Urinary Cytology Dr. Nishant Patel Cambridge University - - PowerPoint PPT Presentation

Urinary ¡Cytology ¡

• Dr. ¡Nishant ¡Patel ¡

Cambridge ¡University ¡Hospitals ¡NHS ¡Founda=on ¡Trust ¡ 16/09/2019 ¡

Preparations ¡

• Papanicolaou ¡
• ThinPrep ¡
• SurePath ¡
• Cytospin ¡
• Direct ¡spread ¡
• Cell ¡block ¡

Specimen ¡Types ¡

• Voided ¡urine ¡
• Ureteric ¡washings ¡
• Bladder ¡washings ¡
• Catheter ¡sample ¡
• Nephrostomy ¡sample ¡
• Ileal ¡conduit ¡sample ¡

Voided ¡Urine ¡

• Convenient ¡and ¡non-­‑invasive ¡
• Cheap ¡and ¡quick ¡
• Samples ¡the ¡en=re ¡urinary ¡tract ¡
• High ¡PPV ¡for ¡high ¡grade ¡urothelial ¡ ¡carcinoma ¡
• Low ¡sensi=vity, ¡especially ¡for ¡low ¡grade ¡urothelial ¡neoplasms ¡
• Lesion ¡cannot ¡be ¡localised ¡
• Poor ¡cellularity ¡
• Degenera=on ¡

Urine ¡

• Urothelial ¡cells ¡
• Squamous ¡cells ¡
• Columnar ¡cells ¡
• Inflammatory ¡cells ¡
• Crystals ¡
• (Spermatozoa) ¡
• (Seminal ¡vescicle ¡epithelium) ¡
• (Corpora ¡amylacea) ¡

Urine ¡

Urothelial ¡cell ¡ Umbrella ¡cell ¡ Squamous ¡cells ¡ Squamous ¡cells ¡

Urine ¡

Columnar ¡cells ¡ Renal ¡tubular ¡cells ¡ Corpora ¡amylacea ¡ Spermatozoa ¡

Urine ¡

• Crystals ¡
• Normal ¡urine ¡
• Bladder ¡calculi ¡

Instrumentation ¡Samples ¡

• Localisa=on ¡of ¡lesions ¡possible ¡
• Good ¡cellularity ¡and ¡preserva=on ¡
• Less ¡contamina=on ¡
• Invasive ¡and ¡inconvenient ¡
• Expensive ¡
• Cytological ¡artefacts ¡
• Urothelial ¡=ssue ¡fragments ¡-­‑ ¡papillary ¡groups ¡and ¡sheets ¡

Instrumentation ¡Samples ¡

Ileal ¡Conduit ¡Sample ¡

• Cellular ¡
• Degenerate ¡
• Inflammatory ¡cells ¡
• Intes=nal ¡epithelial ¡cells ¡
• Well-­‑preserved ¡-­‑ ¡Columnar ¡
• Degenerate ¡– ¡Rounded ¡
• Debris ¡

Scenarios ¡

• Normal ¡
• Instrumenta=on ¡
• Degenera=ve ¡
• Reac=ve ¡
• Inflamma=on ¡
• Infec=ons ¡
• Treatment-­‑related ¡effects ¡
• Casts ¡
• Neoplasia ¡

Degenerative ¡

• Cell ¡shrinkage ¡
• Normal ¡or ¡reduced ¡N:C ¡
• Nuclear ¡hyperchromasia ¡
• Karyopyknosis ¡
• Karyorrhexis ¡
• Cytoplasmic ¡vacuola=on ¡
• Melamed-­‑Wolinska ¡bodies ¡

Reactive ¡

• Nuclear ¡enlargement ¡
• Smooth ¡nuclear ¡

membranes ¡

• Punctate ¡nucleoli ¡
• Hyperchromasia ¡
• +/-­‑ ¡papillary ¡groups ¡in ¡

reac=ve ¡hyperplasia ¡

In<lammation ¡

• Infec=ve ¡
• Bacteria ¡
• E. ¡coli ¡
• Viruses ¡
• BK ¡(Polyoma) ¡
• CMV ¡
• HSV ¡
• Fungi ¡
• Candida ¡
• Parasites ¡
• Schistosoma ¡
• Enterobius ¡
• Non-­‑infec=ve ¡
• Drugs ¡
• Trauma/Surgery ¡
• Calculi ¡
• Malignancy ¡
• Systemic ¡disorders ¡

