Name: optical frequency domain imaging of ex vivo pulmonary resection specimens: obtaining one to one image to histopathology correlation
Uploaded: 2013-01-22T12:00:00
Duration: 14 min 21 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation at JoVE.com

Forfatterne ønsker å takke Mr. Sven Holder og Mr. Stephen Conley for deres uvurderlige hjelp i denne studien. Dette arbeidet ble finansiert delvis av National Institute of Heath [Grant nummer R00CA134920] og American Lung Association [Grant nummer RG-194681-N]. NinePoint Medical Inc. sponset publikasjonen kostnadene forbundet med dette manuskriptet.

1. Imaging System De tekniske detaljene for OFDI har blitt beskrevet tidligere 4-6. Omkrets OFDI ble gjennomført ved bildebehandling hastigheter mellom 25 og 100 bilder per sekund og mellom 512 og 2048 aksiale dybde profiler per runde tverrsnitt bilde. Custom 2,4 Fr (0,8 mm diameter) spiralformede skanning katetre brukt i denne studien var designet for å operere gjennom tilgang port av standard bronchoscopes. Katetrene besto av en indre kjerne optisk å fokusere lys på bronkial veggen og en engangs ytre kappe. Kateterkroppen forble stasjonær under avbildning mens den indre kjernen ble rotert ved en hastighet på mellom 25 og 100 Hz og omregnes til en pullback hastighet mellom 1,25 og 5 mm / sek. Den aksiale oppløsning av systemet var 6 mm i vev og gitt et bilde som spenner dybde på 7,3 mm 4-6. Kateterbasert OFDI ble utført i denne studien å gjenskape in vivo bronchoscopic OFDI (FiGure 1). Imidlertid kan denne protokollen også påføres avbildning med en benk-topp optisk system (figur 3 og 4). 2. Imaging System Set-up <ol><li> Slå på imaging system </li><li> Set og spille bildebehandling parametere (rotasjonshastighet, pullback hastighet, image oppkjøpet hastighet, etc). For OFDI imaging system brukt i denne studien, ble bildene oppnådd ved 10-50 fps. </li><li> Fest kateteret til roterende kryss og pullback enhet. </li><li> Snurr kateter og sjekk for bildekvalitet. Juster system justering og utlignet etter behov. </li></ol> 3. Vevspreparat <ol><li> Plasser en tabletop absorberende puten på laboratoriet og sett lunge prøven på puten. </li><li> Hvis bildebehandling et kirurgisk ex vivo prøven fra en pasient, sørg for å konsultere patologi avdeling for å sikre at alle reseksjon marginer (bronkial, vaskulær, og parenchymal marginer) har vært vurdert, dokumentert, og / eller fjernet av en pathologen. </li><li> Identifiser bronkial luftveier inn i reseksjon prøven på hilum. Fjern all synlig slim i luftveiene ved hjelp av en sprøyte bar. Om nødvendig, legg ved en lengre segment av plastrør til sprøyten fødte sug dypere i luftveiene. </li><li> Palpate den ytre overflate av prøven for å identifisere lesjonen av interesse. </li><li> Ved hjelp av en finmasket probe, gingerly navigere gjennom bronkialtreet før nær lesjon av interesse. </li><li> Åpne luftveiene langs sonden til lesjon av interesse er synlig eller følbar under luftveiene slimhinner. </li><li> Fjern forsiktig eventuelt blod eller slim fra luftveiene slimhinner overliggende lesjon med bomull-tipped applikator. </li><li> Plasser OFDI kateter over luftveiene slimhinner og få et bilde for å bekrefte lesjonen er underliggende luftveiene slimhinner og til å identifisere en høy bildekvalitet region av interesse for histologi korrelasjon. </li></ol> 4. Tissue Merking <ol> &lt;li&gt; Velg region av interesse i luftveiene basert på tidligere radiologiske funn i trinn 3.8. </li><li> Velg to punkter på vevet langs den ønskede linje av avbildning. Punkter kan være parallell til enten langsgående (figur 2) eller omkretsretningen (figur 3) del av luftveiene, avhengig ønskede resultater. Space dots ikke mer enn 1,5 cm fra hverandre slik at den delen av vevet kan passe i en histologisk blokk for prosessering. Hvis en vevet lengde&gt; 1,5 cm er nødvendig, deretter delt vevet lengden i flere 1,5 cm lang inked regioner av interesse å opprette flere Matchet bildebehandling: histologi parene. </li><li> Dypp en fin tippet open kanyle (dvs. 25 gauge 7/8 &quot;lang) inn i vevet merking fargestoff (Triangle Biomedical Sciences, Durham, NC). </li><li> Tørk forsiktig overskuddsblekk av utsiden av nålen med gasbind, forlater vev tusj bare innenfor nålen boring. </li><li> Punktering vevet vinkelrett luftveiene mucosa vedvalgt punkt langs linjen av avbildning. </li><li> Gjenta trinn 3,3 til 3,5 for det andre punktet på luftveiene mucosa. </li><li> Hvis blekket renner over mucosal overflaten vekk fra stikkstedet bruke en bomullsdott tippet applikator å forsiktig fjerne overflødig blekk. </li><li> Fjerne slim eller blod på overflaten av luftveiene mucosa med bomull tippet applikator, hvis tilstede. </li><li> Hvis blekk prikker er plassert rundt omkretsen innen frie luftveier, er det nyttig å peke åpent de to sidene av luftveiene å flate vevet i bildebehandling feltet (Figur 3a). </li></ol> 5. Imaging Tissue <ol><li> Plasser OFDI kateteret over hver blekk mark og bilde for å sikre merkene er synlige på OFDI. Merker må vises som fokale forstyrrelser innenfor vevet struktur med overliggende sterkt spredende partikler og underliggende rask signaldempning, som tilsvarer de fargepartikler innenfor punksjonsstedet (Figur 3b, 4a, Figur 4g </strong&gt;). </li><li> Hvis blekk mark (e) er ikke synlig på OFDI, gjenta trinn 04.03 til 04.07 for de ikke-synlige merker. Hvis blekk merkene er synlige med OFDI, går du videre til trinn 5.3. </li><li> Plasser kateter parallelle med de to blekk merkene på luftveiene mucosal overflate slik at kateteret optikk ligge over vevet utover den første blekket mark (Figur 2b). Forankring den proksimale enden av kateteret med en lett gjenstand og sikring den distale enden kan redusere bevegelsesartefakter. </li><li> Fortsett med å samle en OFDI pullback. </li><li> Vise OFDI pullback bildene for å sikre både blekk merkene er synlige i bildebehandling og å se etter bevegelsesartefakter (Figur 3 og Figur 4). Hvis merkene ikke er synlige, gjenta trinn 05.01 til 05.04. </li></ol> 6. Innsamling og prosessering Tissue <ol><li> Plassere en grønn blekkpunkttelleren (Triangle Biomedical Sciences, Durham, NC) på luftveiene mucosal vev å orientere begynnelsen av bildebehandling scan, 0,3 cm unna thE Ink merke som dukket først i bildebehandling pullback (Figur 2c). </li><li> Fjerne vev som omfatter de to svarte blekk merker og grønt blekk mark. Trim vev for å passe inn i en standard histologi behandling kassett. Ved skjæring ferskt vev er vanskelig, da vevet kan festes før dekslet på vevet for histologi. </li><li> Plass vev i en histologisk prosessering kassett og fix i 10% formalin i minst 48 timer. </li><li> Prosessen vev i en vev prosessor, tilgjengelig via en histologi avdeling. </li><li> Legge vev i parafin slik at de skårne seksjoner vil være parallelle med de to svart blekk merkene på luftveiene overflaten. </li><li> Bruk en vev mikrotom å møte parafin blokken inntil enten en blekk merket er synlig eller hele vev delen er synlig, avhengig av hva som kommer først. </li><li> Når begge svart blekk merkene er synlige, kuttet en 5 mikrometer tykk seksjon og montere på en glass-slide. </li><li> Fortsett å klippe og montere 5 mikrometer tykke seksjoner hver50 mikrometer til den svarte blekk merkene er ikke lenger synlige eller vev ender som kommer først. </li><li> Følg standard hematoxylin og eosin (H &amp; E) farging protokoller til flekken og dekkglasset lysbilder. </li></ol> 7. Bildebehandling Hvis bilder ble ervervet med en stasjonær skanner eller andre skanning teknikk der både blekk merkene var synlige i en enkelt tverrsnitt bildet, deretter kan bildet være direkte korrelert med tilsvarende histologi. Hvis volumetriske datasett ble kjøpt med en spiralformede skanning kateter, vil bildene må være re-interpolert slik at en enkelt 2D-bilde halverer både blekk markerer for korrelasjon med histologi. Dette kan oppnås ved hjelp ImageJ eller annen bildeprosesseringsverktøyet. I noen tilfeller kan ikke blekket være lett synlig i hvilket tilfelle tilstøtende seksjoner / lysbilder bør undersøkes.

