En metod att avbilda<em> Ex vivo</em> Pulmonell resektion prover med optisk frekvensplanet avbildning (OFDI) och få exakt korrelation till histologi beskrivs, vilket är viktigt att utveckla särskilda OFDI tolkningskriterier för pulmonell patologi. Denna metod är tillämplig på andra vävnadstyper och avbildningsteknik för att få exakt avbildning till histologi korrelation för exakt bild tolkning och bedömning. Imaging kriterier som fastställts med denna teknik skulle då gälla för bild bedömning i framtiden<em> In vivo</em> Studier.
Lungcancer är den vanligaste orsaken till cancerrelaterade dödsfall 1. Skivepitelcancer och små cancer cell uppstår vanligtvis i samband med den ledande luftvägarna, medan adenokarcinom i regel är mer perifera på plats. Lung malignitet upptäckt tidigt i sjukdomsprocessen kan vara svårt på grund av flera begränsningar: radiologisk upplösning bronkoskopiska begränsningar i utvärderingen vävnad som ligger i luftvägarna slemhinna och identifiera tidiga patologiska förändringar och små provmängder och / eller ofullständig provtagning i histologi biopsier. Högupplösta avbildningsmetoder, såsom optisk frekvensplanet avbildning (OFDI), tillhandahålla icke-förstörande, stort område 3-dimensionella vyer av vävnad mikrostruktur till djup närmar 2 mm i realtid (figur 1) 2-6. OFDI har använts i en mängd olika tillämpningar, inklusive utvärdering av kranskärlssjukdom ateroskleros 6,7 och esofagus intestinal metaplasi och dysplasi <sup> 6,8-10.
Bronkoskopiska Okt / OFDI har visats som en säker avbildning in vivo verktyg för utvärdering av pulmonell luftvägarna 11-23 (Animation). Oktober har bedömts i pulmonell luftvägarna 16,23 och parenkymet 17,22 av djurmodeller och in vivo human luftvägen 14,15. Oktober avbildning av normal luftvägarna har visat visualisering av luftvägarna skiktning och alveolära bilagor och utvärdering av dysplastiska lesioner har befunnits användbar för att skilja grader av dysplasi i bronkepitel 11,12,20,21. OFDI avbildning av bronkepitel har visats i en kort bronkial segment (0,8 cm) 18. Dessutom har volymetrisk OFDI över flera luftvägarna generationer i svin och mänskliga pulmonell luftvägar in vivo har beskrivits 19. Endobronkiala oktober / OFDI utförs typiskt med tunna, flexibla katetrar, som är kompatibla med vanliga bronchosCOPIC åtkomstöppningar. Dessutom har OCT och OFDI nål-baserade sönder nyligen utvecklats, vilka kan användas för att avbilda områden av lungan bortom luftvägarna vägg eller pleural yta 17.
Medan oktober / OFDI har använts och visats som möjligt för in vivo pulmonell avbildning, inga studier med matchade exakt en-till-en OFDI: histologi har utförts. Därför särskilda imaging kriterier för olika pulmonella sjukdomar har ännu inte utvecklats. Histopatologiska motsvarigheter erhållna in vivo består av endast små fragment biopsi, som är svåra att korrelera med stora datamängder OFDI. Dessutom ger de inte den omfattande histologi som behövs för registrering med stor volym OFDI. Som ett resultat kan vissa imaging funktioner i pulmonell patologi inte att utvecklas i in vivo-inställningen. Exakt anpassade, är ett-till-ett OFDI och histologi korrelation viktigt att noggrant utvärdera funktioner ses i OFDI mot histologi som guldmyntfot för att härleda specifika kriterier bildtolkningsprodukter för pulmonell tumörer och andra pulmonella patologier. När särskilda avbildning kriterier har utvecklats och validerats ex vivo med matchade en-till-en histologi, kan kriterierna sedan tillämpas på in vivo imaging studier. Här presenterar vi en metod för exakt 00:59 korrelation mellan hög upplösning optisk avbildning och histologi i ex vivo prover lung resektion. Under hela detta manuskript beskriver vi de tekniker som används för att matcha OFDI bilder till histologi. Emellertid är denna metod inte är specifika för OFDI och kan användas för att erhålla histologi-registrerade bilder för varje optisk avbildningsteknik. Vi utförde luftvägarna centrerad OFDI med en specialiserad specialbyggd bronkoskopiska 2,4 Franska (0,8 mm diameter) kateter. Vävnadsprover märktes med vävnad färgämne, synlig i både OFDI och histologi. Noggrann orientering förfaranden användes för att exakt korrelera imaging och histologiska platser provtagning. De tekniker som beskrivs i detta manuskript användes för att genomföra den första demonstrationen av volymetrisk OFDI med exakt korrelation till vävnads-baserad diagnostik för att utvärdera pulmonell patologi 24. Denna enkla, effektiva teknik kan utvidgas till andra vävnadstyper att ge exakt avbildning till histologi korrelation behövs för att bestämma fina imaging funktioner i både normala och sjuka vävnader.