Acute ¡In<lammation ¡

• Numerous ¡neutrophils ¡
• Macrophages ¡
• Reac=ve ¡urothelial ¡cells ¡
• Red ¡blood ¡cells ¡
• Organisms ¡

Granulomatous ¡In<lammation ¡

• BCG ¡therapy ¡
• Trauma/Surgery ¡
• Tuberculosis ¡
• Parasites ¡

Viruses ¡

• BK ¡(Polyoma) ¡Virus ¡Effect ¡
• “Decoy” ¡cells ¡
• Smooth ¡nuclear ¡membrane ¡
• Raised ¡N:C ¡
• “Ground ¡glass” ¡or ¡

degenerated ¡“Lace-­‑like” ¡or ¡ “Spider ¡web” ¡chroma=n ¡

Parasites ¡

Schistosoma ¡heamatobium ¡ Enterobius ¡vermicularis ¡

Treatment-­‑related ¡effects ¡

• Ileal ¡conduit ¡
• Bacille ¡Calmeae ¡Guerin ¡(BCG) ¡
• Cyclophosphamide ¡
• Mitomycin ¡C ¡
• Thiotepa ¡
• Radia=on ¡

Chemotherapy ¡

• Cyclophosphamide ¡
• Nuclear ¡enlargement ¡
• Raised ¡N:C ¡
• Nuclear ¡hyperchromasia ¡
• Mitomycin ¡C ¡and ¡Thiotepa ¡
• Nuclear ¡enlargement ¡
• Mul=nuclea=on ¡
• Nuclear ¡hyperchromasia ¡

Radiation ¡

• Cytomegaly ¡
• Nucleomegaly ¡
• Preserved ¡N:C ¡
• Mul=nuclea=on ¡
• Nuclear ¡vacuola=on ¡
• Cytoplasmic ¡vacuola=on ¡

Casts ¡

Cellular ¡(renal ¡tubular) ¡cast ¡ Granular ¡(red ¡blood ¡cell) ¡cast ¡

• Casts ¡can ¡be ¡associated ¡with ¡renal ¡pathology ¡

Neoplasia ¡

• Urothelial ¡neoplasia ¡
• Low ¡grade ¡
• High ¡grade ¡
• Squamous ¡cell ¡carcinoma ¡
• Adenocarcinoma ¡
• Neuroendocrine ¡carcinoma ¡
• Lymphoma ¡
• Sarcoma ¡
• Melanoma ¡
• Metastases ¡

Urothelial ¡neoplasia ¡

• Low ¡or ¡high ¡grade ¡
• Can ¡occur ¡anywhere ¡along ¡urinary ¡tract ¡
• Risk ¡factors ¡
• Smoking ¡
• Aniline ¡dyes ¡
• Aroma=c ¡amines ¡
• Rubber ¡and ¡leather ¡workers ¡
• Cyclophosphamide ¡
• Spinal ¡cord ¡injury ¡
• Schistosomiasis ¡

Low ¡Grade ¡Urothelial ¡Neoplasia ¡

• Urothelial ¡papilloma, ¡PUNLMP ¡and ¡

low ¡grade ¡urothelial ¡carcinoma ¡

• Three-­‑dimensional ¡clusters ¡and ¡

papillary ¡groups ¡

• Fibrovascular ¡cores ¡
• Increased ¡numbers ¡of ¡urothelial ¡cells ¡
• Slightly ¡increased ¡N:C ¡
• Cytoplasmic ¡heterogeneity ¡
• Differen=al ¡diagnosis ¡includes ¡reac=ve ¡

changes ¡due ¡to ¡infec=on, ¡ instrumenta=on ¡or ¡calculi ¡

High ¡Grade ¡Urothelial ¡Carcinoma ¡

• Urothelial ¡carcinoma ¡-­‑ ¡invasive, ¡papillary ¡and ¡carcinoma ¡in ¡situ ¡
• Increased ¡numbers ¡of ¡urothelial ¡cells ¡
• Dispersed ¡single ¡cells ¡and/or ¡papillary ¡groups ¡
• Nuclear ¡pleomorphism ¡
• High ¡N:C ¡(>0.7) ¡
• Nuclear ¡hyperchromasia ¡
• Irregular ¡nuclear ¡membranes ¡
• Coarse ¡nuclear ¡chroma=n ¡

