Basal cell carcinoma (BCC), arising from stem cells located in hair follicles, is the most common malignant skin tumor, with an increasing incidence, particularly among individuals over 50 years of age. Although metastasis is rare, BCC is associated with significant morbidity due to frequent recurrences and its localization — typically in sun-exposed areas, especially the face — which makes extensive surgical procedures challenging for aesthetic reasons. The main risk factors include UV radiation exposure relative to skin phototype, age, and genetic predisposition, as seen in syndromes such as Gorlin-Goltz syndrome. On a molecular level, basal cell carcinoma is characterized by alterations in the Sonic Hedgehog (SHH) signaling pathway, caused by mutations in genes such as PTCH1, SMO, and SUFU. Diagnosis is based on clinical and dermoscopic evaluation, but histological confirmation after biopsy or surgical excision is always necessary. Histological analysis also allows for the classification of the histological subtype (nodular, micronodular, superficial, infiltrative, sclerosing) and the assessment of perineural invasion. The gold standard treatment is surgical excision, particularly when performed as Mohs micrographic surgery, which allows for adequate control of excision margins through staining and intraoperative histological examination of individual margins. However, this technique is time-consuming and thus not routinely used in clinical practice. An emerging diagnostic method is the rapid microscopic examination of surgical margins using confocal technology. The Histolog® Scanner device, developed by SamanTree Medical and equipped with a confocal laser scanning microscope (CLSM), enables the rapid, real-time visualization of surgical specimens directly in the operating room, offering a promising alternative to standard histological examination for the assessment of surgical margins in Mohs surgery. The objective of this prospective, non-randomized, double-blind study was to compare the effectiveness of the Histolog® Scanner in intraoperative analysis of surgical margins of basal cell carcinomas versus the conventional method using hematoxylin-eosin staining (the gold standard). A total of 272 images from 60 lesions were analyzed, with the Histolog® Scanner achieving sensitivity and specificity values of 75% and 99,16% respectively. While offering a significant advantage in terms of examination time compared to frozen section analysis with a cryostat, and demonstrating excellent performance in terms of a low number of false negatives (specificity), the study also highlighted certain limitations of the confocal laser microscopy method. These include the lower resolution of individual cellular elements compared to standard histological examination and the need for meticulous sample processing, as improper processing could lead to non-assessable microscopic images due to artifacts. Nonetheless, the Histolog® Scanner proved to be a valuable tool for intraoperative analysis of surgical margins in basal cell carcinoma during Mohs surgery, particularly with a view toward technological improvements and its potential use in telemedicine.

