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

Kombination af reflektans konfokal mikroskopi med optisk kohærenstomografi til ikke-invasiv diagnose af hudkræft via billedoptagelse

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

Summary

Her beskriver vi protokoller til erhvervelse af billeder af god kvalitet ved hjælp af nye, ikke-invasive billeddannelsesenheder af reflektanskonfokalmikroskopi (RCM) og kombineret RCM og optisk kohærenstomografi (OCT). Vi gør også klinikere bekendt med deres kliniske anvendelser, så de kan integrere teknikkerne i regelmæssige kliniske arbejdsgange for at forbedre patientplejen.

Abstract

Hudkræft er en af de mest almindelige kræftformer på verdensplan. Diagnosen er afhængig af visuel inspektion og dermoskopi efterfulgt af biopsi til histopatologisk bekræftelse. Mens følsomheden af dermoskopi er høj, resulterer den lavere specificitet i, at 70% -80% af biopsierne diagnosticeres som godartede læsioner på histopatologi (falske positive på dermoskopi).

Reflektans konfokal mikroskopi (RCM) og optisk kohærenstomografi (OCT) billeddannelse kan noninvasivt guide diagnosen hudkræft. RCM visualiserer cellulær morfologi i en-face-lag . Det har fordoblet den diagnostiske specificitet for melanom og pigmenteret keratinocytisk hudkræft over dermoskopi, halvering af antallet af biopsier af godartede læsioner. RCM erhvervede faktureringskoder i USA og integreres nu i klinikker.

Imidlertid resulterer begrænsninger såsom den lave dybde (~ 200 μm) af billeddannelse, dårlig kontrast for ikke-pigmenterede hudlæsioner og billeddannelse i en-face-lag i relativt lavere specificitet til påvisning af ikke-pigmenteret basalcellekarcinom (BCC'er) - overfladiske BCC'er, der støder op til basalcellelaget og dybere infiltrative BCC'er. I modsætning hertil mangler OCT cellulær opløsning, men afbilder væv i lodrette planer ned til en dybde på ~ 1 mm, hvilket muliggør påvisning af både overfladiske og dybere undertyper af BCC'er. Begge teknikker er således i det væsentlige komplementære.

En "multimodal", kombineret RCM-OCT-enhed afbilder samtidig hudlæsioner i både en-face og lodret tilstand. Det er nyttigt til diagnosticering og styring af BCC'er (ikke-kirurgisk behandling af overfladiske BCC'er vs. kirurgisk behandling af dybere læsioner). Der opnås en markant forbedring af specificiteten til påvisning af små, ikke-pigmenterede BCC'er over RCM alene. RCM- og RCM-OCT-udstyr medfører et stort paradigmeskift i diagnosticering og håndtering af hudkræft; Imidlertid er deres anvendelse i øjeblikket begrænset til akademiske tertiære plejecentre og nogle private klinikker. Dette papir gør klinikere bekendt med disse enheder og deres applikationer og adresserer translationelle barrierer i rutinemæssig klinisk arbejdsgang.

Introduction

Traditionelt er diagnosen hudkræft afhængig af visuel inspektion af læsionen efterfulgt af et nærmere kig på mistænkelige læsioner ved hjælp af en forstørrelseslinse kaldet et dermatoskop. Et dermatoskop giver information under overfladen, der øger følsomheden og specificiteten i forhold til visuel inspektion til diagnosticering af hudkræft 1,2. Imidlertid mangler dermoskopi cellulære detaljer, hvilket ofte fører til en biopsi til histopatologisk bekræftelse. Den lave og variable (67% til 97%) specificitet af dermoskopi3 resulterer i falske positive og biopsier, der viser sig at vise godartede læsioner på patologi. En biopsi er ikke kun en invasiv procedure, der forårsager blødning og smerte4, men er også meget uønsket på kosmetisk følsomme områder som ansigtet på grund af ardannelse.

For at forbedre patientplejen ved at overvinde eksisterende begrænsninger undersøges mange ikke-invasive, in vivo-billeddannelsesenheder 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 . RCM- og OCT-enheder er de to vigtigste optiske ikke-invasive enheder, der bruges til diagnosticering af hudlæsioner, især hudkræft. RCM har erhvervet Current Procedural Terminology (CPT) faktureringskoder i USA og bruges i stigende grad i akademiske tertiære plejecentre og nogle private klinikker 7,8,19. RCM-billedlæsioner ved næsten histologisk (cellulær) opløsning. Imidlertid er billeder i en-face-planet (visualisering af et lag hud ad gangen), og billeddybden er begrænset til ~ 200 μm, tilstrækkelig til kun at nå den overfladiske (papillære) dermis. RCM-billeddannelse er afhængig af refleksionskontrasten fra forskellige strukturer i huden. Melanin giver den højeste kontrast, hvilket gør pigmenterede læsioner lyse og lettere at diagnosticere. Således har RCM kombineret med dermoskopi signifikant forbedret diagnose (følsomhed på 90% og specificitet på 82%) over dermoskopi af pigmenterede læsioner, herunder melanom20. På grund af manglende melaninkontrast i lyserøde læsioner, især for BCC'er, har RCM imidlertid lavere specificitet (37,5% -75,5%)21. En konventionel OCT-enhed, en anden almindeligt anvendt ikke-invasiv enhed, afbilder læsion op til 1 mm dybde i huden og visualiserer dem i et lodret plan (svarende til histopatologi)9. OCT mangler dog cellulær opløsning. OCT bruges primært til diagnosticering af keratinocytiske læsioner, især BCC'er, men har stadig lavere specificitet9.

For at overvinde de eksisterende begrænsninger ved disse enheder er der således bygget en multimodal RCM-OCT-enhed22. Denne enhed inkorporerer RCM og OCT i en enkelt, håndholdt billedsonde, hvilket muliggør samtidig erhvervelse af co-registrerede en-face RCM-billeder og lodrette OCT-billeder af læsionen. OCT giver arkitektoniske detaljer af læsionerne og kan billede dybere (op til en dybde på ~ 1 mm) i huden. Den har også et større synsfelt (FOV) på ~2 mm22 sammenlignet med den håndholdte RCM-enhed (~0,75 mm x 0,75 mm). RCM-billeder bruges til at give cellulære detaljer om læsionen identificeret på OCT. Denne prototype er endnu ikke kommercialiseret og bruges som forsøgsudstyr i klinikker23,24,25.

