고조파 발생 현미경을 사용한 초기 단계 폐암 샘플링의 신속한 현장 진단 검증 (VALIDIAG)

폐암과 같이 의심되는 모든 악성 종양을 진단하기 위한 표준에는 면역조직화학적 기술과 분자(조직) 진단이 추가된 광학 현미경을 사용한 병리학적 검사가 포함됩니다. 이 조직에 대한 공식적인 평가는 일반적으로 조직학적 분석(조직 분석) 또는 세포학적 분석(흡인을 통해 얻은 세포 분석)을 통해 조직을 얻은 절차 후에 수행됩니다. 그래야만 얻은 조직이 진단을 내리기에 질적으로 적절하고/또는 양적으로 충분한지 여부에 대한 확실성이 제공될 수 있습니다.

복잡한 및/또는 침습적 절차가 올바른 결과 측정으로 수행되도록 하려면 수술 중 조직 진단이 도움이 될 것입니다. 수술 후 평가 외에도, 정성적 및 정량적 추정을 위한 자료에 대한 추가적인 시술 내 평가('신속 현장 평가'(ROSE) 및 '동결 절편 검사')가 복잡하거나 침습적인 시술에 종종 사용됩니다. 세포병리학에 대한 신속한 현장 평가는 내비게이션 기관지경 시술 중에 항상 존재하는 반면, 냉동 절편 검사는 외과적 조직 절제(예: 폐암 수술, 종양학 이비인후과 및 식도 수술, 기타 장기 및 악성 종양이 의심되는 경우)에 사용됩니다. .

탐색 기관지경 초기 폐암이 의심되는 환자에 대한 탐색 기관지경 검사는 노동 집약적이고 복잡한 절차로, 이제 폐암이 의심되는 이상을 진단하기 위한 새로운 치료 표준이 되었습니다. 내시경과 후속 탐색 가능한 카테터를 사용하여 자연 기도를 통해 의심스러운 병변까지 탐색하고 진단을 위한 생검을 얻습니다. 이는 주변의 작은 병변인 경우가 많기 때문에 밀리미터 단위의 정밀도로 조직을 얻는 것이 중요합니다. 내비게이션 기관지경 검사 동안, 앞서 언급한 ROSE 기술은 채취한 조직이 진단을 내리는 데 적합한지 여부에 대한 피드백을 받기 위해 일상적으로 사용됩니다. 조직학적 및/또는 세포학적 조직은 탐색 기관지경술 중에 세포 물질로 채워진 슬라이드와 같은 작은 기구를 사용하여 수집됩니다. 세포학 분석가는 현미경으로 착색하고 검사하여 물질이 대표적인지 여부를 몇 분 내에 평가합니다. 대표성은 이상을 설명하기 위한 최종 병리 진단을 수행하기에 충분한 물질이 포함되어 있음을 의미합니다. 내비게이션 기관지경술은 작은 생검만을 포함하고 종양 자체 또는 주변 조직의 조직은 직접 시각화 하에서는 확실하게 얻을 수 없기 때문에(생검은 X선 형광투시법의 안내에 따라 채취함) 여러 번의 광범위한 생검이 수행됩니다. 현재 임상에서는 일반적으로 환자당 10회 이상의 생검을 실시합니다. 실제로 우리는 수술 중 영상을 통해 90% 이상의 사례에서 병변에 정확하게 도달할 수 있음을 관찰했습니다. 이후 후속 조사에서는 약 10~15%의 절차에서 얻은 자료를 분석한 후에도 여전히 정확한 진단을 제공할 수 없는 것으로 나타났습니다.

수술 탐색 기관지경술 중 ROSE와 유사하게, 수술 시작 시 진단이 불가능하거나 임상적으로 관련된 림프절 지점이 개입에 영향을 미칠 경우 수술 중에 동결절편 검사가 요청됩니다. 조직을 채취하고 직원이 이를 병리과로 가져옵니다. 수술 과정의 진행이 일시 중지됩니다. 조직은 병리과에서 냉동되어 절편을 절단한 후 병리의사가 색칠하고 평가합니다. 이러한 활동으로 인해 이는 외과 의사가 수술 중 병리학 결과를 얻기까지 일반적으로 30분 이상을 기다린다는 것을 의미합니다.