High ¡Grade ¡Urothelial ¡Carcinoma ¡

Squamous ¡cell ¡carcinoma ¡

• Rare ¡(2-­‑5% ¡of ¡urinary ¡tract ¡

malignancies) ¡

• Associated ¡with ¡epithelial ¡

injury ¡leading ¡to ¡squamous ¡ metaplasia ¡

• Schistosomiasis ¡
• Calculi ¡
• Diver=culae ¡
• Spinal ¡cord ¡injury ¡
• Squamous ¡differen=a=on ¡can ¡

be ¡seen ¡in ¡urothelial ¡ carcinoma ¡and ¡metasta=c ¡ tumours ¡

Adenocarcinoma ¡

• Third ¡most ¡common ¡urinary ¡tract ¡neoplasm ¡(0.5-­‑2.5%) ¡
• Vesical ¡
• Urachal ¡
• Metasta=c ¡
• Risk ¡factors ¡include ¡bladder ¡exstrophy ¡and ¡cys==s ¡glandularis, ¡

intes=nal ¡type ¡

• Mucinous, ¡enteric, ¡signet-­‑ring ¡cell, ¡mixed ¡or ¡NOS ¡
• Glandular ¡differen=a=on ¡can ¡also ¡be ¡seen ¡in ¡urothelial ¡

carcinoma ¡

The ¡Paris ¡System ¡for ¡Reporting ¡ Urinary ¡Cytology ¡

1. Non-­‑diagnos=c/unsa=sfactory ¡ 2. Nega=ve ¡for ¡high-­‑grade ¡urothelial ¡carcinoma ¡(NHGUC) ¡ 3. Atypical ¡urothelial ¡cells ¡(AUC) ¡ 4. Suspicious ¡for ¡high-­‑grade ¡urothelial ¡carcinoma ¡(SHGUC) ¡ 5. High-­‑grade ¡urothelial ¡carcinoma ¡(HGUC) ¡ 6. Low-­‑grade ¡urothelial ¡neoplasm ¡(LGUN) ¡ 7. Other: ¡primary ¡and ¡secondary ¡malignancies ¡and ¡miscellaneous ¡lesions ¡

The ¡Paris ¡System ¡for ¡Repor=ng ¡Urinary ¡Cytology: ¡The ¡Quest ¡to ¡Develop ¡a ¡Standardized ¡Terminology. ¡Barkan ¡GA ¡et ¡al. ¡Acta ¡ Cytologica ¡2016;60:185-­‑197 ¡

Algorithmic ¡Approach ¡to ¡Diagnosis ¡

The ¡Paris ¡System ¡for ¡Repor=ng ¡Urinary ¡Cytology: ¡The ¡Quest ¡to ¡Develop ¡a ¡Standardized ¡Terminology. ¡Barkan ¡GA ¡et ¡al. ¡Acta ¡ Cytologica ¡2016;60:185-­‑197 ¡

Risk ¡of ¡Malignancy ¡

The ¡Paris ¡System ¡for ¡Repor=ng ¡Urinary ¡Cytology: ¡The ¡Quest ¡to ¡Develop ¡a ¡Standardized ¡Terminology. ¡Barkan ¡GA ¡et ¡al. ¡ Acta ¡Cytologica ¡2016;60:185-­‑197 ¡

Ancillary ¡Tests ¡

• Cell ¡block ¡
• Immunohistochemistry ¡
• UroVysion ¡
• Muta=onal ¡analysis ¡

Immunohistochemistry ¡

• MIB-­‑1 ¡(Ki-­‑67) ¡
• CK20 ¡
• P53 ¡
• P16 ¡
• Ubiquilin-­‑2 ¡(UBQLN-­‑2) ¡
• ImmunoCyt ¡

UroVysion ¡

• Increases ¡sensi=vity ¡when ¡compared ¡to ¡cytology ¡alone ¡
• Fluorescence ¡in ¡situ ¡hybridisa=on ¡(FISH) ¡
• Four-­‑probed ¡
• Probes ¡iden=fy ¡gains ¡of ¡chromosomes ¡3, ¡7 ¡and ¡17 ¡
• Homozygous ¡dele=on ¡of ¡9p21 ¡

