Сочетание отражательной конфокальной микроскопии с оптической когерентной томографией для неинвазивной диагностики рака кожи с помощью получения изображений

Summary

Здесь мы описываем протоколы получения изображений хорошего качества с использованием новых неинвазивных устройств визуализации отражательной конфокальной микроскопии (RCM) и комбинированной RCM и оптической когерентной томографии (OCT). Мы также знакомим врачей с их клиническими приложениями, чтобы они могли интегрировать методы в обычные клинические рабочие процессы для улучшения ухода за пациентами.

Abstract

Рак кожи является одним из самых распространенных видов рака во всем мире. Диагноз основывается на визуальном осмотре и дерматоскопии с последующей биопсией для гистопатологического подтверждения. В то время как чувствительность дерматоскопии высока, более низкая специфичность приводит к тому, что 70-80% биопсий диагностируются как доброкачественные поражения на гистопатологии (ложноположительные результаты при дерматоскопии).

Отражательная конфокальная микроскопия (RCM) и оптическая когерентная томография (OCT) могут неинвазивно направлять диагностику рака кожи. RCM визуализирует клеточную морфологию в слоях лица . Он удвоил диагностическую специфичность для меланомы и пигментного кератиноцитарного рака кожи по сравнению с дерматоскопией, вдвое сократив количество биопсий доброкачественных поражений. RCM приобрела коды выставления счетов в США и в настоящее время интегрируется в клиники.

Однако такие ограничения, как малая глубина (~ 200 мкм) визуализации, плохой контраст для непигментированных поражений кожи и визуализация в слоях лица , приводят к относительно более низкой специфичности для обнаружения непигментированной базально-клеточной карциномы (БКК) — поверхностных БКК, примыкающих к базально-клеточному слою, и более глубоких инфильтративных БКК. Напротив, ОКТ не имеет клеточного разрешения, но визуализирует ткань в вертикальных плоскостях на глубину ~ 1 мм, что позволяет обнаруживать как поверхностные, так и более глубокие подтипы БКК. Таким образом, оба метода по существу дополняют друг друга.

«Мультимодальное» комбинированное устройство RCM-OCT одновременно визуализирует поражения кожи как в лицевом, так и в вертикальном режимах. Это полезно для диагностики и лечения БКК (нехирургическое лечение поверхностных БКК по сравнению с хирургическим лечением более глубоких поражений). Заметное улучшение специфичности достигается при обнаружении небольших непигментированных БКК по сравнению с RCM. Устройства RCM и RCM-OCT приводят к серьезному сдвигу парадигмы в диагностике и лечении рака кожи; Однако их использование в настоящее время ограничено академическими центрами третичной медицинской помощи и некоторыми частными клиниками. Эта статья знакомит клиницистов с этими устройствами и их применением, устраняя трансляционные барьеры в рутинном клиническом рабочем процессе.

Introduction

Традиционно диагноз рака кожи основывается на визуальном осмотре поражения с последующим более пристальным взглядом на подозрительные поражения с использованием увеличительной линзы, называемой дерматоскопом. Дерматоскоп предоставляет подповерхностную информацию, которая повышает чувствительность и специфичность по сравнению с визуальным осмотром для диагностики рака кожи ^1,2. Однако дерматоскопия не имеет клеточных деталей, что часто приводит к биопсии для гистопатологического подтверждения. Низкая и вариабельная (от 67% до 97%) специфичность дерматоскопии³ приводит к ложноположительным результатам и биопсиям, которые, как оказалось, показывают доброкачественные поражения при патологии. Биопсия является не только инвазивной процедурой, которая вызывает кровотечение и боль⁴, но также крайне нежелательна на косметически чувствительных участках, таких как лицо, из-за рубцевания.

