Fremgangsmåte til bilde<em> Ex vivo</em> Lunge reseksjon prøvene med optisk frekvensdomenet imaging (OFDI) og få nøyaktig korrelasjon til histologi er beskrevet, noe som er avgjørende for å utvikle konkrete OFDI tolkning kriterier for lunge patologi. Denne metoden gjelder for andre vevstyper og bildebehandling teknikker for å oppnå presis bildebehandling til histologi korrelasjon for nøyaktig bilde tolkning og vurdering. Bildebehandling kriterier etablert med denne teknikken vil da være aktuelt å avbilde vurdering i fremtiden<em> In vivo</em> Studier.
Lungekreft er den ledende årsak til kreft dødsfall en. Plateepitelkreft og små celle kreft vanligvis oppstår i forbindelse med gjennomføringen luftveiene, mens adenocarcinomas er vanligvis mer perifere i stedet. Lunge malignitet deteksjon tidlig i sykdomsforløpet prosessen kan være vanskelig på grunn av flere begrensninger: radiologisk oppløsning, bronchoscopic begrensninger i å vurdere vev underliggende luftveiene slimhinner og identifisere tidlige patologiske forandringer, og lite utvalg størrelse og / eller ufullstendig prøvetaking i histologi biopsier. Høy oppløsning bildediagnostikk, for eksempel optiske frekvensdomenet imaging (OFDI), gi ikke-destruktive, stort område 3-dimensjonalt vev mikrostruktur til dybder nærmer 2 mm i sanntid (Figur 1) 2-6. OFDI har vært brukt i en rekke programmer, inkludert vurdering av koronar aterosklerose 6,7 og esophageal intestinal metaplasia og dysplasi <sup> 6,8-10.
Bronchoscopic oktober / OFDI er vist som en trygg in vivo imaging verktøy for å evaluere lunge luftveiene 11-23 (Animasjon). Oktober er vurdert i lunge luftveiene 16,23 og parenchyma 17,22 av dyremodeller og in vivo menneskelig luftveier 14,15. Oktober avbildning av normal luftveier har vist visualisering av luftveiene lag og alveolære vedlegg, og evaluering av dysplastiske lesjoner har blitt funnet nyttig for å skille graderinger av dysplasi i bronchial mucosa 11,12,20,21. OFDI avbildning av bronchial mucosa har blitt vist i en kort bronkial segment (0,8 cm) 18. Tillegg har volumetrisk OFDI spenner over flere luftveier generasjoner i svin og menneskelige lunge luftveiene i vivo blitt beskrevet 19. Endobronchial oktober / OFDI vanligvis foretas ved hjelp av tynne, fleksible kateter, som er kompatible med standard bronchosCopic tilgang porter. Tillegg har oktober og OFDI nål-baserte prober nylig blitt utviklet, som kan brukes til å avbilde regioner av lungen utover luftveiene veggen eller pleural overflate 17.
Mens oktober / OFDI har blitt utnyttet og demonstrert som mulig for in vivo lunge bildebehandling, ingen studier med nøyaktig tilpasset en-til-en OFDI: histologi er utført. Derfor bestemte bildebehandling kriterier for ulike lunge patologi er ennå ikke utviklet. Histopatologiske motstykker innhentet i vivo består av bare små biopsi fragmenter, som er vanskelige å korrelere med store OFDI datasett. I tillegg har de ikke gi omfattende histologi nødvendig for registrering med stort volum OFDI. Som et resultat, kan spesifikke antatte pulmonal patologi ikke utvikles ved in vivo-innstillingen. Nøyaktig tilpasset, er en-til-en OFDI og histologi korrelasjon viktig å nøyaktig vurdere funksjonene sett i OFDI mot histologi som en gullstandard for å utlede konkrete bilde tolkning kriterier for lunge neoplasmer og andre lunge patologi. Gang bestemte bildebehandling kriterier har blitt utviklet og validert ex vivo med matchet en-til-en histologi kan kriteriene deretter påføres in vivo imaging studier. Her presenterer vi en metode for nøyaktig, 12:59 korrelasjon mellom høy oppløsning optisk avbildning og histologi i ex vivo lunge reseksjon prøver. Gjennom dette manuskriptet, beskriver vi de teknikker som brukes for å matche OFDI bilder til histologi. Imidlertid er denne metoden ikke er spesifikk for OFDI og kan brukes for å oppnå histologi-registrerte bilder for enhver optisk avbildningsteknikk. Vi utførte luftveiene sentrert OFDI med en spesialisert tilpasset bygget bronchoscopic 2,4 French (0,8 mm diameter) kateter. Vevsprøver ble merket med vev fargestoff, synlig både i OFDI og histologi. Nøye orientering prosedyrer ble brukt til nettopp korrelere imaging og histologiske prøvetaking steder. Teknikkene beskrevet i dette manuskriptet ble brukt til å utføre den første demonstrasjonen av volumetrisk OFDI med presis sammenheng med vev-baserte diagnosen for å vurdere lunge patologi 24. Dette grei, effektiv teknikk kan bli utvidet til andre vevstyper å gi presis bildebehandling til histologi korrelasjon nødvendig for å fastslå fin antatte både normale og syke vev.
