Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Cancer Research
Click here for the English version

Cancer Research

Combinatie van reflectie confocale microscopie met optische coherentietomografie voor niet-invasieve diagnose van huidkanker via beeldacquisitie

Published: August 18, 2022 doi: 10.3791/63789
Automatic Translation
1, 1, 1
1Dermatology Service, Department of Medicine, Memorial Sloan Kettering Cancer Center

Summary

Hier beschrijven we protocollen voor het verkrijgen van beelden van goede kwaliteit met behulp van nieuwe, niet-invasieve beeldvormingsapparaten van reflectantie confocale microscopie (RCM) en gecombineerde RCM en optische coherentietomografie (OCT). We maken clinici ook vertrouwd met hun klinische toepassingen, zodat ze de technieken kunnen integreren in reguliere klinische workflows om de patiëntenzorg te verbeteren.

Abstract

Huidkanker is een van de meest voorkomende vormen van kanker wereldwijd. De diagnose is gebaseerd op visuele inspectie en dermoscopie gevolgd door biopsie voor histopathologische bevestiging. Hoewel de gevoeligheid van dermoscopie hoog is, resulteert de lagere specificiteit in 70% -80% van de biopsieën die worden gediagnosticeerd als goedaardige laesies op histopathologie (valse positieven op dermoscopie).

Reflectantie confocale microscopie (RCM) en optische coherentietomografie (OCT) beeldvorming kunnen niet-invasief de diagnose van huidkanker begeleiden. RCM visualiseert cellulaire morfologie in en-face lagen. Het heeft de diagnostische specificiteit voor melanoom en gepigmenteerde keratinocytische huidkankers verdubbeld ten opzichte van dermoscopie, waardoor het aantal biopsieën van goedaardige laesies is gehalveerd. RCM verwierf factureringscodes in de VS en wordt nu geïntegreerd in klinieken.

Beperkingen zoals de ondiepe diepte (~ 200 μm) van beeldvorming, slecht contrast voor niet-gepigmenteerde huidlaesies en beeldvorming in en-face lagen resulteren echter in een relatief lagere specificiteit voor de detectie van niet-gepigmenteerd basaalcelcarcinoom (BCC's) - oppervlakkige BCC's die grenzen aan de basale cellaag en diepere infiltratieve BCC's. OCT daarentegen mist cellulaire resolutie, maar beeldt weefsel in verticale vlakken af tot een diepte van ~ 1 mm, wat de detectie van zowel oppervlakkige als diepere subtypen van BCC's mogelijk maakt. Beide technieken zijn dus in wezen complementair.

Een "multimodaal", gecombineerd RCM-OCT-apparaat brengt tegelijkertijd huidlaesies in beeld in zowel en-face als verticale modi. Het is nuttig voor de diagnose en het beheer van BCC's (niet-chirurgische behandeling voor oppervlakkige BCC's versus chirurgische behandeling voor diepere laesies). Een duidelijke verbetering in specificiteit wordt verkregen voor het detecteren van kleine, niet-gepigmenteerde BCC's ten opzichte van RCM alleen. RCM- en RCM-OCT-apparaten brengen een belangrijke paradigmaverschuiving teweeg in de diagnose en het beheer van huidkanker; het gebruik ervan is momenteel echter beperkt tot academische tertiaire zorgcentra en sommige privéklinieken. Dit artikel maakt clinici vertrouwd met deze apparaten en hun toepassingen en pakt translationele barrières aan in de routinematige klinische workflow.

Introduction

Traditioneel is de diagnose van huidkanker afhankelijk van visuele inspectie van de laesie, gevolgd door een nadere blik op verdachte laesies met behulp van een vergrotende lens die een dermatoscoop wordt genoemd. Een dermatoscoop biedt ondergrondse informatie die de gevoeligheid en specificiteit verhoogt ten opzichte van die van visuele inspectie voor het diagnosticeren van huidkanker 1,2. Dermoscopie mist echter cellulaire details, wat vaak leidt tot een biopsie voor histopathologische bevestiging. De lage en variabele (67% tot 97%) specificiteit van dermoscopie3 resulteert in valse positieven en biopsieën die goedaardige laesies op pathologie blijken te vertonen. Een biopsie is niet alleen een invasieve procedure die bloedingen en pijn veroorzaakt4, maar is ook zeer ongewenst op cosmetisch gevoelige gebieden zoals het gezicht als gevolg van littekens.

Om de patiëntenzorg te verbeteren door bestaande beperkingen te overwinnen, worden veel niet-invasieve, in vivo beeldvormingsapparatuur onderzocht 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 . RCM- en OCT-apparaten zijn de twee belangrijkste optische niet-invasieve apparaten die worden gebruikt voor het diagnosticeren van huidlaesies, met name huidkanker. RCM heeft current procedural terminology (CPT) factureringscodes in de VS verworven en wordt steeds vaker gebruikt in academische tertiaire zorgcentra en sommige privéklinieken 7,8,19. RCM-beelden laesies met een bijna-histologische (cellulaire) resolutie. Beelden bevinden zich echter in het en-face vlak (visualisatie van één laag huid tegelijk) en de diepte van de beeldvorming is beperkt tot ~ 200 μm, voldoende om alleen de oppervlakkige (papillaire) dermis te bereiken. RCM-beeldvorming is gebaseerd op het reflectiecontrast van verschillende structuren in de huid. Melanine geeft het hoogste contrast, waardoor gepigmenteerde laesies helder en gemakkelijker te diagnosticeren zijn. Zo heeft RCM in combinatie met dermoscopie de diagnose (sensitiviteit van 90% en specificiteit van 82%) aanzienlijk verbeterd ten opzichte van dermoscopie van gepigmenteerde laesies, waaronder melanoom20. Vanwege een gebrek aan melaninecontrast in roze laesies, vooral voor BCC's, heeft RCM echter een lagere specificiteit (37,5% -75,5%)21. Een conventioneel OCT-apparaat, een ander veelgebruikt niet-invasief apparaat, beeldt laesies tot 1 mm diep in de huid af en visualiseert ze in een verticaal vlak (vergelijkbaar met histopathologie)9. OCT mist echter cellulaire resolutie. OCT wordt voornamelijk gebruikt voor het diagnosticeren van keratinocytische laesies, met name BCC's, maar heeft nog steeds een lagere specificiteit9.

Om de bestaande beperkingen van deze apparaten te overwinnen, is dus een multimodaal RCM-OCT-apparaat gebouwd22. Dit apparaat bevat RCM en OCT in een enkele, handheld imaging probe, waardoor de gelijktijdige acquisitie van co-geregistreerde en-face RCM-beelden en verticale OCT-beelden van de laesie mogelijk is. OCT biedt architectonische details van de laesies en kan dieper (tot een diepte van ~ 1 mm) in de huid in beeld brengen. Het heeft ook een groter gezichtsveld (FOV) van ~ 2 mm22 in vergelijking met het handheld RCM-apparaat (~ 0,75 mm x 0,75 mm). RCM-beelden worden gebruikt om cellulaire details te geven van de laesie die op OCT is geïdentificeerd. Dit prototype is nog niet gecommercialiseerd en wordt gebruikt als onderzoeksapparaat in klinieken23,24,25.

Ondanks hun succes bij het verbeteren van de diagnose en het beheer van huidkanker (zoals ondersteund door de literatuur), worden deze apparaten nog niet veel gebruikt in klinieken. Dit is voornamelijk te wijten aan het gebrek aan experts die deze beelden kunnen lezen, maar is ook te wijten aan het gebrek aan opgeleide technici die beelden van diagnostische kwaliteit efficiënt (binnen een klinisch tijdsbestek) aan het bed kunnen verkrijgen8. In dit manuscript is het doel om het bewustzijn en de uiteindelijke adoptie van deze apparaten in klinieken te vergemakkelijken. Om dit doel te bereiken, maken we dermatologen, dermatopathologen en Mohs-chirurgen vertrouwd met afbeeldingen van normale huid- en huidkankers die zijn verkregen met de RCM- en RCM-OCT-apparaten. We zullen ook het nut van elk apparaat voor de diagnose van huidkanker beschrijven. Het belangrijkste is dat de focus van dit manuscript is om stapsgewijze begeleiding te bieden voor beeldacquisitie met behulp van deze apparaten, die zorgen voor afbeeldingen van goede kwaliteit voor klinisch gebruik.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle hieronder beschreven protocollen volgen de richtlijnen van de institutionele ethische commissie voor menselijk onderzoek.

