反射共焦点顕微鏡と光干渉断層撮影法の併用による画像取得による皮膚癌の非侵襲的診断

要約

ここでは、反射共焦点顕微鏡(RCM)とRCMと光干渉断層撮影(OCT)を組み合わせた新しい非侵襲イメージングデバイスを使用して、高品質の画像を取得するためのプロトコルについて説明します。また、臨床医が臨床アプリケーションに精通し、通常の臨床ワークフローに技術を統合して患者ケアを改善できるようにします。

要約

皮膚がんは、世界中で最も一般的ながんの1つです。診断は、目視検査とダーモスコピー、続いて組織病理学的確認のための生検に依存しています。ダーモスコピーの感度は高いですが、特異度が低いため、生検の70%〜80%が組織病理学で良性病変と診断されます(ダーモスコピーの偽陽性)。

反射共焦点顕微鏡(RCM)および光干渉断層撮影(OCT)イメージングは、皮膚がんの診断を非侵襲的に導くことができます。RCMは、 エンフェイス 層の細胞形態を可視化します。黒色腫および色素性角化細胞性皮膚がんの診断特異性をダーモスコピーよりも2倍にし、良性病変の生検数を半減させました。RCMは米国で請求コードを取得し、現在クリニックに統合されています。

しかし、イメージングの深さが浅い(~200 μm)、色素沈着していない皮膚病変のコントラストが悪い、 顔 面層でのイメージングなどの制限により、非色素性基底細胞がん(BCC)(基底細胞層に隣接する表在性BCCとより深い浸潤性BCC)の検出に対する特異性が比較的低くなります。対照的に、OCTは細胞の分解能に欠けるが、垂直面の組織を~1mmの深さまで画像化するため、BCCの表面的なサブタイプとより深いサブタイプの両方を検出できます。したがって、両方の手法は本質的に補完的です。

「マルチモーダル」のRCM-OCT複合デバイスは、 顔 面モードと垂直モードの両方で皮膚病変を同時に画像化します。BCCの診断と管理(表在性BCCの非外科的治療と深部病変の外科的治療)に役立ちます。RCM単独よりも色素沈着していない小さなBCCを検出することで、特異性の著しい改善が得られます。RCMおよびRCM-OCTデバイスは、皮膚がんの診断と管理に大きなパラダイムシフトをもたらしています。ただし、現在、それらの使用は、学術的な三次医療センターと一部の私立診療所に限定されています。このホワイトペーパーでは、臨床医がこれらのデバイスとそのアプリケーションに精通し、日常的な臨床ワークフローへのトランスレーショナルバリアに対処します。

概要

伝統的に、皮膚がんの診断は、病変の目視検査とそれに続く皮膚鏡と呼ばれる拡大レンズを使用して疑わしい病変を詳しく調べることに依存しています。皮膚鏡は、皮膚がんを診断するための目視検査よりも感度と特異性を高める表面下の情報を提供します^1,2。しかし、ダーモスコピーは細胞の詳細を欠いており、組織病理学的確認のための生検につながることがよくあります。ダーモス^コピー3の特異性が低く変動する(67%から97%)ため、偽陽性と生検が発生し、病理に良性の病変を示すことが判明します。生検は、出血や痛みを引き起こす侵襲的な処置であるだけでなく⁴、瘢痕化による顔などの美容的に敏感な領域でも非常に望ましくありません。

既存の制限を克服することによって患者ケアを改善するために、多くの非侵襲的なin vivoイメージングデバイスが検討されています⁵、⁶、^7、8、⁹、^10、11、12、13、14、¹⁵、¹⁶、^17、18.RCMおよびOCTデバイスは、皮膚病変、特に皮膚がんの診断に使用される2つの主要な光学的非侵襲的デバイスです。RCMは、米国でCurrent Procedural Terminology(CPT)請求コードを取得しており、学術三次医療センターや一部の私立診療所でますます使用されています^7、8、19。RCMは、組織学的(細胞)に近い解像度で病変を画像化します。しかし、画像は顔面(一度に1層の皮膚の可視化)にあり、画像の深さは~200μmに制限されており、表在性(乳頭状)真皮にのみ到達するのに十分です。RCMイメージングは、皮膚のさまざまな構造からの反射率コントラストに依存しています。メラニンは最高のコントラストを与え、色素性病変を明るく診断しやすくします。したがって、ダーモスコピーと組み合わせたRCMは、黒色腫20を含む色素性病変のダーモスコピーよりも診断(感度⁹⁰%および特異度82%)を大幅に改善しました。ただし、ピンク色の病変、特にBCCのメラニンコントラストが不足しているため、RCMの特異度は低くなります(37.5%〜75.5%)²¹。別の一般的に使用される非侵襲的デバイスである従来のOCTデバイスは、皮膚内の深さ1 mmまでの病変を画像化し、垂直面で視覚化します(組織病理学と同様)⁹。ただし、OCTはセルラー解像度に欠けています。OCTは主に角化細胞病変、特にBCCの診断に使用されますが、それでも特異度は低くなります⁹。