På trods af deres succes med at forbedre diagnosen og styringen af hudkræft (som understøttet af litteraturen) er disse enheder endnu ikke meget udbredt i klinikker. Dette skyldes hovedsageligt manglen på eksperter, der kan læse disse billeder, men skyldes også manglen på uddannede teknikere, der effektivt kan erhverve billeder i diagnostisk kvalitet (inden for en klinisk tidsramme) ved sengen8. I dette manuskript er målet at lette bevidstheden og eventuel vedtagelse af disse enheder i klinikker. For at nå dette mål gør vi dermatologer, dermatopatologer og Mohs-kirurger bekendt med billeder af normal hud- og hudkræft erhvervet med RCM- og RCM-OCT-enhederne. Vi vil også detaljere nytten af hver enhed til diagnosticering af hudkræft. Vigtigst er det, at fokus for dette manuskript er at give trinvis vejledning til billedoptagelse ved hjælp af disse enheder, hvilket vil sikre billeder af god kvalitet til klinisk brug.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Alle de protokoller, der er beskrevet nedenfor, følger retningslinjerne fra den institutionelle etiske komité for human forskning.

1. RCM-enhed og billedbehandlingsprotokol

BEMÆRK: Der er to kommercielt tilgængelige in vivo RCM-enheder: wide-probe RCM (WP-RCM) og håndholdt RCM (HH-RCM). WP-RCM leveres integreret med et digitalt dermatoskop. Disse to enheder er tilgængelige separat eller som en kombineret enhed. Nedenfor er billedoptagelsesprotokollerne ved hjælp af den nyeste generation (generation 4) af WP-RCM- og HH-RCM-enhederne sammen med deres kliniske indikationer.

