Summary
ここでは、反射共焦点顕微鏡(RCM)とRCMと光干渉断層撮影(OCT)を組み合わせた新しい非侵襲イメージングデバイスを使用して、高品質の画像を取得するためのプロトコルについて説明します。また、臨床医が臨床アプリケーションに精通し、通常の臨床ワークフローに技術を統合して患者ケアを改善できるようにします。
Abstract
皮膚がんは、世界中で最も一般的ながんの1つです。診断は、目視検査とダーモスコピー、続いて組織病理学的確認のための生検に依存しています。ダーモスコピーの感度は高いですが、特異度が低いため、生検の70%〜80%が組織病理学で良性病変と診断されます(ダーモスコピーの偽陽性)。
反射共焦点顕微鏡(RCM)および光干渉断層撮影(OCT)イメージングは、皮膚がんの診断を非侵襲的に導くことができます。RCMは、 エンフェイス 層の細胞形態を可視化します。黒色腫および色素性角化細胞性皮膚がんの診断特異性をダーモスコピーよりも2倍にし、良性病変の生検数を半減させました。RCMは米国で請求コードを取得し、現在クリニックに統合されています。
しかし、イメージングの深さが浅い(~200 μm)、色素沈着していない皮膚病変のコントラストが悪い、 顔 面層でのイメージングなどの制限により、非色素性基底細胞がん(BCC)(基底細胞層に隣接する表在性BCCとより深い浸潤性BCC)の検出に対する特異性が比較的低くなります。対照的に、OCTは細胞の分解能に欠けるが、垂直面の組織を~1mmの深さまで画像化するため、BCCの表面的なサブタイプとより深いサブタイプの両方を検出できます。したがって、両方の手法は本質的に補完的です。
「マルチモーダル」のRCM-OCT複合デバイスは、 顔 面モードと垂直モードの両方で皮膚病変を同時に画像化します。BCCの診断と管理(表在性BCCの非外科的治療と深部病変の外科的治療)に役立ちます。RCM単独よりも色素沈着していない小さなBCCを検出することで、特異性の著しい改善が得られます。RCMおよびRCM-OCTデバイスは、皮膚がんの診断と管理に大きなパラダイムシフトをもたらしています。ただし、現在、それらの使用は、学術的な三次医療センターと一部の私立診療所に限定されています。このホワイトペーパーでは、臨床医がこれらのデバイスとそのアプリケーションに精通し、日常的な臨床ワークフローへのトランスレーショナルバリアに対処します。
Introduction
伝統的に、皮膚がんの診断は、病変の目視検査とそれに続く皮膚鏡と呼ばれる拡大レンズを使用して疑わしい病変を詳しく調べることに依存しています。皮膚鏡は、皮膚がんを診断するための目視検査よりも感度と特異性を高める表面下の情報を提供します1,2。しかし、ダーモスコピーは細胞の詳細を欠いており、組織病理学的確認のための生検につながることがよくあります。ダーモスコピー3の特異性が低く変動する(67%から97%)ため、偽陽性と生検が発生し、病理に良性の病変を示すことが判明します。生検は、出血や痛みを引き起こす侵襲的な処置であるだけでなく4、瘢痕化による顔などの美容的に敏感な領域でも非常に望ましくありません。
既存の制限を克服することによって患者ケアを改善するために、多くの非侵襲的なin vivoイメージングデバイスが検討されています5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18.RCMおよびOCTデバイスは、皮膚病変、特に皮膚がんの診断に使用される2つの主要な光学的非侵襲的デバイスです。RCMは、米国でCurrent Procedural Terminology(CPT)請求コードを取得しており、学術三次医療センターや一部の私立診療所でますます使用されています7、8、19。RCMは、組織学的(細胞)に近い解像度で病変を画像化します。しかし、画像は顔面(一度に1層の皮膚の可視化)にあり、画像の深さは~200μmに制限されており、表在性(乳頭状)真皮にのみ到達するのに十分です。RCMイメージングは、皮膚のさまざまな構造からの反射率コントラストに依存しています。メラニンは最高のコントラストを与え、色素性病変を明るく診断しやすくします。したがって、ダーモスコピーと組み合わせたRCMは、黒色腫20を含む色素性病変のダーモスコピーよりも診断(感度90%および特異度82%)を大幅に改善しました。ただし、ピンク色の病変、特にBCCのメラニンコントラストが不足しているため、RCMの特異度は低くなります(37.5%〜75.5%)21。別の一般的に使用される非侵襲的デバイスである従来のOCTデバイスは、皮膚内の深さ1 mmまでの病変を画像化し、垂直面で視覚化します(組織病理学と同様)9。ただし、OCTはセルラー解像度に欠けています。OCTは主に角化細胞病変、特にBCCの診断に使用されますが、それでも特異度は低くなります9。
したがって、これらのデバイスの既存の制限を克服するために、マルチモーダルRCM−OCTデバイスが構築されている22。このデバイスは、単一のハンドヘルドイメージングプローブ内にRCMとOCTを組み込んでおり、病変の同時登録されたエンフェイスRCM画像と垂直OCT画像を同時に取得できます。OCTは病変の建築的詳細を提供し、皮膚内のより深い(~1mmの深さまで)画像化することができます。また、ハンドヘルドRCMデバイス(~0.75mm x 0.75mm)と比較して、~2mm22の広い視野(FOV)を備えています。RCM画像は、OCTで特定された病変の細胞の詳細を提供するために使用されます。このプロトタイプはまだ商品化されておらず、診療所23、24、25で治験装置として使用されています。
皮膚がんの診断と管理の改善に成功したにもかかわらず(文献で裏付けられているように)、これらのデバイスはまだ診療所で広く使用されていません。これは主に、これらの画像を読み取ることができる専門家の不足によるものですが、ベッドサイドで診断品質の画像を効率的に(臨床時間枠内で)取得できる訓練を受けた技術者が不足していることも原因です8。この原稿の目標は、診療所でのこれらのデバイスの認識と最終的な採用を促進することです。この目標を達成するために、皮膚科医、皮膚病理学者、モース外科医に、RCMおよびRCM-OCTデバイスで取得した正常な皮膚がんおよび皮膚がんの画像を周知します。また、皮膚がんの診断のための各デバイスの有用性についても詳しく説明します。最も重要なことは、この原稿の焦点は、これらのデバイスを使用した画像取得の段階的なガイダンスを提供することであり、臨床使用のための高品質の画像を保証します。