이러한 접근법은 폐 수술뿐만 아니라 식도암, 두경부암, 기타 신체의 다른 고형 종양 환자를 위한 수술 등 수많은 수술 절차에서 관례적입니다.

많은 임상 상황에서, 시술 중 더 빠르고 자세한 병리학적 피드백을 통해 이상 원인에 대한 즉각적인 통찰력을 제공함으로써 임상 실습을 크게 향상시킬 수 있습니다. 시술 대기 시간을 단축하여 병변에 정확하게 도달하는 것과 진단을 받는 것 사이의 격차를 해소할 수 있습니다. 이를 통해 탐색 기관지경술과 같은 진단 절차 중에 필요한 생검 횟수를 보다 효과적으로 결정할 수 있으며 추가 치료가 필요한지 여부를 보다 정확하게 수술 중 평가할 수 있습니다.

고조파 발생 현미경(HHGM)은 시술 중에 레이저 광을 사용하여 (디지털) 현미경 이미지를 생성할 수 있는 새로운 디지털 이미징 기술입니다. 이 기술은 세포 이하 해상도를 갖춘 살아있는 조직의 비침습적, 라벨 없는 디지털 이미지를 생성합니다. 이미지의 대비는 불연속성, 중심대칭이 아닌 분자 구조 또는 자동 형광 소기관으로 인해 발생하며 현미경으로 감지되는 더 높은 광학 고조파 및 자동 형광 광자를 생성합니다. HHGM은 이전에 유방, 뇌, 폐와 같은 다양한 조직 유형을 이미지화하는 데 적용되었습니다. 이전 연구에 따르면 HHGM은 고정 및 염색 없이 몇 분 내에 폐 종양의 고품질 이미지를 제공하는 것으로 나타났습니다. 결과 이미지에서는 종양의 세포 밀도, 세포 및 핵 형태학적 특징뿐만 아니라 세포외 기질 성분(섬유아세포, 콜라겐, 엘라스틴), 면역 세포, 적혈구 및 혈관이 드러났습니다. 암스테르담 UMC의 후속 연구에서는 절제 후 중앙값 6분(IQR = 3분) 이내에 47명의 환자로부터 109개의 생검을 영상화했습니다. 이미지 품질은 생검의 97%에서 악성 또는 비악성을 진단하는 데 충분했으며, HHG 이미지의 87%가 병리학자에 의해 정확하게 점수가 매겨졌습니다.

중요한 것은 이 광학 이미징이 표준 병리학적 처리 및 평가에 영향을 미치지 않는다는 것이 입증되었습니다. 이미지화된 조직은 이미지를 얻은 후 즉시 일반적인 루틴에 따라 처리되고 평가될 수 있습니다. 암스테르담 UMC(환자 47명)의 인간 폐 조직에 대한 이전 연구에서 HHG 현미경으로 영상을 촬영한 후 촬영한 조직병리학 이미지를 병리학자가 평가했습니다. HHG 현미경을 사용한 이미징도 조직이나 조직의 접근성에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났습니다. 샘플의 레이저 출력은 5mW이며 이는 레이저 포인터의 출력과 동일합니다.

획득한 조직은 일상적인 임상 과정에 따라 추가 처리하기 전에 HHGM 영상 촬영을 위한 특수 용기에 넣습니다. 예를 들어 내비게이션 기관지경 검사를 통해 얻은 작은 생검과 더 긴 스캔 시간이 필요한 큰 수술 절제 조직은 모두 이러한 특수 용기에 넣고 영상 촬영 중에 소량의 생리 식염수(한 방울에서 몇 방울까지)를 추가하여 최소한으로 적셔줍니다. 이는 영상을 개선하고 잠재적인 탈수를 예방하기 위해 수행됩니다. 이러한 생리식염수 첨가는 병리학자가 나중에 조직을 평가할 때 부정적인 영향을 미치지 않습니다.

여기에 설명된 연구 프로토콜은 일상적인 임상 실습에서 일상적인 절차 중에 많은 수의 HHGM 이미지를 수집하고, HHGM 이미지를 이해하고, 병리학자를 교육하고, 미래의 컴퓨터 보조 진단을 위한 AI 알고리즘을 개발하기 위한 보다 광범위한 이미지 라이브러리를 만드는 것을 목표로 합니다. 또는 자동 현장 진단. 시술 중에 수집된 이미지는 임상적 의사 결정에 사용되지 않습니다.