1. RCM-apparaat en beeldvormingsprotocol

OPMERKING: Er zijn twee in de handel verkrijgbare in vivo RCM-apparaten: wide-probe RCM (WP-RCM) en handheld RCM (HH-RCM). De WP-RCM wordt geleverd geïntegreerd met een digitale dermatoscoop. Deze twee apparaten zijn afzonderlijk of als gecombineerde eenheid verkrijgbaar. Hieronder staan de beeldacquisitieprotocollen met behulp van de nieuwste generatie (generatie 4) van de WP-RCM- en HH-RCM-apparaten, samen met hun klinische indicaties.

  1. Laesieselectie en klinische indicaties
    1. Zoek naar de volgende soorten laesies: dermoscopisch dubbelzinnig roze (BCC, plaveiselcelcarcinoom [SCC], actinische keratose [AK], andere goedaardige laesies) of gepigmenteerde laesie (naevi en melanoom, gepigmenteerde keratinocytische laesies); een naevus die onlangs is veranderd bij klinisch of dermoscopisch onderzoek; Inflammatoire laesies om ontstekingspatronen te bepalen.
    2. Voer mapping uit voor lentigo maligna (LM) marges om de omvang van de laesie te bepalen en mapping en selectie van biopsieplaatsen voor ziekte met subklinische extensie zoals extramammaire ziekte van Paget (EMPD) en LM.
    3. Voer niet-invasieve monitoring uit van niet-chirurgische behandeling zoals topische geneesmiddelen (imiquimod), bestraling, fotodynamische therapie en laserablatie.
  2. Gebruik voor de selectie van het apparaat het WP-RCM-apparaat voor laesies op relatief platte oppervlakken van de huid (de romp en ledematen) en het HH-RCM-apparaat voor laesies op gebogen oppervlakken (de neus, oorlellen, oogleden en genitaliën).
    OPMERKING: De selectie van het beeldvormingsapparaat hangt voornamelijk af van de locatie van de laesie.
  3. Voor beeldvorming plaatst u de patiënt op een volledig verstelbare stoel of een platte onderzoekstafel met kussens of een armleuning voor ondersteuning en om een vlak beeldoppervlak te bereiken.
    OPMERKING: Oudere generatie (generatie 3) WP-RCM-apparaten namen ~ 30 minuten per laesie in beslag. Het in beeld brengen van een enkele laesie kan ~ 15 minuten duren met het nieuwere generatie (generatie 4) WP-RCM-apparaat dat momenteel in klinieken wordt gebruikt. Ondanks de verbeterde acquisitietijd, zal het comfortabel positioneren van de patiënt zorgen voor minimale bewegingsartefacten en helpen bij het verkrijgen van beelden van superieure kwaliteit. De volgende stappen kunnen helpen bij het correct positioneren van de patiënt:
  4. Om u voor te bereiden op beeldvorming, reinigt u de laesie en de omliggende huid met een alcoholdoekje om vuil, lotion of make-up te verwijderen. Scheer behaarde huidoppervlakken voordat u het weefselvenster bevestigt om luchtbellen te voorkomen die de visualisatie van weefselmicrostructuren kunnen belemmeren.
    OPMERKING: Voor het verwijderen van zware cosmetica of zonnebrandmiddelen, reinig de site met een zachte zeep en water voordat u met alcohol reinigt.
  5. Beeldacquisitie met behulp van het WP-RCM-apparaat (Figuur 1, Figuur 2, Aanvullende figuur S1, Aanvullende figuur S2en Aanvullende figuur S3)
    Opmerking: WP-RCM-apparaten kunnen stapels, mozaïek, live single-framed video's en single-framed afbeeldingen vastleggen.
    1. Om een plastic wegwerpkap aan de laesie te bevestigen (figuur 1), plaatst u de sonde loodrecht op de laesie voor de beste beelden. Zie figuur 1A-F voor een voorbeeld van een bevestiging. Voeg een druppel minerale olie toe aan het midden van het plastic raam en verspreid het voorzichtig over de raambreedte (figuur 1A). Verwijder de papieren achterkant van de zelfklevende kant van het plastic raam. Rek de huid voorzichtig uit om rimpels te voorkomen en bevestig het raam.
      OPMERKING: Gebruik minerale olie van voedingskwaliteit die veilig is en een hoge viscositeit heeft. Zorg ervoor dat de laesie gecentreerd is en in zijn geheel bedekt is. Voor laesies groter dan 8 mm x 8 mm, ofwel beeldgebieden van zorg op basis van dermoscopie of afzonderlijke beeldvormingssessies uitvoeren om de gehele laesie te bedekken.
    2. Het verkrijgen van dermoscopiebeelden (figuur 1C,D)
      OPMERKING: Een dermoscopiebeeld wordt verkregen om te dienen als een gids voor het navigeren binnen de laesie. De volgende stappen moeten worden gebruikt om een perfecte registratie tussen het dermoscopiebeeld en het confocale beeld te garanderen.
      1. Beweeg de WP-RCM-sonde over de plastic raamdop en benader de beste insteekhoek voor de sonde (figuur 1C). Zoek de kleine, witte pijl aan de zijkant van de sonde (figuur 1C) en lijn deze uit met de pijl aan de zijkant van de dermoscopiecamera (figuur 1C).
      2. Plaats de dermoscopiecamera in de plastic raamdop (figuur 1D). Druk op de trigger op de camera om een beeld te verkrijgen. Verwijder de dermatoscoop. Voordat u de beeldvormingssessie start, moet u ervoor zorgen dat het dermatoscoopbeeld het hele oppervlak van de laesie bedekt.
    3. Om de RCM-sonde aan de plastic wegwerpdop (figuur 1E, F) te bevestigen, plaatst u een hoeveelheid ultrasone gel ter grootte van een erwt in de plastic wegwerpdop (figuur 1E). Plaats de sonde in de dop totdat een scherpe klik wordt gehoord (figuur 1F).
      OPMERKING: Voor de beste beelden plaatst u de sonde loodrecht (onder een hoek van 90°) op het plastic venster. De hoogte van de onderzoeksstoel kan worden verhoogd om een vlakker oppervlak te bereiken, bewegingsartefacten te verminderen, luchtbellen te verdrijven (figuur 3 en figuur 4) en een veilige hechting aan de huid te garanderen.
    4. RCM-afbeeldingen verkrijgen (figuur 2, aanvullende figuur S1 en aanvullende figuur S2)
      1. Gebruik de dermoscopie-afbeelding (stap 5.2.) voor het begeleiden van de RCM-beeldacquisitie (aanvullende figuur S1). Selecteer het midden van de laesie en identificeer de bovenste (helderste) laag van de huid - de anucleaatlaag van het stratum corneum (aanvullende figuur S1).
      2. Stel de beelddiepte op dit niveau in op nul (aanvullende figuur S1).
        OPMERKING: Deze diepte dient als referentiepunt voor het bepalen van de werkelijke z-diepte van volgende lagen in de laesie.
      3. Verkrijg een stapel in het midden van de laesie (figuur 2 en aanvullende figuur S1) door op het stapelpictogram te drukken. Selecteer een anatomische site in het vervolgkeuzemenu: gezicht of lichaam. Stel 4,5 μm stapgrootte en 250 μm diepte in.
        OPMERKING: Begin de stapels van het stratum corneum en eindig bij de diepste zichtbare lagen in de dermis. Aanvullende figuur S1 toont een voorbeeld van hoe een stapel te verkrijgen, terwijl figuur 2 een voorbeeld van een stapel geeft.
      4. Verkrijg een mozaïek: neem het eerste mozaïek op de dermale-epidermale overgang (DEJ) (aanvullende figuur S2). Identificeer de DEJ-laag in de verkregen stapel en gebruik vervolgens de muis om een vierkant van 8 mm x 8 mm te selecteren om de hele laesie te bedekken. Druk op het mozaïekpictogram om de bewerking te voltooien (aanvullende figuur S2). Verkrijg ten minste 5 mozaïeken op verschillende diepten: stratum corneum, stratum spinosum, suprabasale laag, DEJ en oppervlakkige papillaire dermis.
      5. Open het DEJ-mozaïek om de verwerving van de volgende mozaïeken te begeleiden. Klik op een structuur op het DEJ-mozaïek om dat gebied op de live view-afbeelding weer te geven. Scroll naar beneden om mozaïeken bij de dermis te verkrijgen en vervolgens omhoog (van de DEJ) om mozaïeken in de opperhuid te nemen.
      6. Laat de verworven mozaïeken evalueren door de deskundige RCM-lezer die aan het bed aanwezig is om de regio van belang te identificeren en stapels te nemen. Bij afwezigheid van een expert aan het bed, vang 5 stapels: één in elk kwadrant en één in het midden van de laesie met een homogeen patroon op dermoscopie (stappen 1.5.2.). Voor heterogene laesies, verkrijg extra stapels om alle dermoscopiefuncties te dekken.
        OPMERKING: Een "stack" (figuur 2) is een sequentiële verzameling van hoge resolutie, single-frame, small field of view (FOV) beelden (0,5 mm x 0,5 mm) verkregen in de diepte vanaf de bovenste laag van de epidermis tot de oppervlakkige dermis (~ 200 μm). Een "mozaïek" (aanvullende figuur S2) is een grote FOV van afbeeldingen die worden verkregen door afzonderlijke afbeeldingen van 500 μm x 500 μm samen te voegen in "X-Y" (horizontaal en vlak ).
    5. Een beeldvormingssessie voltooien
      1. Klik op Done Imaging.
      2. Maak de microscoop los van het plastic venster. Verwijder het plastic venster door de huid van de patiënt voorzichtig strak te houden en weg te gooien. Veeg olie op de huid af met een alcoholdoekje.
      3. Maak de beschermende kegel rond de microscooplens los. Reinig de punt van de objectieflens met een alcoholdoekje om de ultrasone gel te verwijderen. Droog de objectieflens af met keukenpapier. Bevestig de plastic kegel opnieuw aan de microscoopsonde.
        OPMERKING: Afbeeldingen kunnen worden gelezen en een rapport kan worden gegenereerd en ondertekend aan het bed door een getrainde arts. Bij afwezigheid van een deskundige lezer kan een expert op afstand worden geraadpleegd door de beelden via de cloud of via een live teleconfocale sessie over te brengen26.
    6. Het genereren van een confocaal diagnostisch evaluatierapport (aanvullende figuur S3)
      1. Klik op Nieuwe evaluatie. Voer de diagnose in de vooraf geselecteerde opties in het vervolgkeuzemenu in.
      2. Als er nog een beeldvormingssessie nodig is, selecteert u beelden die ontoereikend zijn en opnieuw moeten worden vastgelegd. Als een beschrijvende diagnose nodig is, selecteert u andere en beschrijft u deze in het vrije tekstvak aan het einde van het formulier. Voer de CPT-code voor facturering7 in (aanvullende figuur S3A). Selecteer de toepasselijke functies die tijdens de beeldvorming worden waargenomen in de controlelijst voor het rapport (aanvullende figuur S3B). Selecteer het toepasselijke beheer in de checklist.
        OPMERKING: Er is geen factureringscode van toepassing op HH-RCM-beeldvorming.
      3. Klik op Voltooien en ondertekenen. Genereer het rapport als PDF en druk het af. Laat het rapport ondertekenen door een arts en voeg het toe aan de grafiek van de patiënt voor facturering.
  6. Beeldacquisitie met behulp van het HH-RCM-apparaat (figuur 5)
    OPMERKING: HH-RCM-apparaten kunnen stapels, live single-framed video's en single-framed afbeeldingen vastleggen.
    1. Omcirkel de laesie die door de arts is geïdentificeerd met een papieren ring. Gebruik de stappen die worden beschreven in sectie 3. voor het positioneren van de patiënt en het reinigen van de laesieplaats.
      OPMERKING: Selecteer het formaat van de papieren ring (5-15 mm) op basis van de laesiegrootte om de grens van de laesie te definiëren en ervoor te zorgen dat beeldvorming binnen de laesie wordt uitgevoerd. Als er geen papieren ring beschikbaar is, gebruik dan papieren tape om de laesie te definiëren.
    2. Verwijder de plastic dop die de microscooplens bedekt. Breng een hoeveelheid ultrasone gel ter grootte van een erwt aan op de objectieflens van de HH-RCM en bedek deze met de plastic dop (aanvullende figuur S3A). Voeg een royale druppel minerale olie toe aan de zijkant van de plastic dop die de huid zal raken.
      OPMERKING: Verhoog de hoeveelheid olie voor een zeer droge huid, indien nodig.
    3. Druk de sonde met stevige druk op de laesieplaats op de huid. Gebruik de z-diepteregelaars op het HH-RCM-apparaat om op en neer te bewegen op verschillende diepten in de laesie (aanvullende figuur S3B). Verkrijg meerdere single-frame afbeeldingen en stapels in de regio's van belang. Neem stapels zoals beschreven in stap 1.5.4.3.
    4. Voor grote laesies waarbij het WP-RCM-apparaat niet kan worden bevestigd, maakt u continue video's op verschillende lagen door de HH-RCM-sonde over het hele laesieoppervlak te bewegen. Klik op het video-opnamesymbool om dit te doen. Registreer de beweging van bloedcellen in bloedvaten, indien nodig.
      OPMERKING: Deze video's kunnen later worden gestikt met behulp van software om grote FOV-afbeeldingen te bieden die lijken op mozaïeken.
    5. Druk op Gereed Imaging nadat de beeldvormingssessie is voltooid. Reinig de laesie met een alcoholdoekje om de olie te verwijderen. Verwijder de ultrasone gel van de objectieflens van de sonde door deze schoon te maken met een alcoholdoekje en de plastic dop opnieuw te bevestigen.
      OPMERKING: In tegenstelling tot het WP-RCM-apparaat, dat door een technicus kan worden bediend, moet de HH-RCM worden bediend door een RCM-lezer die beelden in realtime kan interpreteren om binnen de laesie te navigeren en tot een juiste diagnose te komen.

