeterde overlevingskansen. VFI is een nieuwe techniek die hoge-resolutie epitheliale beeldvorming met exogene actueel fluorescerende contrast, proflavine combineert, om klier morfologie markeren en af te bakenen neoplasie (hooggradige dysplasie en kanker) in de distale slokdarm in de hoop op verbetering van de in vivo diagnose 6. Bij bekrachtiging van de proflavine, die kort na de toepassing concentreert in celkernen, de fluorescerende beelden te leveren ruimtelijke resolutie van 50 tot 100 urn en een gezichtsveld tot 2,5 cm, waardoor endoscopists aan glandulaire morfologie visualiseren. Hierdoor uitgangspunt kan gastro klassieke Barrett's metaplasie, die continu, gelijkmatig verdeelde klieren en een algemeen homogene morfologie heeft van BE met neoplasie, die oblitera heeft onderscheidentie van de klier-architectuur. Hier beschrijven we het protocol van deze nieuwe techniek met een multispectrale endoscoop, en zorgen voor representatieve resultaten aan het nut van dit apparaat in het afschilderen van de morfologische transformatie van goedaardige metaplasie met hooggradige dysplasie en kanker aan te tonen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
OPMERKING: Informed consent werd verkregen van de patiënten. Ook heeft dit onderzoek uitgevoerd in overeenstemming met alle institutionele, nationale en internationale richtlijnen voor het menselijk welzijn.
1. Bereid Computer
- Zet de laptop op en sluit de USB van de DVI2USB Capture Card.
2. Bereid Monitor
- DVI kabel voor het bewaken en PinP om de endoscopist om video's te bekijken van deze schermen in plaats van de computer.
- Zorg ervoor dat de status monitor aan staat en is ingesteld op DVI.
- Sluit PinP aan de achterkant van het Olympus systeem en druk op de knop INPUT op de Olympus systeem om het beeld te bekijken op het grote scherm aan de muur.
3. Laserdiode Instelling stuurprogramma
- Controleer of de laser diode driver is uitgeschakeld. Het mag alleen worden ingeschakeld op een paar minuten voor de beeldvorming wordt uitgevoerd.
- Steek de stekker in de laptop, processor, laserdiode bestuurder, DVI-splitter, en Epiphan capture kaart in de stekkerdoos.
5. Run MDE Widefield op de laptop desktop
- Hit 'Huidige map'.
- Typ patiëntnummer en initialen in en druk op 'Create Patient Folder'.
6. Bereid Cap en Filter
- Bij het werken filter altijd handschoenen en Kimwipes de overdracht van olie en vuil op het filter te minimaliseren. Gaas of alcoholdoekjes mogen vezels die kunnen interfereren met beeldvorming te verlaten.
- Plaats een paar Kimwipes op een tafel om een platform te gaan van het filter en de dop te creëren. Dit gedesinfecteerde gebied moet gemakkelijk toegankelijk zijn voor de gastro-enteroloog zijn tijdens de procedure.
- Leg de filter en eraf en bewaar Kimwipes buurt voor gebruik tijdens de procedure.
7. Voorbereiding van de patiënt
- Toestemming van de patiënt over het gebruikvan VFI en proflavine kleurstof voor aankomst aan endo suite.
- Positie patiënt voor endoscopie procedure.
- Doorgaan met standaard wit-licht beeldvorming met behulp van een multispectrale digitale microscoop (MDM) 7.
8. Steek en Spray proflavine
- Na afwerking met wit-licht beeldvorming, invoegen en spuit proflavine kleurstof over weefsel van belang. 1-5 mm moet voldoende zijn afhankelijk van het gebied van het Barrett's weefsel. Door sproeien de proflavine kleurstof bij deze stap wordt ruim de tijd (minstens 1 min) gegeven voor voldoende weefselabsorptieplaats voor VFI. Proflavine, die vallen onder een Investigational New Drug toepassing van de FDA (IND 102.217), is een fluorescerende contrastmiddel dat kort na de toepassing concentreert binnen celkernen. Hoewel VFI niet kan oplossen individuele cellulaire morfologie, wanneer de laser diode pannen boven weefsel, het gereflecteerde licht kan de endoscopist algehele klier morpholo waarderengy.
