Summary
Vital-dye forbedret fluorescens imaging (VFI) er en roman in vivo teknikk som kombinerer høy oppløsning epithelial bildebehandling med eksogen aktuell fluorescerende kontrast for å fremheve kjertel morfologi og avgrense neoplasi (høy klasse dysplasi og kreft) i den distale spiserør.
Abstract
Evnen til å skille benign metaplasi i Barretts øsofagus (BE) fra neoplasi in vivo er fortsatt vanskelig som begge vevstyper kan være flat og utvisket med hvitt lys bildebehandling alene. Som et resultat, vil en modalitet som fremhever kjertel arkitektur være nyttig å diskriminere neoplasia fra godartet epitelet i den distale spiserøret. VFI er en ny teknikk som bruker en eksogen aktuell fluorescerende kontrastmiddel for å avgrense høy klasse dysplasi og kreft fra godartet epitel. Nærmere bestemt, de fluorescerende bilder gir romlig oppløsning på 50 til 100 mikrometer og et synsfelt på opp til 2,5 cm, slik at endoscopists å visualisere kjertel morfologi. Ved eksitasjon, vises klassiske Barretts metaplasi som sammenhengende, jevnt fordelt kjertler og en samlet homogen morfologi; i kontrast, synes neoplastisk vev overfylt med fullstendig utslettelse av kjertel rammeverket. Her gir vi en oversikt overinstrumentering og nummerere protokollen av denne nye teknikken. Mens VFI gir en gastroenterolog med kjertel arkitektur av mistenkelig vev, kan celleforandringer ikke løses med denne modalitet. Som sådan, kan man ikke morfologisk skille Barretts metaplasi fra BE med lavgradig dysplasi via denne avbildningsfunksjonalitet. Ved handel av en nedgang i oppløsning med en større synsfelt, kan denne imaging system brukes i det minste som et rødt flagg bildeutstyr å målrette og biopsi mistenkelige lesjoner; likevel, hvis nøyaktighets tiltak er lovende, kan VFI blitt standard avbildningsteknikk for påvisning av neoplasia (definert som enten høy grad av dysplasi eller cancer) i den distale spiserøret.
Introduction
I løpet av de siste førti årene har forekomsten av esophageal adenokarsinom (EAC) økt betraktelig 1,2; men på grunn av sen diagnose, er det fem-års overlevelse lavere enn 20% 3. Den gjeldende standarden av endoskopisk undersøkelse i BE, forløperen til EAC, er hvitt lys endoskopi med tilfeldige fire quandrant tang 'biopsier av segmentet. Dessverre har denne teknikken savner ofte neoplasi, som kan være flat, subtile og vanskelig å skille på vanlig hvitt lys avbildning 4.. Mens det har vært suksess i å bruke confocal lasermikroskopi for å markere cellulære funksjoner in vivo, kan lesjoner fortsatt bli savnet på grunn av redusert synsfelt fem. Å ha en "bro"-teknologi som kan markere områder for videre confocal microendoscopic bildebehandling ville være markert verdifull.
Følgelig, en forbedret røde flagg bildebehandling modalitet som forbedrer evnen til å TARGEt og biopsi tidlig neoplasi i BE vil være medvirkende i å oppdage EAC på et tidlig, helbredelig stadium og kan føre til mer effektiv behandling og senere økt overlevelse. VFI er en ny metode som kombinerer høy oppløsning epithelial bildebehandling med eksogen aktuell fluorescerende kontrast, proflavin, for å markere kjertel morfologi og avgrense neoplasi (høy klasse dysplasi og kreft) i den distale spiserør i håp om å forbedre den in vivo diagnose seks. Ved magnetisering av proflavin, som konsentrerer seg i cellekjerner kort tid etter påføring, de fluorescerende bilder gir romlig oppløsning på 50 til 100 mikrometer og et synsfelt på opp til 2,5 cm, slik at endoscopists å visualisere kjertel morfologi. Som et resultat, kan denne tilnærmingen mage-og tarm å skille klassiske Barretts metaplasia, som har kontinuerlig, jevnt fordelte kjertler og en samlet homogen morfologi, BE med neoplasi, som har obliterasjon av kjertel arkitektur. Her beskriver vi protokollen av denne nye teknikken med en multispektrale endoskop, og gi representative resultater vedrørende nytten av denne enheten i skildrer den morfologiske transformasjon fra godartet metaplasi høygradig dysplasi og kreft.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
MERK: Informert samtykke er innhentet fra pasienter. Dessuten har denne forskningen er utført i samsvar med alle institusjonelle, nasjonale og internasjonale retningslinjer for menneskelig velferd.