2. Gecombineerd RCM-OCT-apparaat en beeldvormingsprotocol

OPMERKING: Er is slechts één prototype van het RCM-OCT-apparaat. Dit apparaat heeft een draagbare sonde en kan op alle lichaamsoppervlakken worden gebruikt, vergelijkbaar met het HH-RCM-apparaat. Het verwerft RCM-stacks (vergelijkbaar met het RCM-apparaat) en OCT-rasters (een video van sequentiële, dwarsdoorsnedebeelden22). Zowel RCM- als OCT-afbeeldingen zijn in grijstinten. RCM-beelden hebben een FOV van ~200 μm x 200 μm, terwijl de OCT-afbeelding een FOV heeft van 2 mm (in de breedte) x 1 mm (in de diepte). Hieronder vindt u het beeldacquisitieprotocol met behulp van het RCM-OCT-apparaat, samen met hun klinische indicaties. Figuur 6 toont een afbeelding van het RCM-OCT-apparaat, terwijl figuur 7 het softwaresysteem van het RCM-OCT-apparaat toont.

  1. Laesie selectie
    1. Zoek naar dermoscopisch dubbelzinnige roze of gepigmenteerde laesie om BCC uit te sluiten.
    2. Beoordeel de diepte van BCC voor beheer en beoordeel de resterende BCC-nabehandeling.
  2. Positionering van de patiënt voor beeldvorming: Het in beeld brengen van een enkele laesie kan tot 20 minuten duren met het RCM-OCT-apparaat. Het apparaat is ook een draagbare sonde vergelijkbaar met het HH-RCM-apparaat en kan dus vrij over de laesie worden bewogen. Voor meer informatie over de positionering van de patiënt, zie rubriek 1.4. boven.
  3. Voorbereiding van de site voor beeldvorming: Zorg er bij gebruik van deze sonde voor dat de grens van de laesie vrij is van overmatig haar en actuele onzuiverheden en duidelijk is gedefinieerd. Raadpleeg stap 1.4.1. hierboven voor meer details.
  4. Beeldacquisitie met behulp van het RCM-OCT-apparaat (figuur 6 en figuur 7)
    1. Bereid de sonde op dezelfde manier voor als de sonde die wordt gebruikt voor de HH-RCM (stappen 1.6.1-1.6.2.)
    2. Verkrijg afbeeldingen in lijnbeeldmodus en rastermodus .
      1. Klik op beeldinstellingen (figuur 7A). Selecteer de lijnbeeldvormingsmodus om een RCM-beeld (cellulaire resolutie) te verkrijgen (figuur 7B). Stel de stapgrootte in op 5 μm en het aantal stappen op 40 (figuur 7A).
      2. Klik op Grab. Verkrijg stapels volgens stap 1.5.4.3. Als u klaar bent, klikt u op de knop Bevriezen .
      3. Klik op beeldinstellingen. Selecteer rastermodus om een correlatieve OCT-video voor de laesiearchitectuur te verkrijgen (afbeelding 7B). Ga naar het tabblad technicus (figuur 7C). Als u klaar bent, klikt u op de knop Grijpen (figuur 7A) en drukt u onmiddellijk op de knop Opslaan .
      4. Verkrijg meerdere stapels en video's op basis van de interesse van de arts.
      5. Reinig de laesie en de machine zoals beschreven in stap 1.6.5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Reflectantie confocale microscopie (RCM)
Beeldinterpretatie op RCM:
De RCM-beelden worden geïnterpreteerd op een manier die de evaluatie van histopathologiedia's nabootst. Mozaïeken worden eerst geëvalueerd om de algemene architecturale details te krijgen en aandachtspunten te identificeren, vergelijkbaar met de evaluatie van histologiesecties op scanvergroting (2x). Dit wordt gevolgd door inzoomen op het mozaïek voor evaluatie van de cellulaire details, vergelijkbaar met het evalueren van dia's bij hoge vergroting (20x). Figuur 8 toont zo'n schema van de beeldanalyse.

