基于显微 CT 的全组织成像 (WTI) 在内窥镜黏膜下剥离 (ESD) 标本上的初步研究

科学报告|(2022) 12:9889| https://doi.org/10.1038/s41598-022-13907-61 打开基于显微 CT 的初步研究内窥镜黏膜下剥离术 (ESD) 标本的全组织成像 (WTI)坂本博继 1,2, Makoto Nishimura3, Alexei Teplov1, Galen Leung3, Peter Ntiamoah1, Emine Cesmecioglu1, Noboru Kawata1,4, Takashi Ohnishi1, Ibrahim Kareem1, Jinru Shia1 & Yukako Yagi1内镜黏膜下剥离术可整块切除较大的浅表胃肠道病变。需要对切除标本进行详细的病理学评估，以评估治疗后复发的风险。然而，目前将样品切成几毫米厚的方法并不能提供在制备过程中丢失的部分之间的信息。在这项研究中，我们使用显微 CT 成像系统为 9 个样本生成了整个解剖病灶的 3D 图像。尽管在显微 CT 图像上很难诊断组织学类型，但它成功地评估了病变的范围及其手术边缘。显微 CT 图像可以描绘常规病理诊断过程无法观察到的部位，这表明以补充方式使用它可能是有用的。内镜黏膜下剥离术 (ESD) 是一种内窥镜治疗方法，用于治疗难以通过常规内镜黏膜切除术整块切除的大型浅表胃肠道 (GI) 病变1.近年来，它迅速蔓延到包括美国在内的世界各地2.通过 ESD 整块切除的病灶需要进行详细的病理学评估。在将它们切成几毫米厚后，制作大约 10 个或更多固定石蜡包埋块，创建苏木精和伊红 (H&E) 染色载玻片，并通过肿瘤类型、病变边缘、浸润深度、淋巴血管浸润和肿瘤出芽3.然而，所制作的载玻片仅代表病变的一小部分横截面，并且总是有可能遗漏其他区域的重要发现。事实上，北美的一项多中心研究报告在 5.8% 的患者中观察到 R0 切除后的残余复发（病理评估中没有病变延伸至切除边缘）2.通过显微 CT 进行的全组织成像 (WTI) 和全块成像 (WBI) 是一种新颖的体外断层扫描方法，允许以非破坏性方式检查新鲜或固定组织和福尔马林固定石蜡包埋 (FFPE) 块空间分辨率高达 1 μm5.先前对乳腺癌的研究表明，新鲜标本的显微 CT 图像显示了可识别血管网络、转移性肿瘤和淋巴结组织的结构5.此外，在我们之前的研究中，我们报道了 FFPE 块的显微 CT 图像能够在没有组织切片的情况下检测甲状腺癌的包膜侵犯、血管侵犯和评估淋巴结转移的体积8.为避免制作 FFPE 块的复杂过程以及扫描时间过长，我们开发了一种在浸入 Lugol 碘溶液后短时间内通过 Micro-CT 扫描评估新鲜标本的方法，作为一种可以应用的方法结合临床实践，报道一例早期直肠癌ESD标本的显微CT扫描9.然而，没有报道将浅表 GI 病变的显微 CT 图像与苏木精和伊红染色的载玻片进行比较。本研究的目的是评估显微 CT 对 ESD 切除的浅表 GI 病变的病理学评估的效用，而不会延误常规病理学诊断过程。1 纪念斯隆凯特琳癌症中心病理学系，MSKCC 乔西罗伯逊手术中心，1133 York Ave. Suite 1020, New York, NY 10065, USA。 2日本下辅市自治医科大学消化内科医学系。 3美国纽约斯隆凯特琳纪念癌症中心胃肠病学、肝病学和营养服务。 4日本静冈县静冈县癌症中心内窥镜科。