<ol>
	<li>Jemal, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+statistics.">Cancer statistics.</a> CA Cancer J. Clin. 57, 43-66 (2007).</li><li>Fujimoto, J. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+biopsy+and+imaging+using+optical+coherence+tomography.">Optical biopsy and imaging using optical coherence tomography.</a> Nat. Med. 1, 970-972 (1995).</li><li>Tearney, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+endoscopic+optical+biopsy+with+optical+coherence+tomography.">In vivo endoscopic optical biopsy with optical coherence tomography.</a> Science. 276, 2037-2039 (1997).</li><li>Yun, S., Tearney, G., de Boer, J., Iftimia, N., Bouma, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-speed+optical+frequency-domain+imaging.">High-speed optical frequency-domain imaging.</a> Opt. Express. 11, 2953-2963 (2003).</li><li>Yun, S., Tearney, G., de Boer, J., Bouma, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Removing+the+depth-degeneracy+in+optical+frequency+domain+imaging+with+frequency+shifting.">Removing the depth-degeneracy in optical frequency domain imaging with frequency shifting.</a> Opt. Express. 12, 4822-4828 (2004).</li><li>Yun, S. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+volumetric+optical+microscopy+in+vivo.">Comprehensive volumetric optical microscopy in vivo.</a> Nat. Med. 12, 1429-1433 (2006).</li><li>Tearney, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+coronary+artery+microscopy+by+intracoronary+optical+frequency+domain+imaging.">Three-dimensional coronary artery microscopy by intracoronary optical frequency domain imaging.</a> JACC Cardiovasc. Imaging. 1, 752-7561 (2008).</li><li>Suter, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-guided+biopsy+in+the+esophagus+through+comprehensive+optical+frequency+domain+imaging+and+laser+marking:+a+study+in+living+swine.">Image-guided biopsy in the esophagus through comprehensive optical frequency domain imaging and laser marking: a study in living swine.</a> Gastrointest. Endosc. 71, 346-353 (2010).</li><li>Suter, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comprehensive+microscopy+of+the+esophagus+in+human+patients+with+optical+frequency+domain+imaging.">Comprehensive microscopy of the esophagus in human patients with optical frequency domain imaging.</a> Gastrointest. Endosc. 68, 745-753 (2008).</li><li>Desjardins, A. E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Angle-resolved+optical+coherence+tomography+with+sequential+angular+selectivity+for+speckle+reduction.">Angle-resolved optical coherence tomography with sequential angular selectivity for speckle reduction.</a> Optics express. 15, 6200-6209 (2007).</li><li>Lam, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+optical+coherence+tomography+imaging+of+preinvasive+bronchial+lesions.">In vivo optical coherence tomography imaging of preinvasive bronchial lesions.</a> Clin. Cancer Res. 14, 2006-2011 (2008).</li><li>Michel, R. G., Kinasewitz, G. T., Fung, K. M., Keddissi, J. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography+as+an+adjunct+to+flexible+bronchoscopy+in+the+diagnosis+of+lung+cancer:+a+pilot+study.">Optical coherence tomography as an adjunct to flexible bronchoscopy in the diagnosis of lung cancer: a pilot study.</a> Chest. 138, 984-988 (2010).</li><li>Williamson, J. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+optical+coherence+tomography+to+improve+diagnostic+and+therapeutic+bronchoscopy.">Using optical coherence tomography to improve diagnostic and therapeutic bronchoscopy.</a> Chest. 136, 272-276 (2009).</li><li>Coxson, H. O., Lam, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+assessment+of+the+airway+wall+using+computed+tomography+and+optical+coherence+tomography.">Quantitative assessment of the airway wall using computed tomography and optical coherence tomography.</a> Proc. Am. Thorac. Soc. 6, 439-443 (2009).</li><li>Coxson, H. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Airway+wall+thickness+assessed+using+computed+tomography+and+optical+coherence+tomography.">Airway wall thickness assessed using computed tomography and optical coherence tomography.</a> Am. J. Respir. Crit. Care Med. 177, 1201-1206 (2008).</li><li>Hanna, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two-dimensional+and+3-dimensional+optical+coherence+tomographic+imaging+of+the+airway,+lung,+and+pleura.">Two-dimensional and 3-dimensional optical coherence tomographic imaging of the airway, lung, and pleura.</a> J. Thorac. Cardiovasc. Surg. 129, 615-622 (2005).</li><li>Quirk, B. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+imaging+of+lung+alveoli+with+an+optical+coherence+tomography+needle+probe.">In situ imaging of lung alveoli with an optical coherence tomography needle probe.</a> J. Biomed. Opt. 16, 036009 (2011).