Virtuelle Histologie kolorektaler Läsionen durch Konfokale Lasermikroskopie

Zusammenfassung

Problemstellung: Die histologische Untersuchung von gastrointestinalen Läsionen basiert üblicherweise auf der lichtmikroskopischen Betrachtung dünnschichtiger Hämatoxylin- und Eosin-gefärbter Gewebsproben. In einer Studie wurde der Nutzen der Konfokalen Lasermikroskopie (KLM), mit der man sofort ein mikroskopisches Bild erhält, an unbehandelten Gewebepartikeln kolorektaler Läsionen, untersucht. Der Prototyp eines KLM-Mikroskops in Sondenform, das über den Arbeitskanal eines Endoskops vorgeschoben werden kann, wurde ebenfalls entwickelt.
Material und Methoden: Untersucht wurden kolorektale Läsionen, die entweder endoskopisch oder chirurgisch am „Showa University Nothern Hospital” entnommen worden waren. Einhundert Gewebepartikel wurden mittels KLM untersucht. Die histopathologischen Befunde der Läsionen waren: In sieben Fällen normale Kolonmukosa, fünf hyperplastische Polypen, 68 Adenome mit „low-grade” Dysplasie, 10 Adenome mit „high-grade” Dysplasie und 10 Adenokarzinome. Für die KLM-Studie wurde ein Argon Laserstrahl mit einer Wellenlänge von 488 nm verwendet. Durch das Endomikroskop war es möglich, sowohl resezierte normale Kolonschleimhaut (in vitro), wie Rektumschleimhaut gesunder Freiwilliger zu untersuchen. Die KLM-Bilder jeder Probe wurden mit dem Hämatoxylin-Eosin gefärbten Gewebeschnitt verglichen.
Ergebnis: Die Bilder der Konfokalen Lasermikroskopie stimmen gut mit den lichtmikroskopischen HE-gefärbten Gewebeschnitten überein.
In der normalen Mukosa oder in hyperplastischen Polypen werden die Zellkerne nicht dargestellt. In Adenomen mit hochgradigen Dysplasien und Karzinomen sind die Zellkerne häufiger sichtbar als bei Adenomen mit „low grade” Dysplasien. Die Kerndarstellungshäufigkeit unterschied sich zwischen diesen beiden Gruppen signifikant (60 % vs. 10,3 %; p < 0,01).
Endomikroskopisch gewonnene KLM-Bilder konnten die Orifizien der Drüsenzellen des Kolons und der Becherzellen in vitro und in vivo darstellen.
Schlussfolgerungen: Die Konfokale Lasermikroskopie liefert Sofortbilder die gut mit HE-Schnitten übereinstimmen. Eine verbesserte Sonde zur endoskopischen Anwendung der Konfokalen Lasermikroskopie wird entwickelt. Sie wird vermutlich bessere histologische Bilder kolorektaler Läsionen liefern.

Abstract

Background and Study Aims: Histological examination of gastrointestinal lesions is currently based on light-microscopic examination of thin-slice specimens, with hematoxylin and eosin staining. A study of the use of laser-scanning confocal microscopy (LCM) to obtain immediate microscopic images of untreated specimens for examining colorectal lesions was carried out. A probe-type LCM prototype endomicroscope that can be passed through the working channel of an endoscope has also been developed.
Materials and Methods: The study materials consisted of colorectal lesions resected either endoscopically or surgically at Showa University Northern Yokohama Hospital. One hundred untreated specimens were examined using LCM. The histopathological findings in the lesions were seven cases of normal colonic mucosa, five hyperplastic polyps, 68 adenomas with low-grade dysplasia, 10 adenomas with high-grade dysplasia, and 10 adenocarcinomas. An argon laser beam with a wavelength of 488 nm was used for the LCM study. Observation of the resected normal colonic mucosa (in vitro) and the rectal mucosa of a healthy volunteer (in vivo) was possible using the endomicroscope. The LCM images for each specimen were compared with the hematoxylin-eosin-stained histopathological cross-sections.
Results: The LCM images corresponded well with the conventional hematoxylin-eosin light-microscopic images. The nuclei were not visualized in normal mucosa or hyperplastic polyps. In adenomas with high-grade dysplasia and carcinomas, nuclei were more often visible than in adenomas with low-grade dysplasia. The rate of visualization of nuclei was significantly different (p < 0.01) between these two groups (60.0 % vs. 10.3 %). In LCM images using endomicroscope, it was possible to recognize the orifices of the colonic glands and goblet cells both in vitro and in vivo.
Conclusions: Laser-scanning confocal microscopy provides immediate images that correspond well with those of hematoxylin-eosin staining. An improved probe-type LCM endomicroscope is being developed which should provide better histological images of colorectal lesions in vivo.

Gastrointestinale Endoskopie - Histologie

Gastrointestinal endoscopy - histology

Literatur

• 1 Cavanagh H D, Petroll W M, Jester J V. The application of confocal microscopy to the study of living systems.  Neurosci Biobehav Rev. 1993;  17 483-489
• 2 Corcuff P, Leveque J L. In vivo vision of the human skin with the tandem scanning microscope.  Dermatology. 1993;  186 50-54
• 3 Gonzalez S, Rajadhyaksha M, Gonzalez-Serva A. et al . Confocal reflectance imaging of folliculitis in vivo: correlation with routine histology.  J Cutan Pathol. 1999;  26 201-205
• 4 Inoue H, Cho J Y, Satodate H. et al . Development of virtual histology and virtual biopsy using laser-scanning confocal microscopy.  Scand J Gastroenterol Suppl. 2003;  237 37-39
• 5 Inoue H, Igari T, Nishikage T. et al . A novel method of virtual histopathology using laser-scanning confocal microscopy in-vitro with untreated fresh specimens from the gastrointestinal mucosa.  Endoscopy. 2000;  32 439-443
• 6 Koenig F, Gonzalez S, White W M. et al . Near-infrared confocal laser scanning microscopy of bladder tissue in vivo.  Urology. 1999;  53 853-857
• 7 Koenig F, Knittel J, Stepp H. Diagnosing cancer in vivo.  Science. 2001;  292 1401-1403
• 8 Kudo S. Endoscopic mucosal resection of flat and depressed types of early colorectal cancer.  Endoscopy. 1993;  25 455-461
• 9 Kudo S, Hirota S, Nakajima T. et al . Colorectal tumours and pit pattern.  J Clin Pathol. 1994;  47 880-885
• 10 Kudo S, Tamura S, Nakajima T. et al . Diagnosis of colorectal tumorous lesions by magnifying endoscopy.  Gastrointest Endosc. 1996;  44 8-14
• 11 Master B R. Scanning slit confocal microscopy of the in vivo cornea.  Opt Eng. 1995;  34 684-692
• 12 McLaren W, Anikijenko P, Barkla D. et al . In vivo detection of experimental ulcerative colitis in rats using fiberoptic confocal imaging (FOCI).  Dig Dis Sci. 2001;  46 2263-2276
• 13 Rajadhyaksha M, Grossman M, Esterowitz D. et al . In vivo confocal scanning laser microscopy of human skin: melanin provides strong contrast.  J Invest Dermatol. 1995;  104 946-952
• 14 Sakashita M, Aoyama N, Maekawa S. et al . Flat-elevated and depressed, subtypes of flat early colorectal cancers, should be distinguished by their pathological features.  Int J Colorectal Dis. 2000;  15 275-281
• 15 White W M, Tearney G J, Pilch B Z. et al . A novel, noninvasive imaging technique for intraoperative assessment of parathyroid glands: confocal reflectance microscopy.  Surgery. 2000;  128 1088-1100