En. Forbered datamaskin
- Snu laptop på og koble USB fra DVI2USB Capture Card.
To. Forbered Monitor
- Koble DVI-kabelen til å overvåke og PinP å la endoscopist å vise videoer fra disse skjermene i stedet for datamaskinen.
- Sørg for at den stående skjermen er på og er satt til DVI.
- Koble PinP til baksiden av Olympus systemet deretter trykker du på inngangsknappen på Olympus-systemet for å vise bildet på den store skjermen monteres på veggen.
Tre. Laser Diode Driver Setting
- Kontroller at laserdioden driveren er OFF. Det skal kun være slått på et par minutter før imaging er utført.
- Plugg i laptop, prosessor, laser diode driver, DVI splitter, og Epiphan fange kortet inn i strømskinne.
5. Kjør MDE Vidvinkelokular på Laptop Desktop
- Hit 'Gjeldende mappe'.
- Skriv inn pasientnummer og initialer og trykk "Opprett Pasient mappe".
6. Forbered Cap og Filter
- Ved håndtering av filter, alltid bruke hansker og Kimwipes for å minimere overføring av olje og smuss til filteret. Gasbind eller spritservietter kan etterlate fibre som kan forstyrre med bildebehandling.
- Legg noen Kimwipes på et bord for å skape en plattform for å legge ned filteret og cap. Dette desinfiserte området bør være lett tilgjengelig for gastroenterolog under prosedyren.
- Legg ned filteret og lokket og holde Kimwipes nærheten for bruk under prosedyren.
7. Klargjøring av pasient
- Samtykke pasient på brukav VFI og proflavin fargestoff før man kommer til endo suite.
- Posisjon pasienten for øvre endoskopi prosedyre.
- Fortsett med standard hvitt lys bildebehandling ved hjelp av en multispektrale digitalt mikroskop (MDM) 7.
8. Sett og Spray proflavin
- Etter endt med hvitt lys bildebehandling, sette inn og spray proflavin fargestoff enn vev av interesse. 1-5 mm bør være tilstrekkelig, avhengig av området av Barretts vev. Ved sprøyting av proflavin fargestoff på dette trinnet, blir god tid (minst 1 min) gitt for tilstrekkelig vev absorpsjon før VFI. Proflavin, som er dekket under en eksperimentell nytt legemiddel søknad fra FDA (IND 102 217), er et fluorescerende kontrastmiddel som konsentrerer seg innenfor cellekjerner kort tid etter påføring. Selv om VFI ikke kan løse enkelte mobilnettet morfologi, da laser diode panner løpet vev, gjør det reflekterte lyset endoscopist å sette generelle kjertel morphology.
9. Slå på laserdiode
- Slå på laserdiode. Gjør dette minst to minutter før bildebehandling begynner.
10. Forbered endoskop for VFI
- Trekk endoskopet helt.
- Før håndtering endoskopet, sørge for at assistenten har to par hansker på.
- Har den endoscopist holder endoskopet foran assistent som er ved siden av Kimwipe plattformen beskrevet ovenfor.
- Med Kimwipes, har assistenten renser tuppen av endoskopet. Sørg for å rengjøre den fremre overflaten forsiktig og også rense noen få centimeter langs siden av endoskop for enklere håndtering.
- Etter rengjøring, har assisterende avhende den ytre par hansker.
- Har assistenten satt på filteret. Sett kort sylindrisk fremspring på filteret inn i komplementære hull i endoskopet. Hold endoskopet vertikale å hjelpe prosessen.