</li><li>Su, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+swept+source+optical+coherence+tomography+imaging+of+the+human+airway+using+a+microelectromechanical+system+endoscope+and+digital+signal+processor.">Real-time swept source optical coherence tomography imaging of the human airway using a microelectromechanical system endoscope and digital signal processor.</a> J. Biomed. Opt. 13, 030506 (2008).</li><li>Suter, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real-time+Comprehensive+Microscopy+Of+The+Pulmonary+Airways:+A+Pilot+Clinical+Study.">Real-time Comprehensive Microscopy Of The Pulmonary Airways: A Pilot Clinical Study.</a> Am. J. Respir. Crit. Care Med. 181, A5159 (2010).</li><li>Tsuboi, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography+in+the+diagnosis+of+bronchial+lesions.">Optical coherence tomography in the diagnosis of bronchial lesions.</a> Lung Cancer. 49, 387-394 (2005).</li><li>Whiteman, S. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography:+real-time+imaging+of+bronchial+airways+microstructure+and+detection+of+inflammatory/neoplastic+morphologic+changes.">Optical coherence tomography: real-time imaging of bronchial airways microstructure and detection of inflammatory/neoplastic morphologic changes.</a> Clin. Cancer Res. 12, 813-818 (2006).</li><li>Xie, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+vivo+three-dimensional+imaging+of+normal+tissue+and+tumors+in+the+rabbit+pleural+cavity+using+endoscopic+swept+source+optical+coherence+tomography+with+thoracoscopic+guidance.">In vivo three-dimensional imaging of normal tissue and tumors in the rabbit pleural cavity using endoscopic swept source optical coherence tomography with thoracoscopic guidance.</a> J. Biomed. Opt. 14, 064045 (2009).</li><li>Yang, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+optical+coherence+tomography+in+delineating+airways+microstructure:+comparison+of+OCT+images+to+histopathological+sections.">Use of optical coherence tomography in delineating airways microstructure: comparison of OCT images to histopathological sections.</a> Phys. Med. Biol. 49, 1247-1255 (2004).</li><li>Hariri, L. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Volumetric+optical+frequency+domain+imaging+of+pulmonary+pathology+with+precise+correlation+to+histopathology.">Volumetric optical frequency domain imaging of pulmonary pathology with precise correlation to histopathology.</a> CHEST. , (2012).</li><li>Suter, M. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image-guided+biopsy+in+the+esophagus+through+comprehensive+optical+frequency+domain+imaging+and+laser+marking:+a+study+in+living+swine.">Image-guided biopsy in the esophagus through comprehensive optical frequency domain imaging and laser marking: a study in living swine.</a> Gastrointestinal endoscopy. 71, 346-353 (2010).</li><li>Chen, Z., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Noninvasive+imaging+of+in+vivo+blood+flow+velocity+using+optical+Doppler+tomography.">Noninvasive imaging of in vivo blood flow velocity using optical Doppler tomography.</a> Optics letters. 22, 1119-1121 (1997).</li><li>Osiac, E., Saftoiu, A., Gheonea, D. I., Mandrila, I., Angelescu, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optical+coherence+tomography+and+Doppler+optical+coherence+tomography+in+the+gastrointestinal+tract.">Optical coherence tomography and Doppler optical coherence tomography in the gastrointestinal tract.</a> World journal of gastroenterology : WJG. 17, 15-20 (2011).</li><li>Yang, V. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endoscopic+Doppler+optical+coherence+tomography+in+the+human+GI+tract:+initial+experience.">Endoscopic Doppler optical coherence tomography in the human GI tract: initial experience.</a> Gastrointestinal endoscopy. 61, 879-890 (2005).</li><li>Braaf, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phase-stabilized+optical+frequency+domain+imaging+at+1-microm+for+the+measurement+of+blood+flow+in+the+human+choroid.">Phase-stabilized optical frequency domain imaging at 1-microm for the measurement of blood flow in the human choroid.</a> Opt. Express. 19, 20886-20903 (2011).</li><li>Oh, W. Y., Vakoc, B. J., Shishkov, M., Tearney, G. J., Bouma, B. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=400+kHz+repetition+rate+wavelength-swept+laser+and+application+to+high-speed+optical+frequency+domain+imaging.">400 kHz repetition rate wavelength-swept laser and application to high-speed optical frequency domain imaging.</a> Opt. Lett. 35, 2919-2921 (2010).</li><li>Gora, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra+high-speed+swept+source+OCT+imaging+of+the+anterior+segment+of+human+eye+at+200+kHz+with+adjustable+imaging+range.">Ultra high-speed swept source OCT imaging of the anterior segment of human eye at 200 kHz with adjustable imaging range.</a> Opt. Express. 17, 14880-14894 (2009).</li></ol>

