Konfokal laserendomikroskopi och endoskopisk slemhinneresektion

Introduktion

Barretts esofagus är en vanlig komplikation hos patienter som lider av gastro-esofageal refluxsjukdom (GERD). Med hjälp av kronisk syraexponering förvandlas det skivepitel i matstrupen till ett specialiserat kolumnärt epitel (SCE) med bägareceller. Denna histologiska förändring är utbredd hos 1 % av den normala befolkningen och hos upp till 4, 9 % av patienterna med refluxsymtom [1]. Även om Barretts epitel i sig inte nödvändigtvis orsakar ytterligare symtom, måste dess närvaro diagnostiseras korrekt, eftersom drabbade patienter löper en ökad risk på 0,5 % per år att utveckla Barretts associerad cancer. En viktig prognostisk faktor utgörs av graden av dysplasi i Barretts slemhinna. Medan de flesta patienter utan dysplasi eller låggradig dysplasi förblir kliniskt oansenliga, är den årliga risken för att utveckla cancer upp till 10 % hos patienter med höggradig dysplasi. Om en Barretts associerad neoplastisk lesion hittas under endoskopi, är Barretts associerad cancer också närvarande på en annan plats av Barretts matstrupe i upp till 30% [2].

Följaktligen genomgår de periodisk screening, bestående av endoskopi av matstrupen med 4-kvadrantbiopsi var 2:e till 3:e cm eller, vid HGIN, lokal ablativ terapi. Tidsperioden mellan kontrollerna beror på graden av dysplasi som diagnostiserats vid övre gastrointestinala endoskopi. Om ingen dysplasi föreligger är den rekommenderade uppföljningsperioden mindre än 5 år. Vid låggradig dysplasi bör endoskopiska kontroller utföras varje år. Patienter med höggradig dysplasi bör undersökas var tredje månad eller förberedas för en terapeutisk intervention [3].

Tidig upptäckt av Barretts associerade neoplasmer, som histologiskt kan klassificeras som adenokarcinom, har viktiga terapeutiska implikationer. Cancerinfiltration av submukosala strukturer är förknippad med en betydande risk för lymfkörtelmetastaser och bör därför behandlas genom kirurgi. Emellertid har esofagektomi visat sig lida av dödlighet på mellan 3 och 12 %, bortsett från betydande kort- och långtidssjuklighet. Därför är det viktigt att upptäcka tidiga neoplastiska lesioner för att ha ett bredare utbud av terapeutiska alternativ till förfogande. Patienter med höggradig intraepitelial neoplasi (HGIN) eller slemhinnecancer är perfekta kandidater för kurativa endoskopiska interventioner som endoskopisk ablation (med radiofrekvens, till exempel), endoskopisk submukosal dissektion (ESD) eller endoskopisk mukosal resektion (EMR). De senare teknikerna är att föredra eftersom de resekerade proverna kan utvärderas histologiskt, vilket ger säker information om invasionsdjupet och om resektionsgränserna är fria från neoplastisk vävnad. På grund av höga frekvenser av nyuppträdande neoplasi bör återstående områden av Barretts slemhinna ableras eller resekeras efter histologisk bekräftelse av Barretts esofagusassocierad neoplasi [3, 4].

I ett försök att förbättra det diagnostiska utbytet vid övervakning av patienter med hög risk för Barretts matstrupe associerad neoplasi, har många nya endoskopiska uppfinningar introducerats i hanteringen av Barretts matstrupe för att optimera detektionshastigheten för tidiga lesioner. Bland dessa finns utvecklingar som förbättrade bildkvaliteten hos konventionella vitljusendoskop som högupplösta och högupplösta endoskop. En annan metod, som kallas kromoendoskopi, använder in vivo-färgning med metylenblått, indigokarmin eller ättiksyra. Dessa färgämnen hjälper till att öka vävnadskontrasten vilket leder till förbättringar av detektionshastigheter jämförbara med högupplösta endoskopi. Höga kontrastnivåer utan färgningsmedel kan uppnås genom användning av smalbandsavbildning (NBI). Denna teknik förbättrar dessutom synligheten för kapillärer, vener och andra subtila vävnadsstrukturer genom att använda ljus med våglängd begränsad till små band i det blå och gröna spektrumet. I en prospektiv randomiserad crossover-studie visade den samma resultat som högupplöst endoskopi plus indigokarmin [4, 5].