  1. Lesion udvælgelse og kliniske indikationer
    1. Se efter følgende typer læsioner: dermoskopisk tvetydig pink (BCC, pladecellekarcinom [SCC], aktinisk keratose [AK], andre godartede læsioner) eller pigmenteret læsion (nevi og melanom, pigmenterede keratinocytiske læsioner); en nevus, der for nylig er ændret ved klinisk eller dermoskopiundersøgelse; inflammatoriske læsioner for at bestemme inflammatoriske mønstre.
    2. Udfør kortlægning for lentigo maligna (LM) marginer for at bestemme omfanget af læsionen og kortlægning og udvælgelse af biopsisteder for sygdom med subklinisk forlængelse såsom ekstramammær Pagets sygdom (EMPD) og LM.
    3. Udfør ikke-invasiv overvågning af ikke-kirurgisk behandling såsom topiske lægemidler (imiquimod), stråling, fotodynamisk terapi og laserablation.
  2. Til valg af enhed skal du bruge WP-RCM-enheden til læsioner placeret på relativt flade hudoverflader (bagagerummet og ekstremiteterne) og HH-RCM-enheden til læsioner på buede overflader (næse, øreflipper, øjenlåg og kønsorganer).
    BEMÆRK: Valg af billeddannelsesenhed afhænger hovedsageligt af læsionens placering.
  3. Til billeddannelse skal patienten placeres på en fuldt liggende stol eller et fladt undersøgelsesbord med puder eller armlæn til støtte og for at opnå en flad billedoverflade.
    BEMÆRK: Ældre generation (generation 3) WP-RCM-enheder tog ~ 30 minutter pr. Læsion. Billeddannelse af en enkelt læsion kan kræve ~ 15 min med den nyere generation (generation 4) WP-RCM-enhed, der i øjeblikket bruges i klinikker. På trods af den forbedrede anskaffelsestid vil placering af patienten komfortabelt sikre minimale bevægelsesartefakter og hjælpe med at erhverve billeder af overlegen kvalitet. Følgende trin kan hjælpe med korrekt placering af patienten:
  4. For at forberede dig på billeddannelse skal du rengøre læsionen og den omgivende hud med en alkoholserviet for at fjerne snavs, lotion eller make-up. Barber behårede hudoverflader, før du fastgør vævsvinduet for at undgå luftbobler, der kan forhindre visualisering af vævsmikrostrukturer.
    BEMÆRK: For at fjerne tunge kosmetik eller solcreme skal du rengøre stedet med en mild sæbe og vand inden rengøring med alkohol.
  5. Hentning af billeder ved hjælp af WP-RCM-enheden (Figur 1, Figur 2, Supplerende figur S1, Supplerende figur S2og Supplerende figur S3)
    BEMÆRK: WP-RCM-enheder er i stand til at optage stakke, mosaik, live enkeltindrammede videoer og enkeltindrammede billeder.
    1. For at fastgøre en engangsvindueshætte af plast til læsionen (figur 1) skal du placere sonden vinkelret på læsionen for at få de bedste billeder. Se figur 1A-F for et eksempel på vedhæftet fil. Tilsæt en dråbe mineralolie på midten af plastvinduet, spred den forsigtigt over vinduesbredden (figur 1A). Fjern papirbagsiden fra den klæbende side af plastvinduet. Stræk huden forsigtigt for at undgå rynker og fastgør vinduet.
      BEMÆRK: Brug mineralsk olie af fødevarekvalitet, der er sikker og har en høj viskositet. Sørg for, at læsionen er centreret og dækket i sin helhed. For læsioner større end 8 mm x 8 mm, enten billedområder af bekymring baseret på dermoskopi eller udføre separate billeddannelsessessioner for at dække hele læsionen.
    2. Erhvervelse af dermoskopibilleder (figur 1C, D)
      BEMÆRK: Et dermoskopibillede erhverves for at tjene som vejledning til navigation inden for læsionen. Følgende trin skal bruges til at sikre perfekt registrering mellem dermoskopibilledet og det konfokale billede.
      1. Hold WP-RCM-sonden over plastikvindueshætten, og tilnærm den bedste indføringsvinkel for sonden (figur 1C). Find den lille, hvide pil på siden af sonden (figur 1C), og juster den med pilen på siden af dermoskopikameraet (figur 1C).
      2. Indsæt dermoskopikameraet i plastikdækslet (figur 1D). Tryk på udløseren på kameraet for at hente et billede. Fjern dermatoskopet. Før du starter billeddannelsessessionen, skal du sikre dig, at dermatoskopbilledet dækker hele læsionsoverfladen.
    3. For at fastgøre RCM-sonden til plastikhætten (figur 1E, F) skal du placere en mængde ultralydgel på størrelse med en ært inde i engangsplastvindueshætten (figur 1E). Indsæt sonden i hætten, indtil der høres et skarpt klik (figur 1F).
      BEMÆRK: For at få de bedste billeder skal du indsætte sonden vinkelret (i en 90° vinkel) på plastvinduet. Undersøgelsesstolens højde kan hæves for at opnå en fladere overflade, reducere bevægelsesartefakter, udvise luftbobler (figur 3 og figur 4) og sikre sikker fastgørelse til huden.
    4. Anskaffelse af RCM-billeder (figur 2, supplerende figur S1 og supplerende figur S2)
      1. Brug dermoskopibilledet (trin 5.2.) til at styre RCM-billedoptagelsen (supplerende figur S1). Vælg midten af læsionen og identificer det øverste (lyseste) lag af huden - anucleatlaget af stratum corneum (supplerende figur S1).
      2. Indstil billeddybden til nul på dette niveau (supplerende figur S1).
        BEMÆRK: Denne dybde tjener som referencepunkt til bestemmelse af den faktiske z-dybde af efterfølgende lag i læsionen.
      3. Få en stak i læsionens centrum (figur 2 og supplerende figur S1) ved at trykke på stakikonet . Vælg et anatomisk sted i rullemenuen: ansigt eller krop. Indstil 4,5 μm trinstørrelse og 250 μm dybde.
        BEMÆRK: Start stablerne fra stratum corneum og slut ved de dybeste synlige lag i dermis. Supplerende figur S1 viser et eksempel på, hvordan man anskaffer en stak, mens figur 2 giver et eksempel på en stak.
      4. Få en mosaik: Tag den første mosaik ved dermal-epidermal krydset (DEJ) (supplerende figur S2). Identificer DEJ-laget i den erhvervede stak, og brug derefter musen til at vælge en 8 mm x 8 mm firkant til at dække hele læsionen. Tryk på mosaikikonet for at fuldføre handlingen (supplerende figur S2). Få mindst 5 mosaikker på forskellige dybder: stratum corneum, stratum spinosum, suprabasal lag, DEJ og overfladisk papillær dermis.
      5. Åbn DEJ-mosaikken for at guide erhvervelsen af de efterfølgende mosaikker. Klik på en hvilken som helst struktur på DEJ-mosaikken for at få vist dette område på live view-billeddannelsen. Rul ned for at erhverve mosaikker ved dermis og derefter op (fra DEJ) for at tage mosaikker i epidermis.
      6. Få de erhvervede mosaikker evalueret af ekspert RCM-læseren, der er til stede ved sengen, for at identificere interesseområdet og tage stakke. I mangel af en ekspert ved sengen skal du fange 5 stakke: en i hver kvadrant og en i midten af læsionen med et homogent mønster på dermoskopi (trin 1.5.2.). For heterogene læsioner erhverver du yderligere stakke for at dække alle dermoskopifunktionerne.
        BEMÆRK: En "stak" (figur 2) er en sekventiel samling af billeder i høj opløsning, single-frame, lille synsfelt (FOV) (0,5 mm x 0,5 mm) erhvervet i dybden startende fra det øverste lag af epidermis til den overfladiske dermis (~ 200 μm). En "mosaik" (supplerende figur S2) er et stort synsfelt af billeder opnået ved at sy individuelle 500 μm x 500 μm billeder sammen i "X-Y" (vandret et fladplan ).
    5. Fuldførelse af en billedbehandlingssession
      1. Klik på Udført billedbehandling.
      2. Fjern mikroskopet fra plastvinduet. Fjern plastvinduet ved forsigtigt at holde patientens hud stram og bortskaf den. Tør olie af på huden med en spritserviet.
      3. Fjern den beskyttende kegle, der omgiver mikroskoplinsen. Rengør spidsen af objektivlinsen med en alkoholserviet for at fjerne ultralydgelen. Tør objektivlinsen med et køkkenrulle. Fastgør plastkeglen igen til mikroskopsonden.
        BEMÆRK: Billeder kan læses, og en rapport kan genereres og underskrives ved sengen af en uddannet læge. I mangel af en ekspertlæser kan en ekstern ekspert konsulteres enten ved at overføre billederne via skyen eller via en live teleconfocal session26.
    6. Generering af en konfokal diagnostisk evalueringsrapport (supplerende figur S3)
      1. Klik på Ny evaluering. Indtast diagnosen fra de forudvalgte indstillinger i rullemenuen.
      2. Hvis der kræves en ny billedbehandlingssession, skal du vælge billeder utilstrækkelige og skal tages igen. Hvis der er behov for en beskrivende diagnose, skal du vælge andet og beskrive i fritekstfeltet i slutningen af formularen. Indtast CPT-koden for fakturering7 (supplerende figur S3A). Vælg de relevante funktioner, der ses under billeddannelsen, fra rapportens tjekliste (supplerende figur S3B). Vælg den relevante administration på tjeklisten.
        BEMÆRK: Der gælder ingen faktureringskode for HH-RCM-billeddannelse.
      3. Klik på Afslut og underskriv. Opret rapporten som PDF, og udskriv. Få rapporten underskrevet af en læge, og føj den til patientens diagram til fakturering.
  6. Billedoptagelse ved hjælp af HH-RCM-enheden (figur 5)
    BEMÆRK: HH-RCM-enheder er i stand til at optage stakke, live enkeltrammede videoer og enkeltrammede billeder.
    1. Omkrans læsionen identificeret af lægen med en papirring. Følg trinnene beskrevet i afsnit 3. til positionering af patienten og rengøring af læsionsstedet.
      BEMÆRK: Vælg papirringens størrelse (5-15 mm) baseret på læsionsstørrelsen for at definere læsionens grænse og sikre, at billeddannelse udføres inden for læsionen. Hvis en papirring ikke er tilgængelig, skal du bruge papirtape til at definere læsionen.
    2. Fjern plastikhætten, der dækker mikroskoplinsen. Påfør en mængde ultralydgel på størrelse med en ært på objektivlinsen på HH-RCM'en og dæk den med plastikhætten (supplerende figur S3A). Tilsæt en generøs dråbe mineralolie til siden af plastikhætten, der berører huden.
      BEMÆRK: Forøg mængden af olie til meget tør hud, hvis det er nødvendigt.
    3. Tryk sonden mod læsionsstedet på huden med fast tryk. Brug z-dybdekontrollerne på HH-RCM-enheden til at bevæge sig op og ned i forskellige dybder inden for læsionen (supplerende figur S3B). Få flere enkeltbilleder og stakke i de områder, der er af interesse. Tag stakke som beskrevet i trin 1.5.4.3.
    4. Ved store læsioner, hvor WP-RCM-enheden ikke kan fastgøres, skal du optage kontinuerlige videoer i forskellige lag ved at flytte HH-RCM-sonden over hele læsionsoverfladen. Klik på videooptagelsessymbolet for at gøre det. Optag bevægelsen af blodlegemer i karrene, hvis det er nødvendigt.
      BEMÆRK: Disse videoer kan senere sys ved hjælp af software til at give store FOV-billeder, der ligner mosaikker.
    5. Tryk på Udført billedbehandling , når billedsessionen er fuldført. Rengør læsionen med en alkoholserviet for at fjerne olien. Fjern ultralydgelen fra sondens objektivlinse ved at rengøre den med en alkoholserviet og fastgør plastikhætten igen.
      BEMÆRK: I modsætning til WP-RCM-enheden, som kan betjenes af en tekniker, skal HH-RCM'en betjenes af en RCM-læser, der kan fortolke billeder i realtid for at navigere i læsionen og nå frem til en korrekt diagnose.