Чтобы улучшить уход за пациентами за счет преодоления существующих ограничений, исследуются многие неинвазивные устройства визуализации in vivo 5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17,18 . Устройства RCM и OCT являются двумя основными оптическими неинвазивными устройствами, которые используются для диагностики поражений кожи, особенно рака кожи. В США RCM приобрела коды выставления счетов в соответствии с текущей процедурной терминологией (CPT) и все чаще используется в академических центрах третичной медицинской помощи и некоторых частных клиниках ^7,8,19. RCM отображает поражения с почти гистологическим (клеточным) разрешением. Однако изображения находятся в плоскости лица (визуализация одного слоя кожи за раз), а глубина изображения ограничена ~ 200 мкм, что достаточно для достижения только поверхностной (папиллярной) дермы. Визуализация RCM основана на контрасте отражения от различных структур кожи. Меланин придает высочайший контраст, делая пигментные поражения яркими и легко поддающимися диагностике. Таким образом, РКМ в сочетании с дерматоскопией значительно улучшила диагностику (чувствительность 90% и специфичность 82%) по сравнению с дерматоскопией пигментных поражений, включая меланому²⁰. Однако из-за недостатка контраста меланина в розовых поражениях, особенно при БКК, RCM имеет более низкую специфичность (37,5%-75,5%)²¹. Обычное устройство ОКТ, еще одно широко используемое неинвазивное устройство, визуализирует поражение на глубине до 1 мм в коже и визуализирует его в вертикальной плоскости (аналогично гистопатологии)⁹. Однако ОКТ не хватает сотового разрешения. ОКТ в основном используется для диагностики кератиноцитарных поражений, особенно БКК, но все же имеет более низкую специфичность⁹.

Таким образом, для преодоления существующих ограничений этих устройств было построено²² мультимодальных устройства RCM-OCT. Это устройство включает в себя RCM и OCT в одном портативном датчике визуализации, что позволяет одновременно получать совместно зарегистрированные изображения RCM на лице и вертикальные ОКТ-изображения поражения. ОКТ обеспечивает архитектурную детализацию поражений и может отображать более глубокие (до ~ 1 мм) изображения в коже. Он также имеет большее поле зрения (FOV) ~ 2 мм²² по сравнению с портативным устройством RCM (~ 0,75 мм x 0,75 мм). Изображения RCM используются для получения клеточных деталей поражения, выявленного на ОКТ. Этот прототип еще не коммерциализован и используется в качестве исследуемого устройства в клиниках^23,24,25.

Несмотря на их успехи в улучшении диагностики и лечения рака кожи (что подтверждается литературой), эти устройства еще не получили широкого распространения в клиниках. В основном это связано с нехваткой экспертов, которые могут прочитать эти изображения, но также из-за отсутствия обученных техников, которые могут эффективно получать изображения диагностического качества (в течение клинического периода времени) у постели^{больного 8}. В этой рукописи цель состоит в том, чтобы облегчить осведомленность и возможное внедрение этих устройств в клиниках. Для достижения этой цели мы знакомим дерматологов, дерматопатологов и хирургов Мооса с изображениями нормальной кожи и рака кожи, полученными с помощью аппаратов RCM и RCM-OCT. Мы также подробно расскажем о полезности каждого устройства для диагностики рака кожи. Самое главное, что основное внимание в этой рукописи уделяется предоставлению пошагового руководства по получению изображений с использованием этих устройств, что обеспечит хорошее качество изображений для клинического использования.

Protocol

Все протоколы, описанные ниже, соответствуют руководящим принципам институционального комитета по этике исследований человека. 1. Устройство RCM и протокол визуализации ПРИМЕЧАНИЕ: В продаже vivo доступны два устройства RCM: широкозондовый RCM (WP-RCM…

Representative Results

Отражательная конфокальная микроскопия (RCM)Интерпретация изображения на RCM:Изображения RCM интерпретируются таким образом, чтобы имитировать оценку гистопатологических слайдов. Мозаики оцениваются в первую очередь, чтобы получить общую архитектурную деталь и оп…

Discussion

В этой статье мы описали протоколы получения изображений с помощью устройств in vivo RCM и RCM-OCT. В настоящее время существует два коммерчески доступных устройства RCM: устройство RCM С ШИРОКИМ ЗОНДОМ или креплением на руке (WP-RCM) и портативное устройство RCM (HH-RCM). Крайне важно понимать, когда …

Materials

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.