Bedömning av tidiga lung maligniteter kan vara mycket utmanande på grund av bristande symtom och oförmåga att visualisera tidiga neoplastiska förändringar radiologiskt eller bronchoscopically. OFDI ger nära histologisk upplösning, stor yta 3-dimensionella vyer av vävnad mikrostruktur i realtid 2-6. Endobronkiala OFDI har visats hos patienter som säker teknik som kan användas för att erhålla högupplösta volymetriska datauppsättningar under långa luftvägarna segment i lungorna luftvägarna 11-13 (Animation). Dock endast små biopsier erhålls som histopatologiska motsvarigheter i in vivo miljö, som inte ger tillfredsställande korrelat till OFDI för utveckling av imaging kriterier för pulmonell patologi. För att korrekt kunna bedöma OFDI funktioner ses i pulmonell avbildning, är det viktigt att få exakt anpassade bild till histologi korrelationer. Vi presenterar en enkel och effektiv metod för exakt, en till one korrelation mellan OFDI och histologi tillämpas luftvägarna avbildning av ex vivo lung resektion exemplar, som är tillämplig på nästan alla ex vivo vävnadstyp. När avbildning kriterier har fastställts ex vivo med matchade en-till-en histologi, kan dessa kriterier sedan appliceras på in vivo-avbildning.
Vävnaden färgämne som används för att markera avbildning regionen av intresse syns tydligt i både OFDI och histologi. Genom att använda enkla tekniker för att orientera vävnaden kan bläck märken korreleras både bildbehandling och histologi för att 1-1 jämförelser mellan OFDI funktioner och resultat histologi för att fastställa de identifierbara avbildning hos vävnaden patologi. Tekniken är billig och praktisk, vilket gör det användbart i många optiska bildbehandlingsprogram.
I in vivo-miljö, kan metoder såsom lasermärkning användas för vävnad orientering 25. Emellertid, than liten storlek av bronkial biopsi är fortfarande en begränsande faktor vid användning in vivo studier för att utveckla särskilda imaging kriterier för pulmonell patologi. Även ex vivo studier tjänar som ett adekvat alternativ till in vivo-avbildning, finns det vissa begränsningar. Ex vivo lunga provbitar ouppblåsta och ofta uppvisar kirurgiskt inducerad atelektas, som förändrar utseendet hos normala alveolära strukturer. Uppblåsning kirurgiskt opererande lungvävnad med vävnad markering för histologi korrelation är tekniskt utmanande eftersom de flesta kirurgiska lunga prover tas emot efter patologi fryst sektion utvärdering under vilken den pleura ytan avbryts, stör prov inflationen. Icke-patologisk atelektas är inte en artefakt ses i in vivo-miljö, alltså denna begränsning inte skulle vara relevant in vivo pulmonell avbildning. Dessutom kan brist på blod i fartyg i ex vivo prover gör det svårt att distinguish vaskulära strukturer från andra strukturer signal void. I in vivo-inställningen skulle tillägg av Doppler oktober / OFDI 26-28 till strukturella oktober / OFDI stöd i identifiering av fartyg.
Rörelseartefakter kan ses in vivo, där de inte är närvarande ex vivo. Detta kan vara potentiellt problematiska i standard oktober system med långsammare förvärv priser. Men den snabba frame rates i OFDI system är för närvarande> 200 fps 29-31. Således är det inte troligt att rörelseartefakt kommer att vara en viktig fråga. Föregående in vivo oktober och OFDI imaging studier har visat framgångsrika visualisering av fina imaging funktioner 14,15,18,19.
I denna studie har vi visat volymetrisk OFDI med exakt korrelation till vävnads-baserad diagnostik för att utvärdera pulmonell patologi. Den beskrivna förfarandet är avsett att ge exakt anpassade histologi att användas som guld standard för OFDI bildtolkning.
När särskilda imaging kriterier för pulmonell patologi har utvecklats och validerats ex vivo med matchade en-till-en histologi, kan kriterierna sedan appliceras till efterföljande in vivo imaging studier med användning av en bronkial biopsi som en guldstandard bedömning av det bildgivande funktioner sett. Denna teknik presenteras som en ansökan till pulmonell resektion prover, men kan tillämpas på nästan alla vävnadstyp att ge den exakta avbildning till histologi korrelation behövs för att bestämma fina imaging funktioner i både normala och patologiska vävnader.
The authors have nothing to disclose.
Författarna vill tacka Sven för försäljning och Mr Stephen Conley för deras ovärderliga hjälp i denna studie. Detta arbete har finansierats delvis av National Institute of Heath [licensnummer R00CA134920] och American Lung Association [licensnummer RG-194.681-N]. NinePoint Medical Inc. sponsrade publikationen kostnaderna detta manuskript.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Tissue marking dye | Triangle Biomedical | TMD-BK, TMD-G |