Procédé pour l'image<em> Ex vivo</em> Pièces de résection pulmonaire avec optique dans le domaine fréquentiel d'imagerie (investissements à l'étranger) et d'obtenir des corrélations précises à l'histologie est décrite, qui est essentielle à l'élaboration de critères spécifiques d'interprétation investissements à l'étranger pour la pathologie pulmonaire. Cette méthode est applicable à d'autres types de tissus et les techniques d'imagerie pour obtenir des images précises à la corrélation d'histologie pour l'interprétation des images précises et d'évaluation. Critères d'imagerie établies avec cette technique serait alors applicable à l'évaluation de l'image à l'avenir<em> In vivo</em> Études.
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.
Évaluation des tumeurs malignes du poumon précoce peut être extrêmement difficile en raison de l'absence de symptômes et de l'incapacité à visualiser les premières transformations néoplasiques ou radiologiquement bronchoscopie. Investissements à l'étranger fournit près résolution histologique, grand espace en 3 dimensions vue de la microstructure des tissus en temps réel 2-6. Endobronchique investissements à l'étranger a été démontrée chez les patients comme une technique sûre qui peut être utilisé pour obtenir une haute résolution volumes de données sur les segments des voies aériennes longues voies aériennes pulmonaires 11-13 (Animation). Cependant, seules les petites biopsies sont obtenues comme homologues histopathologiques dans le cadre de vivo, qui ne fournissent pas de corrélats nécessaires pour ces investissements pour le développement de critères d'imagerie pour la pathologie pulmonaire. Afin d'évaluer avec précision les caractéristiques investissements à l'étranger vus en imagerie pulmonaire, il est essentiel d'obtenir une image parfaitement adaptés aux corrélations histologiques. Nous présentons une méthode simple et efficace pour précision, l'un pour ocorrélation entre les investissements à l'étranger ne et l'histologie appliquée à l'imagerie aérienne de spécimens ex vivo résection pulmonaire, qui est applicable à presque n'importe quel type de tissu in vivo ex. Une fois les critères d'imagerie ont été créés ex vivo avec correspondance un-à-un histologie, ces critères peuvent ensuite être appliqués à l'imagerie in vivo.
Le colorant du tissu utilisé pour marquer la zone d'exposition d'intérêt est clairement visible dans les deux investissements à l'étranger et l'histologie. À l'aide de techniques simples pour orienter le tissu, marques d'encre peut être corrélée à la fois dans l'imagerie et l'histologie pour permettre une à une comparaison des caractéristiques et des résultats histologiques investissements directs afin de déterminer les caractéristiques d'imagerie identifiables de la pathologie des tissus. La technique est peu coûteux et pratique, ce qui le rend utile dans de nombreuses applications d'imagerie optique.
Dans le cadre de vivo, des méthodes telles que le marquage au laser peut être utilisé pour 25 l'orientation du tissu. Toutefois, til petite taille de la biopsie bronchique est toujours un facteur limitant dans l'utilisation des études in vivo pour élaborer des critères spécifiques pour l'imagerie pathologie pulmonaire. Bien que les études ex vivo servir d'alternative adéquate pour l'imagerie in vivo, il existe certaines limites. Ex échantillons pulmonaires in vivo sont dégonflé et affichent souvent une atélectasie chirurgicalement induite, ce qui modifie l'apparence des structures alvéolaires normales. Gonfler le tissu pulmonaire réséqué chirurgicalement avec marquage de tissu pour la corrélation histologique est techniquement difficile car la plupart des spécimens pulmonaires chirurgicales sont reçus après évaluation section de pathologie congelés au cours de laquelle la surface pleurale est perturbé, interférant avec l'inflation spécimen. Non pathologique atélectasie n'est pas un artefact vu dans le cadre de vivo, donc cette limitation ne serait pas pertinente pour l'imagerie pulmonaire in vivo. En outre, le manque de sang dans les vaisseaux dans des échantillons ex vivo pourrait rendre difficile la distinguish structures vasculaires des autres structures vides de signal. Dans le cadre de vivo, l'ajout de Doppler OCT / investissements à l'étranger à 26-28 structurelle OCT / investissements à l'étranger aiderait à l'identification des navires.
Les artefacts de mouvement peuvent être observés in vivo où ils ne sont pas ex vivo présente. Cela pourrait être potentiellement problématique dans la norme des systèmes OCT avec des vitesses d'acquisition plus lente. Cependant, les taux de rafraîchissement rapides des systèmes investissements à l'étranger sont actuellement> 200 fps 29-31. Ainsi, il n'est pas prévu que artefact de mouvement sera une question importante. Précédente in vivo PTOM et investissements à l'étranger des études d'imagerie ont démontré avec succès la visualisation des fonctions d'imagerie fines 14,15,18,19.
Dans cette étude, nous avons démontré volumétrique investissements à l'étranger avec une corrélation précise des tissus à base de diagnostic pour évaluer la pathologie pulmonaire. Le mode opératoire décrit est destiné à fournir histologie précisément identifié pour être utilisé comme l'or standae pour l'interprétation des images investissements à l'étranger.
Une fois les critères d'imagerie spécifiques pour la pathologie pulmonaire ont été développées et validées ex vivo avec correspondance un-à-un histologie, les critères peuvent ensuite être appliqués à la suite des études d'imagerie in vivo avec l'utilisation d'une biopsie bronchique comme une évaluation étalon-or de l'imagerie Caractéristiques vu. Cette technique est présentée comme une demande de pièces d'exérèse pulmonaire, mais peut être appliquée à presque n'importe quel type de tissu pour fournir l'imagerie précise de la corrélation histologique nécessaire pour déterminer les caractéristiques d'imagerie fines des tissus normaux et pathologiques.
The authors have nothing to disclose.
Les auteurs tiennent à remercier M. Sven Holder et M. Stephen Conley pour leur aide précieuse dans cette étude. Ce travail a été financé en partie par l'Institut national de la Santé [numéro Grant R00CA134920] et l'American Lung Association [numéro de RG Grant-194681-N]. NinePoint Medical Inc parrainé les coûts associés à la publication de ce manuscrit.
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments (optional) |
Tissue marking dye | Triangle Biomedical | TMD-BK, TMD-G |