华侨城作为皮肤科的光学活检

皮肤是人体最大的器官,即使在受到严重伤害后,也具有不可思议的自我修复能力。

作为我们抵制微生物和各种元素的主要障碍,了解皮肤修复过程以及在必要时如何加快皮肤修复过程至关重要。 华侨城 提供了一种独特且无损的技术来做到这一点,可以在皮肤下方仔细观察到1-2毫米的深度,并且深度要好于10毫米µm resolution.

为了测试其潜力,由迈阿密大学的Irena 面食领导的小组决定评估OCT作为伤口愈合研究中组织切片的替代方法的用途。结果? 华侨城展示了捕获详细伤口图像的能力,该图像可与通过显微镜获得的伤口图像相竞争,并对新的干细胞疗法获得的愈合优势进行了更好的客观评估。

伤口愈合过程涉及出血,炎症,增殖和重塑(上皮化)的重叠阶段。

伤口愈合过程涉及出血,炎症,增殖和重塑(上皮化)的重叠阶段。

揭示治疗过程

在整个伤口愈合过程中,皮肤经历炎症,增殖(或迁移)和重塑的交错阶段。虽然急性伤口愈合的作用’由于伦理原因,在涉及人的体内进行了检查,因此有可能在体外模拟这一过程。

使用减少手术捐赠的皮肤,‘ex-vivo’在足够长的监督和控制条件下进行伤口愈合的模型,以检查涉及的分子机制并评估旨在加速愈合的潜在疗法。

该模型的主要缺点是评估通常需要破坏伤口才能通过组织学检查(HE)评估愈合过程。为了研究单个伤口类型或治疗方法,必须制作多个相同的伤口。随后,依次对每个伤口进行仔细的切片和染色,以在显微镜下的不同时间点进行检查,以观察上皮舌头从伤口边缘长到覆盖裸露的真皮的程度。

相对而言,OCT允许从头到尾无损观察同一伤口,从而消除了组织样本与单个伤口之间的差异。鉴于伤口通常愈合不均匀,在某些边缘比其他边缘迅速闭合,这一点尤其重要。

华侨城可用于横截面的纵向图像的快速收集,这些横截面显示真皮的子结构,由此可以生成整个伤口的3D体积或正面图像。这样可以在伤口愈合时更客​​观地观察伤口,而不是局限于特定的横截面和样品制备的质量。

Evaluating 华侨城 for 离体

在整个研究过程中,评估了约1300 nm的扫频(SS-OCT)成像和〜850 nm的光谱域(SD-OCT)成像用于评估皮肤伤口愈合情况。虽然两个系统都可以成像到相似的深度(分别为〜2 mm和〜1.9 mm),但Wasatch Photonics的SD-OCT系统提供了出色的轴向分辨率(<3 µm)和横向分辨率(<6 µm)与临床SS-OCT系统相反。较短的工作波长可产生更高分辨率的OCT图像,从而能够改善真皮结构内不同组织类型的区分。

为了比较 华侨城成像 根据组织学检查(HE),准备了一系列相同的伤口样品,其中一部分用rhEGF(重组表皮生长因子)处理。所有样品均于37℃孵育°C,并使用每种方法在第0、4和7天获取一式三份样品进行评估。

将要通过HE评估的伤口放在福尔马林溶液中,放入石蜡中,然后切成8个µm个切片,用于染色和显微镜检查;从伤口取样’的边缘到直径的最宽点。通过取自伤口边缘迁移的上皮舌的总和并将其与总伤口直径进行百分比比较来测量愈合质量的进展。

1300 nm SS-OCT面部成像与愈合伤口两点的横截面组织学分析的比较。

1300 nm SS-OCT面部成像与愈合伤口两点的横截面组织学分析的比较。

对于OCT分析,可以在不到1分钟的时间内从一个伤口边缘到另一伤口边缘对样品进行评估和测量,从而通过纵向扫描建立组织表面的正面伤口图像。在这些‘top-down’从伤口的角度来看,可以很容易地从迁移的上皮舌头上分辨出未破裂的表皮,当它到达覆盖中心的裸露的真皮时。这允许使用更好的客观面积计算,以便根据伤口愈合百分比与原始伤口面积的百分比来量化愈合。