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Protocol
以下に説明するすべてのプロトコルは、機関の人間の研究倫理委員会のガイドラインに従います。
1. RCMデバイスとイメージングプロトコル
注:市販されている in vivo RCMデバイスには、ワイドプローブRCM(WP-RCM)とハンドヘルドRCM(HH-RCM)の2つがあります。WP-RCMは、デジタル皮膚鏡と統合されています。これら2つのデバイスは、個別に、または組み合わせたユニットとして入手できます。以下は、最新世代(第4世代)のWP-RCMおよびHH-RCMデバイスとその臨床適応を使用した画像取得プロトコルです。
- 病変の選択と臨床適応
- 次のタイプの病変を探します:皮膚鏡的に曖昧なピンク(BCC、扁平上皮癌[SCC]、光線性角化症[AK]、その他の良性病変)または色素性病変(母斑および黒色腫、色素性角化細胞病変);臨床検査またはダーモスコピー検査で最近変化した母斑。炎症パターンを決定するための炎症性病変。
- レンチゴ悪性腫瘍(LM)マージンのマッピングを実行して病変の範囲を決定し、乳房外パジェット病(EMPD)やLMなどの無症候性拡張を伴う疾患の生検部位のマッピングと選択を行います。
- 局所薬(イミキモド)、放射線、光線力学療法、レーザーアブレーションなどの非外科的治療の非侵襲的モニタリングを実施します。
- デバイスの選択には、皮膚の比較的平らな表面(体幹と四肢)にある病変にはWP-RCMデバイスを使用し、曲面(鼻、耳たぶ、まぶた、生殖器)の病変にはHH-RCMデバイスを使用します。
注意: イメージングデバイスの選択は、主に病変の位置によって異なります。 - イメージングのために、患者を完全にリクライニングチェアまたは枕またはアームレスト付きの平らな検査テーブルに置き、平らなイメージング面を実現します。
注:古い世代(第3世代)のWP-RCMデバイスは、病変ごとに~30分かかりました。現在クリニックで使用されている新世代(第4世代)のWP-RCMデバイスでは、単一の病変のイメージングに~15分かかる場合があります。取得時間が短縮されたにもかかわらず、患者を快適に配置することで、モーションアーチファクトを最小限に抑え、高品質の画像の取得を支援します。次の手順は、患者を正しく配置するのに役立ちます。 - イメージングの準備をするには、病変と周囲の皮膚をアルコールワイプできれいにして、汚れ、ローション、メイクを取り除きます。組織の微細構造の視覚化を妨げる可能性のある気泡を避けるために、ティッシュウィンドウを取り付ける前に毛むくじゃらの皮膚表面を剃ってください。
注意: 重い化粧品や日焼け止めを取り除くには、アルコールで洗浄する前に、穏やかな石鹸と水でサイトを清掃してください。 - WP-RCMデバイスを使用した画像取得(図 1, 図 2, 補足図S1, 補足図 S2そして 補足図 S3)
注:WP-RCMデバイスは、スタック、モザイク、ライブシングルフレームビデオ、およびシングルフレーム画像をキャプチャできます。- 使い捨てのプラスチック製ウィンドウキャップを病変に取り付けるには(図1)、最良の画像を得るためにプローブを病変に対して垂直に配置します。接続の例については、図1A-Fを参照してください。プラスチック製の窓の中央に鉱油を一滴加え、窓の幅全体に注意深く広げます(図1A)。プラスチック製の窓の粘着側から用紙の裏地を取り外します。しわにならないように肌をやさしく伸ばし、窓を取り付けます。
注意: 安全で粘度の高い食品グレードの鉱油を使用してください。病変が中央に配置され、全体が覆われていることを確認してください。8 mm x 8 mmを超える病変の場合、ダーモスコピーに基づいて懸念領域を画像化するか、病変全体をカバーするために個別の画像セッションを実行します。 - ダーモスコピー画像の取得(図1C、D)
注:ダーモスコピー画像は、病変内を移動するためのガイドとして役立つように取得されます。ダーモスコピー画像と共焦点画像の間の完全な位置合わせを確実にするために、次の手順を使用する必要があります。- WP-RCMプローブをプラスチック製のウィンドウキャップの上に置き、プローブの最適な挿入角度を概算します(図1C)。プローブの側面にある小さな白い矢印(図1C)を見つけ、ダーモスコピーカメラの側面にある矢印(図1C)に合わせます。
- ダーモスコピーカメラをプラスチック製のウィンドウキャップに挿入します(図1D)。カメラのトリガーを押して画像を取得します。皮膚鏡を取り外します。イメージングセッションを開始する前に、皮膚鏡の画像が病変表面全体を覆っていることを確認してください。
- RCMプローブをプラスチック製の使い捨てキャップに取り付けるには(図1E、F)、使い捨てのプラスチック製ウィンドウキャップ内にエンドウ豆サイズの超音波ゲルを置きます(図1E)。鋭いカチッという音がするまでプローブをキャップ内に挿入します(図1F)。
注意: 最良の画像を得るには、プローブをプラスチック窓に垂直に(90°の角度で)挿入します。検査椅子の高さを上げて、より平らな表面を実現し、モーションアーチファクトを減らし、気泡を排出し(図3 および 図4)、皮膚への確実な取り付けを確保できます。 - RCM画像の取得(図2、補足図S1、補足図S2)
- ダーモスコピー画像(ステップ5.2)を使用して、RCM画像取得をガイドします(補足図S1)。病変の中心を選択し、皮膚の最上層(最も明るい層)である角質層の核層を特定します(補足図S1)。
- このレベルで 撮像深度 を ゼロ に設定します(補足図S1)。
注意: この深さは、病変内の後続の層の実際のz深度を決定するための基準点として機能します。 - スタックアイコンを押して、病変の中心にあるスタック(図2および補足図S1)を取得します。ドロップダウンメニューから解剖学的部位を選択します:顔または体。ステップサイズを4.5 μm、深さを250 μmに設定します。
注意: 角質層からスタックを開始し、真皮の最も深い可視層で終了します。 補足図S1 はスタックの取得方法の例を示し、 図2 はスタックの例を示しています。 - モザイクの取得:真皮-表皮接合部(DEJ)で最初のモザイクを取得します(補足図S2)。取得したスタック内のDEJ層を特定し、マウスを使用して、病変全体を覆う8 mm x 8 mmの正方形を選択します。モザイクアイコンを押して操作を完了します(補足図S2)。角質層、棘層、基底上層、DEJ、表在性乳頭真皮など、さまざまな深さで少なくとも5つのモザイクを取得します。
- DEJ モザイクを開いて、後続のモザイクの取得をガイドします。DEJモザイク上の任意の構造をクリックして、ライブビューイメージングでその領域を表示します。下にスクロールして真皮のモザイクを取得し、次に上にスクロールして(DEJから)表皮のモザイクを取得します。
- 取得したモザイクをベッドサイドにいる専門のRCMリーダーが評価して、関心のある領域を特定し、スタックを取ります。ベッドサイドに専門家がいない場合は、ダーモスコピーで均一なパターンで、各象限に1つ、病変の中央に1つずつ、5つのスタックをキャプチャします(ステップ1.5.2)。不均一な病変の場合は、すべてのダーモスコピー機能をカバーするために追加のスタックを取得します。
注:「スタック」(図2)は、表皮の最上層から表在性真皮(~200 μm)までの深さで取得された高解像度の単一フレームの小視野(FOV)画像(0.5mm x 0.5 mm)のシーケンシャルコレクションです。「モザイク」(補足図S2)は、個々の500 μm x 500 μmの画像を「X-Y」(水平 面 面)でつなぎ合わせた画像の大きなFOVです。
- イメージングセッションの完了
- [ イメージングの完了]をクリックします。
- 顕微鏡をプラスチック窓から取り外します。患者の皮膚をぴんと張ってプラスチックの窓をそっと取り外し、廃棄します。アルコール綿棒で皮膚の油分を拭き取ります。
- 顕微鏡レンズを囲む保護コーンを取り外します。対物レンズの先端をアルコール綿棒で拭き取り、超音波ジェルを取り除きます。対物レンズをペーパータオルで乾かします。プラスチックコーンを顕微鏡プローブに再度取り付けます。
注:画像を読み取ることができ、レポートを生成し、訓練を受けた医師がベッドサイドで署名することができます。エキスパートリーダーがいない場合、クラウドを介して画像を転送するか、ライブテレコンフォーカルセッション26を介してリモートエキスパートに相談することができます。
- 共焦点診断評価レポートの生成(補足図S3)
- [ 新しい評価] をクリックします。ドロップダウンメニューで事前に選択されたオプションから診断を入力します。
- 別のイメージングセッションが必要な場合は、 不十分な画像を選択し、再キャプチャする必要があります。説明的な診断が必要な場合は、[ その他 ]を選択し、フォームの最後にあるフリーテキストボックスに説明してください。請求7 の CPT コードを入力します (補足図 S3A)。レポートチェックリスト(補足図S3B)からイメージング中に見られる適用可能な特徴を選択します。チェックリストから該当する管理を選択します。
注意: HH-RCMイメージングに適用される請求コードはありません。 - [ 完了]をクリックして署名します。レポートを PDF として生成し、印刷します。医師が署名したレポートを取得し、請求のために患者のカルテに追加します。
- 使い捨てのプラスチック製ウィンドウキャップを病変に取り付けるには(図1)、最良の画像を得るためにプローブを病変に対して垂直に配置します。接続の例については、図1A-Fを参照してください。プラスチック製の窓の中央に鉱油を一滴加え、窓の幅全体に注意深く広げます(図1A)。プラスチック製の窓の粘着側から用紙の裏地を取り外します。しわにならないように肌をやさしく伸ばし、窓を取り付けます。
- HH-RCMデバイスを使用した画像取得(図5)
注:HH-RCMデバイスは、スタック、ライブシングルフレームビデオ、およびシングルフレームイメージをキャプチャできます。- 医師が特定した病変を紙の指輪で囲みます。セクション 3 で説明する手順を使用します。患者の位置決めと病変部位の洗浄に。
注意: 病変のサイズに基づいてペーパーリングのサイズ(5〜15 mm)を選択して、病変の境界を定義し、病変内で画像化が行われるようにします。紙のリングが利用できない場合は、紙テープを使用して病変を定義します。 - 顕微鏡レンズを覆っているプラスチックキャップを取り外します。HH-RCMの対物レンズにエンドウ豆サイズの超音波ゲルを塗布し、プラスチックキャップで覆います(補足図S3A)。皮膚に触れるプラスチックキャップの側面にミネラルオイルをたっぷりと加えます。
注意: 必要に応じて、非常に乾燥した肌のオイルの量を増やします。 - プローブを皮膚の病変部位にしっかりと押し付けます。HH-RCMデバイスのz深度コントロールを使用して、病変内のさまざまな深さで上下に移動します(補足図S3B)。関心領域内の複数の単一フレーム画像とスタックを取得します。ステップ 1.5.4.3 の説明に従ってスタックを取得します。
- WP-RCMデバイスを取り付けられない大きな病変の場合は、HH-RCMプローブを病変表面全体に動かして、さまざまな層で連続ビデオを撮影します。 これを行うには、ビデオキャプチャ記号 をクリックします。必要に応じて、血管内の血球の動きを記録します。
注:これらのビデオは、後でソフトウェアを使用してステッチし、モザイクに似た大きなFOV画像を提供できます。 - イメージングセッションが完了したら、[ イメージングの完了 ]を押します。アルコール綿棒で病変をきれいにして油を取り除きます。プローブの対物レンズから超音波ゲルをアルコールワイプで洗浄し、プラスチックキャップを再度取り付けて取り外します。
注意: 技術者が操作できるWP-RCMデバイスとは異なり、HH-RCMは、画像をリアルタイムで解釈して病変内をナビゲートし、正しい診断に到達できるRCMリーダーが操作する必要があります。
- 医師が特定した病変を紙の指輪で囲みます。セクション 3 で説明する手順を使用します。患者の位置決めと病変部位の洗浄に。
2. RCM-OCTデバイスとイメージングプロトコルの組み合わせ
注: RCM-OCT デバイスのプロトタイプは 1 つだけです。このデバイスにはハンドヘルドプローブがあり、HH-RCMデバイスと同様に、すべての体表面で使用できます。RCMスタック(RCMデバイスと同様)とOCTラスター(連続した断面画像のビデオ22)を取得します。RCM 画像と OCT 画像はどちらもグレースケールです。RCM 画像の FOV は ~200 μm x 200 μm ですが、OCT 画像の FOV は幅 2 mm x 奥行き 1 mm です。以下は、RCM-OCTデバイスを使用した画像取得プロトコルとその臨床適応症です。 図6 はRCM-OCTデバイスのイメージを示し、 図7 はRCM-OCTデバイスのソフトウェアシステムを示しています。
- 病変の選択
- BCCを除外するために、皮膚鏡的に曖昧なピンク色または色素性病変を探します。
- 管理のためにBCCの深さを評価し、治療後の残存BCCを評価します。
- イメージングのための患者の位置決め:RCM-OCTデバイスで単一の病変をイメージングするには、最大20分かかる場合があります。このデバイスは、HH-RCMデバイスと同様のハンドヘルドプローブでもあるため、病変上を自由に移動できます。患者のポジショニングの詳細については、セクション1.4を参照してください。上。
- イメージング部位の準備:このプローブを使用するときは、病変の境界に過剰な髪の毛や局所不純物がなく、明確に定義されていることを確認してください。ステップ 1.4.1 を参照してください。詳細については上記を参照してください。
- RCM-OCTデバイスを使用した画像取得(図6 および 図7)
- HH-RCMに使用したプローブと同様にプローブを準備します(手順1.6.1〜1.6.2)。
- ラインイメージングモードとラスターモードで画像を取得します。
- イメージング設定をクリックします(図7A)。ラインイメージングモードを選択して、RCM画像(セルラー解像度)を取得します(図7B)。ステップサイズを5μm、ステップ数を40に設定します(図7A)。
- [グラブ]をクリックします。ステップ 1.5.4.3 に従ってスタックを取得します。完了したら、[フリーズ]ボタンをクリックします。
- イメージング設定をクリックします。ラスターモードを選択して、病変構造の相関OCTビデオを集録します(図7B)。[技術者]タブに切り替えます(図7C)。完了したら、[グラブ]ボタン(図7A)をクリックし、すぐに保存ボタンを押します。
- 医師の興味に基づいて複数のスタックとビデオを取得します。
- 手順1.6.5の説明に従って病変と機械を清掃します。
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Representative Results
反射共焦点顕微鏡(RCM)
RCMでの画像解釈:
RCM画像は、病理組織学的スライドの評価を模倣する方法で解釈されます。モザイクは、スキャン倍率(2倍)での組織学切片の評価と同様に、全体的な建築の詳細を取得し、関心のある領域を特定するために最初に評価されます。これに続いて、高倍率(20倍)でスライドを評価するのと同様に、細胞の詳細を評価するためにモザイクを拡大します。 図8 は、このような画像解析のスキーマを示す。
画質:
皮膚の関連する深さで取得された、重大なアーチファクトのない高品質の画像は、正しい診断に不可欠です。 図 4A は、そのようなイメージの 1 つを示しています。解釈できない画像の主な理由は、アーティファクトまたは画像の取得経験不足に関連しています。図 3 と 図4B は、気泡、表面の破片、モーションアーチファクトなどのアーチファクトがあり、診断評価を妨げる画像を示しています。RCMオペレーターは、画像取得の技術的側面を習得することに加えて、関連する深さでの画像取得を可能にするために、さまざまなスキン層の形態に精通している必要があります。
RCM上の正常な皮膚層の外観:
エンフェイス (水平面)の「組織学に近い」品質の画像は、表皮の最上層から皮膚の表在性乳頭真皮まで、さまざまな深さでRCMデバイスを使用して取得されます。RCMは、皮膚5、27における様々な層の識別を可能にする独自の用語を有する。 図2 は、スタックから異なる深度で取得した5つのシングルフレーム画像を示しています。
RCM上のさまざまなセルの外観:
RCM上の画像は、皮膚のさまざまな細胞のサイズと屈折率が異なるため、非常に明るい構造から暗い構造まで、グレースケールで表示されます。メラニン、ケラチン、コラーゲンは、皮膚の反射率が最も高い源です28,29。したがって、メラノサイト(平凡および悪性)、メラニン化ケラチノサイト、およびメラノファージなどのメラニンを含む細胞は明るく見えます。同様に、角質層や角質嚢胞などのケラチンが豊富な細胞は明るく見えます。層顆粒のケラチノサイトに存在するケラトヒアリン顆粒も明るく見える。高い反射率の別の可能な源は、ランゲルハンス細胞30および炎症細胞28,29におけるバークベック顆粒である。対照的に、核内含有量は反射率を欠き、共焦点31では暗く見える。これはムチン分泌物にも当てはまります。血管は乳頭状真皮にあります。それらは水平または垂直の反射率低下構造として現れる。白血球は、これらの低反射性血管32内の明るい、過反射性の、丸い、小さな細胞として現れる。白血球輸送は、ライブイメージング中に顕著です。図9は、RCM上の正常なスキン層の外観を示しています。ビデオ1は、RCMでの白血球輸送の例を示しています。
RCMの腫瘍特異的機能:
腫瘍特異的な特徴は十分に確立されており、良性病変と悪性病変を区別するのに役立ちます。例えば、末梢柵および「裂け目のような」空間を有する腫瘍結節は、BCC33に特異的な特徴である。同様に、表皮のページ様有核細胞、DEJの異型細胞、および乱れた表皮パターンは、黒色腫の診断を示唆しています34。非定型および乱れたハニカムパターンは、RCMでSCC33 を診断するための重要な機能です。 図10 は、RCM画像に見られるBCC、黒色腫、およびSCCの例を示しています。
RCMとOCTを組み合わせたデバイス
RCM-OCTでの画像解釈:
RCM-OCT 画像の解釈では、スタックとラスターの両方が評価されます。スタックは細胞レベルと病変のさまざまな深さで情報を提供し、ラスターは病変の垂直ビューを提供し、病変の全体的な構造に関する情報を提供します。この垂直方向のビューは、BCC、特にRCMで暗い影として表示されることがあり、見逃される可能性のある表面的なBCCの検出に不可欠です25。OCT画像の縦図では、BCC腫瘍結節と表皮の連続性、および裂け目の暗い領域による真皮からの分離がはっきりと識別できます。 図11 は、BCCの皮膚鏡検査、RCM、OCT、および組織学的相関の例を示す。
RCM-OCTの正常な皮膚層の外観:
スキンレイヤーは、HH-RCMデバイスで取得したRCM画像に似ています。より詳細なものは、「共焦点上の様々な皮膚層の出現」および「共焦点上の様々な細胞の出現」のセクションおよび 図9に提供される。
RCM と同様に、OCT ラスター イメージはグレー スケールです。ただし、OCT ラスターは、従来の組織学スライドと同様の垂直ビューを示しますが、セルラー解像度が不足しています。OCT画像は、市販の従来のOCTデバイス画像と同様の外観を有する。角質層は細くて明るい(過反射)線として現れ、下にある表皮は灰色がかった色(低反射)に見えます。乳頭状真皮は表皮よりも明るく見え、網状真皮の最も深い部分は信号35の喪失により最も暗く(無反射)に見えます。DEJは、灰色がかった表皮と明るい乳頭状真皮の間の移行帯として識別できます。 図12 は、健康なボランティアの手の正常な皮膚から取得したRCMおよびOCT画像を示しています。
細胞の分解能は不可能ですが、OCTには多くの構造が見えます。 血管は、反射性(シグナルフリー)、水平または垂直の管状構造として乳頭真皮に容易に見ることができます。毛包は通常、真皮の無反射性、円形または管状の構造です。それらの眼底(毛包の最上部)は、ライブラスターイメージングセッション中に真皮から出て、表皮から斜めに突き出ているのが見られます。彼らはしばしば表皮36の表面に信号影を落とす。時々、毛幹が毛包から出ているのが見られ、それらの識別が容易になります。 図 11 に、これらの構造のビューを示します。
RCM-OCTでのBCCの出現:
RCMにおけるBCCの出現については、RCMの「腫瘍特異的な特徴」のセクションで説明されています。OCTでは、BCC腫瘍結節は、「裂け目」の反射性の暗い領域に囲まれて見られる灰色がかった丸い反射性低反射性結節として容易に検出できます。この結節は、表在性BCCの表皮の上にある灰色がかった帯に付着しているのを見ることができます。BCC腫瘍結節は、しばしば、過反射性の白色の肥厚コラーゲン束23に囲まれている。浸潤性BCCや形態形態型BCCなどの他のサブタイプは、OCTで診断するのが難しいです。 図 11 に、OCT ラスターによってキャプチャされた BCC のビューを示します。
図1:WP-RCMアタッチメント:第4世代WP-RCMデバイス。 (A)プラスチック窓の中央に鉱油を一滴置きます。(B)プラスチック窓を病変の中央に配置します。(C)顕微鏡ヘッドの矢印(緑色の破線の円)と皮膚鏡の矢印(黄色の破線の円)を一致させます。(D)皮膚鏡をプラスチックウィンドウに挿入し、クリックして正しい向きで皮膚鏡画像を撮影します。(E)皮膚鏡を取り外し、プラスチック窓の内側に超音波ゲルを追加します。(F)顕微鏡ヘッドを病変に対して90°の角度でプラスチック窓に完全に取り付けます。略称:WP-RCM = ワイドプローブ反射共焦点顕微鏡。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図 2: スタックの例。 通常のスキンから連続した z 深度で取得された単一フレーム画像のコレクションを示すスタック。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図3:低品質の画像。 (A)いくつかの気泡(黄色の矢印)、外部材料(黄色の円)、おそらく紙繊維、およびプラスチックキャップのフリンジ(赤いボックス)を示す表皮レベルの低品質の画像で、顕微鏡の皮膚への不適切な取り付けを示しています。(B,C)パネルAから拡大された領域。スケールバー= 50μm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図4:高画質共焦点画像と低画質の共焦点画像の比較。 (A)アーチファクトのない表皮レベルでの高品質のモザイク(図6から)。(B)表皮レベルの低品質のモザイクは、いくつかの大きな泡(青い矢印)を示し、評価に影響を与える可能性があります。スケールバー= 50μm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図5:第4世代HH-RCMデバイスを使用したHH-RCMアタッチメント。 (A)プラスチックキャップを外し、レンズの上部に超音波ジェルを追加します。(B)プラスチックキャップ(緑色の矢印)をデバイスに再度取り付け、病変の上に置いてイメージングします。略称: HH-RCM = ハンドヘルド反射率共焦点顕微鏡。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図6:RCM-OCTデバイス。 (A)組み合わせたRCM-OCTデバイスのハンドヘルドプローブ(黄色の矢印)。(B)OCT画像(黒い矢印)とRCM画像(緑の矢印)を同時に表示するライブイメージングウィンドウを備えたRCM-OCTデバイス。略語: RCM = 反射率共焦点顕微鏡;OCT = 光コヒーレンストモグラフィー。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図7:RCM-OCTソフトウェアプラットフォーム。 ライブイメージングウィンドウからのスナップショットは、(A)OCT画像(青いひし形)とセルラー解像度のRCM画像(黄色の星)を同時に表示します。ステップサイズ、ステップ数、およびz深さはすべて、スライディングスケールシステム(黒いボックス、黒い矢印)によって制御されます。(B)「ラインイメージング」モードと「ラスター」モード(黄色の矢印)の切り替え。(C)ラスター画像を保存するために使用されるボタン(黒い円)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図8:表皮レベルでの画像解析のスキーマ。 (A)画像は、組織学の約4倍の倍率に相当するモザイクレベル(8 mm x 8 mm)で最初に分析されます。(B)関心領域は、画像取得中にライブイメージングウィンドウにズームインすることにより、細胞レベルで評価できます。このパネルは、パネル Aのオレンジ色の四角部分からサブモザイクを拡大して表示したもので、これは組織学の約20倍の倍率ビューに相当します。スケールバー=(A)50μm。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図9:RCM上の正常な皮膚層の外観。 (A)角質層:核出したケラチノサイトで構成される皮膚の最も明るく最初の層。(B)棘層:密集した有核細胞(核は暗い)で構成され、明るい細胞質が典型的な「ハニカムパターン」を作成します。(C)基底層:基底ケラチノサイトのメラニンキャップの存在によって形成される特徴的な「石畳パターン」(黄色の円)によって識別されます。(d)DEJ:基底層と乳頭真皮との界面で、明るい「環状パターン」(黄色矢印)を特徴とする。(E)明るいコラーゲン線維(緑色の矢印)と血管からなる真皮乳頭状。スケールバー= 50μm。略語: RCM = 反射率共焦点顕微鏡;DEJ = 皮膚表皮接合部。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図10:最も一般的な皮膚がんの共焦点画像。 (A)裂け目(青矢印)と柵を伴う腫瘍結節(黄色矢印)を示す基底細胞癌。(B)非定型ハニカムパターン(黄色のアスタリスク)およびボタンホール血管(青色のダイヤモンド)を示す扁平上皮癌。(C)表皮に明るく大きな丸いページ様細胞のクラスターを示す黒色腫(緑色の矢印)。視野 = (A-C) 750 μm x 750 μm.スケールバー= 50μm。省略形: FOV = 視野。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図11:RCM-OCTデバイスで取得したBCCのダーモスコピー、RCM、OCT、および組織病理学の相関。(A)放射線治療後の胸部のピンク色の丘疹(黄色の円)。(B)RCMでは、DEJでは、柵状(赤い矢印)と裂け目(黄色の矢印)を伴う基底軟骨腫瘍コード(青い星)と、決定的な腫瘍結節のない肥厚したコラーゲン(緑色の星)が見られます。(C)RCM-OCT装置で撮影した同じ病変のOCT画像。明確な灰色の腫瘍結節(青い星)が裂け目(黄色の矢印)とともに表皮に接続されているのが見られます。肥厚したコラーゲン束が見られます(緑色の星)。(D)H&E染色生検では、H&E染色で表在性基底細胞癌と診断され、柵状(赤矢印)、裂け目(黄色矢印)、肥厚したコラーゲン束(緑星)(倍率10倍)を示した。スケールバー= 500μm。略語: RCM = 反射率共焦点顕微鏡;OCT = 光コヒーレンストモグラフィー;BCC =基底細胞癌;DEJ =皮膚表皮接合部;H&E = ヘマトキシリンとエオシン。この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
図12:正常な皮膚からのRCMおよびOCT画像。 これらの画像は、健康なボランティアの手の正常な皮膚から取得されました。(A)は、DEJでの1フレーム の顔 RCM画像を示しています。(B)は、対応するOCT画像をすべてのスキンレイヤーを含む垂直ビューで示します。視野 = (A) 750 μm x 750 μm;(B) 1.0 ミリメートル x 2.0 ミリメートル。スケールバー= 50μm。略語: RCM = 反射率共焦点顕微鏡;OCT = 光コヒーレンストモグラフィー;DEJ = 皮膚表皮接合部。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
ビデオ1:HH-RCMデバイスを使用して取得した白血球輸送のRCMビデオ。 RCMデバイスでキャプチャされたこのビデオは、白血球の輸送を伴う拡張した血管を示しています。周囲の真皮は明るい炎症細胞を示しています。略称: HH-RCM = ハンドヘルド反射率共焦点顕微鏡。 このビデオをダウンロードするには、ここをクリックしてください。
補足図S1:第4世代WP-RCMデバイスを使用した「スタック」の取得。 病変の中心(緑色のひし形)を選択し、スタックオプション(オレンジ色のボックス)をクリックします。スタックが、皮膚の最初で最も明るい層である角質層(青い十字)から始まることを確認します。スタックの最初のレイヤーが始まるゼロ(オレンジ色の星)の深さを設定します。適切な病変部位(白い十字)、2つの層の間隔、および画像の深さ(黄色の三角形)を選択します。ライブビューの上にある青いボックスには、このシステムの他の機能に対応するアイコンが含まれています。左から右へのアイコン (青い矢印): モザイクのキャプチャ、キューブのキャプチャ、スタックのキャプチャ、単一フレーム画像のキャプチャ、およびビデオ録画のキャプチャ。略称:WP-RCM = ワイドプローブ反射共焦点顕微鏡。このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。
補足図S2:第4世代WP-RCMデバイスを使用した「モザイク」の取得。 (A)ライブビュー(青い十字)を使用して、目的の病変の深さに移動します。病変の全領域(8 mm未満の場合)または画像化のためにキャプチャする病変全体の部分(緑色のひし形)を選択します。モザイクオプション(オレンジ色のボックス)を選択して、キャプチャを開始します。(B)パネル Aの病変からDEJでキャプチャされたモザイクの例。略語: WP-RCM = ワイドプローブ反射共焦点顕微鏡;DEJ =皮膚-上皮接合部。 このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。
補足図S3:共焦点診断評価レポートの例。 (A)ドロップダウンメニュー(B)、請求用のCPTコード(黄色の矢印)、および共焦点イメージングセッション中に見られる関連機能(青い星)を選択して、診断(黒い矢印)を入力します。省略形: CPT = 現在の手続き用語。 このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。
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Discussion
本稿では、 in vivo RCMおよびRCM-OCTデバイスを用いた画像取得のプロトコルについて説明しました。現在、市販のRCMデバイスには、ワイドプローブまたはアームマウントRCM(WP-RCM)デバイスとハンドヘルドRCM(HH-RCM)デバイスの2つがあります。これらのデバイスを臨床現場でいつ使用するかを理解することが重要です。がんの種類と場所は、デバイスの選択を決定する主な要因です。
WP-RCMデバイスは、皮膚との接触が必要なため、体幹や四肢など、平らで緩やかに起伏のある体表面の病変に適しています。プローブヘッドは幅が広いため、体の狭い部分や角に取り付けることはできません。ただし、HH-RCMはより柔軟なデバイスであり、プローブヘッドが狭くなっています。その結果、このデバイスは、WP-RCMを取り付けることができない鼻、まぶた、耳たぶ、性器など、体の湾曲した比較的起伏のある領域の病変を画像化するために頻繁に使用されます。
どちらのデバイスも、単一フレームのセルラー解像度の画像、スタック、およびビデオを取得でき、すべての皮膚がんの画像化に使用できます。しかし、WP-RCMデバイスは、モザイクを取得することで、最大~8mm×8mmの病変全体を可視化することができます。モザイクは、病変の建築上の詳細(対称性や外接など)の概要を提供します。WP-RCMデバイスには、病変のダーモスコピー画像を取得するためのデジタル皮膚鏡カメラも装備されており、イメージングセッション全体でRCM画像取得をガイドします。これらのユニークな特徴の両方により、WP-RCMデバイスは、母斑と黒色腫を区別するためのメラニン細胞病変の評価に適しています。対照的に、ハンドヘルドデバイスは、角化細胞病変は通常、構造評価を必要とせず、小型FOVの高解像度画像(0.75 mm x 0.75 mm)に依存するため、角化細胞病変に適しています。しかし、HH-RCMデバイスは、黒色腫(悪性レンチゴ)およびBCCの腫瘍マージンマッピングのための大きな病変(>8mm)のイメージング、および生検部位選択のガイドに非常に有用です。
RCMは主に、良性の7,19病変の生検を節約しながら、悪性に見えて生検を必要とする皮膚病変をトリアージする際のダーモスコピーの補完的なツールとして使用されます。その他の適応症には、疑わしい病変の非侵襲的モニタリング、局所的または外科的治療への反応の評価19,37,38、悪性レンチゴ(LM)の大きな顔面病変の外科的縁の描写39,40,41、LMおよびEMPDの大きな病変における標的生検の指導42、および炎症病変の診断43,44が含まれます。.RCMを使用する主な利点は、生検45なしでin vivoでベッドサイド診断を行うことができ、即時管理が容易になることです。さらに、病変体積のごく一部のみが分析される組織病理学評価とは異なり、RCMは、はるかに大量の病変をリアルタイムで視覚化することを可能にし45、白血球輸送などの動的現象に関する情報を提供する32,46。
RCM にはいくつかの制限があります。ダーモスコピーとは異なり、RCMイメージングは病変ごとに~15分かかるため、臨床ワークフローが混乱する可能性があり、画像評価には病理学的専門知識が必要です。真皮や皮下のより深い位置にある病変の評価には適していません(最大~250μm)。
「マルチモーダル」複合RCM-OCTデバイスは、RCM22の限界を克服するために構築されました。これは、RCMによる細胞分解能イメージングの利点と、OCTのより深く垂直な画像(組織病理学と同様)を提供します。 初期の研究では、BCCの診断と管理におけるRCM-OCTの使用について有望な結果が示されています23,24,25,47(55人の患者)。RCM-OCTは、臨床的に疑わしい非生検病変のBCCの診断において高精度(100%の感度、75%の特異度)を示し、適切な管理のために病変の深さを正確に決定しました。また、以前に生検された病変25における残留BCCの検出において100%の感度を示した。最近、Monnierらは、皮膚鏡的に曖昧な病変(小さな、色素のない)23(18人の患者)におけるBCCの評価のために、実際の臨床現場でこのデバイスを使用しました。彼らは、同じ病変について、RCM-OCTを組み合わせたデバイスとRCM単独のデバイスの結果を比較しました。この研究では、RCMデバイスのみよりも、組み合わせたデバイスを使用した場合、特異度が62.5%から100%に、感度が90%から100%に著しく向上したことが示され、これら2つの光学イメージングデバイスの利点と補完的な性質が実証されました。Navarrete-Dechentらの研究また、「複雑なBCC」患者の残留BCCの検出に対するRCM装置単独に対するRCM-OCT装置の有用性も証明され、それは彼らの管理を助け、患者ケアを改善した24(10人の患者)。皮膚科以外では、RCM-OCTはBCCの術前評価ツールとして研究されており、82.6%の高感度と93.8%の高い特異度を示しており、OCTで見られる深さと病理組織47(35例)の最終深度との間に高い相関関係があります。したがって、このデバイスは主にBCCの診断と管理のために説明されています。黒色腫とSCCに対するその有用性はまだ調査されていません。
Bangらは、BCC評価に使用するだけでなく、乳がん患者48 人(7人の患者)の皮膚転移(CM)を検出するためのこのデバイスも探索しました。彼らは、RCM-OCTのCMの特徴を初めて説明し、将来の診断と管理に役立てました。高解像度画像と病変を深く評価する能力の組み合わせにより、画像化された6つの病変すべてでCMを検出し、良性血管拡張病変と区別することができました。より多くの病変を伴う大規模な研究は、CMのためのデバイスの診断の可能性を証明するために保証されています。
使用するデバイスに関係なく、アーティファクトを回避し、高品質の画像を確保するために、次の手順を慎重に実行する必要があります。モーションアーチファクトを避けるために、患者は快適に配置する必要があります。イメージング部位をサポートするために、追加の枕またはフットまたはアームレストを提供することができます。呼吸によって引き起こされるモーションアーチファクトは、イメージング中にプローブにしっかりと手を置くことで最小限に抑えることができます。外部材料によって引き起こされるアーチファクトを減らすために、画像化する前にアルコール綿棒または石鹸と水で病変部位をきれいにしてください。必要に応じて、気泡の形成を防ぐために病変部位の髪を整えます。相互汚染を避けるために、すべての予防措置を講じる必要があります。使い捨てのプラスチック製の窓は使用するたびに廃棄し、イメージングプローブは使用するたびに消毒用ワイプで完全に洗浄する必要があります。
非侵襲的イメージングの進歩は、診断精度を向上させ、その使用を世界中に拡大することを目的としています。病変表面の形態と病変49内のより深い細胞の詳細の二重ビューを可能にする広視野カメラの組み込みなど、既存のHH−RCMデバイスへの追加が検討されている。HH-RCMへの他の追加には、ビデオモザイク(ビデオをモザイク画像に変換してFOV50を拡張する技術)が含まれます。これらの技術の使用を拡大するために、口腔内画像化に使用されるより小さく、より柔軟なハンドヘルドプローブを含む、より安価で、より小さく、よりポータブルなデバイスが開発されている51、52、53。さらに、研究者は、腫瘍検出感度と特異性を向上させるために標的蛍光プローブを探索しています31。DEJ55をキャプチャするための最良の深さを自動的に識別するか、またはアーチファクト56を除去することによって、イメージングのキャプチャを支援する様々な人工知能ベースのアルゴリズムがある。さらに、臨床医が皮膚がんを自動的に検出するのに役立つ特定のアルゴリズムが開発されています57,58。最後に、ライブ、リモート、in vivo RCMイメージング26を使用して、リモートの専門家ガイド付き技術者は高品質の画像をキャプチャし、臨床医がリアルタイムの診断を行うようにガイドできます。
市販の競合デバイスは、ラインフィールド共焦点OCT (LC-OCT)15,16およびフルフィールドOCT (FF-OCT)17,18です。これらのデバイスは、垂直面(OCTなど)と顔面面(RCMなど)の両方で画像を生成できます。これらのデバイスで取得されたOCT画像は、RCM-OCTデバイス22のOCT画像の~7μmよりも~1-3μmのより高い横方向の解像度を有する。ただし、この解像度の向上は、RCM-OCTデバイスと比較して、イメージング深度が~300〜500μm減少し、FOVが~1〜2mm〜500μm x 500μmに小さくなるという犠牲を払っています。したがって、アーキテクチャの詳細を提供するのに理想的ではありません。それらの使用は、すべての皮膚癌を画像化するために説明されています。結論として、RCMデバイスとRCM-OCTデバイスはどちらも貴重な非侵襲的診断ツールであり、皮膚科で独自の臨床用途があります。RCMは、スタンドアロンデバイス(特にWP-RCMデバイス)として、黒色腫を含む色素性皮膚病変の評価に優れていますが、RCM-OCTデバイスはBCCの診断と管理にとってより価値があります。将来的には、既存のRCM-OCTデバイスに大きなFOV画像(黒色腫の評価に不可欠)を付与するためのモザイク機能の統合が検討され、すべての皮膚がんの非侵襲的イメージングの「ドリームマシン」となる臨床使用のための1つの包括的なマルチモーダルデバイスを提供できます。
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Disclosures
ユカレン・ハリスには競合する金銭的利害関係はありません。Jain博士はEnspectra Health Inc.のコンサルタントであり、Milind Rajadhyaksha博士は、VivaScope共焦点顕微鏡を製造および販売する会社であるCalibre ID(旧Lucid Inc.)の元従業員であり、株式を所有しています。VivaScopeは、ハーバード大学医学部のマサチューセッツ総合病院にいたときにRajadhyaksha博士によって開発されたオリジナルの実験室プロトタイプの商用バージョンです。
Acknowledgments
クワミ・ケトスグボとエミリー・コーウェンがイメージングのボランティアとして参加してくれたことに特別な感謝を捧げます。この研究は、国立がん研究所/国立衛生研究所(P30-CA008748)からメモリアルスローンケタリングがんセンターに提供された助成金によって資金提供されています。
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Crystal Plus 500FG mineral oil | STE Oil Company, Inc. | A food grade, high viscous mineral oil used with our various devices during in vivo imaging. | |
| RCM-OCT | Physical Science Inc. | - | A “multi-modal” combined RCM-OCT device simultaneously images skin lesions in both horizonal and vertical modes. |
| Vivascope 1500 | Caliber I.D. | - | A wide-probe RCM (WP-RCM) device that attaches to the skin to campture in vivo devices. |
| Vivascope 3000 | Caliber I.D. | - | A hand-held RCM (HH-RCM) device that is moved across the skin to capture in vivo images. |
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