Vurdering av tidlig lunge maligniteter kan være svært utfordrende på grunn av mangel på symptomer og manglende evne til å visualisere tidlig neoplastiske endringer radiologisk eller bronchoscopically. OFDI gir tilnærmet histologic oppløsning, stort område 3-dimensjonale visninger av vev mikrostruktur i sanntid 2-6. Endobronchial OFDI påvist hos pasienter som en trygg teknikk som kan brukes til å oppnå høy oppløsning volumetriske datasett over lange luftveier segmenter i pulmonal luftveiene 11-13 (animasjon). Men blir bare små biopsier innhentet som histopatologiske kolleger i in vivo-innstillingen, som ikke gir tilstrekkelige korrelater til OFDI for utvikling av imaging kriterier for lunge patologi. For å vurdere nøyaktig OFDI funksjonene sett i lunge bildebehandling, er det nødvendig å skaffe nøyaktig tilpasset bilde til histologi korrelasjoner. Vi presenterer en enkel og effektiv metode for nøyaktig, en til one sammenheng mellom OFDI og histologi gjaldt luftveiene avbildning av ex vivo pulmonale reseksjon prøver, som er aktuelt å nesten alle ex vivo vevstype. Når bildebehandling kriterier er etablert ex vivo med matchet en-til-en histologi, kan disse kriteriene deretter brukes til in vivo imaging.
Vevet fargestoff som brukes til å markere bildebehandling regionen av interesse er godt synlig både i OFDI og histologi. Ved å bruke enkle teknikker for å orientere vev, kan blekk merkene korreleres både avbildning og histologi å tillate 1-1 sammenligninger av OFDI funksjoner og histologi funn å bestemme identifiserbare bildedannende egenskapene vevet patologi. Teknikken er billig og praktisk, og dermed gjør det nyttig i mange optiske bildebehandlingsprogrammer.
I in vivo-innstillingen, kan metoder som laser merking benyttes for vev orientering 25. Imidlertid, than lille størrelsen på bronkial biopsi er fortsatt en begrensende faktor i å bruke in vivo studier for å utvikle spesifikke bildebehandling kriterier for lunge patologi. Selv ex vivo studier tjene som et tilstrekkelig alternativ til in vivo avbildning, er det noen begrensninger. Ex vivo lunge eksemplarer er uninflated og som ofte vises kirurgisk indusert atelektase som endrer utseendet av normale alveolare strukturer. Oppblåsing kirurgisk resected lungevev med vev merking for histologi korrelasjon er teknisk utfordrende som de fleste kirurgiske lunge prøvene er mottatt etter patologi frosne delen evaluering der pleural overflaten er forstyrret, forstyrrer prøven inflasjon. Ikke-patologisk atelektase er ikke en gjenstand sett i in vivo miljø, således denne begrensningen ikke ville være hensiktsmessig å in vivo pulmonal avbildning. Tillegg kan mangel på blod innenfor fartøy i ex vivo prøver gjør det vanskelig å distinguish vaskulære strukturer fra andre signal ugyldig strukturer. I in vivo-innstillingen, vil tillegg av Doppler oktober / OFDI 26-28 til strukturelle oktober / OFDI hjelpe i identifikasjon av skip.
Bevegelsesartefakter kan sees in vivo hvor de ikke er til stede ex vivo. Dette kan være potensielt problematisk i standard oktober systemer med lavere oppkjøpet priser. Men den raske bildefrekvens på OFDI systemer er for tiden> 200 fps 29-31. Således er det ikke forventet at bevegelsesartefakter vil være et betydelig problem. Forrige in vivo oktober og OFDI imaging studier har vist vellykket visualisering av fine imaging funksjoner 14,15,18,19.
I denne studien har vi demonstrert volumetrisk OFDI med presis sammenheng med vev-baserte diagnosen for evaluering lunge patologi. Prosedyren beskrevet er ment å gi nøyaktig tilpasset histologi som skal brukes som gull standard for OFDI image tolkning.
Gang bestemte bildebehandling kriterier for pulmonal patologi er utviklet og validert ex vivo med matchet en-til-en histologi kan kriteriene deretter påføres etterfølgende in vivo imaging studier med bruk av en bronchial biopsi som gullstandard vurdering av bildebehandling funksjoner sett. Denne teknikken er presentert som en søknad til lungene reseksjon prøver, men kan brukes til nesten alle vev for å gi presise bildebehandling til histologi korrelasjon nødvendig for å fastslå fin antatte både normale og patologiske vev.
The authors have nothing to disclose.
Forfatterne ønsker å takke Mr. Sven Holder og Mr. Stephen Conley for deres uvurderlige hjelp i denne studien. Dette arbeidet ble finansiert delvis av National Institute of Heath [Grant nummer R00CA134920] og American Lung Association [Grant nummer RG-194681-N]. NinePoint Medical Inc. sponset publikasjonen kostnadene forbundet med dette manuskriptet.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Tissue marking dye | Triangle Biomedical | TMD-BK, TMD-G |