通过(a)组织学评估和(b)使用Wasatch Photonics 800 nm 华侨城系统(c)可视化离体人类伤口中的组织。描绘的是

通过(a)组织学评估和(b)使用Wasatch Photonics 800 nm 华侨城系统(c)可视化离体人类伤口中的组织。描绘的是 c =角质表皮; e =非角质上皮舌; p =乳头状真皮; r =网状真皮。

与HE分析相比,OCT通常表现出更高的再上皮化(愈合)程度,这也就不足为奇了,因为它具有对整个伤口进行成像和从横截面推断的能力。尽管如此,数据显示OCT与HE分析之间有很强的正相关性,并且对于新的和已完全愈合的伤口几乎无瑕疵,因此证明OCT是一种可行的分析方法。

使用Wasatch Photonics的800 nm SD-OCT系统获得的横截面具有足够的分辨率和对比度,可轻松确定表皮,乳头和网状真皮以及伤口床中的迁移上皮。由于能够区分组织类型,OCT在皮肤病学中的适用性远远超出了伤口愈合或新疗法的评估范围,它扩展到了对上皮形成过程中干细胞作用机制和表皮迁移的研究。华侨城’能够以无创方式提供快速,可重复的扫描的能力,有望用于临床前测试,并通过确定最佳切片的位置来指导深入的免疫组织化学分析。

 

 

在受伤后0、4和7天使用850 nm SD-OCT获得的纵向横截面,在大约10分钟内从一个伤口边缘成像到另一个伤口边缘µm增量,以每秒22帧的速度收集。

新型干细胞疗法

面食’的小组实施了最新的成像方法,以分析同种异体人类脂肪干细胞(ASC)的治疗潜力’s)在确认OCT是可行的人离体伤口中‘optical biopsy’组织学分析的替代方法。

干细胞疗法已显示出治疗困难伤口的希望,但其使用可能是一个有争议的问题。从成年脂肪(脂肪)组织中提取的干细胞往往没有这种伦理约束。此外,已显示它们促进伤口愈合的各个方面,从分化到血管生成。

连同先前进行的较详细的验证研究,使用ASC治疗了一系列离体伤口’通过注射到新鲜伤口的中间。在离体伤口愈合的指数阶段,还用OCT检查了这些伤口– 4 days.

使用OCT成像,发现所有经ASC处理的伤口均已完全重新上皮,而经介质处理的对照伤口仅显示50%的伤口闭合。观察到ASC处理的伤口与rhEGF处理的伤口在愈合上的差异具有统计学意义,并且通过断面OCT图像(表皮的单层和分化层均确定)证实了伤口闭合的增加。

根据OCT的记录,同种异体人类ASC能够促进直径3 mm的延伸至真皮的伤口重新上皮形成,因此需要进行单一的ASC治疗,从而显着刺激愈合。

Given the case history of the 离体 wound model for assessing unique therapeutics, and the capacity of 华侨城 to be employed in preclinical studies, the assessment of ASC therapy with 华侨城 for in-vivo use in wound treatment fosters great potential.

结论

华侨城在非创伤性人类伤口愈合观察中已经证明了其优越性和实用性: imaging 离体 伤口无损至2毫米深度且优于10µ米的分辨率。此外,它不仅比组织学检查更一致,更快捷,而且还可以在整个伤口愈合过程中进行连续监测,同时提供适当的分辨率来评估解剖结构和病理学。

这使其成为一种在实验室和临床环境中为伤口愈合和评估新疗法提供了有前途的解决方案的方法。当用于研究ASC伤口的治疗时 ’S,OCT仅在四天后就显示出上皮再形成的显着增加,进一步证明了OCT’为伤口愈合领域做出宝贵贡献的潜力。

参考资料和进一步阅读

Glinos,George D.等。“光学相干断层扫描技术用于评估人离体伤口模型中的上皮形成。”伤口修复和再生25.6(2017):1017-1026。

此信息已从Wasatch Photonics,Inc.提供的材料中获取,审查和改编。

有关此来源的更多信息,请访问 Wasatch Photonics,Inc.

引文

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