Den senaste utvecklingen som har introducerats inom endoskopisk behandling av mag-tarmkanalen är det så kallade konfokala laserendomikroskopet (CLE). Konfokalmikroskopi utvecklades av Marvin Minsky i slutet av 1950-talet. Dess princip är mikroskopisk skanning av brännpunkter under ytan av ett föremål. I jämförelse med konventionell ljusmikroskopi använder den ett speciellt filtersystem för att undvika bildöverlappning av omgivande vävnad. I detalj fokuseras en ljuskälla (normalt en laser) av ett mikroskopobjektiv till en diffraktionsbegränsad punkt på eller inuti objektet. Ljus som sprids, eller fluorescensexciteras (uppnås genom fluoresceinfärgning, till exempel) och emitteras, vid fokus i provet kommer delvis att återvända tillbaka genom optiken längs vägen från vilken det kom. En stråldelare placerad i banan reflekterar returljuset mot en detektor. Optiken kommer att fokusera ljuset från brännpunkten i provet till dess konjugerade fokus nära detektorn (därav tekniken kallas "konfokal"). Här används ett spatialfilter ("pinhole") för att släcka allt ljus som härrör från områden utanför brännpunkten. Ljusreflektioner från själva brännpunkten kommer att skickas vidare till detektorn som är ansluten till ett datorsystem som digitaliserar den optiska signalen och skapar den in vivo histologiska bilden [6].

Med fokus på dess kliniska inverkan är konfokalmikroskopi den första tekniken för att möjliggöra in vivo-utvärdering av vävnadsstrukturer under deras yta. På grund av många genombrott inom miniatyrisering (främst på 1990-talet) kunde denna teknik användas för intraluminal användning inom gastroenterologi, integrerad i ett annars standardendoskop. Det möjliggör in vivo histologisk visualisering av de övre 250 mikrometerna av alla väggar i mag-tarmkanalen, förutom den normala funktionen av vitljusendoskopi (tillhandahålls av två separata skärmar ovanpå arbetsstationen) [6].

Genom att använda CLE i ett första kliniskt tillvägagångssätt, Kiesslich et al. fann hög känslighet och specificitet för detektering av Barretts matstrupe såväl som för förutsägelse av Barretts associerade neoplastiska förändringar - för båda resultaten jämfördes CLE-härledda bilder med konventionell histologi [7]. I en första prospektiv, randomiserad, dubbelblind, kontrollerad, crossover-studie Dunbar et al. bevisade dessa fynd, eftersom CLE-riktade biopsier hade ett högre diagnostiskt utbyte för Barretts esofagusassocierade neoplasi än standardendoskopi med slumpmässig biopsi i 4-kvadranter [8].

Studiemål

I vår kliniska undersökning vill vi använda konfokal laserendomikroskopi (CLE) för att noggrant rikta in Barretts esofagusassocierade neoplasi för efterföljande endoskopisk mukosal resektion (EMR). Såvitt vi vet är denna kombination endast dokumenterad i en fallrapport hittills, som beskriver framgångsrik resektion av ett högkvalitativt dysplastiskt Barrett-segment med användning av CLE-riktad EMR [9].

Vi vill visa att CLE är lämplig för att detektera de exakta gränserna för höggradig intraepitelial neoplasi. Enligt vår erfarenhet kan denna genomförbarhet inte tillförlitligt tillhandahållas av någon annan etablerad teknik som kromoendoskopi eller smalbandsavbildning, vilket ofta orsakar behov av ombehandling eller till och med operation.

För att garantera korrekt dokumentation av mukosal CLE-kartläggning kommer dimensionerna av den neoplastiska lesionen att markeras i form av färg, fotograferas med samtidigt tillgänglig vitljusendoskopi och slutligen utvärderas genom histologisk bedömning av provet. Genom att analysera gränserna för det resekerade provet med tanke på tumörinfiltration kommer vi att kunna beräkna en-block-resektionshastigheten för CLE-riktad EMR.

