Optical coherence tomography of the upper urinary tract: Review of initial experience ex vivo and in vivo

• Published in: Medical laser application 2010-02, Vol.25 (1), p.44-52
• Main Authors: Mueller-Lisse, Ulrike L., Bader, Markus, Bauer, Margit, Engelram, Elisabeth, Hocaoglu, Yasmin, Püls, Michaela, Meissner, Oliver A., Babaryka, Gregor, Sroka, Ronald, Stief, Christian G., Reiser, Maximilian F., Mueller-Lisse, Ullrich G.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Biopsie; Biopsy; Endoluminal ultrasonography (ELUS); Endoluminale Ultrasonographie (ELUS); Lichtmikroskopie; Light microscopy; Oberer Harntrakt; Optical coherence tomography (OCT); Optische Kohärenztomographie (OCT); Retrograde Pyelographie (RUP); Retrograde ureteropyelography (RUP); Upper urinary tract; Uretero-Renoskopie (URS); Ureterorenoscopy (URS); Urothelial cancer; Urothelial carcinoma; Urothelkarzinom
• ISSN: 1615-1615; 1878-3228
• DOI: 10.1016/j.mla.2009.11.005

Diagnostic imaging of the upper urinary tract is a cumbersome process that involves a multitude of different imaging modalities, including ultrasonography, conventional radiography, X-ray fluoroscopy (retrograde and antegrade ureteropyelography), endoscopy (cystoscopy and ureterorenoscopy) without or with biopsy, multi-detector-row computed tomography (MDCT), and magnetic resonance imaging (MRI). However, these modalities leave a diagnostic gap because they cannot demonstrate different layers of the wall of the upper urinary tract. Recent research shows that catheter-based, intraluminal probes for optical coherence tomography (OCT) with near-infrared light provide cross-sectional images from within the lumen of the upper urinary tract that distinguish between the urothelium, lamina propria, and muscle layer at spatial resolutions of about 10–15 μm in axial and about 20–25 μm in lateral directions respectively. The feasibility of in vivo imaging and the superiority of OCT to endoluminal ultrasonography (ELUS) have been demonstrated. However, OCT has yet to show that it is capable of characterizing pathologic lesions, e.g., urothelial cancer. The present paper summarizes the basic principles and initial results of catheter-based, time-domain intraluminal OCT in the upper urinary tract. Die diagnostische Bildgebung der oberen Harnwege stellt einen aufwändigen Prozess dar, bei dem viele verschiedene bildgebende Verfahren zum Einsatz kommen. Dazu gehören u.a. die Ultrasonographie, konventionelle Röntgenverfahren, die Röntgen-Durchleuchtung (z.B. bei der retrograden und antegraden Uretero-Pyelographie), die Endoskopie (Zystoskopie und Uretero-Renoskopie) mit oder ohne Biopsie, die Multidetektor-Computertomographie (MDCT) und die Magnetresonanztomographie (MRT). Trotzdem bleibt eine diagnostische Lücke, da mit keinem der genannten Verfahren die verschiedenen Wandschichten der oberen Harnwege dargestellt werden können. Neuere Forschungsarbeiten zeigen, dass Katheter-gestützte, intraluminale Sonden für die optische Kohärenztomographie (OCT) im nahen Infrarot-Bereich die Erstellung von Schnittbildern aus dem Inneren der oberen Harnwege ermöglichen, in denen bei einer räumlichen Auflösung von ca. 10–15 μm in der Schnittebene und 20–25 μm entlang der Längsachse die Urothelschicht, die Lamina propria und die Muskelschicht voneinander abgegrenzt werden können. Die grundsätzliche Einsatzfähigkeit der OCT in vivo und deren Überlegenheit gegenüber der endoluminalen Ultraso