电子邮件：94036hs@jichi.ac.jp 科学报告|(2022) 12:9889 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-13907-62年龄（岁）性别地点形态学最大直径（毫米）诊断横向边缘 (WSI/WTI/WBI)深边际 (WSI/ WTI/WBI)由于 WTI 染色不良而难以确认内部结构的区域154F盲肠0-IIa18伴有 HGD 的 TA 中出现的黏膜内 AC−/−/−−/−/−+282米肝曲0-IIa 是22助教−/−/−−/−/−+361F直肠0-是35带 HGD 的 TVA−/−/−−/−/−+454F直肠0-IIa41电视广告−/−/−−/−/−+563F横结肠0-IIa IIc25助教−/−/−−/−/−−651一个F直肠0-IIa45伴有 HGD 的 TVA 中出现的黏膜下 AC （腺瘤）/ /−/−/−+763米直肠0-IIa IIc40带 HGD 的 TSA−/−/−−/−/−+872米胃、窦0-IIc31黏膜内AC−/−/−−/−/−−967F升结肠0-IIa45伴有 HGD 的 TVA 出现黏膜下 AC （腺瘤）/ /−/−/−+表格1。病变特征。 WSI全玻片显像、WTI全组织显像、WBI全块显像、AC腺癌、TA管状腺瘤、HGD高级别不典型增生、TVA管状绒毛状腺瘤、TSA传统锯齿状腺瘤。一个病例6总结报告9.结果通过显微 CT 扫描了 1 例胃黏膜内癌、3 例结直肠癌（1 例黏膜内癌、2 例黏膜下癌）和 5 例结直肠腺瘤（表 1）。 浸入 10% Lugol 溶液对 H&E 染色载玻片的质量没有影响。 我们能够获得所有九个标本的可评估 WTI，并且 WTI 使我们能够创建任何横截面的二维图像以及 3 维图像（图 2）。 1，补充图。 S1，带注释，补充视频 1，演示 3 维视频）。 在 WTI 获得的标本图像中，所有病变都与周围正常粘膜明显不同，并显示出与 WSI 中观察到的相似的密集腺管或高腺结构。 我们能够使用 WTI 指出病变的范围，我们还能够评估深切缘（病变是否存在于切除标本的深部边缘）和侧切缘（病变是否存在于切除标本的深部）。每个标本的切除标本的侧边缘）。 然而，由于很难在 WTI 上确认单个细胞的结构，因此无法对每个病变进行定性诊断，例如腺瘤、高度不典型增生或腺癌。事实上，在 WTI 上，6 个高度不典型增生或腺癌病灶中有 4 个 (67%) 显示大小不等的不规则导管结构，而由于难以评估核异型性，无法进行定性诊断。 此外，浅层黏膜层和黏膜下层的对比效果较好，但78%（7/9）的病灶在深层黏膜层对比效果较差。 在黏膜下浸润的两个病灶中，黏膜深层的对比效果也很差。 在一个病变中，WTI 证实了黏膜下浸润（病例 6，图 2）。 2，补充图。 S2，带注释），但在另一个病灶中，WTI 难以检测到粘膜下层浸润（案例 9，图 2）。 3，补充图。 S3，带有注释，补充视频 2，它演示了 WTI、WBI 和整个幻灯片图像 (WSI) 的合并视频。与 WTI 相比，我们能够通过更清晰的描绘图像获得更多细节。与 WTI 和 WBI 一样，我们能够评估肿瘤范围和边缘，但难以定性评估病变。病理诊断显示病例 6 有淋巴浸润，但在 WBI 上难以识别。然而，由于在 WBI 采集后制备的 H&E 载玻片中没有发现提示淋巴管浸润的发现，因此认为在制作第一张载玻片时淋巴浸润部位已被完全切除（图 2）。即使使用 WTI，也很难指出同一部位的淋巴浸润。 WSI 所做的部分在其他方面都在 WTI 和 WBI 上得到确认。在这项研究中，我们没有发现 WTI 和 WBI 未在 WSI 上发现的其他病理特征。讨论据我们所知，这是第一个使用微型 CT 扫描和评估 ESD 标本的案例系列。从 micro-CT 扫描获得的 WTI 和 WBI 虽然不完整，但能够确认详细的组织结构并指出每个病变的范围。由于 micro-CT 的图像分辨率由源和标本之间的距离定义10, ESD 标本比 GI 癌症的手术标本更小，被认为适合通过显微 CT 成像进行评估。对通过 ESD 整块切除的浅表 GI 病灶进行详细的病理学检查对于评估后续复发的风险非常重要，尤其是是否实现了 R0 切除，这对于评估残留复发的风险至关重要11.然而，由于病理诊断是基于每几毫米 ESD 切除标本制作的载玻片，因此很难完全排除阳性的可能性。 科学报告|(2022) 12:9889 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-13907-63图1。