2. Kombineret RCM-OCT-enhed og billedbehandlingsprotokol

BEMÆRK: Der er kun én prototype af RCM-OCT-enheden. Denne enhed har en håndholdt sonde og kan bruges på alle kropsoverflader, svarende til HH-RCM-enheden. Den anskaffer RCM-stakke (svarende til RCM-enheden) og OCT-rastere (en video af sekventielle tværsnitsbilleder22). Både RCM- og OCT-billeder er i gråtoner. RCM-billeder har en synsvidde på ~200 μm x 200 μm, mens OCT-aftrykket har en synsvidde på 2 mm (i bredden) x 1 mm (i dybden). Nedenfor er billedoptagelsesprotokollen ved hjælp af RCM-OCT-enheden sammen med deres kliniske indikationer. Figur 6 viser et billede af RCM-OCT-enheden, mens figur 7 viser RCM-OCT-enhedens softwaresystem.

  1. Valg af læsion
    1. Se efter dermoskopisk tvetydig lyserød eller pigmenteret læsion for at udelukke BCC.
    2. Vurder dybden af BCC til ledelse, og vurder den resterende BCC efterbehandling.
  2. Placering af patienten til billeddannelse: Billeddannelse af en enkelt læsion kan kræve op til 20 minutter med RCM-OCT-enheden. Enheden er også en håndholdt sonde, der ligner HH-RCM-enheden og kan således bevæges frit over læsionen. For detaljer om patientpositionering henvises til pkt. 1.4. ovenover.
  3. Forberedelse af stedet til billeddannelse: Når du bruger denne sonde, skal du sikre dig, at læsionens grænse er fri for overdreven hår og topiske urenheder og er klart defineret. Se trin 1.4.1. ovenfor for flere detaljer.
  4. Billedoptagelse ved hjælp af RCM-OCT-enheden (figur 6 og figur 7)
    1. Sonden klargøres på samme måde som den, der anvendes til HH-RCM (trin 1.6.1-1.6.2.)
    2. Hent billeder i linjebilledtilstand og rastertilstand .
      1. Klik på billedindstillinger (figur 7A). Vælg linjebilledtilstand for at hente et RCM-billede (celleopløsning) (figur 7B). Indstil trinstørrelsen til 5 μm og antallet af trin til 40 (figur 7A).
      2. Klik på Grib. Hent stakke efter trin 1.5.4.3. Når du er færdig, skal du klikke på knappen Frys .
      3. Klik på billedindstillinger. Vælg rastertilstand for at hente en korrelativ OCT-video til læsionsarkitekturen (figur 7B). Skift til fanen tekniker (figur 7C). Når du er færdig, skal du klikke på Grab-knappen (figur 7A) og straks trykke på gem-knappen .
      4. Få flere stakke og videoer baseret på lægens interesse.
      5. Rengør læsionen og maskinen som beskrevet i trin 1.6.5.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Konfokal mikroskopi af reflektans (RCM)
Billedfortolkning på RCM:
RCM-billederne fortolkes på en måde, der efterligner evalueringen af histopatologiske dias. Mosaikker evalueres først for at få de overordnede arkitektoniske detaljer og identificere bekymringsområder, svarende til evalueringen af histologiafsnit om scanningsforstørrelse (2x). Dette efterfølges af at zoome ind på mosaikken til evaluering af de cellulære detaljer, svarende til evaluering af dias ved høj forstørrelse (20x). Figur 8 viser et sådant skema for billedanalysen.

Billedkvalitet:
Billeder af høj kvalitet uden væsentlige artefakter, erhvervet på relevante dybder i huden, er afgørende for korrekt diagnose. Figur 4A viser et sådant billede. Hovedårsagen til ufortolkelige billeder er relateret til artefakter eller manglende erfaring med at erhverve billeder. Figur 3 og figur 4B viser billeder med artefakter som luftbobler, overfladeaffald og bevægelsesartefakter, som forhindrer diagnostisk evaluering. Ud over at mestre det tekniske aspekt af billedoptagelse bør RCM-operatøren være fortrolig med morfologien af de forskellige hudlag for at muliggøre billedoptagelse på relevante dybder.

Udseende af normale hudlag på RCM:
En-face (vandret plan) "nærhistologi" kvalitetsbilleder erhverves med RCM-enheden i forskellige dybder, startende fra det øverste lag af epidermis ned til den overfladiske papillære dermis i huden. RCM har sin egen terminologi, der gør det muligt at identificere forskellige lag i huden 5,27. Figur 2 viser fem enkeltrammebilleder, der er hentet i forskellige dybder fra en stak.