Il carcinoma basocellulare (BCC), derivante dalle cellule staminali presenti nei follicoli piliferi, rappresenta il tumore cutaneo maligno più comune, con un’incidenza in aumento, soprattutto nella popolazione over 50 anni. Pur essendo rare le metastasi, presenta un importante grado di morbidità a causa delle frequenti recidive e della localizzazione – corrispondente ad aree esposte al sole, soprattutto il volto – che rende difficile la realizzazione di interventi demolitivi per motivi estetici. I principali fattori di rischio sono l'esposizione solare ai raggi UV rispetto al fototipo cutaneo, l’età e la predisposizione genetica in sindromi come la Gorlin-Gotz. Dal punto di vista molecolare, il carcinoma basocellulare è caratterizzato da alterazioni della via di segnalazione Sonic Hedgehog (SHH), causate da mutazioni in geni come PTCH1, SMO e SUFU. La diagnosi avviene tramite valutazione clinica e dermatoscopica, ma è sempre necessaria, dopo biopsia od asportazione chirurgica, la conferma all’analisi istologica, che consente anche di definire il tipo istologico (nodulare, micronodulare, superficiale, infiltrante, sclerosante) e l’invasione perineurale. Il gold standard riguardo il trattamento è l'escissione chirurgica, in particolare quando effettuata come chirurgia micrografica di Mohs, la quale consente un adeguato controllo dei margini di exeresi attraverso la colorazione e l’esame istologico estemporaneo dei singoli margini di escissione, tuttavia tale metodica richiede molto tempo per essere eseguita, per tale ragione non trova applicazione routinaria nella pratica clinica. Una metodica diagnostica emergente è rappresentata dall’esame microscopico estemporaneo dei margini di escissione chirurgici utilizzando la tecnologia confocale. Il dispositivo Histolog®Scanner, sviluppato da SamanTree Medical, dotato di un microscopio a scansione laser confocale (CLSM), permette la visualizzazione rapida e in tempo reale di campioni chirurgici direttamente in sala operatoria, dimostrandosi una promettente alternativa al ricorso all’esame istologico standard nella valutazione dei margini chirurgici nella chirurgia di Mohs. L’obiettivo del presente studio, prospettico non randomizzato in doppio cieco, è stato quello di confrontare l’efficacia di Histolog®Scanner nell’analisi intraoperatoria dei margini chirurgici di carcinomi basocellulari rispetto alla metodica convenzionale dopo colorazione in ematossilina-eosina (gold standard). Sono state analizzate 272 immagini per un totale di 60 lesioni, nella cui indagine Histolog®Scanner ha raggiunto valori di sensibilità e specificità rispettivamente del 75% e 99,16%. A fronte di un notevole vantaggio in termini di tempo di esecuzione dell’esame rispetto all’alternativa dell’esame estemporaneo mediante utilizzo di criostato e dell’ottima performance in termini di ridotto numero di falsi negativi (specificità), lo studio ha evidenziato anche dei limiti della metodica con microscopio laser confocale quali la ridotta risoluzione dei singoli elementi cellulari rispetto all’esame istologico standard e la necessità di un’accurata processazione dei campioni, la quale, se non effettuata correttamente, dava origine a immagini microscopiche non valutabili a causa di artefatti. Nonostante ciò, Histolog®Scanner si è dimostrato essere un valido strumento per l’analisi intraoperatoria dei margini chirurgici di carcinomi basocellulari nella chirurgia di Mohs, soprattutto nella prospettiva di miglioramento della tecnologia e del suo impiego nella telemedicina.

Applicazione della microscopia confocale a scansione laser nella diagnostica intraoperatoria dei margini di escissione del carcinoma basocellulare