- Holde filteh på plass ved å skyve lokket over filteret og presse den ned over enden av endoskopet. Pass på at hetten er sikker og skjøvet helt på med kantene flush med endoskopet. Pass på at kanten på lokket strekker seg litt over tuppen av endoskopet. Til slutt, sørg for at filteret er fortsatt på plass, og skylle med tuppen av endoskopet.
11. Sett endoskop tilbake i spiserøret og bilde
12. Fjern endoskop fra spiserør
- Bruke Kimwipes dra forsiktig hetten og filtrere ut endoskopet. Kast bort hetten og rengjør filteret for neste sak.
13. Clean Filter
- Rengjøre filteret forsiktig med Kimwipes.
- Fyll en liten kopp med Cydex og senk filteret i 12 min. Hver noen minutter slår filteret over.
- Rengjøre filteret forsiktig med Kimwipes.
- Senk-filter, denne gang i sterilt vann. Etter fem minutter, bruker en skvett bottle og fukte sterilt vann over filteret.
- Plasser filteret på noen Kimwipes og la det tørke.
- Når tørr, plass i oppbevaringsboksen i mellom Kimwipes.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Figur 1B viser klassisk Barretts øsofagus uten dysplasi omgitt på grensen av normal plateepiteldysplasi. Fra og med den flatere squamous vev, som er perifert plassert, og indikeres av de blå piler, i et homogent område av matt fluorescens tilstede uten kjertel arkitektur. De grønne pilene viser en sirkulær grønn linje rundt plateepitel vev. Denne disposisjonen er gjenstand som følge av hetten av endoskopet. Flytte til sentralt Barretts vev, kan kjertelstrukturer defineres som grønn fluorescens rundt en mørkere lumen. Selv om noen kjertler er langstrakt, er det liten forvrengning mellom tilstøtende kjertler, som bredden av de kjertler er lik, og kantene er klart definert. Endelig er kjertler og de lumen jevnt fordelt uten klumper eller samles til stede.
2B viser Barretts øsofagus med lavgradig dysplasi. Detviktig å merke seg at selv om det er lav grad av dysplasi stede, dette kan ikke bli visualisert ved morfologiske kriterier via denne avbildningsfunksjonalitet. Således, basert på morfologiske mønster, dette vevet fremdeles klassifisert som godartet. Mens homogene kjertler og lumen i gul oval antyder bare metaplasi, indikerer den blå oval et område av stor grad sammensmeltet kjertler. Det vil si at tykkelsen av de kjertler har økt, mens mørkere luminale hulrommet er blitt tynn og nesten fraværende. Disse overfylt og litt forvrengt kjertler, derimot, har diskrete, grenser og har en tendens til å være homogen. Videre er det ingen effacement tilstede som kantene av kjertlene er glatt, slik at vevet er fremdeles godartet. Den røde pilen indikerer vev som er ute av fokus, og i videoen kan lett skilles. Endelig viser den svarte pilen bobler som er gjenstand.
I Figur 3B viser den røde ovale den mest fremtredende område med høy klasse dysplasia. Disse kjertlene er overfylt som de har tynne uregelmessige grenser sammen med områder av vev med nær en utflating på kjertel arkitektur. Det vil si at kjertlene ikke lenger tydelige, men heller smelter sammen, med sine lumen er liten og uregelmessig. Selv små, sannsynligvis indikerer den fortsatte tilstedeværelsen av noen lumen høyverdig dysplasi som det er oftere i invasiv kreft hvor lumen er fullstendig tapt. I motsetning til høyverdig dysplasi, fremhever den gule oval ondartet vev. Her er kjertel arkitektur utslettet og lumen er i stor grad fraværende.