使用显微 CT 对病例 5 进行全组织成像 (WTI)。左上方; 3D图像，左下，右上，右下；不同横截面的二维图像。从 Micro-CT 扫描获得的 WTI 可以生成任意横截面的图像。在未制作幻灯片的部分中存在边距。在这项研究中，WTI 和 WBI 都能够评估所有标本的切缘，但没有发现可能改变 WSI 诊断的额外信息。黏膜下浸润的距离也是评估复发风险的重要发现。胃癌黏膜下浸润超过500μm，结直肠癌超过1000μm，淋巴结转移风险增加，建议追加手术11.基于表面结构的黏膜下浸润诊断主要采用内窥镜放大观察14, 但要准确识别标本中最深的浸润部位并制作其横截面的 H&E 幻灯片并不容易。事实上，尽管诊断为 ESD 后黏膜内癌 R0 切除，但仍有淋巴结转移复发的病例报道。这表明未制作 H&E 载玻片的部分存在黏膜下浸润16.带有显微 CT 扫描的 WTI 和 WBI 可以观察到常规病理切片无法证实的发现，并可能导致更准确的诊断。然而，在 WSI 观察到黏膜下浸润的两个病灶之一中，WBI 上指出了浸润部位，但无法清楚在 WTI 上确定。其主要原因是粘膜层的深部染色不良。评估淋巴和血管侵犯的存在对于 ESD 标本的病理诊断也是必不可少的11.在本研究检查的标本中，病理诊断时在一处病灶中观察到淋巴浸润，但在随后进行的 WBI 中没有观察到淋巴浸润的区域，在WBI成像后准备的WSI。此外，在黏膜下浸润性结直肠癌中，淋巴结转移复发的风险也通过有无出芽来评估11，但本研究中没有WSI上出芽的标本。因此，有必要收集有淋巴侵犯、血管侵犯和出芽的标本进行进一步分析。此外，为了客观地评估显微CT成像的有用性，有必要对H&E和显微CT图像进行盲目评估的比较研究。除了 Lugol 的解决方案，据报道还有其他几种造影剂可用于 micro-CT18.穆勒等人。报道了一种基于血红素的 X 射线染色方法能够对小鼠肝脏中的细胞核进行显微 CT 成像19.然而，这种方法在这个阶段很难用于临床标本，因为它需要大约 10 天的染色时间，并且不能描绘除细胞核以外的结构。因此，Micro-CT并不能完全替代传统的H&E切片病理诊断。然而，由于它被认为是可能的 科学报告|(2022) 12:9889 |https://doi.org/10.1038/s41598-022-13907-64图 2。病例 6 的黏膜下浸润部位（绿色箭头）的图像。（一个) (低功率场) (b)（高功率场）全组织图像 (WTI)。 (C) （低功率场） d． （高倍视野）整块图像（WBI）。(e)（低功率场）（F) (高倍视野) 整个幻灯片图像 (WSI)。 WTI 和 WBI 能够确认 WSI 诊断的粘膜下浸润，但 WTI 和 WBI 无法识别 WSI 诊断的淋巴浸润部位（黄色箭头）。准确掌握肿瘤的范围，预计在切片标本前可以通过WTI评估肿瘤的最深部分，通过H&E切片的特定区域切片可以做出更高质量的病理诊断。为了实现这一点，有必要生产一种没有染色缺陷的透明 WTI。夏等人。据报道，通过用 3% Lugol 碘溶液染色舌鳞状细胞癌标本 12 小时获得了良好的 Micro-CT 图像20.本研究中使用的 ESD 标本是在常规临床实践中收集的，我们不能执行任何会影响常规病理诊断的方案。在本研究开始前使用测试样品进行的一项研究中，10% Lugol 碘溶液在染色超过 180 s 时对样品造成不可接受的损伤，因此很难进一步延长时间。用稀释的卢戈氏碘溶液长时间染色也很困难，因为它会延长病理诊断的时间。然而，本研究中使用的染色方法无法对某些标本进行充分评估，染色方法需要改进。还需要评估用卢戈氏碘溶液染色对免疫染色的影响。虽然据报道，用 Lugol 碘溶液染色不会影响神经元相关蛋白的免疫染色21，由于使用 Lugol 碘溶液染色，我们的错配修复蛋白的免疫染色效果不佳。如果建立了ESD标本显微CT扫描WTI的方法，则可以应用于其他