title: Nicht-fluoreszenz-basierte Konfokale EndoMikroskopie in der Neurochirurgie: ein intraoperatives Hilfsmittel für die Tumorklassifikation und Resektionskontrolle?
title: Non-fluorescence Confocal Laserendomicroscopy in Neurosurgery: an intraoperative tool for tumor classification and resection control?
Creators: name: Schodrowski, Johanna
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2014
Subjects: confocal Laserendomicroscopy
Resektionsausmaß
Medizin, Gesundheit
Konfokale Endomikroskopie
Hirntumore
Konfokale EndoMikroskopie
Infiltrationszone

description: Objective Extent of tumor
      resection and histopathological diagnosis influence survival
      time and outcome in patients with brain tumors. Recently a
      couple of studies were published that showed the potential of
      confocal microscopy using fluorescence to detect tumor in and
      ex vivo. To establish an intraoperative technique to
      differentiate between tumor and healthy tissue we used
      confocal laserendomicroscopy (CLEM; Storz: Tuttlingen,
      Germany) without fluorescence in tumor samples of patients.
      Methods Tumor samples of glioblastoma WHO°IV (n=11),
      meningioma WHO°I, II (n=12), metastases (n=3),
      oligoastrocytoma WHO°III (n=2), cavernom (n=2),
      oligoastrocytoma WHO°II (n=1), pleomorphic xanthoastrocytoma
      WHO°II (n=1), oligodendroglioma WHO°III (n=1),
      hemangiopericytoma WHO°II (n=1) and haemangioblastoma
      WHO°I-II (n=1) were examined. Before samples were analysed by
      conventional histopathology CLEM was used to examine tumor
      samples ex vivo but immediately after resection. At least 100
      images of each sample were collected with a lateral
      resolution of 2 µm and a field of view of 300x300 µm. CLEM
      and histological images of each tumor were collated. In
      addition CLEM was also performed on fresh mouse brain. Images
      of cerebral cortex, white matter, corpus callosum and
      cerebellum were collected and compared with conventional
      histological images. Results In patients with high grade
      glioma and metastases normal brain tissue, infiltration zone,
      vital tumor cells and necrosis were detected reproducible
      using CLEM. WHO criteria such as cell density, microvascular
      proliferation and necrosis could be visualized. A
      differentiation of metastases vs. glioblastoma was
      problematic but the differentiation to normal brain tissue
      was obvious. Collagen patterns, calcifications and/or
      psammoma bodies were represented consistently in meningeoma
      and correlated to conventional histopathology. Images of
      murine cerebellum showed typical features such as molecular
      layer, purkinje cell layer and granule cell layer. Neural
      tracts in corpus callosum and white matter as well as typical
      aspects of cortex were identified. Discussion
      Non-fluorescence CLEM facilitates a distinction of brain
      structures as well as tumor tissues. Thus it is possible to
      detect infiltrative brain tumor margins and characteristics
      like cell density during surgery. Since no contrast media
      (fluorescence) is required using this technique in vivo is
      very easy. It may help to get intraoperative rapid section
      diagnosis more simply and to make a decision about operative
      strategies just as to make sure all pathological tissue is
      removed.
description: Einleitung: Das Resektionsausmaß
      und die histopathologische Diagnose beeinflusst sowohl das
      Gesamtüberleben als auch das Outcome der Patienten mit
      intrakraniellen Tumoren. Zuletzt wurde die in anderen
      medizinischen Fachbereichen etablierte Fluoreszenzmarker
      gestützte konfokale EndoMikroskopie experimentell zur
      Darstellung von Hirntumoren in Mausmodellen und ex situ
      angewandt. Um eine neue intraoperative Technik zur
      Differenzierung zwischen pathologischen und gesunden Gewebe
      zu etablieren, wurde uns ein speziell entwickeltes konfokales
      EndoMikroskop ohne Fluoreszenz (CLEM; Storz, Tuttlingen,
      Deutschland) zur Verfügung gestellt, womit Tumorproben und
      frisches gesundes Maushirn untersucht wurden. Methoden: In
      der vorliegenden Studie wurden Gewebeproben von 35 Patienten
      mit unterschiedlichen Hirntumoren untersucht (Glioblastom
      WHO°IV (n=11), Meningeom WHO°I, II (n=12), Metastasen (n=3),
      Oligoastrozytom WHO°III (n=2), Kavernom (n=2),
      Oligoastrozytom WHO°II (n=1), Pleomorphes Xanthoastrozytom
      WHO°II (n=1), Oligodendrogliom WHO°III (n=1),
      Hämangioperizytom WHO°II (n=1) und Hämangioblastom WHO°I-II
      (n=1)). Dabei wurden die Tumorproben weder mit Fluoreszenz
      noch mit anderen Biomarkern gefärbt und direkt nach Resektion
      intraoperativ vor der histopathologischen Aufarbeitung ex
      vivo untersucht. Es wurden bis zu 100 Bilder pro Probe
      aufgenommen mit einer Auflösung bis zu 2 µm und einem
      Abtastfeld von 300x300 µm. Die CLEM und histopathologischen
      Bilder wurden miteinander verglichen. Zusätzlich wurde
      frisches Maushirn als Referenzgewebe mittels CLEM untersucht.
      Ergebnisse: In Tumorproben von höhergradig malignen Gliomen
      und Metastasen konnte gesundes Hirngewebe von der
      Infiltrationszone, vitalen Tumorzellen und Nekrose
      differenziert werden. Die WHO Kriterien wie Zelldichte,
      mikrovaskuläre Proliferation und Nekrose konnten visualisiert
      werden. Eine Differenzierung zwischen Metastasen und
      Glioblastom war problematisch. Die Differenzierung zu
      gesundem Hirngewebe allerdings eindeutig. Das CLEM erlaubt
      einen umfassenden Einblick in die Gewebearchitektur des
      Meningeoms, Neben Psammomkörper lassen sich
      Wirbelformationen, Bindegewebe und Kollagenfaserbündel
      deutlich und reproduzierbar darstellen. Die klaren Schichten
      des Kleinhirnkortex im murinen Hirngewebe können visualisiert
      werden. Diskussion: Nicht-fluoreszenz-basierte
      EndoMikroskopie erlaubt einen Einblick in die Gewebestruktur
      von Tumorgewebe als auch von gesundem Gewebe. Damit ist es
      möglich typische Tumorbesonderheiten während der Operation
      darzustellen. Diese Informationen können zu einer
      Verbesserung der intraopertiven Entscheidungen beitragen,
      indem das CLEM eine erste Diagnoseeinschätzung zulässt und
      den Operateur unterstützt innerhalb der Resektionshöhle das
      Tumorvolumen zu detektieren als direkte Resektionskontrolle.
      Da keine Fluoreszenz verwendet wurde, ist diese Methode für
      den Gebrauch in vivo geeignet und beeinflusst die
      anschließende histopathologische Aufarbeitung nicht.