Конфокальная эндоскопия

Конфокальная эндоскопия
Вводной наконечник эндоскопа

Конфокальная эндоскопия , или конфокальная лазерная эндомикроскопия ( CLE ), — это современный метод визуализации , позволяющий исследовать микроскопические и гистологические особенности внутри тела в режиме реального времени . В слове «эндомикроскопия» endo- означает «внутри», а -skopein означает «просматривать или наблюдать». CLE, также известная как «оптическая биопсия», может анализировать гистологические и цитологические особенности ткани, которые в противном случае возможны только с помощью биопсии ткани . Подобно конфокальной микроскопии , лазер в CLE, отфильтрованный точечным отверстием, возбуждает флуоресцентный краситель через расщепитель луча и объективную линзу . Затем флуоресцентное излучение следует по аналогичным путям в детектор . Точечное отверстие используется для выбора излучений из желаемой фокальной плоскости . Существуют две категории CLE, а именно зондовая (pCLE) и менее распространенная эндоскопическая эндоскопия (eCLE). ^[1]

CLE можно интубировать для исследования желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и вспомогательных органов пищеварения с помощью флуоресцентного красителя . Различные заболевания, включая воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) и пищевод Барретта , можно диагностировать с помощью увеличенного и углубленного изображения в сочетании с традиционной эндоскопией . ^[2]

CLE может идентифицировать поражения с небольшой глубиной обзора под тканью, в отличие от поверхностного уровня при обычной эндоскопии . ^[3] Это также позволяет врачам различать доброкачественные и злокачественные поражения с помощью гистологической диагностики в реальном времени, выявляя свойства пластинки на клеточном уровне. ^{[3] [4]}

Примером является болезнь Уиппла . ^[5] Обычная эндоскопия показывает белесоватый рисунок слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки . CLE, в сравнении, генерирует два изображения – поверхностные изображения показывают капиллярную утечку в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки, в то время как глубокие изображения показывают клетки слизистой оболочки двенадцатиперстной кишки, включая бокаловидные клетки и пенистые макрофаги в собственной пластинке . По сравнению с гистологическим исследованием того же участка двенадцатиперстной кишки после периодического окрашивания кислотой Шиффа , CLE выявляет похожие образцы бокаловидных клеток и пенистых макрофагов. ^[5]

Были изобретены два типа CLE, а именно CLE на основе зонда (pCLE) и CLE на основе эндоскопа (eCLE).

pCLE, разработанный Mauna Kea Technologies , представляет собой транзит пучка волокон через рабочий канал 2,8 мм (полое отверстие) стандартного эндоскопа в желудочно-кишечный тракт. ^[1] При фиксированной плоскости визуализации каждое волокно действует как точечное отверстие для фильтрации нежелательных шумов. Частота кадров составляет от 9 до 12 изображений в секунду. ^[1]

eCLE, разработанная Pentax , представляет собой конфокальную микроскопию, закрепленную на конце эндоскопической трубки. Интегрированная машина eCLE больше, чем pCLE в диаметре, что затрудняет эндоскопическую интубацию ЖКТ . eCLE прекратила коммерческое использование из-за негибкости камеры. ^[1]

CLE эффективен при выявлении предраковых заболеваний , включая пищевод Барретта , и злокачественных ( раковых ) поражений в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта. ^{[3] [6] [7]} Изменения слизистой оболочки, показанные в гистопатологии как показатель злокачественности, могут быть идентифицированы при CLE, например, дисплазия высокой степени . CLE также может применяться для лечения пищевода Барретта путем измерения латеральной протяженности неоплазии . ^{[3] [7]}

Классификация Майами является наиболее популярной системой диагностики эзофагеальной красной волчанки. ^{[6] [8]}

Подобно пищеводу, CLE способна обнаружить ранний рак желудка , а также предраковые состояния, такие как гастрит и кишечная метаплазия . ^{[1] [2] [6]} CLE может обнаружить и различить паттерны ямок желудка, чтобы идентифицировать заболевание в соответствии с классификацией Майами, которая была уточнена в 2016 году и теперь включает как паттерны ямок, так и архитектуру кровеносных сосудов. ^{[1] [2] [8] [9]} Усовершенствованная классификация позволяет врачам различать неопластические и неопухолевые поражения. ^[9]

Наличие Helicobacter pylori также можно определить с помощью CLE, просматривая морфологические изменения в тканях. ^{[10] [11]}