Figur 4B viser et sentralt adenocarcinoma. Legg merke til første kreften innenfor den røde ovale og fullstendig utslettelse av kjertel arkitektur med luminal fravær. Dette utslettelse kan bli ytterligere styrket når man sammenligner kreft til vevet indikert av den blå pilen, som besitter noen kjertel rammeverk. På venstre, den grå rectangle høydepunkter plateepiteldysplasi, som kan bli bedre verdsatt i video når endoskopet panner over den i sin helhet. Dette plateepitel vev er en flat homogen området kjedelig fluorescens uten kjertel arkitektur.
. Figur 1 Neoplasia i Barretts øsofagus: White-light endoskopi vs vital fargestoff fluorescens bildebehandling. (Venstre) Bilder tatt med hvitt lys endoskopi. (Høyre) tilsvarende bilder tatt med vital-dye forbedret fluorescens bildebehandling. Vennligst klikk her for å se en større versjon av dette tallet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Med standard endoskopisk undersøkelse, er neoplasi i BE ofte savnet 8 fordi godartet metaplasi kan være umulig å skille fra høyverdig dysplasi og adenokarsinom. Som et verktøy som ville bedre at gastroenterologer å bøte på dette øyeblikket uunngåelig feil, understreker viktig-dye forbedret fluorescens bildebehandling en vevets kjertel morfologi og gir dermed en distinkt funksjon for å skille de vevstyper. Videre, ved å tilby et synsfelt opp til 2,5 cm, gjør at VFI endoscopists å panorere over hele distale spiserør effektivt og systematisk, noe som gjør mistenkelige lesjoner mer fremtredende.
For å utnytte denne romanen teknikk, første spray en aktuell kontrastmiddel, proflavin, over vev av interesse. Deretter, etter å ha fjernet endoskopet en 495-nm lange-pass filteret må sikkert avkortet til MDM spissen. Til slutt, etter å ha satt inn igjen endoskopet nær vev av interesse og deretter bytter fradet hvite lyset til laser diode, gir en grønn fluorescens in vivo bilder av vevets kjertel rammeverk.
I tilfeller med kontinuerlig suboptimal fluorescens, kan med ferske proflavin forbedre resultatene så vel som å slå på laserdiode noen minutter før faktisk bruk og justere spenningen. Separat, for pasientens sikkerhet, være sikker på at hetten er blitt skjøvet helt over filteret, slik at filteret er i flukt med enden av endoskopet. Dette i sin tur vil øke bildekvaliteten ved å hindre slim oppbygning bak selve filteret.
Mens VFI er i stand til å karakterisere kjertel morfologi, en konkret forbedring med hvitt lys endoskopi, kan det ikke løse mobilnettet dysplasi. Det vil si, den romlig oppløsning på 50-100 mikrometer gjør VFI ute av stand til å skille benign metaplasi fra lavgradig dysplasi. For å skille disse diagnosene, høyere oppløsning enheter som visualiserer cellular tradens, slik som kjernefysiske polaritet og cellulær samles, er nødvendig 9,10. Som et eksempel, er høy oppløsning microendoscopy en mer ny metode som kan differensiere neoplastisk vev på et cellulært nivå som kjerner blir belyst hvithet og atom til cytoplasmisk forholdet kan bli verdsatt. Smalt bånd bildebehandling er et annet alternativ, men det krever bruk av to ulike omfang og prosessorer og oppfølging administrasjon av enten proflavin eller fluorescein for microendoscopy; i motsetning VFI tillater umiddelbar confocal bildebehandling med ett omfang og en prosessor, forlenge anestesi tid med ca 6-8 min. Imidlertid, fordi de sistnevnte enheter fokusere på liten vevsområder og dermed glipp neoplasier, VFI, i tillegg til å diagnostisere neoplasia, kan også fungere som en Vidvinkelokular, red-flagging anordning for plassering av høyere oppløsning prober. Dermed vil fremtiden for endoskopisk screening for Barretts dysplasi sannsynligvis innebære en kombinasjon tilnærming av Widefield overvåklance teknologi, som VFI, sammen med en mobil klassifisering teknologi som microendoscopy.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Det er ingenting å avsløre.
Acknowledgments
Dette arbeidet er støttet av National Cancer Institute ved National Institute of Health stipend 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.
- 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).