Beeldkwaliteit:
Beelden van hoge kwaliteit zonder significante artefacten, verkregen op relevante diepten in de huid, zijn essentieel voor een juiste diagnose. Figuur 4A toont zo'n afbeelding. De belangrijkste reden voor niet-interpreteerbare afbeeldingen is gerelateerd aan artefacten of onervarenheid bij het verwerven van afbeeldingen. Figuur 3 en figuur 4B tonen beelden met artefacten zoals luchtbellen, oppervlakteresten en bewegingsartefacten, die diagnostische evaluatie belemmeren. Naast het beheersen van het technische aspect van beeldacquisitie, moet de RCM-operator bekend zijn met de morfologie van de verschillende huidlagen om beeldacquisitie op relevante diepten mogelijk te maken.

Uiterlijk van normale huidlagen op RCM:
En-face (horizontaal vlak) "near-histology" kwaliteitsbeelden worden verkregen met het RCM-apparaat op verschillende diepten, beginnend vanaf de bovenste laag van de epidermis tot aan de oppervlakkige papillaire dermis in de huid. RCM heeft een eigen terminologie die de identificatie van verschillende lagen in de huid mogelijk maakt 5,27. Figuur 2 toont vijf single-frame afbeeldingen die op verschillende diepten van een stapel zijn verkregen.

Verschijning van verschillende cellen op RCM:
Afbeeldingen op RCM verschijnen in grijstinten, variërend van zeer heldere structuren tot donkere structuren vanwege de variabele groottes en brekingsindices van verschillende cellen van de huid. Melanine, keratine en collageen zijn de bronnen van de hoogste reflectie in de huid28,29. Zo lijken cellen die melanine bevatten, zoals melanocyten (banaal en kwaadaardig), melanized keratinocyten en melanofagen, helder. Evenzo lijken cellen die rijk zijn aan keratine, zoals stratum corneum en keratinecysten, helder. Keratohyalinekorrels die aanwezig zijn in de keratinocyten van het stratum granulosum lijken ook helder. Een andere mogelijke bron van hoge reflectiviteit zijn de Birkbeck-korrels in Langerhans-cellen30 en ontstekingscellen28,29. Intranucleaire inhoud daarentegen mist reflectie en lijkt donker op confocaal31. Dit geldt ook voor mucinesecreties. Bloedvaten worden gevonden in de papillaire dermis. Ze verschijnen als horizontale of verticale hyporeflecterende structuren. Leukocyten verschijnen als heldere, hyperreflecterende, ronde, kleine cellen in deze hyporeflecterende bloedvaten32. Leukocytenhandel is prominent aanwezig tijdens live beeldvorming. Figuur 9 toont het uiterlijk van normale huidlagen op RCM. Video 1 toont een voorbeeld van leukocytenhandel op RCM.

Tumorspecifieke kenmerken op RCM:
Tumorspecifieke kenmerken zijn goed ingeburgerd en helpen bij het onderscheiden van goedaardige van kwaadaardige laesies. Tumorknobbels met perifere palissading en "spleetachtige" ruimte zijn bijvoorbeeld specifieke kenmerken voor BCC33. Evenzo suggereren pagetoïde kerncellen in de epidermis, atypische cellen bij de DEJ en een ontwricht epidermaal patroon een diagnose van melanoom34. Atypische en ontwrichte honingraatpatronen zijn belangrijke kenmerken voor het diagnosticeren van SCC33 op RCM. Figuur 10 toont een voorbeeld van BCC, melanoom en SCC zoals te zien in RCM-beelden.

Gecombineerd RCM-OCT-apparaat
Beeldinterpretatie op RCM-OCT:
Voor de interpretatie van RCM-OCT-afbeeldingen worden zowel stapels als rasters geëvalueerd. Stapels geven informatie op cellulair niveau en op verschillende diepten van de laesie, terwijl het raster een verticaal beeld van de laesie biedt en informatie geeft over de algehele architectuur van de laesie. Deze verticale weergave is cruciaal voor de detectie van BCC, met name oppervlakkige BCC's, die soms verschijnen als donkere schaduwen op RCM en kunnen worden gemist25. In de verticale weergave van OCT-beelden is BCC-tumorknobbelcontinuïteit met de bovenliggende epidermis en scheiding van de dermis door een donker gebied van spleet duidelijk waarneembaar. Figuur 11 toont een voorbeeld van dermoscopie, RCM, OCT en histologische correlatie van BCC.

Uiterlijk van normale huidlagen op RCM-OCT:
Huidlagen lijken op RCM-afbeeldingen die zijn verkregen met het HH-RCM-apparaat. Meer details worden gegeven in de secties "uiterlijk van verschillende huidlagen op confocaal" en "uiterlijk van verschillende cellen op confocaal" en figuur 9.

Net als RCM zijn OCT-rasterafbeeldingen grijswaarden. OCT-rasters tonen echter een verticale weergave die vergelijkbaar is met traditionele histologiedia's, maar hebben geen cellulaire resolutie. OCT-afbeeldingen hebben een vergelijkbaar uiterlijk als de in de handel verkrijgbare conventionele OCT-apparaatafbeeldingen. Het stratum corneum verschijnt als een dunne, heldere (hyperreflecterende) lijn, waarbij de onderliggende epidermis grijsachtig (hyporeflecterend) van kleur lijkt. De papillaire dermis lijkt helderder dan de opperhuid en het diepste deel van de reticulaire dermis lijkt het donkerst (niet-reflecterend) als gevolg van verlies van signaal35. De DEJ kan worden geïdentificeerd als een overgangszone tussen de grijsachtige epidermis en de heldere papillaire dermis. Figuur 12 toont RCM- en OCT-beelden verkregen van een normale huid op de hand van een gezonde vrijwilliger.

Hoewel cellulaire resolutie niet mogelijk is, zijn veel structuren zichtbaar op OCT. Bloedvaten kunnen gemakkelijk worden gezien in de papillaire dermis als reflecterende (signaalvrije), horizontale of verticale, buisvormige structuren. Haarzakjes zijn meestal hyporeflecterende, ronde of buisvormige structuren in de dermis. Hun infundibulum (het bovenste deel van het haarzakje) komt uit de dermis en steekt schuin uit de opperhuid tijdens een live rasterbeeldvormingssessie. Ze werpen vaak een signaalschaduw op het oppervlak van de opperhuid36. Soms zijn haarschachten te zien die uit de haarzakjes komen, waardoor hun identificatie gemakkelijk is. Figuur 11 geeft een beeld van deze structuren.

Verschijning van BCC op RCM-OCT:
Het verschijnen van BCC in RCM wordt besproken in de sectie "tumorspecifieke kenmerken" van RCM. In OCT kunnen BCC-tumorknobbels gemakkelijk worden gedetecteerd als grijsachtige, ronde, hyporeflecterende knobbeltjes die worden gezien omringd door een reflecterend, donker gebied van "schisis". Deze knobbel is te zien bevestigd met de bovenliggende grijsachtige band van de opperhuid in oppervlakkige BCC. De BCC-tumorknobbels zijn vaak omgeven door hyperreflecterende, witte, verdikte collageenbundels23. Andere subtypen, zoals infiltratieve of morfeaforme BCC's, zijn moeilijk te diagnosticeren met OCT. Figuur 11 geeft een weergave van BCC vastgelegd door OCT-raster.