Produksjon og fri tilgang til denne artikkelen er sponset av NinePoint Medical Inc.

Vurdering av tidlig lunge maligniteter kan være svært utfordrende på grunn av mangel på symptomer og manglende evne til å visualisere tidlig neoplastiske endringer radiologisk eller bronchoscopically. OFDI gir tilnærmet histologic oppløsning, stort område 3-dimensjonale visninger av vev mikrostruktur i sanntid 2-6. Endobronchial OFDI påvist hos pasienter som en trygg teknikk som kan brukes til å oppnå høy oppløsning volumetriske datasett over lange luftveier segmenter i pulmonal luftveiene 11-13 (animasjon). Men blir bare små biopsier innhentet som histopatologiske kolleger i in vivo-innstillingen, som ikke gir tilstrekkelige korrelater til OFDI for utvikling av imaging kriterier for lunge patologi. For å vurdere nøyaktig OFDI funksjonene sett i lunge bildebehandling, er det nødvendig å skaffe nøyaktig tilpasset bilde til histologi korrelasjoner. Vi presenterer en enkel og effektiv metode for nøyaktig, en til one sammenheng mellom OFDI og histologi gjaldt luftveiene avbildning av ex vivo pulmonale reseksjon prøver, som er aktuelt å nesten alle ex vivo vevstype. Når bildebehandling kriterier er etablert ex vivo med matchet en-til-en histologi, kan disse kriteriene deretter brukes til in vivo imaging. Vevet fargestoff som brukes til å markere bildebehandling regionen av interesse er godt synlig både i OFDI og histologi. Ved å bruke enkle teknikker for å orientere vev, kan blekk merkene korreleres både avbildning og histologi å tillate 1-1 sammenligninger av OFDI funksjoner og histologi funn å bestemme identifiserbare bildedannende egenskapene vevet patologi. Teknikken er billig og praktisk, og dermed gjør det nyttig i mange optiske bildebehandlingsprogrammer. I in vivo-innstillingen, kan metoder som laser merking benyttes for vev orientering 25. Imidlertid, than lille størrelsen på bronkial biopsi er fortsatt en begrensende faktor i å bruke in vivo studier for å utvikle spesifikke bildebehandling kriterier for lunge patologi. Selv ex vivo studier tjene som et tilstrekkelig alternativ til in vivo avbildning, er det noen begrensninger. Ex vivo lunge eksemplarer er uninflated og som ofte vises kirurgisk indusert atelektase som endrer utseendet av normale alveolare strukturer. Oppblåsing kirurgisk resected lungevev med vev merking for histologi korrelasjon er teknisk utfordrende som de fleste kirurgiske lunge prøvene er mottatt etter patologi frosne delen evaluering der pleural overflaten er forstyrret, forstyrrer prøven inflasjon. Ikke-patologisk atelektase er ikke en gjenstand sett i in vivo miljø, således denne begrensningen ikke ville være hensiktsmessig å in vivo pulmonal avbildning. Tillegg kan mangel på blod innenfor fartøy i ex vivo prøver gjør det vanskelig å distinguish vaskulære strukturer fra andre signal ugyldig strukturer. I in vivo-innstillingen, vil tillegg av Doppler oktober / OFDI 26-28 til strukturelle oktober / OFDI hjelpe i identifikasjon av skip. Bevegelsesartefakter kan sees in vivo hvor de ikke er til stede ex vivo. Dette kan være potensielt problematisk i standard oktober systemer med lavere oppkjøpet priser. Men den raske bildefrekvens på OFDI systemer er for tiden&gt; 200 fps 29-31. Således er det ikke forventet at bevegelsesartefakter vil være et betydelig problem. Forrige in vivo oktober og OFDI imaging studier har vist vellykket visualisering av fine imaging funksjoner 14,15,18,19. I denne studien har vi demonstrert volumetrisk OFDI med presis sammenheng med vev-baserte diagnosen for evaluering lunge patologi. Prosedyren beskrevet er ment å gi nøyaktig tilpasset histologi som skal brukes som gull standard for OFDI image tolkning. Gang bestemte bildebehandling kriterier for pulmonal patologi er utviklet og validert ex vivo med matchet en-til-en histologi kan kriteriene deretter påføres etterfølgende in vivo imaging studier med bruk av en bronchial biopsi som gullstandard vurdering av bildebehandling funksjoner sett. Denne teknikken er presentert som en søknad til lungene reseksjon prøver, men kan brukes til nesten alle vev for å gi presise bildebehandling til histologi korrelasjon nødvendig for å fastslå fin antatte både normale og patologiske vev.

