画像への方法<em> ex vivoで</em>光周波数領域イメージング(OFDI)と肺切除標本と組織学への正確な相関を得るが、肺病理のための特定のOFDIの解釈基準を開発するために不可欠である、記載されている。この方法では、正確な画像の解釈と評価のための組織構造相関に正確な画像を得るために他の組織型とイメージング技術に適用可能である。この手法で確立イメージング基準は、将来における画像評価に応用できるでしょう<em生体内で></em>研究。
Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting airways, whereas adenocarcinomas are typically more peripheral in location. Lung malignancy detection early in the disease process may be difficult due to several limitations: radiological resolution, bronchoscopic limitations in evaluating tissue underlying the airway mucosa and identifying early pathologic changes, and small sample size and/or incomplete sampling in histology biopsies. High resolution imaging modalities, such as optical frequency domain imaging (OFDI), provide non-destructive, large area 3-dimensional views of tissue microstructure to depths approaching 2 mm in real time (Figure 1)2-6. OFDI has been utilized in a variety of applications, including evaluation of coronary artery atherosclerosis6,7 and esophageal intestinal metaplasia and dysplasia6,8-10.
Bronchoscopic OCT/OFDI has been demonstrated as a safe in vivo imaging tool for evaluating the pulmonary airways11-23 (Animation). OCT has been assessed in pulmonary airways16,23 and parenchyma17,22 of animal models and in vivo human airway14,15. OCT imaging of normal airway has demonstrated visualization of airway layering and alveolar attachments, and evaluation of dysplastic lesions has been found useful in distinguishing grades of dysplasia in the bronchial mucosa11,12,20,21. OFDI imaging of bronchial mucosa has been demonstrated in a short bronchial segment (0.8 cm)18. Additionally, volumetric OFDI spanning multiple airway generations in swine and human pulmonary airways in vivo has been described19. Endobronchial OCT/OFDI is typically performed using thin, flexible catheters, which are compatible with standard bronchoscopic access ports. Additionally, OCT and OFDI needle-based probes have recently been developed, which may be used to image regions of the lung beyond the airway wall or pleural surface17.
While OCT/OFDI has been utilized and demonstrated as feasible for in vivo pulmonary imaging, no studies with precisely matched one-to-one OFDI:histology have been performed. Therefore, specific imaging criteria for various pulmonary pathologies have yet to be developed. Histopathological counterparts obtained in vivo consist of only small biopsy fragments, which are difficult to correlate with large OFDI datasets. Additionally, they do not provide the comprehensive histology needed for registration with large volume OFDI. As a result, specific imaging features of pulmonary pathology cannot be developed in the in vivo setting. Precisely matched, one-to-one OFDI and histology correlation is vital to accurately evaluate features seen in OFDI against histology as a gold standard in order to derive specific image interpretation criteria for pulmonary neoplasms and other pulmonary pathologies. Once specific imaging criteria have been developed and validated ex vivo with matched one-to-one histology, the criteria may then be applied to in vivo imaging studies. Here, we present a method for precise, one to one correlation between high resolution optical imaging and histology in ex vivo lung resection specimens. Throughout this manuscript, we describe the techniques used to match OFDI images to histology. However, this method is not specific to OFDI and can be used to obtain histology-registered images for any optical imaging technique. We performed airway centered OFDI with a specialized custom built bronchoscopic 2.4 French (0.8 mm diameter) catheter. Tissue samples were marked with tissue dye, visible in both OFDI and histology. Careful orientation procedures were used to precisely correlate imaging and histological sampling locations. The techniques outlined in this manuscript were used to conduct the first demonstration of volumetric OFDI with precise correlation to tissue-based diagnosis for evaluating pulmonary pathology24. This straightforward, effective technique may be extended to other tissue types to provide precise imaging to histology correlation needed to determine fine imaging features of both normal and diseased tissues.