Figure 1
Figuur 1: WP-RCM-bevestiging: Generatie 4 WP-RCM-apparaat. (A) Plaats een druppel minerale olie op het midden van het plastic venster. (B) Centreer het plastic venster over de laesie. (C) Vergelijk de pijl op de microscoopkop (groene stippelcirkel) met de pijl (gele stippelcirkel) op de dermatoscoop. (D) Plaats de dermatoscoop in het plastic venster en klik om een dermatoscopische afbeelding met de juiste oriëntatie te maken. (E) Verwijder de dermatoscoop en voeg ultrasone gel toe in het plastic venster. (F) Bevestig de microscoopkop volledig aan het plastic venster in een hoek van 90° ten opzichte van de laesie. Afkorting: WP-RCM = wide-probe reflectance confocale microscopie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 2
Figuur 2: Een voorbeeld van een stapel. Een stapel met een verzameling single-frame afbeeldingen die in opeenvolgende z-diepten van een normale huid zijn verkregen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 3
Figuur 3: Afbeelding van lage kwaliteit. (A) Een afbeelding van lage kwaliteit op epidermaal niveau met een paar luchtbellen (gele pijlen), een extern materiaal (gele cirkel), hoogstwaarschijnlijk een papiervezel en de randen van de plastic dop (rode doos), wat wijst op onjuiste bevestiging van de microscoop aan de huid. (B,C) Ingezoomde gebieden vanuit deelvenster A. Schaalbalken = 50 μm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 4
Figuur 4: Vergelijking van confocale beelden van hoge kwaliteit en confocale beelden van lage kwaliteit. (A) Een mozaïek van hoge kwaliteit (uit figuur 6) ter hoogte van de opperhuid zonder artefacten. (B) Een mozaïek van lage kwaliteit op epidermaal niveau toont verschillende grote bellen (blauwe pijlen), die van invloed kunnen zijn op de evaluatie. Schaalbalken = 50 μm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 5
Figuur 5: HH-RCM-bevestiging met behulp van een HH-RCM-apparaat van de 4e generatie. (A) Verwijder de plastic dop en voeg ultrasone gel toe aan de bovenkant van de lens. (B) Bevestig de plastic dop (groene pijl) opnieuw aan het apparaat en plaats deze over de laesie voor beeldvorming. Afkorting: HH-RCM = handheld reflectantie confocale microscopie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 6
Figuur 6: RCM-OCT-apparaat. (A) De draagbare sonde (gele pijl) van het gecombineerde RCM-OCT-apparaat. (B) Het RCM-OCT-apparaat met een live beeldvenster met tegelijkertijd een OCT-beeld (zwarte pijl) en een RCM-afbeelding (groene pijl). Afkortingen: RCM = reflectantie confocale microscopie; OCT = optische coherentietomografie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 7
Figuur 7: RCM-OCT software platform. Snapshots van live beeldvensters die tegelijkertijd (A) een OCT-beeld (blauwe diamant) en een RCM-afbeelding met cellulaire resolutie (gele ster) tonen. De stapgrootte, het aantal stappen en de z-diepte worden allemaal geregeld door de glijdende schaalsystemen (zwarte doos; zwarte pijlen). (B) Schakelen tussen de modi "line imaging" en "raster" (gele pijlen); (C) de knop die wordt gebruikt om rasterafbeeldingen op te slaan (zwarte cirkel). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 8
Figuur 8: Schema van beeldanalyse ter hoogte van de opperhuid. (A) Het beeld wordt eerst geanalyseerd op mozaïekniveau (8 mm x 8 mm), wat overeenkomt met ongeveer 4x vergroting in de histologie. (B) Interessegebieden kunnen vervolgens op cellulair niveau worden geëvalueerd door tijdens de beeldacquisitie in te zoomen op het live beeldvenster. Dit paneel toont een submozaïek ingezoomde weergave vanuit het oranje kadergebied in paneel A, wat overeenkomt met ongeveer 20x vergrotingsweergave op histologie. Schaalbalk = (A) 50 μm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 9
Figuur 9: Verschijning van normale huidlagen op RCM. (A) Stratum corneum: de helderste en eerste laag van de huid die bestaat uit geanucleeerde keratinocyten. (B) Stratum spinosum: samengesteld uit dicht opeengepakte, nucleaire cellen (kernen zijn donker) met helder cytoplasma dat een typisch "honingraatpatroon" creëert. (C) Stratum basale: geïdentificeerd door het karakteristieke "kasseipatroon" (gele cirkel) gevormd door de aanwezigheid van de melaninekap van de basale keratinocyten. (D) DEJ: het raakvlak tussen het stratum basale en de papillaire dermis, dat wordt gekenmerkt door het heldere "ringpatroon" (gele pijl). (E) Papillaire dermis samengesteld uit heldere collageenvezels (groene pijl) en bloedvaten. Schaalstaven = 50 μm. Afkortingen: RCM = reflectantie confocale microscopie; DEJ = dermoepidermale overgang. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 10
Figuur 10: Confocale beelden van de meest voorkomende huidkankers. (A) Basaalcelcarcinoom met tumorknobbels (gele pijl) met spleet (blauwe pijl) en palissering. (B) Plaveiselcelcarcinoom met een atypisch honingraatpatroon (gele sterretjes) en knoopgatvaten (blauwe diamant). (C) Melanoom met clusters van heldere, grote, ronde pagetoïde cellen (groene pijlen) in de opperhuid. FOV = (A-C) 750 μm x 750 μm. Schaalstaven = 50 μm. Afkorting: FOV = gezichtsveld. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 11
Figuur 11: Dermoscopie, RCM, OCT en histopathologie correlatie van BCC verkregen met het RCM-OCT-apparaat. (A) Een roze papule op de borst na radiotherapie (gele cirkel). (B) Op RCM worden basaloïde tumorkoorden (blauwe sterren) met palissading (rode pijl) en spleet (gele pijl) gezien bij de DEJ samen met verdikt collageen (groene ster) zonder een definitieve tumorknobbel. (C) Een OCT-beeld van dezelfde laesie dat is vastgelegd met het RCM-OCT-apparaat. Een duidelijke grijze tumorknobbel (blauwe ster) wordt gezien in verband met de opperhuid samen met spleet (gele pijl). Verdikte collageenbundels worden gezien (groene ster). (D) H&E-gekleurde biopsie bevestigde de oppervlakkige diagnose van basaalcelcarcinoom op H&E-kleuring met palissading (rode pijl), spleet (gele pijl) en verdikte collageenbundels (groene ster) (10x vergroting). Schaalstaven = 500 μm. Afkortingen: RCM = reflectantie confocale microscopie; OCT = optische coherentietomografie; BCC = basaalcelcarcinoom; DEJ = dermoepidermale overgang; H&E = hematoxyline en eosine. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figure 12
Figuur 12: RCM- en OCT-beelden van een normale huid. Deze beelden werden verkregen van een normale huid op de hand van een gezonde vrijwilliger. (A) Toont een single-frame en-face RCM-afbeelding bij de DEJ. (B) Toont een overeenkomstige OCT-afbeelding in een verticale weergave met alle huidlagen. FOV = (A) 750 μm x 750 μm; (B) 1,0 mm x 2,0 mm. Schaalbalk= 50 μm. Afkortingen: RCM = reflectantie confocale microscopie; OCT = optische coherentietomografie; DEJ = dermoepidermale overgang. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Video 1: RCM-video van leukocytenhandel verkregen met behulp van een HH-RCM-apparaat. Deze video gemaakt met een RCM-apparaat toont een verwijd bloedvat met leukocytenhandel. De omringende dermis vertoont heldere ontstekingscellen. Afkorting: HH-RCM = handheld reflectantie confocale microscopie. Klik hier om deze video te downloaden.

Aanvullende figuur S1: Het verkrijgen van een "stack" met behulp van een generatie 4 WP-RCM-apparaat. Selecteer het midden van de laesie (groene diamant) en klik op de stapeloptie (oranje vak). Zorg ervoor dat de stapel begint bij het stratum corneum (blauw kruis), de eerste en helderste laag van de huid. Stel nul (oranje ster) diepte in waar de eerste laag van de stapel begint. Selecteer de juiste laesieplaats (wit kruis), afstand tussen twee lagen en diepte van de afbeelding (gele driehoek). Het blauwe vak boven de live view bevat pictogrammen die overeenkomen met de andere functionaliteiten van dit systeem. Pictogrammen (blauwe pijlen) van links naar rechts: om een mozaïek vast te leggen, om een kubus vast te leggen, om een stapel vast te leggen, om een enkele ingelijste afbeelding vast te leggen en om een video-opname vast te leggen. Afkorting: WP-RCM = wide-probe reflectance confocale microscopie. Klik hier om dit bestand te downloaden.

Aanvullende figuur S2: Het verkrijgen van een "mozaïek" met behulp van een generatie 4 WP-RCM-apparaat. (A) Ga met behulp van de live view (blauw kruis) naar de gewenste laesiediepte. Selecteer het volledige gebied van de laesie (indien minder dan 8 mm) of het deel van de gehele laesie dat moet worden vastgelegd voor beeldvorming (groene diamant). Selecteer de mozaïekoptie (oranje vak) om de opname te starten. (B) Een voorbeeld van een mozaïek gevangen bij de DEJ van de laesie in paneel A. Afkortingen: WP-RCM = wide-probe reflectance confocale microscopie; DEJ = dermale-epitheliale overgang. Klik hier om dit bestand te downloaden.