<table border="1"><tbody><tr><td> Navnet på reagensen </td><td> Selskapet </td><td> Katalognummer </td><td> Kommentarer (valgfritt) </td></tr><tr><td> Tissue merking fargestoff </td><td> Triangle Biomedisinsk </td><td> TMD-BK, TMD-G </td><td></td></tr></tbody></table>

optical frequency domain imaging of ex vivo pulmonary resection specimens: obtaining one to one image to histopathology correlation

Lungekreft er den ledende årsak til kreft dødsfall en. Plateepitelkreft og små celle kreft vanligvis oppstår i forbindelse med gjennomføringen luftveiene, mens adenocarcinomas er vanligvis mer perifere i stedet. Lunge malignitet deteksjon tidlig i sykdomsforløpet prosessen kan være vanskelig på grunn av flere begrensninger: radiologisk oppløsning, bronchoscopic begrensninger i å vurdere vev underliggende luftveiene slimhinner og identifisere tidlige patologiske forandringer, og lite utvalg størrelse og / eller ufullstendig prøvetaking i histologi biopsier. Høy oppløsning bildediagnostikk, for eksempel optiske frekvensdomenet imaging (OFDI), gi ikke-destruktive, stort område 3-dimensjonalt vev mikrostruktur til dybder nærmer 2 mm i sanntid (Figur 1) 2-6. OFDI har vært brukt i en rekke programmer, inkludert vurdering av koronar aterosklerose 6,7 og esophageal intestinal metaplasia og dysplasi <sup&gt; 6,8-10. Bronchoscopic oktober / OFDI er vist som en trygg in vivo imaging verktøy for å evaluere lunge luftveiene 11-23 (Animasjon). Oktober er vurdert i lunge luftveiene 16,23 og parenchyma 17,22 av dyremodeller og in vivo menneskelig luftveier 14,15. Oktober avbildning av normal luftveier har vist visualisering av luftveiene lag og alveolære vedlegg, og evaluering av dysplastiske lesjoner har blitt funnet nyttig for å skille graderinger av dysplasi i bronchial mucosa 11,12,20,21. OFDI avbildning av bronchial mucosa har blitt vist i en kort bronkial segment (0,8 cm) 18. Tillegg har volumetrisk OFDI spenner over flere luftveier generasjoner i svin og menneskelige lunge luftveiene i vivo blitt beskrevet 19. Endobronchial oktober / OFDI vanligvis foretas ved hjelp av tynne, fleksible kateter, som er kompatible med standard bronchosCopic tilgang porter. Tillegg har oktober og OFDI nål-baserte prober nylig blitt utviklet, som kan brukes til å avbilde regioner av lungen utover luftveiene veggen eller pleural overflate 17. Mens oktober / OFDI har blitt utnyttet og demonstrert som mulig for in vivo lunge bildebehandling, ingen studier med nøyaktig tilpasset en-til-en OFDI: histologi er utført. Derfor bestemte bildebehandling kriterier for ulike lunge patologi er ennå ikke utviklet. Histopatologiske motstykker innhentet i vivo består av bare små biopsi fragmenter, som er vanskelige å korrelere med store OFDI datasett. I tillegg har de ikke gi omfattende histologi nødvendig for registrering med stort volum OFDI. Som et resultat, kan spesifikke antatte pulmonal patologi ikke utvikles ved in vivo-innstillingen. Nøyaktig tilpasset, er en-til-en OFDI og histologi korrelasjon viktig å nøyaktig vurdere funksjonene sett i OFDI mot histologi som en gullstandard for å utlede konkrete bilde tolkning kriterier for lunge neoplasmer og andre lunge patologi. Gang bestemte bildebehandling kriterier har blitt utviklet og validert ex vivo med matchet en-til-en histologi kan kriteriene deretter påføres in vivo imaging studier. Her presenterer vi en metode for nøyaktig, 12:59 korrelasjon mellom høy oppløsning optisk avbildning og histologi i ex vivo lunge reseksjon prøver. Gjennom dette manuskriptet, beskriver vi de teknikker som brukes for å matche OFDI bilder til histologi. Imidlertid er denne metoden ikke er spesifikk for OFDI og kan brukes for å oppnå histologi-registrerte bilder for enhver optisk avbildningsteknikk. Vi utførte luftveiene sentrert OFDI med en spesialisert tilpasset bygget bronchoscopic 2,4 French (0,8 mm diameter) kateter. Vevsprøver ble merket med vev fargestoff, synlig både i OFDI og histologi. Nøye orientering prosedyrer ble brukt til nettopp korrelere imaging og histologiske prøvetaking steder. Teknikkene beskrevet i dette manuskriptet ble brukt til å utføre den første demonstrasjonen av volumetrisk OFDI med presis sammenheng med vev-baserte diagnosen for å vurdere lunge patologi 24. Dette grei, effektiv teknikk kan bli utvidet til andre vevstyper å gi presis bildebehandling til histologi korrelasjon nødvendig for å fastslå fin antatte både normale og syke vev.