9. Schakel laserdiode
- Schakel de laserdiode. Doe dit minstens 2 minuten voor de beeldvorming begint.
10. Bereid endoscoop voor VFI
- Volledig terugtrekken van de endoscoop.
- Voorafgaand aan de behandeling van de endoscoop, ervoor zorgen dat de assistent heeft twee paar handschoenen aan.
- Hebben de endoscopist houd de endoscoop in de voorkant van de assistent die naast de Kimwipe platform hierboven beschreven.
- Met Kimwipes, hebben de assistent reinigt de tip van de endoscoop. Zorg ervoor dat het voorste oppervlak voorzichtig schoon te maken en ook het reinigen van een paar centimeter langs de kant van de endoscoop een eenvoudige bediening.
- Na het reinigen, de assistent Verwijder de buitenste paar handschoenen.
- Hebben de assistent die op de filter. Plaats de korte cilindrische uitsteeksel op de filter in zijn complementaire gat in de endoscoop. Houd de endoscoop loodrecht op het proces van de steun.
- Houd de filter in de plaats, schuif de kap over het filter en duw hem naar beneden over de tip van de endoscoop. Zorg ervoor dat de dop goed vastzit en duwde volledig op met de randen gelijk met de endoscoop. Zorg ervoor dat de lip van de kap lichtjes strekt zich uit over de tip van de endoscoop. Tot slot, zorg ervoor dat het filter is nog steeds op zijn plaats en spoel met de punt van de endoscoop.
11. Steek de endoscoop terug in de slokdarm en Beeld
12. Verwijder de endoscoop uit slokdarm
- Met behulp Kimwipes trek de kap en filter uit de endoscoop. Gooi de dop en het reinigen van de filter voor de volgende zaak.
13. Clean Filter
- Reinig de filter met Kimwipes.
- Vul een klein kopje met Cydex en dompel de filter gedurende 12 minuten. Om de paar minuten draai het filter over.
- Reinig de filter met Kimwipes.
- Onderdompelen filter, dit keer in steriel water. Na 5 min, gebruik een spuit bottle en licht spuit steriel water over het filter.
- Plaats filter op een paar Kimwipes en laat het drogen.
- Eenmaal droog, plaats in opslagcontainer tussen Kimwipes.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figuur 1B toont klassieke Barrett's slokdarm zonder dysplasie omringd aan de grenzen van normale plaveiselepitheel. Te beginnen met de vlakkere geschubde weefsel, dat perifeer gelegen en aangegeven door de blauwe pijlen, een homogeen gebied van saaie fluorescentie is aanwezig zonder klier architectuur. De groene pijlen geven een cirkelvormige groene lijn rond de geschubde weefsel. Dit overzicht is artefact als gevolg van de dop van de endoscoop. Verhuizen naar het centraal gelegen Barrett-weefsel, kan klierstructuren worden gedefinieerd als groene fluorescentie rondom een donkerder lumen. Hoewel sommige klieren langwerpig, er weinig vervorming tussen aangrenzende klieren, zoals de breedte van de klieren vergelijkbaar en de randen zijn duidelijk gedefinieerd. Ten slotte worden de klieren en de lumen gelijkmatig verdeeld, zonder klonteren of verdringing aanwezig.
Figuur 2B toont Barrett-slokdarm met laaggradige dysplasie. Het isbelangrijk op te merken dat, hoewel er low-grade dysplasie aanwezig is, kan dit niet worden gevisualiseerd door morfologische criteria via deze beeldvormende modaliteit. Aldus, gebaseerd op morfologische patronen, dit weefsel nog geclassificeerd als benigne. Terwijl de homogene klieren en Lumen in de gele ovaal zijn suggestief van louter metaplasie, de blauwe ovaal geeft een oppervlakte van grotendeels samengevoegd klieren. Dat is, de dikte van de klieren toegenomen, terwijl de donkere luminale holte dun en bijna afwezig is geworden. Deze druk en enigszins vervormd klieren hebben echter discrete, randen en meestal homogeen zijn. Bovendien is er geen uitwissing aanwezig als de randen van de klieren glad, waardoor het weefsel nog goedaardig. De rode pijl geeft aan weefsel dat is onscherp en video kunnen gemakkelijk worden onderscheiden. Ten slotte is de zwarte pijl geeft belletjes die artefact zijn.