したがって、これらのデバイスの既存の制限を克服するために、マルチモーダルRCM−OCTデバイスが構築されている²²。このデバイスは、単一のハンドヘルドイメージングプローブ内にRCMとOCTを組み込んでおり、病変の同時登録されたエンフェイスRCM画像と垂直OCT画像を同時に取得できます。OCTは病変の建築的詳細を提供し、皮膚内のより深い(~1mmの深さまで)画像化することができます。また、ハンドヘルドRCMデバイス(~0.75mm x 0.75mm)と比較して^、~2mm22の広い視野(FOV)を備えています。RCM画像は、OCTで特定された病変の細胞の詳細を提供するために使用されます。このプロトタイプはまだ商品化されておらず、診療所23^、24、25で治験装置として使用されています。

皮膚がんの診断と管理の改善に成功したにもかかわらず(文献で裏付けられているように)、これらのデバイスはまだ診療所で広く使用されていません。これは主に、これらの画像を読み取ることができる専門家の不足によるものですが、ベッドサイドで診断品質の画像を効率的に(臨床時間枠内で)取得できる訓練を受けた技術者が不足していることも原因です⁸。この原稿の目標は、診療所でのこれらのデバイスの認識と最終的な採用を促進することです。この目標を達成するために、皮膚科医、皮膚病理学者、モース外科医に、RCMおよびRCM-OCTデバイスで取得した正常な皮膚がんおよび皮膚がんの画像を周知します。また、皮膚がんの診断のための各デバイスの有用性についても詳しく説明します。最も重要なことは、この原稿の焦点は、これらのデバイスを使用した画像取得の段階的なガイダンスを提供することであり、臨床使用のための高品質の画像を保証します。

プロトコル

以下に説明するすべてのプロトコルは、機関の人間の研究倫理委員会のガイドラインに従います。

1. RCMデバイスとイメージングプロトコル

注:市販されている in vivo RCMデバイスには、ワイドプローブRCM(WP-RCM)とハンドヘルドRCM(HH-RCM)の2つがあります。WP-RCMは、デジタル皮膚鏡と統合されています。これら2つのデバイスは、個別に、または組み合わせたユニットとして入手できます。以下は、最新世代(第4世代)のWP-RCMおよびHH-RCMデバイスとその臨床適応を使用した画像取得プロトコルです。