Udseende af forskellige celler på RCM:
Billeder på RCM vises i gråskala, lige fra meget lyse strukturer til mørke strukturer på grund af de variable størrelser og brydningsindekser for forskellige celler i huden. Melanin, keratin og kollagen er kilderne til den højeste refleksion i huden28,29. Således forekommer celler indeholdende melanin, såsom melanocytter (banale og ondartede), melaniserede keratinocytter og melanofager, lyse. Ligeledes synes celler, der er rige på keratin, såsom stratum corneum og keratincyster, lyse. Keratohyalingranulater, der er til stede i keratinocytterne i stratum granulosum, forekommer også lyse. En anden mulig kilde til høj reflektivitet er Birkbeck-granulatet i Langerhans-cellerne30 og inflammatoriske celler28,29. I modsætning hertil mangler intranukleært indhold refleksion og ser mørkt ud på konfokal31. Dette gælder også for mucinsekretioner. Blodkar findes i papillær dermis. De fremstår som vandrette eller lodrette hyporeflekterende strukturer. Leukocytter fremstår som lyse, hyperreflekterende, runde, små celler i disse hyporeflekterende blodkar32. Leukocythandel er fremtrædende under levende billeddannelse. Figur 9 viser udseendet af normale hudlag på RCM. Video 1 viser et eksempel på leukocythandel på RCM.

Tumorspecifikke træk ved RCM:
Tumorspecifikke træk er veletablerede og hjælper med at differentiere godartede fra ondartede læsioner. For eksempel er tumorknuder med perifer palisadering og "kløftlignende" rum specifikke træk ved BCC33. Ligeledes antyder pagetoidkernede celler i epidermis, atypiske celler ved DEJ og et disarrangeret epidermalt mønster en diagnose af melanom34. Atypiske og disarrangerede bikagemønstre er nøglefunktioner til diagnosticering af SCC33 på RCM. Figur 10 viser et eksempel på BCC, melanom og SCC som set i RCM-billeder.

Kombineret RCM-OCT-enhed
Billedfortolkning på RCM-OCT:
Til fortolkning af RCM-OCT-billeder evalueres både stakke og rastere. Stakke giver information på cellulært niveau og på forskellige dybder af læsionen, mens rasteren giver et lodret billede af læsionen og giver information om læsionens overordnede arkitektur. Denne lodrette visning er afgørende for detekteringen af BCC, især overfladiske BCC'er, der til tider fremstår som mørke skygger på RCM og kan blive overset25. I lodret visning af OCT-billeder ses BCC-tumorknudekontinuitet med den overliggende epidermis og adskillelse fra dermis ved et mørkt område af kløft. Figur 11 viser et eksempel på dermoskopi, RCM, OCT og histologisk korrelation af BCC.

Udseende af normale hudlag på RCM-OCT:
Hudlag ligner RCM-billeder, der er taget med HH-RCM-enheden. Flere detaljer findes i afsnittene "udseende af forskellige hudlag på konfokal" og "udseende af forskellige celler på konfokal" og figur 9.

Ligesom RCM er OCT-rasterbilleder gråskalaer. OCT-rastere viser dog en lodret visning svarende til traditionelle histologidias, men mangler cellulær opløsning. OCT-billeder har et lignende udseende som de kommercielt tilgængelige konventionelle OCT-enhedsbilleder. Stratum corneum fremstår som en tynd, lys (hyperreflekterende) linje, hvor den underliggende epidermis fremstår grålig (hyporeflekterende) i farven. Den papillære dermis ser lysere ud end epidermis, og den dybeste del af den retikulære dermis fremstår som den mørkeste (ikke-reflekterende) på grund af tab af signal35. DEJ kan identificeres som en overgangszone mellem den grålige epidermis og den lyse papillære dermis. Figur 12 viser RCM- og OCT-billeder erhvervet fra normal hud på hånden af en sund frivillig.

Selvom cellulær opløsning ikke er mulig, er mange strukturer synlige på OCT. Blodkar kan let ses i papillær dermis som reflekterende (signalfri), vandret eller lodret, rørformede strukturer. Hårsækkene er normalt hyporeflekterende, runde eller rørformede strukturer i dermis. Deres infundibulum (den øverste del af hårsækken) ses komme ud af dermis og stikke ud af epidermis i en vinkel under en live rasterbilleddannelsessession. De kaster ofte en signalskygge på overfladen af epidermis36. Nogle gange kan håraksler ses komme ud af hårsækkene, hvilket gør deres identifikation let. Figur 11 giver et overblik over disse strukturer.

Udseende af BCC på RCM-OCT:
Udseendet af BCC i RCM diskuteres i afsnittet "tumorspecifikke træk" i RCM. I OCT kan BCC-tumorknuder let påvises som grålige, runde, hyporeflekterende knuder set omgivet af et reflekterende, mørkt område af "kløft". Denne knude kan ses fastgjort med det overliggende grålige bånd af epidermis i overfladisk BCC. BCC tumorknuder er ofte omgivet af hyperreflekterende, hvide, fortykkede kollagenbundter23. Andre undertyper, såsom infiltrative eller morfoforme BCC'er, er udfordrende at diagnosticere med OCT. Figur 11 giver et billede af BCC fanget af OCT-raster.