In figuur 3B, de rood ovaal geeft de meest prominente gebied met hoogwaardige dysplasia. Deze klieren zijn overvol omdat ze dunne onregelmatige randen, samen met gebieden van weefsel met de buurt uitwissen van de klier-architectuur. Dat is, de klieren niet meer onderscheiden, maar samensmelten met hun lumen zijn klein en onregelmatig. Hoewel klein, de voortdurende aanwezigheid van een aantal lumen waarschijnlijk duidt hooggradige dysplasie zoals het is vaker in invasieve kanker waar het lumen volledig verloren. In tegenstelling tot de ernstige dysplasie, de gele ovale belicht kwaadaardig weefsel. Hier wordt de klier-architectuur uitgewist en lumen zijn grotendeels afwezig.
Figuur 4B toont een centraal gelegen adenocarcinoom. Let eerst de kankerbestrijding in het rood ovaal en de volledige vernietiging van de klier-architectuur met luminale afwezigheid. Deze vernietiging kan verder duidelijk bij vergelijking van de kanker op het door de blauwe pijl, die enkele klier raamwerk bezit weefsel. Aan de linkerkant, de grijze rectangle hoogtepunten plaveiselepitheel, die beter kan worden gewaardeerd in de video als de endoscoop pannen boven het in zijn geheel. Dit plaveiselcelcarcinoom weefsel is een vlak homogeen gebied van saaie fluorescentie zonder klier architectuur.
. Figuur 1 Neoplasia in Barrett-slokdarm: Wit-licht endoscopie versus vitale kleurstof fluorescentie beeldvorming. (Links) opnamen die zijn gemaakt met wit-licht endoscopie. (Rechts) Overeenkomstige beelden die met vitale kleurstof verbeterde fluorescentie beeldvorming. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Met standaard endoscopische surveillance wordt neoplasie in BE vaak gemist 8 omdat goedaardige metaplasia niet te onderscheiden van hooggradige dysplasie en adenocarcinoom kan zijn. Als een instrument dat beter gastro-enterologen in staat zou stellen om dit momenteel onvermijdelijke fout te verhelpen, vitaal-kleurstof verbeterde fluorescentie beeldvorming wijst op een tissue's klier morfologie waardoor een duidelijke functie van het soort weefsel te onderscheiden. Bovendien, door het verstrekken van een gezichtsveld tot 2,5 cm, VFI stelt endoscopists om efficiënt en systematisch pan over de gehele distale slokdarm, die verdachte letsels meer op de voorgrond.
Om deze nieuwe techniek te gebruiken, eerst spuit een actueel contrastmiddel, proflavine, over het weefsel van belang. Dan, na het verwijderen van de endoscoop een 495-nm lange pass filter moet stevig worden gemaximeerd tot het MDM tip. Eindelijk, na het terugplaatsen van de endoscoop in de buurt van het weefsel van belang en dan overschakelen vanhet witte licht van de laser diode, een groene fluorescentie biedt in vivo beeldvorming van ingeboren kader van het weefsel.
In geval van continue suboptimale fluorescentie, met verse proflavine kunnen de resultaten te verbeteren, alsmede het inschakelen van de laserdiode een paar minuten voor het werkelijke gebruik en het aanpassen van de spanning. Afzonderlijk voor patiëntveiligheid, er zeker van de kap volledig is geschoven over het filter, zodat het filter gelijk met het uiteinde van de endoscoop. Dit op zijn beurt zal de beeldkwaliteit verbeteren door het voorkomen van slijm opbouw achter het filter zelf.