Svart blekk merker bør være mellom 1 - 1,5 cm fra hverandre for å indikere avbildning region av interesse. Den grønne blekk mark bør plasseres ved begynnelsen av imaging skanningen, før den første sort blekk mark å orientere prøven (figur 2 og figur 3a). Tissue blekk merker skal være synlig både OFDI bildebehandling og histologi (figur 3 og 4). I normale svin (Figur 3) og human luftveier (figur 4), bør typisk luftveier lagdeling være synlig. Epitelet (E) er synlig som en tynn, moderat signalisere tett, homogent lag på luminale aspektet av luftveiene. Lamina propria består av organisert signal-intense til signal-fattig vev, tilsvarende til ulike komponenter i lamina propria (LP) for eksempel signal intense bindevev inkludert elastin og kollagen (EL), og signal dårlig spyttkjertel-attraksjon kjertelvevet (G ). Det er tidvis synlig signal fattige kanaler (D) krysser den respirasjonrende epitel å få kontakt med bronkial lumen. Glatt muskulatur vises som usammenhengende, ispedd glatte muskelceller fascicles og er dermed ikke identifiseres i OFDI. På H &amp; E og trichrome flekker kan luftveier lagdeling bli visualisert (Figur 3c, 3d, 3f, 3g, 4b, 4c, 4e og 4f), hvor på trichrome overfladiske tette elastiske og kollagene vev vises dyp blå og den underliggende glatt muskulatur flekker rødt (SM). Brusk ringer (C) vises som signal fattige halvmåne-formede strukturer med veldefinerte grenser, som overlapper i svin luftveiene og ikke overlapper i luftveiene hos mennesker. Den perichondrium omgir brusken ringene vises som et tynt lag av signalet intens vev omfatter signalet fattige brusk ringer. I de perifere menneskelige luftveiene (Figur 4g og 4t), alveolære vedlegg (A) er synlige som tynne, signal intense gitter-lignende alveolære vegger med signal ugyldig alveolære områder. Vaskulære områder innenfor lamina propria er visible som signalkilder void lineære eller sirkulære strukturer med mild underliggende skygging artefakt (piler). <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/3855/3855fig1.jpg" /> Figur 1. OFDI av svin luftveier. In vivo bilder hentet fra en svin luftveiene under mekanisk ventilasjon. (A) ODFI tverrsnitt av proksimal luftveier. (B) OFDI tverrsnitt av distale luftveier. (C) ODFI lengdesnitt proksimal luftveier, høyere forstørrelse bilde av panelet e i rødt markerte regionen. (D) OFDI lengdesnitt av distal luftveier, høyere forstørrelse bilde av panel e i grønt markerte regionen. (E) ODFI lengdesnitt luftveier fra proksimalt for distale (venstre til høyre). Kateter diameter er 0,8 mm og markeringer representerer 0,5 mm trinn. Selv om ulike lag av luftveiene veggen og alveolære vedlegg er synlige på OFDI bilder, er det vanskelig å nøyaktig tolke den anatomiske correlate av OFDI signaler uten direkte registrert histologi. e: epitel, lp: lamina propria, sm: submucosa, c: brusk, a: alveolære vedlegg. <img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/3855/3855fig2.jpg" /> Figur 2. Tissue merking av svin luftveier. (A) Åpnet luftveiene med to svart blekk merkene på luminale overflaten plassert parallelt til den langsgående del av luftveiene, 1,5 cm fra hverandre. (B) OFDI kateter plassert over to sort blekk markerer å inkludere begge merkene innenfor OFDI pullback. (C) med ekstra Airway grønt blekk mark å orientere begynnelsen av bildebehandling skanningen på prøven. <img alt="Figur 3" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/3855/3855fig3highres.jpg" src="/files/ftp_upload/3855/3855fig3.jpg" /> Figur 3. OFDI og histologi av svin luftveier demonstrere nøyaktig corforhold ved hjelp av vev merking. (a) Åpnet luftveiene med to svarte blekk merkene på luminal overflaten legges parallelt med omkrets aspekt av luftveiene. Pinnene brukes til ytterligere å åpne luftveiene (piler). (B) OFDI av svin airway med både blekk markerer synlig (stjerner) med (c) nøyaktig korrelert histologi farget med H &amp; E (asteriskene: svart blekk markerer synlig på respiratorisk epitel) og (d) korrelert trichrome flekk. Målestokk: 2 mm. (E) Høyere forstørrelse visning av OFDI bilde med (f) svarende histologi farget med H &amp; E og (g) korrelert trichrome flekk. E: respiratorisk epitel, EL: tett kollagen og elastiske vev, SM: glatt muskulatur, C: brusk ringene (histologisk artefakt har resultert i kunstig separasjon av brusk ringene), G: spyttkjertel vev, D: salivary duct skrive epitel. Målestokk: 250 mikrometer. <a href="http://www.jove.com/files/ftp_upload/3855/3855fig3large.jpg" target="_blank">Klikk her for å se større figur</a> . <img alt="Figur 4" fo:content-width="4.75in" fo:src="/files/ftp_upload/3855/3855fig4highres.jpg" src="/files/ftp_upload/3855/3855fig4.jpg" /> Figur 4. OFDI og histologi av menneskelig luftveier viser nøyaktig korrelasjon med vev merking. (A) OFDI av menneskelig proksimale luftveier med både blekk markerer synlig (stjernetegn). (B) Nøyaktig korrelert histologi farget med H &amp; E med svart blekk markerer synlig på respiratorisk epitel (stjerner) og (c) korrelert trichrome flekk. Målestokk: 2 mm. (D) Høyere forstørrelse utsikt OFDI bilde og (e) tilsvarende histologi farget med H &amp; E og (f) trichrome. Målestokk: 250 mikrometer. E: respiratorisk epitel, LP: lamina propria, G: spyttkjertel vev, C: brusk ringer, PC: perichondrium. I luftveiene hos mennesker, er typisk lagdeling synlig. Innenfor løst bindevev, er det ispedd fascicles av rød-farging glattmuskel (SM, panelene c og f), Som ikke er en kontinuerlig band og dermed er ikke synlig som en distinkt lag i OFDI. (G) av menneskelig OFDI distale luftvei og (h) nøyaktig korrelert H &amp; E histologi med svart blekk merkene synlige på respiratorisk epitel (stjerner). Målestokk: 2 mm. Alveolære vedlegg (A) er synlige som signal intense gitter-lignende alveolære vegger med signal ugyldig alveolære områder. Vaskulære områder innenfor lamina propria er også synlig som signal-void strukturer med underliggende mild skygge (piler).