1. 病変の選択と臨床適応
   1. 次のタイプの病変を探します:皮膚鏡的に曖昧なピンク(BCC、扁平上皮癌[SCC]、光線性角化症[AK]、その他の良性病変)または色素性病変(母斑および黒色腫、色素性角化細胞病変);臨床検査またはダーモスコピー検査で最近変化した母斑。炎症パターンを決定するための炎症性病変。
   2. レンチゴ悪性腫瘍(LM)マージンのマッピングを実行して病変の範囲を決定し、乳房外パジェット病(EMPD)やLMなどの無症候性拡張を伴う疾患の生検部位のマッピングと選択を行います。
   3. 局所薬(イミキモド)、放射線、光線力学療法、レーザーアブレーションなどの非外科的治療の非侵襲的モニタリングを実施します。
2. デバイスの選択には、皮膚の比較的平らな表面(体幹と四肢)にある病変にはWP-RCMデバイスを使用し、曲面(鼻、耳たぶ、まぶた、生殖器)の病変にはHH-RCMデバイスを使用します。
   注意: イメージングデバイスの選択は、主に病変の位置によって異なります。
3. イメージングのために、患者を完全にリクライニングチェアまたは枕またはアームレスト付きの平らな検査テーブルに置き、平らなイメージング面を実現します。
   注:古い世代(第3世代)のWP-RCMデバイスは、病変ごとに~30分かかりました。現在クリニックで使用されている新世代(第4世代)のWP-RCMデバイスでは、単一の病変のイメージングに~15分かかる場合があります。取得時間が短縮されたにもかかわらず、患者を快適に配置することで、モーションアーチファクトを最小限に抑え、高品質の画像の取得を支援します。次の手順は、患者を正しく配置するのに役立ちます。
4. イメージングの準備をするには、病変と周囲の皮膚をアルコールワイプできれいにして、汚れ、ローション、メイクを取り除きます。組織の微細構造の視覚化を妨げる可能性のある気泡を避けるために、ティッシュウィンドウを取り付ける前に毛むくじゃらの皮膚表面を剃ってください。
   注意: 重い化粧品や日焼け止めを取り除くには、アルコールで洗浄する前に、穏やかな石鹸と水でサイトを清掃してください。
5. WP-RCMデバイスを使用した画像取得(図 1, 図 2, 補足図S1, 補足図 S2そして 補足図 S3)
   注:WP-RCMデバイスは、スタック、モザイク、ライブシングルフレームビデオ、およびシングルフレーム画像をキャプチャできます。
   1. 使い捨てのプラスチック製ウィンドウキャップを病変に取り付けるには(図1)、最良の画像を得るためにプローブを病変に対して垂直に配置します。接続の例については、図1A-Fを参照してください。プラスチック製の窓の中央に鉱油を一滴加え、窓の幅全体に注意深く広げます(図1A)。プラスチック製の窓の粘着側から用紙の裏地を取り外します。しわにならないように肌をやさしく伸ばし、窓を取り付けます。
      注意: 安全で粘度の高い食品グレードの鉱油を使用してください。病変が中央に配置され、全体が覆われていることを確認してください。8 mm x 8 mmを超える病変の場合、ダーモスコピーに基づいて懸念領域を画像化するか、病変全体をカバーするために個別の画像セッションを実行します。
   2. ダーモスコピー画像の取得(図1C、D)
      注:ダーモスコピー画像は、病変内を移動するためのガイドとして役立つように取得されます。ダーモスコピー画像と共焦点画像の間の完全な位置合わせを確実にするために、次の手順を使用する必要があります。
      1. WP-RCMプローブをプラスチック製のウィンドウキャップの上に置き、プローブの最適な挿入角度を概算します(図1C)。プローブの側面にある小さな白い矢印(図1C)を見つけ、ダーモスコピーカメラの側面にある矢印(図1C)に合わせます。
      2. ダーモスコピーカメラをプラスチック製のウィンドウキャップに挿入します(図1D)。カメラのトリガーを押して画像を取得します。皮膚鏡を取り外します。イメージングセッションを開始する前に、皮膚鏡の画像が病変表面全体を覆っていることを確認してください。
   3. RCMプローブをプラスチック製の使い捨てキャップに取り付けるには(図1E、F)、使い捨てのプラスチック製ウィンドウキャップ内にエンドウ豆サイズの超音波ゲルを置きます(図1E)。鋭いカチッという音がするまでプローブをキャップ内に挿入します(図1F)。
      注意: 最良の画像を得るには、プローブをプラスチック窓に垂直に(90°の角度で)挿入します。検査椅子の高さを上げて、より平らな表面を実現し、モーションアーチファクトを減らし、気泡を排出し(図3 および 図4)、皮膚への確実な取り付けを確保できます。
   4. RCM画像の取得(図2、補足図S1、補足図S2)
      1. ダーモスコピー画像(ステップ5.2)を使用して、RCM画像取得をガイドします(補足図S1)。病変の中心を選択し、皮膚の最上層(最も明るい層)である角質層の核層を特定します(補足図S1)。
      2. このレベルで 撮像深度 を ゼロ に設定します(補足図S1)。
         注意: この深さは、病変内の後続の層の実際のz深度を決定するための基準点として機能します。
      3. スタックアイコンを押して、病変の中心にあるスタック(図2および補足図S1)を取得します。ドロップダウンメニューから解剖学的部位を選択します:顔または体。ステップサイズを4.5 μm、深さを250 μmに設定します。
         注意: 角質層からスタックを開始し、真皮の最も深い可視層で終了します。 補足図S1 はスタックの取得方法の例を示し、 図2 はスタックの例を示しています。