Terwijl VFI is in staat om klier morfologie, een tastbare verbetering van wit licht endoscopie karakteriseren, kan het niet oplossen cellulaire dysplasie. Dat wil zeggen dat de ruimtelijke resolutie van 50-100 micrometer maakt VFI staat differentiëren goedaardige metaplasie van low-grade dysplasie. Om deze diagnoses, hogere resolutie apparaten die cellulaire tra visualiseren onderscheidenzijn, zoals nucleaire en cellulaire polariteit scheppen, nodig 9,10. Als voorbeeld, hoge-resolutie microendoscopy is een nieuwe techniek die neoplastisch weefsel kan onderscheiden op cellulair niveau als kernen verlicht helder wit en nucleaire cytoplasmatische verhouding kan worden gewaardeerd. Smalle band imaging is een andere optie, maar het gebruik van twee verschillende scopes en processors en follow-up toediening van ofwel proflavine of fluoresceïne voor microendoscopy vereist; in tegenstelling VFI staat onmiddellijk confocale beeldvorming met een scope en een processor, een verlenging van anesthesie tijd met ongeveer 6-8 minuten. Omdat deze laatste apparaten concentreren op minuten tissue gebieden en dus missen neoplasieën, VFI, naast diagnose neoplasie, kan ook als een groothoek, het rode markering inrichting voor het plaatsen van hogere resolutie probes. Zo zal de toekomst van endoscopische screening op Barrett's dysplasie waarschijnlijk sprake van een combinatie aanpak van groothoek bewalans technologie, zoals VFI, samen met een mobiele indeling technologie zoals microendoscopy.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Er is niets te onthullen.
Acknowledgments
Dit werk wordt ondersteund door het National Cancer Institute van de National Institute of Health subsidie R01 CA140257-01.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Filter* | Schott North America, Inc., Duryea, Pennsylvania | Not Applicable | 495-nm long-pass filter |
| Halo Cap – Medium* | Barrx Medical | CP-002A | |
| Processor* | Pentax | EPK-i | |
| Multispectral Digital Microscope** | Not Applicable | Not Applicable | |
| Kimwipes | Kimberly-Clark | KimTech Science | S-8115 |
| Cidex | Advanced Sterilization Products | CIDEX OPA Solution | |
| Proflavine hemisulfate (0.01% w/v) | FDA (IND 102,217) | ||
| Laser Diode* | Nichia Corporation | Not Applicable | 455-nm |
| Image Capture* | Labview | Not Applicable | |
| Spray Catheter | Olympus | Not Applicable | |
| *Equipment specifics within Reference 6. **Equipment specifics within Reference 7 | |||
References
- Modiano, N., Gerson, L. B. Barrett's Esophagus: Incidence, etiology, pathophysiology, prevention and treatment. Therapeutics and Clinical Risk Management. 3, 1035-1145 (2007).
- Brown, L. M., Devesa, S. S., Chow, W. Incidence of Adenocarcinoma of the esophagus among white Americans by sex, stage, and age. Journal of the National Cancer Institute. 100, 1184-1187 (2008).
- Siegel, R., Naishadham, D., Ahmedin, J. Cancer Statistics, 2012. A Cancer Journal for Clinicians. 62, 10-29 (2012).
- Vieth, M., Ell, C., Gossner, L., May, A., Stolte, M. Histological analysis of endoscopic resection specimens from 326 patients with Barrett's esophagus and early neoplasia. Endoscopy. 36, 776-781 (2004).
- Pohl, H., Rosch, T., Vieth, M., et al. Miniprobe confocal laser microscopy for the detection of invisible neoplasia in patients with Barrett's oesophagus. Gut. 57, 1648-1653 (2008).
- Thekkek, N., et al. Modular video endoscopy for in vivo cross-polarized and vital-dye fluorescence imaging of Barrett's-associated neoplasia. Journal of Biomedical Optics. 18, 026007 (2013).
- Roblyer, D., et al. Multispectral optical imaging device for in vivo detection of oral neoplasia. Journal of Biomedical Optics. 13, 024019 (2008).
- Egger, K., et al. Biopsy surveillance is still necessary in patients with Barrett's oesophagus despite new endoscopic imaging techniques. Gut. 52, 18-23 (2003).
- Thekkek, N., et al. Vital-dye enhanced fluorescence imaging of GI mucosa: metaplasia, neoplasia, inflammation. Gastrointestinal Endoscopy. 75, 877-887 (2012).
- Muldoon, T. J., Anandasabapathy, S., Maru, D., Richards-Kortum, R. High-resolution imaging in Barrett's esophagus: a novel, low-cost endoscopic microscope. Gastrointestinal Endoscopy. 68, 737-744 (2008).