早期の肺悪性腫瘍の評価は非常に症状や放射線学的または気管支早期の腫瘍性変化を可視化することができないことの不足のために挑戦することができます。 OFDIは組織学的分解能、広い面積リアルタイム2-6の組織微細構造の3次元ビューの近くに用意されています。気管支OFDIは肺気道11月13日 ( アニメーション )に長い気道セグメント上で高解像度の体積のデータセットを得るために使用することができる安全な手法として患者で実証されている。しかし、わずかな生検は、肺の病理のための撮像基準の開発のためのOFDIに十分な相関を提供していないin vivo環境での組織病 理学的対応として得られる。正確に肺イメージングで見OFDI機能を評価するためには、組織学的相関に正確に一致する画像を得ることが不可欠である。我々はoに、正確に1つのシンプルで効果的な方法を提示するOFDIと組織学間のNEの相関は、ほぼすべてのex vivoでの組織型にも適用可能であるのex vivo肺切除標本の気道イメージングに適用。撮像条件が一致一対一の組織学とex vivoで確立された後、これらの基準は、次にin vivoイメージングに適用することができます。
関心の撮像領域をマークするために使用される組織色素はOFDIと組織学の両方にはっきりと見える。オリエント組織に簡単なテクニックを使用することによって、インクマークは組織病理の特定可能な撮像特性を決定するためにOFDI機能と組織学的所見の一から一の比較を可能にするイメージングと組織学の両方に相関させることができる。技術は、このように多くの光学イメージングアプリケーションに役立ちながら、安価で実用的です。
生体内環境の中では、このようなレーザーマーキングなどの方法は、組織の方向25に使用されるかもしれません。しかし、t彼気管支生検の小さいサイズはまだ肺の病理のための具体的なイメージング基準を開発するためにin vivo試験で使用する際の制限要因である。 ex vivoでの研究では、in vivoイメージングへの適切な代替として機能するが、いくつかの制限があります。 エクスビボ肺標本は膨張していないとしばしば正常な肺胞構造の外観を変更し、外科的に誘発される無気肺を表示しています。ほとんどの手術肺標本は胸膜表面が検体インフレを妨害、破壊された時に病理凍結切片の評価後に受信されている組織構造の相関に関するマーキングティッシュで外科的に切除された肺組織を膨らませることは技術的に困難である。非病理学的な無気肺は 、in vivo環境の中で見られるアーティファクトでなく、したがって、この制限は 、in vivo肺イメージングにに関係ないでしょう。また、ex vivoでの試験片の血管内の血液の不足がdistinguすることが困難になる可能性が他の信号ボイド構造から血管構造をっぽい。 の in vivo の設定では 、構造上の10月/ OFDIにドップラーOCT / OFDI 26から28のほか、船舶の識別に役立つだろう。
それらが存在してex vivoでないところモーションアーチファクトは 、in vivo で見られるかもしれない。これは遅い買収率を持つ標準のOCTシステムで潜在的に問題が多いかもしれません。しかし、OFDIシステムの迅速なフレームレートは、現在のところ> 200 fpsの29から31。したがって、それはモーションアーチファクトが大きな問題になることが期待されていません。 生体 OCTおよびOFDIイメージング研究の前には微イメージング機能14,15,18,19の成功の可視化を実証した。
本研究では、肺の病理学を評価するための組織ベースの診断への正確な相関関係で体積OFDIを実証している。説明する手順は、金standaとして使用されるように正確にマッチした組織像を提供することを意図しているOFDI画像の解釈のためのRD。
一度肺の病理のための具体的なイメージング基準が開発され、一致した一対一の組織学とex vivoで検証されて、基準は、イメージングの金本位アセスメントとして気管支生検の使用と生体イメージング研究の後続にも適用することができる機能が見られる。この手法は、肺切除標本への応用として表示されますが、正常および病理組織両方の微細イメージング機能を決定するために必要な組織構造の相関に正確な画像を提供するために、ほぼすべての組織型に適用することができます。
The authors have nothing to disclose.
著者らは、この研究では貴重な援助のための氏スヴェン·ホルダー氏とスティーブン·コンリーに感謝したいと思います。この作品はヒース[グラント番号R00CA134920]と米国肺協会[グラント番号RG-194681-N]の国立研究所によって部分的に資金を供給された。 NinePointメディカル(株)は、この原稿に関連付けられたパブリケーション費を後援した。
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Tissue marking dye | Triangle Biomedical | TMD-BK, TMD-G |