MARCOLIN, CHIARA
2024/2025

Abstract

Basal cell carcinoma (BCC), arising from stem cells located in hair follicles, is the most common malignant skin tumor, with an increasing incidence, particularly among individuals over 50 years of age. Although metastasis is rare, BCC is associated with significant morbidity due to frequent recurrences and its localization — typically in sun-exposed areas, especially the face — which makes extensive surgical procedures challenging for aesthetic reasons. The main risk factors include UV radiation exposure relative to skin phototype, age, and genetic predisposition, as seen in syndromes such as Gorlin-Goltz syndrome. On a molecular level, basal cell carcinoma is characterized by alterations in the Sonic Hedgehog (SHH) signaling pathway, caused by mutations in genes such as PTCH1, SMO, and SUFU. Diagnosis is based on clinical and dermoscopic evaluation, but histological confirmation after biopsy or surgical excision is always necessary. Histological analysis also allows for the classification of the histological subtype (nodular, micronodular, superficial, infiltrative, sclerosing) and the assessment of perineural invasion. The gold standard treatment is surgical excision, particularly when performed as Mohs micrographic surgery, which allows for adequate control of excision margins through staining and intraoperative histological examination of individual margins. However, this technique is time-consuming and thus not routinely used in clinical practice. An emerging diagnostic method is the rapid microscopic examination of surgical margins using confocal technology. The Histolog® Scanner device, developed by SamanTree Medical and equipped with a confocal laser scanning microscope (CLSM), enables the rapid, real-time visualization of surgical specimens directly in the operating room, offering a promising alternative to standard histological examination for the assessment of surgical margins in Mohs surgery. The objective of this prospective, non-randomized, double-blind study was to compare the effectiveness of the Histolog® Scanner in intraoperative analysis of surgical margins of basal cell carcinomas versus the conventional method using hematoxylin-eosin staining (the gold standard). A total of 272 images from 60 lesions were analyzed, with the Histolog® Scanner achieving sensitivity and specificity values of 75% and 99,16% respectively. While offering a significant advantage in terms of examination time compared to frozen section analysis with a cryostat, and demonstrating excellent performance in terms of a low number of false negatives (specificity), the study also highlighted certain limitations of the confocal laser microscopy method. These include the lower resolution of individual cellular elements compared to standard histological examination and the need for meticulous sample processing, as improper processing could lead to non-assessable microscopic images due to artifacts. Nonetheless, the Histolog® Scanner proved to be a valuable tool for intraoperative analysis of surgical margins in basal cell carcinoma during Mohs surgery, particularly with a view toward technological improvements and its potential use in telemedicine.
2024
Application of confocal laser scanning microscopy in the intraoperative assessment of excision margins in basal cell carcinoma
Il carcinoma basocellulare (BCC), derivante dalle cellule staminali presenti nei follicoli piliferi, rappresenta il tumore cutaneo maligno più comune, con un’incidenza in aumento, soprattutto nella popolazione over 50 anni. Pur essendo rare le metastasi, presenta un importante grado di morbidità a causa delle frequenti recidive e della localizzazione – corrispondente ad aree esposte al sole, soprattutto il volto – che rende difficile la realizzazione di interventi demolitivi per motivi estetici. I principali fattori di rischio sono l'esposizione solare ai raggi UV rispetto al fototipo cutaneo, l’età e la predisposizione genetica in sindromi come la Gorlin-Gotz. Dal punto di vista molecolare, il carcinoma basocellulare è caratterizzato da alterazioni della via di segnalazione Sonic Hedgehog (SHH), causate da mutazioni in geni come PTCH1, SMO e SUFU. La diagnosi avviene tramite valutazione clinica e dermatoscopica, ma è sempre necessaria, dopo biopsia od asportazione chirurgica, la conferma all’analisi istologica, che consente anche di definire il tipo istologico (nodulare, micronodulare, superficiale, infiltrante, sclerosante) e l’invasione perineurale. Il gold standard riguardo il trattamento è l'escissione chirurgica, in particolare quando effettuata come chirurgia micrografica di Mohs, la quale consente un adeguato controllo dei margini di exeresi attraverso la colorazione e l’esame istologico estemporaneo dei singoli margini di escissione, tuttavia tale metodica richiede molto tempo per essere eseguita, per tale ragione non trova applicazione routinaria nella pratica clinica. Una metodica diagnostica emergente è rappresentata dall’esame microscopico estemporaneo dei margini di escissione chirurgici utilizzando la tecnologia confocale. Il dispositivo Histolog®Scanner, sviluppato da SamanTree Medical, dotato di un microscopio a scansione laser confocale (CLSM), permette la visualizzazione rapida e in tempo reale di campioni chirurgici direttamente in sala operatoria, dimostrandosi una promettente alternativa al ricorso all’esame istologico standard nella valutazione dei margini chirurgici nella chirurgia di Mohs. L’obiettivo del presente studio, prospettico non randomizzato in doppio cieco, è stato quello di confrontare l’efficacia di Histolog®Scanner nell’analisi intraoperatoria dei margini chirurgici di carcinomi basocellulari rispetto alla metodica convenzionale dopo colorazione in ematossilina-eosina (gold standard). Sono state analizzate 272 immagini per un totale di 60 lesioni, nella cui indagine Histolog®Scanner ha raggiunto valori di sensibilità e specificità rispettivamente del 75% e 99,16%. A fronte di un notevole vantaggio in termini di tempo di esecuzione dell’esame rispetto all’alternativa dell’esame estemporaneo mediante utilizzo di criostato e dell’ottima performance in termini di ridotto numero di falsi negativi (specificità), lo studio ha evidenziato anche dei limiti della metodica con microscopio laser confocale quali la ridotta risoluzione dei singoli elementi cellulari rispetto all’esame istologico standard e la necessità di un’accurata processazione dei campioni, la quale, se non effettuata correttamente, dava origine a immagini microscopiche non valutabili a causa di artefatti. Nonostante ciò, Histolog®Scanner si è dimostrato essere un valido strumento per l’analisi intraoperatoria dei margini chirurgici di carcinomi basocellulari nella chirurgia di Mohs, soprattutto nella prospettiva di miglioramento della tecnologia e del suo impiego nella telemedicina.
Basal cell carcinoma
Mohs surgery
Confocal microscopy
Histolog(R)Scanner
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/86192