Mutational ¡analysis ¡

• Fibroblast ¡growth ¡factor ¡receptor ¡3 ¡(FGFR3) ¡
• TP53 ¡
• DNA ¡methyla=on ¡
• Microsatellite ¡instability ¡

Answer ¡Structure ¡

• Microscopy ¡
• Cellularity/Adequacy ¡
• Cons=tuents ¡
• Abnormality ¡
• Diagnosis ¡
• Comment ¡
• Correla=on ¡with ¡clinical ¡findings ¡
• Urology ¡MDT ¡discussion ¡
• Ancillary ¡tests ¡

Example ¡Report ¡

Microscopy ¡ This ¡cellular ¡and ¡partly ¡degenerate ¡specimen ¡consists ¡of ¡ urothelial ¡cells, ¡squamous ¡cells ¡and ¡neutrophils. ¡ ¡No ¡high-­‑grade ¡ malignant ¡cells ¡are ¡seen. ¡ ¡ Diagnosis ¡ Urine: ¡Nega=ve ¡for ¡high-­‑grade ¡urothelial ¡carcinoma ¡ ¡ Comment ¡ Clinical, ¡radiological ¡and ¡cystoscopic ¡correla=on ¡is ¡advised. ¡

Example ¡Report ¡

Microscopy ¡ This ¡moderately ¡cellular ¡and ¡degenerate ¡specimen ¡consists ¡of ¡ urothelial ¡cells, ¡squamous ¡cells ¡and ¡neutrophils. ¡ ¡There ¡are ¡numerous ¡ partly ¡degenerate ¡papillary ¡clusters ¡of ¡urothelial ¡cells ¡with ¡mild ¡ nuclear ¡enlargement ¡and ¡hyperchromasia. ¡ ¡No ¡high-­‑grade ¡malignant ¡ cells ¡are ¡seen. ¡ ¡ Diagnosis ¡ Urine: ¡Papillary ¡groups ¡of ¡urothelial ¡cells ¡present; ¡nega=ve ¡for ¡high-­‑ grade ¡urothelial ¡carcinoma ¡ ¡ Comment ¡ Papillary ¡groups ¡can ¡be ¡reac=ve ¡due ¡to ¡infec=on, ¡instrumenta=on ¡or ¡ stones, ¡or ¡alterna=vely, ¡may ¡represent ¡a ¡low ¡grade ¡papillary ¡

• neoplasm. ¡ ¡It ¡is ¡not ¡possible ¡to ¡dis=nguish ¡between ¡these ¡en==es ¡on ¡

cytology ¡alone. ¡ ¡Please ¡correlate ¡with ¡the ¡clinical, ¡microbiological ¡and ¡ cystoscopic ¡findings. ¡ ¡

Example ¡Report ¡

Microscopy ¡ This ¡cellular ¡and ¡partly ¡degenerate ¡specimen ¡has ¡a ¡background ¡of ¡ urothelial ¡cells, ¡squamous ¡cells, ¡red ¡blood ¡cells, ¡neutrophils ¡and ¡

• debris. ¡ ¡There ¡are ¡also ¡numerous ¡atypical ¡urothelial ¡cells ¡which ¡are ¡

singly-­‑dispersed ¡and ¡arranged ¡in ¡papillary ¡clusters. ¡ ¡These ¡atypical ¡cells ¡ have ¡raised ¡nuclear-­‑to-­‑cytoplasmic ¡ra=os, ¡irregular ¡nuclear ¡ membranes, ¡hyperchroma=c ¡nuclei, ¡a ¡coarse ¡nuclear ¡chroma=n ¡ paaern ¡and ¡occasionally ¡prominent ¡nucleoli. ¡ ¡ Diagnosis ¡ Urine: ¡High-­‑grade ¡urothelial ¡carcinoma ¡ ¡ Comment ¡ Clinical, ¡radiological ¡and ¡cystoscopic ¡correla=on ¡at ¡the ¡Urology ¡MDT ¡ Mee=ng ¡is ¡advised. ¡ ¡Biopsy ¡and/or ¡resec=on ¡of ¡a ¡visible ¡lesion ¡may ¡be ¡ helpful ¡for ¡defini=ve ¡grading ¡and ¡staging ¡purposes. ¡

Slide ¡Workshop ¡