CLE выявляет «образец, напоминающий футбольный мяч», из более узких капилляров при злокачественных лимфомах; искаженную архитектуру и утечку флуоресцеина из просвета при аденокарциноме толстой кишки; а также ворсинки и крипты тупой формы и повышенное количество интраэпителиальных лимфоцитов при целиакии. ^{[1] [2] [12]}

CLE можно использовать для выявления аденомы и неоплазии в колоректальных полипах и поражениях . ^{[13] [14]} Классификация Майами предоставляет врачам рекомендации по дифференциации неопластических и неопухолевых поражений. ^[8]

CLE может использоваться для идентификации ВЗК и его подтипов ( болезнь Крона и язвенный колит ) на основе наблюдения за морфологическими характеристиками, такими как архитектурные искажения, сниженная плотность крипт , нерегулярность крипт и аномально высокая плотность эпителиальных щелей . ^{[1] [2] [15]} Прогнозирование прогрессирования ВЗК на невоспаленном эпителии также достижимо, что открывает путь для нового терапевтического подхода «лечение до достижения цели». ^{[1] [2]}

Включая EUS, CLE может точно диагностировать кистозные поражения поджелудочной железы , включая муцинозные и немуцинозные поражения. ^{[2] [16]} Специальные иглы используются для сбора жидкости и тканей стенки кисты для тестирования. ^[16] Аденокарцинома протоков поджелудочной железы (PDAC) также может быть обнаружена с помощью CLE. ^[4] Наблюдая за кистозными поражениями и PDAC, врачи могут выявить ранний хронический панкреатит и определить злокачественность поражений. ^[4]

Стриктуры желчных протоков можно увидеть с помощью CLE. ^[1] Классификации Майами и Парижа можно адаптировать для дифференциации раковых и воспалительных причин. ^[17]

Различение воспаления и злокачественной опухоли в легких и мочевыводящей системе может быть сделано с помощью CLE, и в настоящее время это находится на стадии исследования. ^{[10] [18]} Были предложены некоторые варианты использования, такие как диагностика рака полости рта и других органов головы и шеи. ^{[19] [20]}

Антитела молекулярных мишеней используются для диагностики заболеваний ЖКТ с помощью гистологии. ^{[21] [22]} CLE фиксирует флуоресценцию , производимую специфическими антителами, связывающимися с фактором роста эндотелия сосудов (VEGF). Сравнивая значительную разницу в силе флуоресценции, врачи могут дифференцировать нормальную и неопластическую ткань. Молекулярная визуализация с антителами может применяться к CLE в качестве диагностического ориентира из-за высокой корреляции с микроскопией ex vivo . ^[21]

Метод молекулярной визуализации может быть использован аналогичным образом при обследовании рака головы и шеи с использованием CLE, хотя диагностические цели могут отличаться от целей в желудочно-кишечном тракте. ^{[20] [23]}

Лазер , излучаемый CLE через точечное отверстие, отражается расщепителем луча или дихроичным зеркалом и фокусируется объективной линзой . Флуоресцентный краситель в целевой ткани возбуждается и излучает определенную длину волны . Затем излучение из фокальной плоскости ткани собирается объективной линзой и расщепителем луча. Лазер в конечном итоге фильтруется точечным отверстием для уменьшения шума вне фокуса, чтобы попасть в детектор или фотоумножительную трубку . ^[1]

Крезиловый фиолетовый и акрифлавин могут использоваться в качестве местных красителей. Крезиловый фиолетовый — это распространенный краситель в гистологии, используемый для срезов световой микроскопии, особенно срезов мозга . При CLE он может улучшить обзор цитоплазмы , однако ограничивает проникновение в ткани и ничего не показывает о сосудистой системе . Акрифлавин — это антисептик и краситель. При CLE он может окрашивать ядра эпителиальных клеток поверхности ЖКТ . Однако он подвержен цитотоксическим и мутагенным свойствам, в дополнение к распространенным побочным эффектам раздражения . ^[1]