För att utvärdera CLE avseende verkligt negativa resultat kommer vi att avlägsna alla återstående slemhinneområden som påverkats av Barrett inom den andra fasen av undersökningen eller (om lesionerna är för stora för engångsresektion) inom en andra undersökning. Återigen kommer CLE att appliceras för alla lesioner för att söka efter maligniteter. Om CLE upptäcker ytterligare områden av neoplasi kommer CLE-kartläggning enligt ovan att utföras. Alla resekerade vävnadsdelar kommer att utvärderas histologiskt för att kontrollera resultaten av CLE.

Om CLE tillhandahåller tillförlitliga data i vår undersökning skulle detta vara ett stort steg på vägen mot att etablera denna nya teknologi inom den pre-interventionella endoskopiska behandlingen av patienter som lider av Barretts matstrupe. Detta kan bidra till att öka resektionsfrekvensen en-block, minska antalet repetitiva resektioner och följaktligen förbättra patientens komfort.

Studera design

Prospektiv klinisk prövning utan randomisering eller blindning

Studera befolkning

Patienter som remitteras till vår avdelning för endoskopisk slemhinneresektion (EMR) av Barretts slemhinna med höggradig intraepitelial neoplasi (HGIN) som har upptäckts under rutinmässig övre endoskopi eller Barretts övervakningsendoskopi på vår avdelning eller på annat sjukhus.

Exklusions kriterier:

• patienter som är allergiska mot en av läkemedelskomponenterna (inklusive läkemedel som används för medveten sedering som propofol eller midazolam samt fluorescein, det fluorescerande färgämnet som används för CLE)
• patienter som har kontraindikationer för EMR (lågt antal blodplättar, terapeutisk antikoagulering, koagulationsrubbningar)
• vägran att delta i studien

Metoder

Vår undersökning kommer att utföras vid det medicinska universitetet i Wien, avdelning för medicin III, klinisk avdelning för gastroenterologi och hepatologi. Patientrekryteringen startar den 1 juli 2010. Studien kommer att pågå i två år. Antalet patienter som inkluderas inom denna period kommer att vara 40, baserat på det nuvarande antalet EMR utförda på vår avdelning för Barretts med intraepitelial neoplasi.

Alla patienter som uppfyller de angivna inklusionskriterierna kommer att få patientinformationsformuläret för denna studie tillsammans med det vanliga informerade samtyckesformuläret för respektive endoskopisk undersökning de ska genomgå. Patientinformation kommer att göras minst 24 timmar. före ingripandet, som praktiseras på vår enhet. Om patienten går med på att delta i studien kommer han att förberedas för endoskopi med vårt konfokala laserendomikroskop (Pentax EC3870K med ISC-1000 konfokal endomikroskopiprocessor - Pentax, Tokyo, Japan och Optiscan Pty Ltd, Notting Hill, Victoria, Australien) av administrering av intravenös propofol och/eller midazolam som rutinmässigt används för medveten sedering under endoskopiska ingrepp på vår avdelning. Dessutom kommer 5-10 ml av en 10% lösning av fluoresceinnatrium att administreras intravenöst för att förbättra vävnadsfluorescensen under endomikroskopi.

Alla läkemedel kommer att administreras av medicinska specialister (som projektledaren), underläkare (som projektassistenten) eller legitimerade sjuksköterskor, som rutinmässigt praktiseras på vår institution.

Etiska implikationer

Konfokal laserendomikroskopi är en säker ny teknik som redan har studerats i kliniska prövningar [7, 8]. Dess säkerhet garanteras genom användning av lågintensivt laserljus som i värsta fall kan orsaka lokal blekning av fluoresceininnehållande celler, vilket är ofarligt, reversibelt och till och med används som diagnostiskt tecken i experimentella förhållanden [6].

Endoskopisk mukosal resektion är en väletablerad teknik för minimal invasiv, icke-kirurgisk botande behandling av intramukosal neoplasi. Det har studerats i många kliniska prövningar och utförs rutinmässigt på vår enhet för lesioner i matstrupen, magsäcken, tolvfingertarmen och tjocktarm och ändtarm. Även om allvarliga komplikationer som långvarig blödning eller perforationer potentiellt kan uppstå, är risk/nytta-profilen för denna procedur mycket god, jämfört med kirurgiska behandlingar av neoplastiska sjukdomar i matstrupen [10].

Detta studieprotokoll har lämnats till etikkommissionen vid Medical University of Vienna (EK-Nr. 697/2009) och behandlades vid mötet den 8 september 2009. En positiv röst har redan lämnats till vår institution i skriftlig form.