Figure 1
Figur 1: WP-RCM-tilslutning: Generation 4 WP-RCM-enhed. (A) Anbring en dråbe mineralolie på midten af plastvinduet. (B) Centrer plastvinduet over læsionen. (C) Match pilen på mikroskophovedet (grøn stiplet cirkel) med pilen (gul stiplet cirkel) på dermatoskopet. (D) Indsæt dermatoskopet i plastikvinduet, og klik for at tage et dermatoskopisk billede med korrekt retning. (E) Fjern dermatoskopet og tilsæt ultralydgel inde i plastvinduet. (F) Fastgør mikroskophovedet helt til plastvinduet i en vinkel på 90° i forhold til læsionen. Forkortelse: WP-RCM = konfokal mikroskopi med bred sondereflektans. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Et eksempel på en stak. En stak, der viser en samling enkeltbilleder erhvervet i fortløbende z-dybder fra normal hud. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Billede i lav kvalitet. (A) Et billede af lav kvalitet på epidermalt niveau, der viser nogle få luftbobler (gule pile), et eksternt materiale (gul cirkel), sandsynligvis en papirfiber og kanterne af plasthætten (rød boks), hvilket indikerer forkert fastgørelse af mikroskopet til huden. (B,C) Zoomede områder ind fra panel A. Skalabjælker = 50 μm. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Sammenligning af konfokale billeder af høj kvalitet versus lav kvalitet. (A) En mosaik af høj kvalitet (fra figur 6) på niveau med epidermis uden artefakter. (B) En mosaik af lav kvalitet på epidermalt niveau viser flere store bobler (blå pile), som kan påvirke evalueringen. Skalabjælker = 50 μm. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 5
Figur 5: HH-RCM-tilslutning ved hjælp af en generation 4 HH-RCM-enhed. (A) Fjern plastikhætten og tilsæt ultralydsgel på toppen af linsen. (B) Sæt plastikhætten (grøn pil) på enheden igen, og placer den over læsionen til billeddannelse. Forkortelse: HH-RCM = håndholdt reflektans konfokal mikroskopi. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 6
Figur 6: RCM-OCT-enhed. A) Den håndholdte sonde (gul pil) på den kombinerede RCM-OLT-anordning. B) RCM-OCT-apparatet med et live-billedvindue, der viser et OLT-billede (sort pil) og et RCM-billede (grøn pil) samtidigt. Forkortelser: RCM = reflektans konfokal mikroskopi; OCT = optisk kohærenstomografi. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 7
Figur 7: RCM-OCT-softwareplatform. Snapshots fra live billedbehandlingsvinduer, der samtidig viser (A) et OCT-billede (blå diamant) og et RCM-billede med mobilopløsning (gul stjerne). Trinstørrelsen, antallet af trin og z-dybden styres alle af glideskalasystemerne (sort boks; sorte pile). (B) Skift mellem "line imaging" og "raster" modes (gule pile); (C) knappen, der bruges til at gemme rasterbilleder (sort cirkel). Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 8
Figur 8: Skema for billedanalyse på niveau med epidermis. (A) Billedet analyseres først på mosaikniveau (8 mm x 8 mm), hvilket svarer til ca. 4x forstørrelse i histologi. (B) Interesseområder kan derefter evalueres på mobilniveau ved at zoome ind på livebilledvinduet under billedoptagelse. Dette panel viser en zoomet undermosaikvisning fra det orange boksområde i panel A, hvilket svarer til ca. 20x forstørrelsesvisning på histologi. Skalabjælke = (A) 50 μm. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 9
Figur 9: Udseende af normale hudlag på RCM. A) Stratum corneum: det lyseste og første hudlag bestående af annucleerede keratinocytter. (B) Stratum spinosum: sammensat af tæt pakkede, nukleerede celler (kerner er mørke) med lys cytoplasma, der skaber et typisk "bikagemønster". C) Stratum basale: identificeret ved det karakteristiske "brostensmønster" (gul cirkel) dannet ved tilstedeværelsen af melaninhætten på de basale keratinocytter. (D) DEJ: grænsefladen mellem stratum basale og papillary dermis, som er kendetegnet ved det lyse "ringede mønster" (gul pil). (E) Papillær dermis sammensat af lyse kollagenfibre (grøn pil) og blodkar. Skalastænger = 50 μm. Forkortelser: RCM = reflektans konfokal mikroskopi; DEJ = dermoepidermal kryds. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 10
Figur 10: Konfokale billeder fra de mest almindelige hudkræftformer. (A) Basalcellekarcinom, der viser tumorknuder (gul pil) med kløft (blå pil) og palisadering. B) Planocellulært karcinom med atypisk bikagemønster (gule stjerner) og knaphulskar (blå diamant). (C) Melanom, der viser klynger af lyse, store, runde pagetoidceller (grønne pile) i epidermis. FOV = (A-C) 750 μm x 750 μm. Skalastænger = 50 μm. Forkortelse: FOV = synsfelt. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 11
Figur 11: Dermoskopi, RCM, OCT og histopatologisk korrelation af BCC erhvervet med RCM-OCT-enheden. (A) En lyserød papule på brystet efter strålebehandling (gul cirkel). (B) På RCM ses basaloid tumorledninger (blå stjerner) med palisadering (rød pil) og kløft (gul pil) ved DEJ sammen med fortykket kollagen (grøn stjerne) uden en endelig tumorknude. C) Et OLT-billede af samme læsion taget med RCM-OCT-enheden. En tydelig grå tumorknude (blå stjerne) ses forbundet med epidermis sammen med kløft (gul pil). Fortykkede kollagenbundter ses (grøn stjerne). (D) H&E-farvet biopsi bekræftede overfladisk basalcellekarcinomdiagnose på H&E-plet, der viser palisadering (rød pil), kløft (gul pil) og fortykkede kollagenbundter (grøn stjerne) (10x forstørrelse). Skalastænger = 500 μm. Forkortelser: RCM = reflektans konfokal mikroskopi; OCT = optisk kohærenstomografi; BCC = basalcellekarcinom; DEJ = dermoepidermal kryds; H&E = hæmatoxylin og eosin. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 12
Figur 12: RCM- og OCT-billeder fra normal hud. Disse billeder blev erhvervet fra normal hud på hånden af en sund frivillig. (A) Viser et enkelt-frame en-face RCM-billede på DEJ. (B) Viser et tilsvarende OLT-billede lodret med alle hudlag. FOV = (A) 750 μm x 750 μm; (B) 1,0 mm x 2,0 mm. Skalabjælke= 50 μm. Forkortelser: RCM = reflektans konfokal mikroskopi; OCT = optisk kohærenstomografi; DEJ = dermoepidermal kryds. Klik her for at se en større version af denne figur.

Video 1: RCM-video af leukocythandel erhvervet ved hjælp af en HH-RCM-enhed. Denne video optaget med en RCM-enhed viser et udvidet blodkar med leukocythandel. Den omgivende dermis viser lyse inflammatoriske celler. Forkortelse: HH-RCM = håndholdt reflektans konfokal mikroskopi. Klik her for at downloade denne video.