Флуоресцеин является самым популярным внутривенным красителем для CLE. Флуоресцеин является одобренным FDA красителем, который используется в офтальмологических клиниках в повседневной практике, поскольку он выглядит зеленым под кобальтово-синим светом. ^[12] Он обычно применяется местно для выявления заболеваний роговицы с помощью щелевых ламповых микроскопов, включая истирание роговицы , язвы и инфекции ; или внутривенно для выявления заболеваний сетчатки с помощью ангиографии, включая дегенерацию желтого пятна и диабетическую ретинопатию . При CLE его обычно вводят внутривенно непосредственно перед интубацией эндоскопической трубки . Сообщается, что флуоресценция является наиболее заметной от нескольких секунд до 8 минут. ^[1] Флуоресцеин медленно выводится ; таким образом, флуоресценция медленно затухает до минимального обнаруживаемого уровня через 1 час, предоставляя врачам временное окно для исследования. ^[1]

Узкое поле зрения CLE затрудняет для врачей определение местоположения и пути зонда, что затрудняет сопоставление полученного изображения с местоположением и направлением поражения . Исследования предложили алгоритм распознавания крипт , который предсказывает смещение пикселей по углу перемещения и расстоянию. Восстанавливая путь исследования CLE, врачи могут находить интересующие участки и повышать эффективность диагностики . ^[24]

Исследование предложило новый метод оценки для фильтрации изображений, полученных с помощью CLE. Поскольку CLE часто сталкивается с искажениями изображений , ухудшение качества изображения и потеря информации об изображении в конечном итоге увеличивают сложность точной диагностики . ^[25] Новая оценка качества изображения (IQA), использующая закон Вебера и локальные дескрипторы, оценивает качество и фильтрует изображения с низкой диагностической ценностью. ^[25]

Разнообразие патологических состояний, определяемых с помощью CLE , ограничено. ^[3] Гистологическая диагностика ограничена раковыми поражениями и воспалениями , где число определенных заболеваний, которые можно определить, невелико. Более того, для работы с CLE и правильной интерпретации изображений CLE требуется специальная подготовка, что является редко используемыми навыками у специалистов по эндоскопии. ^{[10] [14]} Из-за узкого поля зрения применение CLE может быть ограничено. ^[1] Компьютерная диагностика с использованием технологии ИИ может быть полезна при диагностике изображений CLE. ^[2]

Флуоресцеин — единственный одобренный безопасный краситель, в то время как крезиловый фиолетовый и акрифлавин являются широко используемыми агентами. Отсутствие выбора контрастных агентов может ограничить применение CLE. ^[2] Например, пациенты с аллергией на флуоресцеин никогда не должны проходить CLE, которая подразумевает использование этого внутривенного красителя. ^[4]

Оптическая система состоит из сложных микроскопических оптических приборов , которые трудно изготовить и собрать. ^[2] Поэтому прибор дорогой. ^[3]

CLE в основном используется в сочетании с другими методами вместо замены традиционной эндоскопии биопсией. ^[7] CLE может служить только дополнением к традиционной биопсии. Используя один и тот же рабочий канал, традиционную биопсию и CLE можно выполнять поочередно с помощью одной интубации . ^[2]

Аллергические свойства флуоресцеина , распространенного внутривенного флуоресцентного красителя для CLE, являются основной причиной легких побочных эффектов. ^[13]

CLE, подобно другим диагностическим эндоскопическим методам, может привести к панкреатиту при использовании для исследования поджелудочной железы. ^{[13] [26]} Вероятность панкреатита особенно высока при CLE с использованием иглы. Частота возникновения может быть сведена к минимуму за счет сокращения времени осмотра и избегания чрезмерного движения иглы в стенке кисты поджелудочной железы. ^[13]

Легкие побочные эффекты, которые встречаются редко, включают ^[1]

• Тошнота
• Рвота с легкой болью в эпигастрии
• Сыпь в месте инъекции
• Транзиторная гипотония без шока
• Диффузная эритема

Эти эффекты поддаются контролю, если только у пациентов нет предварительного опыта их проявления. ^[1]

Случаи анафилаксии зарегистрированы при офтальмологическом использовании флуоресцеина. Профилактическое использование антигистаминных препаратов может снизить вероятность аллергических реакций , а кожные пробы могут определить риск аллергических реакций. ^[1]

Акрифлавин, другой контрастный агент для CLE, является потенциально канцерогенным для человека из-за его известной мутагенной способности. Поэтому краситель не одобрен FDA. ^[13]

CLE — это современная in vivo адаптация конфокальной микроскопии, микроскопической техники, изобретенной Марвином Мински в 1957 году. ^[10]

С 2004 года CLE используется для наблюдения гистопатологических изменений в тканях желудочно-кишечного тракта. ^[10]

• Конфокальная микроскопия
• Эндоскопия
• Контрастное вещество