      4. モザイクの取得:真皮-表皮接合部(DEJ)で最初のモザイクを取得します(補足図S2)。取得したスタック内のDEJ層を特定し、マウスを使用して、病変全体を覆う8 mm x 8 mmの正方形を選択します。モザイクアイコンを押して操作を完了します(補足図S2)。角質層、棘層、基底上層、DEJ、表在性乳頭真皮など、さまざまな深さで少なくとも5つのモザイクを取得します。
      5. DEJ モザイクを開いて、後続のモザイクの取得をガイドします。DEJモザイク上の任意の構造をクリックして、ライブビューイメージングでその領域を表示します。下にスクロールして真皮のモザイクを取得し、次に上にスクロールして(DEJから)表皮のモザイクを取得します。
      6. 取得したモザイクをベッドサイドにいる専門のRCMリーダーが評価して、関心のある領域を特定し、スタックを取ります。ベッドサイドに専門家がいない場合は、ダーモスコピーで均一なパターンで、各象限に1つ、病変の中央に1つずつ、5つのスタックをキャプチャします(ステップ1.5.2)。不均一な病変の場合は、すべてのダーモスコピー機能をカバーするために追加のスタックを取得します。
         注:「スタック」(図2)は、表皮の最上層から表在性真皮(~200 μm)までの深さで取得された高解像度の単一フレームの小視野(FOV)画像(0.5mm x 0.5 mm)のシーケンシャルコレクションです。「モザイク」(補足図S2)は、個々の500 μm x 500 μmの画像を「X-Y」(水平 面 面)でつなぎ合わせた画像の大きなFOVです。
   5. イメージングセッションの完了
      1. [ イメージングの完了]をクリックします。
      2. 顕微鏡をプラスチック窓から取り外します。患者の皮膚をぴんと張ってプラスチックの窓をそっと取り外し、廃棄します。アルコール綿棒で皮膚の油分を拭き取ります。
      3. 顕微鏡レンズを囲む保護コーンを取り外します。対物レンズの先端をアルコール綿棒で拭き取り、超音波ジェルを取り除きます。対物レンズをペーパータオルで乾かします。プラスチックコーンを顕微鏡プローブに再度取り付けます。
         注:画像を読み取ることができ、レポートを生成し、訓練を受けた医師がベッドサイドで署名することができます。エキスパートリーダーがいない場合、クラウドを介して画像を転送するか、ライブテレコンフォーカルセッション²⁶を介してリモートエキスパートに相談することができます。
   6. 共焦点診断評価レポートの生成(補足図S3)
      1. [ 新しい評価] をクリックします。ドロップダウンメニューで事前に選択されたオプションから診断を入力します。
      2. 別のイメージングセッションが必要な場合は、 不十分な画像を選択し、再キャプチャする必要があります。説明的な診断が必要な場合は、[ その他 ]を選択し、フォームの最後にあるフリーテキストボックスに説明してください。請求⁷ の CPT コードを入力します (補足図 S3A)。レポートチェックリスト(補足図S3B)からイメージング中に見られる適用可能な特徴を選択します。チェックリストから該当する管理を選択します。
         注意: HH-RCMイメージングに適用される請求コードはありません。
      3. [ 完了]をクリックして署名します。レポートを PDF として生成し、印刷します。医師が署名したレポートを取得し、請求のために患者のカルテに追加します。
6. HH-RCMデバイスを使用した画像取得(図5)
   注:HH-RCMデバイスは、スタック、ライブシングルフレームビデオ、およびシングルフレームイメージをキャプチャできます。
   1. 医師が特定した病変を紙の指輪で囲みます。セクション 3 で説明する手順を使用します。患者の位置決めと病変部位の洗浄に。
      注意: 病変のサイズに基づいてペーパーリングのサイズ(5〜15 mm)を選択して、病変の境界を定義し、病変内で画像化が行われるようにします。紙のリングが利用できない場合は、紙テープを使用して病変を定義します。
   2. 顕微鏡レンズを覆っているプラスチックキャップを取り外します。HH-RCMの対物レンズにエンドウ豆サイズの超音波ゲルを塗布し、プラスチックキャップで覆います(補足図S3A)。皮膚に触れるプラスチックキャップの側面にミネラルオイルをたっぷりと加えます。
      注意: 必要に応じて、非常に乾燥した肌のオイルの量を増やします。
   3. プローブを皮膚の病変部位にしっかりと押し付けます。HH-RCMデバイスのz深度コントロールを使用して、病変内のさまざまな深さで上下に移動します(補足図S3B)。関心領域内の複数の単一フレーム画像とスタックを取得します。ステップ 1.5.4.3 の説明に従ってスタックを取得します。
   4. WP-RCMデバイスを取り付けられない大きな病変の場合は、HH-RCMプローブを病変表面全体に動かして、さまざまな層で連続ビデオを撮影します。 これを行うには、ビデオキャプチャ記号 をクリックします。必要に応じて、血管内の血球の動きを記録します。
      注:これらのビデオは、後でソフトウェアを使用してステッチし、モザイクに似た大きなFOV画像を提供できます。
   5. イメージングセッションが完了したら、[ イメージングの完了 ]を押します。アルコール綿棒で病変をきれいにして油を取り除きます。プローブの対物レンズから超音波ゲルをアルコールワイプで洗浄し、プラスチックキャップを再度取り付けて取り外します。
      注意: 技術者が操作できるWP-RCMデバイスとは異なり、HH-RCMは、画像をリアルタイムで解釈して病変内をナビゲートし、正しい診断に到達できるRCMリーダーが操作する必要があります。