Watch this Scientific Journal Video about Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation at JoVE.com

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

Fremgangsmåte til bilde<em&gt; Ex vivo</em&gt; Lunge reseksjon prøvene med optisk frekvensdomenet imaging (OFDI) og få nøyaktig korrelasjon til histologi er beskrevet, noe som er avgjørende for å utvikle konkrete OFDI tolkning kriterier for lunge patologi. Denne metoden gjelder for andre vevstyper og bildebehandling teknikker for å oppnå presis bildebehandling til histologi korrelasjon for nøyaktig bilde tolkning og vurdering. Bildebehandling kriterier etablert med denne teknikken vil da være aktuelt å avbilde vurdering i fremtiden<em&gt; In vivo</em&gt; Studier.

Optisk Frequency Domain Imaging av<em&gt; Ex vivo</em&gt; Lunge Reseksjon prøver: Innhenting One to One bildet for å Histopatologi Korrelasjon

Lung cancer is the leading cause of cancer-related deaths1. Squamous cell and small cell cancers typically arise in association with the conducting ...

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Optical Frequency Domain Imaging of Ex vivo Pulmonary Resection Specimens: Obtaining One to One Image to Histopathology Correlation

High Resolution 3D Imaging of Ex-Vivo Biological Samples by Micro CT

High Resolution 3D Imaging of Ex-Vivo Biological Samples by Micro CT

Non-destructive volume visualization can be achieved only by tomographic techniques, of which the most efficient is the x-ray micro computerized ...

Three-dimensional Optical-resolution Photoacoustic Microscopy

Optical microscopy, providing valuable insights at the cellular and organelle levels, has been widely recognized as an enabling biomedical technology. As ...

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

Design of a Cyclic Pressure Bioreactor for the Ex Vivo Study of Aortic Heart Valves

The aortic valve, located between the left ventricle and the aorta, allows for unidirectional blood flow, preventing backflow into the ventricle. Aortic ...

Integrated Photoacoustic Ophthalmoscopy and Spectral-domain Optical Coherence Tomography

Integrert Photoacoustic ophthalmoscopy og Spectral-domene optisk koherens tomografi

Both the clinical diagnosis and fundamental investigation of major ocular diseases greatly benefit from various non-invasive ophthalmic imaging ...

One Minute, Sub-One-Watt Photothermal Tumor Ablation Using Porphysomes, Intrinsic Multifunctional Nanovesicles

One Minute, Sub-One-Watt Photothermal Tumor ablasjon med Porphysomes, Intrinsic Multifunksjonell Nanovesicles

We recently developed porphysomes as intrinsically multifunctional nanovesicles. A photosensitizer, pyropheophorbide &alpha;, was conjugated to a ...

Imaging Denatured Collagen Strands In vivo and Ex vivo via Photo-triggered Hybridization of Caged Collagen Mimetic Peptides

Imaging Denatured Collagen Strands In vivo and Ex vivo via Photo-triggered Hybridization of Caged Collagen Mimetic Peptides

Imaging denaturert kollagen Strands<em&gt; In vivo</em&gt; Og<em&gt; Ex vivo</em&gt; Via Photo-utløst Hybridisering av Caged Kollagen Mimetic Peptider

Collagen is a major structural component of the extracellular matrix that supports tissue formation and maintenance. Although collagen remodeling is an ...

Computed Tomography and Optical Imaging of Osteogenesis-angiogenesis Coupling to Assess Integration of Cranial Bone Autografts and Allografts

Computertomografi og optisk avbildning av Osteogenesis-angiogenese Kobling til Vurdere Integrering av kraniet autografts og allografter

A major parameter determining the success of a bone-grafting procedure is vascularization of the area surrounding the graft. We hypothesized that ...

A Method to Estimate Cadaveric Femur Cortical Strains During Fracture Testing Using Digital Image Correlation

En metode for å beregne Cadaveric Femur kortikale stammer under brudd Testing ved hjelp av digitalt bilde korrelasjon

This protocol describes the method using digital image correlation to estimate cortical strain from high speed video images of the cadaveric femoral ...

Conducting Multiple Imaging Modes with One Fluorescence Microscope

Gjennomføre flere Imaging modi med en fluorescens mikroskopet

Fluorescence microscopy is a powerful tool to detect biological molecules in situ and monitor their dynamics and interactions in real-time. In addition to ...

Single-Cell Optical Action Potential Measurement in Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes

Enkeltcellet optisk virkningspotensial måling i humane induserte pluripotente stamcelleavledede kardiomyocytter

Conventional intracellular microelectrode techniques to quantify cardiomyocyte electrophysiology are extremely complex, labor intensive, and typically ...