Aanvullende figuur S3: Voorbeeld van een confocaal diagnostisch evaluatierapport. (A) Vul de diagnose in (zwarte pijl) door in het vervolgkeuzemenu (B) de CPT-codes voor facturering (gele pijl) en de relevante functies te selecteren die tijdens de confocale beeldvormingssessie (blauwe ster) zijn gezien. Afkorting: CPT = Current Procedural Terminology. Klik hier om dit bestand te downloaden.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

In dit artikel hebben we protocollen beschreven voor beeldacquisitie met behulp van in vivo RCM- en RCM-OCT-apparaten. Momenteel zijn er twee in de handel verkrijgbare RCM-apparaten: een rcm-apparaat met brede sonde of op de arm gemonteerd RCM (WP-RCM) en een handheld RCM-APPARAAT (HH-RCM). Het is cruciaal om te begrijpen wanneer deze apparaten in klinische omgevingen moeten worden gebruikt. Kankertype en -locatie zijn de belangrijkste factoren die de selectie van het apparaat bepalen.

Het WP-RCM-apparaat is zeer geschikt voor laesies op vlakke en zacht golvende lichaamsoppervlakken, zoals de romp en ledematen, omdat het contact met de huid vereist. Omdat de sondekop breed is, kan deze niet worden bevestigd aan smalle gebieden of hoeken van het lichaam. HH-RCM is echter een flexibeler apparaat en heeft een smallere sondekop. Als gevolg hiervan wordt dit apparaat vaak gebruikt om laesies op gebogen en relatief golvende delen van het lichaam in beeld te brengen, waaronder de neus, oogleden, oorlellen en genitaliën, waar de WP-RCM niet kan worden bevestigd.

Beide apparaten kunnen single-frame, cellulaire resolutieafbeeldingen, stapels en video's verkrijgen en kunnen worden gebruikt om alle huidkankers in beeld te brengen. Het WP-RCM-apparaat maakt echter de visualisatie van een volledige laesie van maximaal ~ 8 mm x 8 mm mogelijk door mozaïeken te verwerven. Mozaïeken geven een overzicht van de architectonische details van de laesie (zoals symmetrie en omtrek). Een WP-RCM-apparaat is ook uitgerust met een digitale dermatoscoopcamera om dermoscopiebeelden van de laesie te verkrijgen, die RCM-beeldacquisitie tijdens de beeldvormingssessie begeleiden. Beide unieke kenmerken maken het WP-RCM-apparaat de voorkeur voor de evaluatie van melanocytische laesies voor het onderscheiden van naevi van melanoom. Daarentegen is het handheld-apparaat meer geschikt voor keratinocytische laesies, omdat deze laesies meestal geen architecturale evaluatie vereisen, maar meer afhankelijk zijn van afbeeldingen met een kleine FOV met een hoge resolutie (0,75 mm x 0,75 mm). Het HH-RCM-apparaat is echter zeer nuttig voor het in beeld brengen van grote laesies (meten van >8 mm) voor het in kaart brengen van tumormarges voor melanoom (lentigo maligna) en BCC's en voor het begeleiden van de selectie van biopsieplaatsen.

RCM wordt voornamelijk gebruikt als een aanvullend hulpmiddel voor dermoscopie bij triage huidlaesies die kwaadaardig lijken en een biopsie nodig hebben, terwijl biopsie wordt gespaard voor goedaardige 7,19 laesies. Andere indicaties zijn niet-invasieve monitoring van een verdachte laesie, beoordeling van de respons op topische of chirurgische behandeling 19,37,38, afbakening van de chirurgische marges van grote gezichtslaesies van lentigo maligna (LM)39,40,41, begeleiding van gerichte biopsieën bij grote laesies van LM en EMPD 42, en diagnose van inflammatoire laesies 43,44 . Een groot voordeel van het gebruik van RCM is de mogelijkheid om de diagnose aan het bed in vivo te stellen zonder enige biopsie45, waardoor onmiddellijk beheer wordt vergemakkelijkt. Bovendien, in tegenstelling tot histopathologie-evaluatie, waarbij slechts een klein deel van het laesievolume wordt geanalyseerd, maakt RCM de visualisatie van veel grotere volumes van de laesie in realtimemogelijk 45 en biedt het informatie over dynamische verschijnselen zoals leukocytenhandel32,46.

RCM heeft enkele beperkingen. In tegenstelling tot dermoscopie vereist RCM-beeldvorming ~ 15 minuten per laesie, wat de klinische workflow kan verstoren, en beeldevaluatie vereist pathologische expertise. Het is niet geschikt voor het evalueren van laesies dieper in de dermis of subcutis vanwege de beperkte diepte van beeldvorming (tot ~ 250 μm).

Het "multimodale" gecombineerde RCM-OCT-apparaat is gebouwd om de beperkingen van RCM22 te overwinnen. Het biedt de voordelen van cellulaire resolutie beeldvorming met RCM en de diepere en verticale beelden (vergelijkbaar met histopathologie) van OCT. Eerste studies hebben veelbelovende resultaten laten zien voor het gebruik van RCM-OCT bij de diagnose en behandeling van BCC's23,24,25,47 (55 patiënten). RCM-OCT toonde een hoge nauwkeurigheid (100% sensitiviteit, 75% specificiteit) bij het diagnosticeren van BCC's in klinisch verdachte, niet-biopsied laesies en nauwkeurig bepaalde laesiediepte voor een geschikte behandeling. Het toonde ook 100% gevoeligheid bij het detecteren van resterende BCC in eerder gebiopteerde laesies25. Onlangs gebruikten Monnier et al. dit apparaat in real-world klinische omgevingen voor de evaluatie van BCC in dermoscopisch dubbelzinnige laesies (klein, niet-gepigmenteerd)23 (18 patiënten). Ze vergeleken de uitkomsten van het gecombineerde RCM-OCT-apparaat met het RCM-alleen-apparaat op dezelfde laesie. De studie toonde een duidelijke verbetering in specificiteit van 62,5% tot 100% en in gevoeligheid van 90% tot 100% met behulp van het gecombineerde apparaat ten opzichte van het RCM-apparaat alleen, wat het voordeel en de complementaire aard van deze twee optische beeldvormingsapparaten aantoont. Een studie van Navarrete-Dechent et al. bewees ook het nut van het RCM-OCT-apparaat ten opzichte van het RCM-apparaat alleen voor de detectie van resterende BCC bij "complexe BCC" -patiënten, wat hielp bij hun management en verbeterde patiëntenzorg24 (10 patiënten). Buiten de dermatologische klinieken wordt RCM-OCT bestudeerd als een hulpmiddel voor de prechirurgische evaluatie van BCC, waar het een hoge sensitiviteit van 82,6% en een hoge specificiteit van 93,8% heeft aangetoond, met een hoge correlatie tussen de diepte gezien op OCT en de uiteindelijke diepte op histopathologie47 (35 patiënten). Dit apparaat is dus meestal beschreven voor BCC-diagnose en -beheer; het nut ervan voor melanoom en SCC moet nog worden onderzocht.

Naast het gebruik voor BCC-evaluatie, onderzochten Bang et al. dit apparaat ook voor de detectie van cutane metastase (CM) bij borstkankerpatiënten48 (zeven patiënten). Ze beschreven voor het eerst de kenmerken van CM op RCM-OCT die hun diagnose en beheer in de toekomst zouden helpen. Met de combinatie van beelden met een hoge resolutie en de mogelijkheid om laesies diepgaand te evalueren, konden ze CM detecteren in alle zes afgebeelde laesies en konden ze zich onderscheiden van een goedaardige vasculaire ectatische laesie. Grootschalige studies met meer laesies zijn gerechtvaardigd om het diagnostische potentieel van het apparaat voor CM te bewijzen.

Ongeacht het gebruikte apparaat moeten de volgende stappen zorgvuldig worden uitgevoerd om artefacten te voorkomen en afbeeldingen van hoge kwaliteit te garanderen. Om bewegingsartefacten te voorkomen, moet de patiënt comfortabel worden gepositioneerd. Extra kussens of voet- of armleuningen kunnen worden verstrekt om de beeldvormingslocaties te ondersteunen. Bewegingsartefacten veroorzaakt door ademhaling kunnen worden geminimaliseerd door een stevige hand op de sonde te leggen tijdens het beeldvormen. Om artefacten veroorzaakt door extern materiaal te verminderen, reinigt u de laesieplaats met een alcoholdoekje of zeep en water voordat u beeldvorming maakt. Knip indien nodig het haar op de plaats van de laesie om luchtbelvorming te voorkomen. Alle voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen om kruisbesmetting te voorkomen. Het plastic wegwerpvenster moet na elk gebruik worden weggegooid en de beeldvormende sonde moet na elk gebruik grondig worden gereinigd met een desinfecterend doekje.