Supplerende figur S1: Anskaffelse af en "stak" ved hjælp af en generation 4 WP-RCM-enhed. Vælg midten af læsionen (grøn diamant), og klik på stakindstillingen (orange boks). Sørg for, at stakken starter fra stratum corneum (blåt kryds), det første og lyseste lag af huden. Indstil nul (orange stjerne) dybde, hvor det første lag af stakken begynder. Vælg det relevante læsionssted (hvidt kryds), afstand mellem to lag og billeddybde (gul trekant). Den blå boks over Live View indeholder ikoner, der svarer til de andre funktioner i dette system. Ikoner (blå pile) fra venstre mod højre: for at fange en mosaik, for at fange en terning, for at fange en stak, for at tage et enkelt indrammet billede og for at optage en videooptagelse. Forkortelse: WP-RCM = konfokal mikroskopi med bred sondereflektans. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende figur S2: Erhvervelse af en "mosaik" ved hjælp af en generation 4 WP-RCM-enhed. (A) Brug Live View (blåt kryds) til at gå til den ønskede læsionsdybde. Vælg hele læsionsområdet (hvis mindre end 8 mm) eller den del af hele læsionen, der skal fanges til billeddannelse (grøn diamant). Vælg mosaikindstillingen (orange boks) for at starte optagelsen. (B) Et eksempel på en mosaik fanget ved DEJ fra læsionen i panel A. Forkortelser: WP-RCM = konfokal mikroskopi med bred sondereflektor; DEJ = dermal-epitelkryds. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende figur S3: Eksempel på en konfokal diagnostisk evalueringsrapport. (A) Udfyld diagnosen (sort pil) ved at vælge CPT-koderne til fakturering (gul pil) fra rullemenuen (B) og de relevante funktioner, der ses under den konfokale billeddannelsessession (blå stjerne). Forkortelse: CPT = Aktuel procedureterminologi. Klik her for at downloade denne fil.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I denne artikel har vi beskrevet protokoller til billedoptagelse ved hjælp af in vivo RCM- og RCM-OCT-enheder. I øjeblikket er der to kommercielt tilgængelige RCM-enheder: En wide-sonde eller armmonteret RCM (WP-RCM) enhed og en håndholdt RCM (HH-RCM) enhed. Det er afgørende at forstå, hvornår disse enheder skal bruges i kliniske omgivelser. Kræfttype og placering er de vigtigste faktorer, der bestemmer valget af enheden.

WP-RCM-enheden er velegnet til læsioner på flade og let bølgende kropsoverflader, såsom bagagerum og ekstremiteter, da det kræver kontakt med huden. Da sondehovedet er bredt, kan det ikke fastgøres til smalle områder eller hjørner af kroppen. HH-RCM er imidlertid en mere fleksibel enhed og har et smallere sondehoved. Som følge heraf bruges denne enhed ofte til at afbilde læsioner på buede og relativt bølgende områder af kroppen, herunder næse, øjenlåg, øreflipper og kønsorganer, hvor WP-RCM ikke kan fastgøres.

Begge enheder kan erhverve enkeltrammebilleder, stakke og videoer i mobilopløsning og kan bruges til at afbilde alle hudkræftformer. WP-RCM-enheden muliggør imidlertid visualisering af en hel læsion, der måler op til ~ 8 mm x 8 mm ved at erhverve mosaikker. Mosaikker giver et overblik over læsionens arkitektoniske detaljer (såsom symmetri og omskrivning). En WP-RCM-enhed er også udstyret med et digitalt dermatoskopkamera til at erhverve dermoskopibilleder af læsionen, som styrer RCM-billedoptagelse gennem hele billeddannelsessessionen. Begge disse unikke egenskaber gør WP-RCM-enheden at foretrække til evaluering af melanocytiske læsioner til differentiering af nevi fra melanom. I modsætning hertil er den håndholdte enhed mere velegnet til keratinocytiske læsioner, da disse læsioner typisk ikke kræver arkitektonisk evaluering, men er mere afhængige af små FOV, billeder i høj opløsning (0,75 mm x 0,75 mm). Imidlertid er HCM-RCM-enheden meget nyttig til billeddannelse af store læsioner (måling >8 mm) til kortlægning af tumormargen for melanom (lentigo maligna) og BCC'er og til styring af valg af biopsisted.

RCM anvendes primært som et komplementært værktøj til dermoskopi ved triaging hudlæsioner, der forekommer ondartede og har brug for en biopsi, mens sparsom biopsi for godartede 7,19 læsioner. Andre indikationer omfatter ikke-invasiv overvågning af en mistænkelig læsion, vurdering af responsen på topisk eller kirurgisk behandling 19,37,38, afgrænsning af de kirurgiske margener af store ansigtslæsioner af lentigo maligna (LM)39,40,41, vejledning af målrettede biopsier i store læsioner af LM og EMPD 42 og diagnosticering af inflammatoriske læsioner 43,44 . En stor fordel ved at bruge RCM er evnen til at stille sengediagnose in vivo uden biopsi45, hvilket letter øjeblikkelig behandling. I modsætning til histopatologisk evaluering, hvor kun en lille brøkdel af læsionsvolumenet analyseres, muliggør RCM visualisering af meget større volumener af læsionen i realtid45 og giver information om dynamiske fænomener såsom leukocythandel 32,46.

RCM har nogle begrænsninger. I modsætning til dermoskopi kræver RCM-billeddannelse ~ 15 minutter pr. Læsion, hvilket kan forstyrre den kliniske arbejdsgang, og billedevaluering kræver patologisk ekspertise. Det er ikke egnet til evaluering af læsioner placeret dybere i dermis eller subcutis på grund af dets begrænsede billeddybde (op til ~ 250 μm).

Den "multimodale" kombinerede RCM-OCT-enhed blev bygget til at overvinde begrænsningerne i RCM22. Det giver fordelene ved billeddannelse med cellulær opløsning med RCM og de dybere og lodrette billeder (svarende til histopatologi) af OCT. Indledende undersøgelser har vist lovende resultater for brugen af RCM-OCT til diagnosticering og styring af BCC'er23,24,25,47 (55 patienter). RCM-OCT viste en høj nøjagtighed (100% følsomhed, 75% specificitet) ved diagnosticering af BCC'er i klinisk mistænkelige, ikke-biopsierede læsioner og nøjagtigt bestemt læsionsdybde for passende behandling. Det viste også 100% følsomhed ved påvisning af resterende BCC i tidligere biopsierede læsioner25. For nylig brugte Monnier et al. denne enhed i virkelige kliniske omgivelser til evaluering af BCC i dermoskopisk tvetydige læsioner (små, ikke-pigmenterede)23 (18 patienter). De sammenlignede resultaterne af den kombinerede RCM-OCT-enhed med RCM-alene enheden på samme læsion. Undersøgelsen viste en markant forbedring i specificitet fra 62,5% til 100% og i følsomhed fra 90% til 100% ved anvendelse af den kombinerede enhed i forhold til RCM-enheden alene, hvilket demonstrerer fordelen og komplementær karakter af disse to optiske billeddannelsesenheder. En undersøgelse af Navarrete-Dechent et al. viste også RCM-OCT-enhedens anvendelighed i forhold til RCM-enheden alene til påvisning af resterende BCC hos "komplekse BCC" -patienter, hvilket hjalp med deres styring og forbedrede patientplejen24 (10 patienter). Uden for dermatologiske klinikker undersøges RCM-OCT som et værktøj til prækirurgisk evaluering af BCC, hvor det har vist en høj følsomhed på 82,6% og en høj specificitet på 93,8% med en høj korrelation mellem dybden set på OCT og den endelige dybde på histopatologi47 (35 patienter). Således er denne enhed for det meste blevet beskrevet til BCC-diagnose og -styring; dets anvendelighed til melanom og SCC er endnu ikke udforsket.