2. RCM-OCTデバイスとイメージングプロトコルの組み合わせ

注: RCM-OCT デバイスのプロトタイプは 1 つだけです。このデバイスにはハンドヘルドプローブがあり、HH-RCMデバイスと同様に、すべての体表面で使用できます。RCMスタック(RCMデバイスと同様)とOCTラスター(連続した断面画像のビデオ²²)を取得します。RCM 画像と OCT 画像はどちらもグレースケールです。RCM 画像の FOV は ~200 μm x 200 μm ですが、OCT 画像の FOV は幅 2 mm x 奥行き 1 mm です。以下は、RCM-OCTデバイスを使用した画像取得プロトコルとその臨床適応症です。 図6 はRCM-OCTデバイスのイメージを示し、 図7 はRCM-OCTデバイスのソフトウェアシステムを示しています。

1. 病変の選択
   1. BCCを除外するために、皮膚鏡的に曖昧なピンク色または色素性病変を探します。
   2. 管理のためにBCCの深さを評価し、治療後の残存BCCを評価します。
2. イメージングのための患者の位置決め:RCM-OCTデバイスで単一の病変をイメージングするには、最大20分かかる場合があります。このデバイスは、HH-RCMデバイスと同様のハンドヘルドプローブでもあるため、病変上を自由に移動できます。患者のポジショニングの詳細については、セクション1.4を参照してください。上。
3. イメージング部位の準備:このプローブを使用するときは、病変の境界に過剰な髪の毛や局所不純物がなく、明確に定義されていることを確認してください。ステップ 1.4.1 を参照してください。詳細については上記を参照してください。
4. RCM-OCTデバイスを使用した画像取得(図6 および 図7)
   1. HH-RCMに使用したプローブと同様にプローブを準備します(手順1.6.1〜1.6.2)。
   2. ラインイメージングモードとラスターモードで画像を取得します。
      1. イメージング設定をクリックします(図7A)。ラインイメージングモードを選択して、RCM画像(セルラー解像度)を取得します(図7B)。ステップサイズを5μm、ステップ数を40に設定します(図7A)。
      2. [グラブ]をクリックします。ステップ 1.5.4.3 に従ってスタックを取得します。完了したら、[フリーズ]ボタンをクリックします。
      3. イメージング設定をクリックします。ラスターモードを選択して、病変構造の相関OCTビデオを集録します(図7B)。[技術者]タブに切り替えます(図7C)。完了したら、[グラブ]ボタン(図7A)をクリックし、すぐに保存ボタンを押します。
      4. 医師の興味に基づいて複数のスタックとビデオを取得します。
      5. 手順1.6.5の説明に従って病変と機械を清掃します。

結果

反射共焦点顕微鏡(RCM)
RCMでの画像解釈:
RCM画像は、病理組織学的スライドの評価を模倣する方法で解釈されます。モザイクは、スキャン倍率(2倍)での組織学切片の評価と同様に、全体的な建築の詳細を取得し、関心のある領域を特定するために最初に評価されます。これに続いて、高倍率(20倍)でスライドを評価するのと同様に、細胞の詳細を評価するためにモザ...

ディスカッション

本稿では、 in vivo RCMおよびRCM-OCTデバイスを用いた画像取得のプロトコルについて説明しました。現在、市販のRCMデバイスには、ワイドプローブまたはアームマウントRCM(WP-RCM)デバイスとハンドヘルドRCM(HH-RCM)デバイスの2つがあります。これらのデバイスを臨床現場でいつ使用するかを理解することが重要です。がんの種類と場所は、デバイスの選択を決定する主な要因です。

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
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.