De vooruitgang in niet-invasieve beeldvorming is gericht op het verbeteren van de diagnostische nauwkeurigheid en het uitbreiden van het gebruik ervan wereldwijd. Toevoegingen aan het bestaande HH-RCM-apparaat zijn onderzocht, zoals de integratie van een breedveldcamera om een dubbel beeld van de morfologie van het laesieoppervlak en de cellulaire details dieper in de laesie mogelijk te maken49. Andere toevoegingen aan de HH-RCM zijn videomozaïeken - een techniek die video omzet in een mozaïekbeeld, waardoor de FOV50 wordt uitgebreid. Om het gebruik van deze technologieën uit te breiden, worden goedkopere, kleinere en meer draagbare apparaten ontwikkeld 51,52,53, waaronder een kleinere, flexibelere, draagbare sonde die kan worden gebruikt voor intraorale beeldvorming 54. Bovendien onderzoeken onderzoekers gerichte fluorescerende sondes om de gevoeligheid en specificiteit van tumordetectiete verbeteren 31. Er zijn verschillende op kunstmatige intelligentie gebaseerde algoritmen om te helpen bij het vastleggen van beeldvorming door automatisch de beste diepte te identificeren om de DEJ55 vast te leggen of artefacten56 te verwijderen. Daarnaast worden bepaalde algoritmen ontwikkeld om clinici te helpen huidkanker automatisch op te sporen57,58. Ten slotte kan een technicus op afstand, met behulp van live, remote, in vivo RCM-beeldvorming26, beelden van hoge kwaliteit vastleggen en clinici begeleiden om realtime diagnoses te stellen.

In de handel verkrijgbare concurrerende apparaten zijn de line-field confocal OCT (LC-OCT)15,16 en full-field OCT (FF-OCT)17,18. Deze apparaten kunnen beelden genereren, zowel in verticale (zoals OCT) als en-face vlakken (zoals RCM). De OCT-beelden die met deze apparaten worden verkregen, hebben een hogere laterale resolutie van ~1-3 μm dan de ~7 μm OCT-beelden van het RCM-OCT-apparaat22. Deze toename in resolutie is echter ten koste gegaan van een verminderde beelddiepte van ~ 300-500 μm en een kleinere FOV van ~ 1-2 mm tot 500 μm x 500 μm in vergelijking met het RCM-OCT-apparaat. Ze zijn dus niet ideaal voor het verstrekken van architectonische details. Hun gebruik is beschreven voor het in beeld brengen van alle huidkankers. Kortom, zowel RCM- als RCM-OCT-apparaten zijn waardevolle niet-invasieve diagnostische hulpmiddelen en hebben unieke klinische toepassingen in de dermatologie. Terwijl RCM, als een op zichzelf staand apparaat (vooral het WP-RCM-apparaat), uitstekend is voor de evaluatie van gepigmenteerde huidlaesies, waaronder melanoom, is het RCM-OCT-apparaat waardevoller voor BCC-diagnose en -beheer. In de toekomst zou de integratie van mozaïekmogelijkheden om grote FOV-beelden (essentieel voor de evaluatie van melanoom) in het bestaande RCM-OCT-apparaat te geven, kunnen worden onderzocht om één uitgebreid multimodaal apparaat voor klinisch gebruik te bieden, dat de "droommachine" zou zijn voor de niet-invasieve beeldvorming voor alle huidkankers.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ucalene Harris heeft geen concurrerend financieel belang. Dr. Jain is een consultant op Enspectra Health Inc. Dr. Milind Rajadhyaksha is een voormalige werknemer van en bezit aandelen in Caliber ID (voorheen Lucid Inc.), het bedrijf dat de VivaScope confocale microscoop produceert en verkoopt. De VivaScope is de commerciële versie van een origineel laboratoriumprototype dat werd ontwikkeld door Dr. Rajadhyaksha toen hij in het Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School was.

Acknowledgments

Een speciale dank gaat uit naar Kwami Ketosugbo en Emily Cowen voor het zijn van vrijwilligers voor beeldvorming. Dit onderzoek wordt gefinancierd door een subsidie van het National Cancer Institute / National Institutes of Health (P30-CA008748) aan het Memorial Sloan Kettering Cancer Center.

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.