Ud over dets anvendelse til BCC-evaluering undersøgte Bang et al. også denne enhed til påvisning af kutan metastase (CM) hos brystkræftpatienter48 (syv patienter). De beskrev funktionerne i CM på RCM-OCT for første gang, der ville hjælpe deres diagnose og styring i fremtiden. Med kombinationen af billeder i høj opløsning og evnen til at evaluere læsioner i dybden kunne de detektere CM i alle seks afbildede læsioner og kunne skelne fra en godartet vaskulær ektatisk læsion. Store undersøgelser med flere læsioner er berettiget til at bevise enhedens diagnostiske potentiale for CM.

Uanset hvilken enhed der bruges, skal følgende trin udføres omhyggeligt for at undgå artefakter og sikre billeder i høj kvalitet. For at undgå bevægelsesartefakter skal patienten placeres komfortabelt. Ekstra puder eller fod- eller armlæn kan leveres for at understøtte billeddannelsesstederne. Bevægelsesartefakter forårsaget af vejrtrækning kan minimeres ved at placere en fast hånd på sonden under billeddannelse. For at reducere artefakter forårsaget af eksternt materiale skal du rengøre læsionsstedet med en alkoholserviet eller sæbe og vand inden billeddannelse. Trim om nødvendigt håret på læsionsstedet for at forhindre dannelse af luftbobler. Der bør træffes alle forholdsregler for at undgå krydskontaminering. Engangsplastvinduet skal kasseres efter hver brug, og billedsonden skal rengøres grundigt med en desinfektionsserviet efter hver brug.

Fremskridtene inden for ikke-invasiv billeddannelse har til formål at forbedre diagnostisk nøjagtighed og udvide deres anvendelse over hele verden. Tilføjelser til den eksisterende HH-RCM-enhed er blevet undersøgt, såsom inkorporering af et vidvinkelkamera for at muliggøre et dobbelt billede af morfologien af læsionsoverfladen og de cellulære detaljer dybere inde i læsionen49. Andre tilføjelser til HH-RCM omfatter videomosaik - en teknik, der konverterer video til et mosaikbillede og dermed udvider FOV50. For at udvide brugen af disse teknologier udvikles billigere, mindre og mere bærbare enheder 51,52,53, herunder en mindre, mere fleksibel, håndholdt sonde, der skal bruges til intraoral billeddannelse 54. Desuden undersøger forskere målrettede fluorescerende sonder for at forbedre tumordetektionsfølsomhed og specificitet31. Der er forskellige kunstig intelligensbaserede algoritmer til at hjælpe med at fange billeddannelse ved automatisk at identificere den bedste dybde til at fange DEJ55 eller fjerne artefakter56. Derudover udvikles visse algoritmer for at hjælpe klinikere med automatisk at opdage hudkræft57,58. Endelig kan en fjernbetjent, ekspertstyret tekniker ved hjælp af live, fjernbetjent in vivo RCM-billeddannelse26 tage billeder i høj kvalitet og vejlede klinikere til at stille diagnoser i realtid.

Kommercielt tilgængelige konkurrerende enheder er linjefeltkonfokalen OCT (LC-OCT) 15,16 og fuldfelt OCT (FF-OCT) 17,18. Disse enheder kan generere billeder både i lodrette (som OCT) og en-face planer (som RCM). OCT-billeder, der er taget med disse enheder, har en højere lateral opløsning på ~1-3 μm end ~7 μm OCT-aftryk på RCM-OCT-enheden22. Denne stigning i opløsning er imidlertid kommet på bekostning af en reduceret billeddybde på ~ 300-500 μm og en mindre FOV på ~ 1-2 mm til 500 μm x 500 μm sammenlignet med RCM-OCT-enheden. Således er de ikke ideelle til at give nogen arkitektoniske detaljer. Deres anvendelse er blevet beskrevet til billeddannelse af alle hudkræftformer. Afslutningsvis er både RCM- og RCM-OCT-enheder værdifulde ikke-invasive diagnostiske værktøjer og har unikke kliniske anvendelser inden for dermatologi. Mens RCM, som en enkeltstående enhed (især WP-RCM-enheden), er fremragende til evaluering af pigmenterede hudlæsioner, herunder melanom, er RCM-OCT-enheden mere værdifuld til BCC-diagnose og -styring. I fremtiden kan integrationen af mosaikeringskapaciteter til at formidle store FOV-billeder (afgørende for evalueringen af melanom) i den eksisterende RCM-OCT-enhed undersøges for at tilvejebringe en omfattende multimodal enhed til klinisk brug, som ville være "drømmemaskinen" til den ikke-invasive billeddannelse for alle hudkræftformer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Ucalene Harris har ingen konkurrerende økonomisk interesse. Dr. Jain er konsulent på Enspectra Health Inc. Dr. Milind Rajadhyaksha er tidligere ansat i og ejer egenkapital i Caliber ID (tidligere Lucid Inc.), det firma, der fremstiller og sælger VivaScope konfokale mikroskop. VivaScope er den kommercielle version af en original laboratorieprototype, der blev udviklet af Dr. Rajadhyaksha, da han var på Massachusetts General Hospital, Harvard Medical School.

Acknowledgments

En særlig tak gives til Kwami Ketosugbo og Emily Cowen for at være frivillige til billeddannelse. Denne forskning er finansieret af et tilskud fra National Cancer Institute / National Institutes of Health (P30-CA008748) til 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

Tilbagetrækning nr. 186
Kombination af reflektans konfokal mikroskopi med optisk kohærenstomografi til ikke-invasiv diagnose af hudkræft via billedoptagelse
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