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Argenziano, G., et al. Accuracy in melanoma detection: A 10-year multicenter survey. Journal of the American Academy of Dermatology. 67 (1), 54-59 (2012).
  2. Vestergaard, M. E., Macaskill, P., Holt, P. E., Menzies, S. W. Dermoscopy compared with naked eye examination for the diagnosis of primary melanoma: A meta-analysis of studies performed in a clinical setting. British Journal of Dermatology. 159 (3), 669-676 (2008).
  3. Reiter, O., et al. The diagnostic accuracy of dermoscopy for basal cell carcinoma: A systematic review and meta-analysis. Journal of the American Academy of Dermatology. 80 (5), 1380-1388 (2019).
  4. Abhishek, K., Khunger, N. Complications of skin biopsy. Journal of Cutaneous and Aesthetic Surgery. 8 (4), 239-241 (2015).
  5. Navarrete-Dechent, C., Fischer, C., Tkaczyk, E., Jain, M. Chapter 5: Principles of non-invasive diagnostic techniques in dermatology. Moschella and Hurley's Dermatology. Rao, B. K. 1, Jaypee Brothers Medical Publishers. New Delhi, India. (2019).
  6. Wassef, C., Rao, B. K. Uses of non-invasive imaging in the diagnosis of skin cancer: An overview of the currently available modalities. International Journal of Dermatology. 52 (12), 1481-1489 (2013).
  7. Rajadhyaksha, M., Marghoob, A., Rossi, A., Halpern, A. C., Nehal, K. S. Reflectance confocal microscopy of skin in vivo: From bench to bedside. Lasers in Surgery and Medicine. 49 (1), 7-19 (2017).
  8. Jain, M., Pulijal, S. V., Rajadhyaksha, M., Halpern, A. C., Gonzalez, S. Evaluation of bedside diagnostic accuracy, learning curve, and challenges for a novice reflectance confocal microscopy reader for skin cancer detection in vivo. JAMA Dermatology. 154 (8), 962-965 (2018).
  9. Sattler, E., Kästle, R., Welzel, J. Optical coherence tomography in dermatology. Journal of Biomedical Optics. 18 (6), 061224 (2013).
  10. Wang, Y. -J., Huang, Y. -K., Wang, J. -Y., Wu, Y. -H. In vivo characterization of large cell acanthoma by cellular resolution optical coherent tomography. Photodiagnosis and Photodynamic Therapy. 26, 199-202 (2019).
  11. Balu, M., et al. Distinguishing between benign and malignant melanocytic nevi by in vivo multiphoton microscopy. Cancer Research. 74 (10), 2688-2697 (2014).
  12. Balu, M., et al. In vivo multiphoton microscopy of basal cell carcinoma. JAMA Dermatology. 151 (10), 1068-1074 (2015).
  13. Lentsch, G., et al. Non-invasive optical biopsy by multiphoton microscopy identifies the live morphology of common melanocytic nevi. Pigment Cell and Melanoma Research. 33 (6), 869-877 (2020).
  14. Dimitrow, E., et al. Sensitivity and specificity of multiphoton laser tomography for in vivo and ex vivo diagnosis of malignant melanoma. Journal of Investigative Dermatology. 129 (7), 1752-1758 (2009).
  15. Ruini, C., et al. Line-field optical coherence tomography: In vivo diagnosis of basal cell carcinoma subtypes compared with histopathology. Clinical and Experimental Dermatology. 46 (8), 1471-1481 (2021).
  16. Suppa, M., et al. Line-field confocal optical coherence tomography of basal cell carcinoma: A descriptive study. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. 35 (5), 1099-1110 (2021).
  17. Wang, Y. J., Wang, J. Y., Wu, Y. H. Application of cellular resolution full-field optical coherence tomography in vivo for the diagnosis of skin tumours and inflammatory skin diseases: A pilot study. Dermatology. 238 (1), 121-131 (2022).
  18. Jain, M., et al. Rapid evaluation of fresh ex vivo kidney tissue with full-field optical coherence tomography. Journal of Pathology Informatics. 6, 53 (2015).
  19. Mehta, P. P., et al. Patterns of use of reflectance confocal microscopy at a tertiary referral dermatology clinic. Journal of the American Academy of Dermatology. , (2021).
  20. Dinnes, J., et al. Reflectance confocal microscopy for diagnosing cutaneous melanoma in adults. Cochrane Database of Systematic Reviews. 12 (12), (2018).
  21. Dinnes, J., et al. Reflectance confocal microscopy for diagnosing keratinocyte skin cancers in adults. Cochrane Database of Systematic Reviews. 12 (12), (2018).
  22. Iftimia, N., et al. Handheld optical coherence tomography-reflectance confocal microscopy probe for detection of basal cell carcinoma and delineation of margins. Journal of Biomedical Optics. 22 (7), 76006 (2017).
  23. Monnier, J., et al. Combined reflectance confocal microscopy and optical coherence tomography to improve the diagnosis of equivocal lesions for basal cell carcinoma. Journal of the American Academy of Dermatology. 86 (4), 934-936 (2021).
  24. Navarrete-Dechent, C., et al. Management of complex head-and-neck basal cell carcinomas using a combined reflectance confocal microscopy/optical coherence tomography: a descriptive study. Archives of Dermatological Research. 313 (3), 193-200 (2021).
  25. Sahu, A., et al. Evaluation of a combined reflectance confocal microscopy-optical coherence tomography device for detection and depth assessment of basal cell carcinoma. JAMA Dermatology. 154 (10), 1175-1183 (2018).
  26. Rubinstein, G., Garfinkel, J., Jain, M. Live, remote control of an in vivo reflectance confocal microscope for diagnosis of basal cell carcinoma at the bedside of a patient 2500 miles away: A novel tele-reflectance confocal microscope approach. Journal of the American Academy of Dermatology. 81 (2), 41-42 (2019).
  27. Scope, A., et al. In vivo reflectance confocal microscopy imaging of melanocytic skin lesions: Consensus terminology glossary and illustrative images. Journal of the American Academy of Dermatology. 57 (4), 644-658 (2007).
  28. Calzavara-Pinton, P., Longo, C., Venturini, M., Sala, R., Pellacani, G. Reflectance confocal microscopy for in vivo skin imaging. Photochemistry and Photobiology. 84 (6), 1421-1430 (2008).
  29. Rajadhyaksha, M., Grossman, M., Esterowitz, D., Webb, R. H., Anderson, R. R. In vivo confocal scanning laser microscopy of human skin: Melanin provides strong contrast. Journal of Investigative Dermatology. 104 (6), 946-952 (1995).
  30. Gonzalez, S., Gonzalez, E., White, W. M., Rajadhyaksha, M., Anderson, R. R. Allergic contact dermatitis: Correlation of in vivo confocal imaging to routine histology. Journal of the American Academy of Dermatology. 40 (5), 708-713 (1999).
  31. Sahu, A., et al. Combined PARP1-targeted nuclear contrast and reflectance contrast enhances confocal microscopic detection of basal cell carcinoma. Journal of Nuclear Medicine. 63 (6), 912-918 (2021).
  32. González, S., Sackstein, R., Anderson, R. R., Rajadhyaksha, M. Real-time evidence of in vivo leukocyte trafficking in human skin by reflectance confocal microscopy. Journal of Investigative Dermatology. 117 (2), 384-386 (2001).
  33. Navarrete-Dechent, C., et al. Reflectance confocal microscopy terminology glossary for nonmelanocytic skin lesions: A systematic review. Journal of the American Academy of Dermatology. 80 (5), 1414-1427 (2019).
  34. Navarrete-Dechent, C., et al. Reflectance confocal microscopy terminology glossary for melanocytic skin lesions: A systematic review. Journal of the American Academy of Dermatology. 84 (1), 102-119 (2021).
  35. Sattler, E., Kastle, R., Welzel, J. Optical coherence tomography in dermatology. Journal of Biomedical Optics. 18 (6), 061224 (2013).
  36. Park, E. S. Skin-layer analysis using optical coherence tomography. Medical Lasers. 3 (1), 1-4 (2014).
  37. Marra, D. E., Torres, A., Schanbacher, C. F., Gonzalez, S. Detection of residual basal cell carcinoma by in vivo confocal microscopy. Dermatologic Surgery. 31 (5), 538-541 (2005).
  38. Alarcon, I., et al. In vivo reflectance confocal microscopy to monitor the response of lentigo maligna to imiquimod. Journal of the American Academy of Dermatology. 71 (1), 49-55 (2014).
  39. Guitera, P., et al. Surveillance for treatment failure of lentigo maligna with dermoscopy and in vivo confocal microscopy: new descriptors. British Journal of Dermatology. 170 (6), 1305-1312 (2014).
  40. Menge, T. D., Hibler, B. P., Cordova, M. A., Nehal, K. S., Rossi, A. M. Concordance of handheld reflectance confocal microscopy (RCM) with histopathology in the diagnosis of lentigo maligna (LM): A prospective study. Journal of the American Academy of Dermatology. 74 (6), 1114-1120 (2016).
  41. Chen, C. S., Elias, M., Busam, K., Rajadhyaksha, M., Marghoob, A. A. Multimodal in vivo optical imaging, including confocal microscopy, facilitates presurgical margin mapping for clinically complex lentigo maligna melanoma. British Journal of Dermatology. 153 (5), 1031-1036 (2005).
  42. Yelamos, O., et al. Handheld reflectance confocal microscopy for the detection of recurrent extramammary Paget disease. JAMA Dermatology. 153 (7), 689-693 (2017).
  43. Ardigo, M., Longo, C., Gonzalez, S. Multicentre study on inflammatory skin diseases from The International Confocal Working Group: Specific confocal microscopy features and an algorithmic method of diagnosis. British Journal of Dermatology. 175 (2), 364-374 (2016).
  44. Moscarella, E., Argenziano, G., Lallas, A., Pellacani, G., Longo, C. Confocal microscopy: A new era in understanding the pathophysiologic background of inflammatory skin diseases. Experimental Dermatology. 23 (5), 320-321 (2014).
  45. Bertrand, C., Corcuff, P. In vivo spatio-temporal visualization of the human skin by real-time confocal microscopy. Scanning. 16 (3), 150-154 (1994).
  46. Saknite, I., et al. Features of cutaneous acute graft-versus-host disease by reflectance confocal microscopy. British Journal of Dermatology. 181 (4), 829-831 (2019).
  47. Aleissa, S., et al. Presurgical evaluation of basal cell carcinoma using combined reflectance confocal microscopy-optical coherence tomography: A prospective study. Journal of the American Academy of Dermatology. 82 (4), 962-968 (2020).
  48. Bang, A. S., et al. Noninvasive, in vivo, characterization of cutaneous metastases using a novel multimodal RCM-OCT imaging device: A case-series. Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. , (2022).
  49. Dickensheets, D. L., Kreitinger, S., Peterson, G., Heger, M., Rajadhyaksha, M. Wide-field imaging combined with confocal microscopy using a miniature f/5 camera integrated within a high NA objective lens. Optics Letters. 42 (7), 1241-1244 (2017).
  50. Kose, K., et al. Automated video-mosaicking approach for confocal microscopic imaging in vivo: an approach to address challenges in imaging living tissue and extend field of view. Scientific Reports. 7 (1), 10759 (2017).
  51. Zhao, J., et al. Deep learning-based denoising in high-speed portable reflectance confocal microscopy. Lasers in Surgery and Medicine. 53 (6), 880-891 (2021).
  52. Curiel-Lewandrowski, C., Stratton, D. B., Gong, C., Kang, D. Preliminary imaging of skin lesions with near-infrared, portable, confocal microscopy. Journal of the American Academy of Dermatology. 85 (6), 1624-1625 (2021).
  53. Freeman, E. E., et al. Feasibility and implementation of portable confocal microscopy for point-of-care diagnosis of cutaneous lesions in a low-resource setting. Journal of the American Academy of Dermatology. 84 (2), 499-502 (2021).
  54. Peterson, G., et al. Feasibility of a video-mosaicking approach to extend the field-of-view for reflectance confocal microscopy in the oral cavity in vivo. Lasers in Surgery and Medicine. 51 (5), 439-451 (2019).
  55. Kurugol, S., et al. Automated delineation of dermal-epidermal junction in reflectance confocal microscopy image stacks of human skin. Journal of Investigative Dermatology. 135 (3), 710-717 (2015).
  56. Kose, K., et al. Utilizing machine learning for image quality assessment for reflectance confocal microscopy. Journal of Investigative Dermatology. 140 (6), 1214-1222 (2020).
  57. Campanella, G., et al. Deep learning for basal cell carcinoma detection for reflectance confocal microscopy. Journal of Investigative Dermatology. 142 (1), 97-103 (2022).
  58. Wodzinski, M., Skalski, A., Witkowski, A., Pellacani, G., Ludzik, J. Convolutional neural network approach to classify skin lesions using reflectance confocal microscopy. 41st Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society EMBC 2019. , Berlin, Germany. (2019).

Tags

Intrekking Nummer 186
Combinatie van reflectie confocale microscopie met optische coherentietomografie voor niet-invasieve diagnose van huidkanker via beeldacquisitie
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Harris, U., Rajadhyaksha, M., Jain,… More

Harris, U., Rajadhyaksha, M., Jain, M. Combining Reflectance Confocal Microscopy with Optical Coherence Tomography for Noninvasive Diagnosis of Skin Cancers via Image Acquisition. J. Vis. Exp. (186), e63789, doi:10.3791/63789 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter