Tyrimas pristato hiperspektrinę tamsaus lauko mikroskopiją, kad būtų galima greitai ir tiksliai identifikuoti vėžinius audinius

Tyrimas pristato hiperspektrinę tamsaus lauko mikroskopiją, kad būtų galima greitai ir tiksliai identifikuoti vėžinius audinius

Psichologija

Krūtų išsaugojimo chirurgija (BCS), dar vadinama lumpektomija, apima vėžinio mazgo ir kai kurių aplinkinių audinių pašalinimą. BCS tinka moterims, sergančioms ankstyvos stadijos krūties vėžiu arba turinčioms mažų gumbelių, nes išsaugo daugiau krūties, palyginti su mastektomija.

Po BCS labai svarbu užtikrinti, kad visos vėžio ląstelės būtų pašalintos, kad būtų galima nustatyti, ar reikia tolesnės operacijos. Tai atliekama atliekant naviko krašto įvertinimą, kai pašalintos srities kraštai (naviko pakraščiai) tiriami dėl vėžio ląstelių buvimo.

Paprastai naviko ribos įvertinimas apima audinių mėginių dažymą dažais ir jų tyrimą mikroskopu, siekiant atskirti sveikas ląsteles nuo vėžio ląstelių. Tačiau atsirandantys optinio vaizdo gavimo metodai siūlo greitesnes šio vertinimo alternatyvas.

Tyrime, paskelbtame Biomedicininės optikos žurnalasmokslininkai iš Jungtinių Valstijų pristatė hiperspektrinę tamsaus lauko mikroskopiją (HSDFM) kaip metodą, leidžiantį greitai ir tiksliai atskirti vėžines ir sveikas ląsteles, taip pat nustatyti skirtingus naviko potipius krūties audiniuose po lumpektomijos procedūrų.

„Mes sėkmingai nustatėme konkrečius regionus, kuriuose yra karcinomos potipių, įskaitant invazinę latakų karcinomą ir invazinę gleivinės karcinomą, naujai sužadintuose audiniuose, taikydami mašininio mokymosi algoritmus vaizdo duomenims“, – aiškina autorius Jeeseong Hwang.

HSDFM audinių mėginiai apšviečiami keliais šviesos bangos ilgiais, o išsklaidytos šviesos intensyvumo skirtumai kaip bangos ilgio funkcija iš ląstelinių ir molekulinių medžiagų analizuojami, kad būtų sukurti unikalūs audinių spektriniai parašai. Metodas sukuria dvimatį vaizdą, kuriame kiekviename pikselyje yra įvairių bangų ilgių spektrinė informacija, todėl galima nustatyti audinių sudėtį.

Šis vaizdo gavimo metodas konkrečiai sprendžia problemas, kurios išlieka daugelyje hiperspektrinių naviko kraštų vaizdavimo metodų, kurie priklauso nuo atspindžio, kad būtų renkami audinių mėginių spektriniai duomenys. Atspindimu pagrįsti metodai susiduria su iššūkiais dėl netolygiai sugertos biologinės medžiagos, pvz., oksihemoglobino, esančios kraujyje, dėl to kelių mėginių spektriniai parašai nenuoseklūs.

Šiame tyrime mokslininkai išanalizavo HSDFM vaizdus iš kelių pacientų krūties lumpektomijos mėginių. Norėdami klasifikuoti pikselius pagal audinių tipą, jie naudojo du skirtingus metodus: prižiūrimą ir neprižiūrimą mašininį mokymąsi.

Taikant prižiūrimą metodą, mokslininkai panaudojo metodą, vadinamą spektrinio kampo kartografavimu, kuris lygina kiekvieno hiperspektrinio vaizdo pikselio spektrinį parašą su žinomais naviko potipių ir audinių tipų (tokių kaip riebalai, tarpusavyje susiję audiniai ir kraujas) spektriniai parašai, nustatyti histopatologinė analizė.

Taikant neprižiūrimą metodą, jie naudojo K-means klasterizacijos algoritmą. Šis metodas sugrupuoja pikselius su panašiais spektriniais parašais į grupes, palengvindamas naviko regionų identifikavimą be išankstinių žinių apie etaloninius spektrus ar audinių tipus.

Abiem metodais gauti spektriniai parašai buvo gana panašūs ir veiksmingai aptikti regionai, kuriuose yra invazinė latakų karcinoma, labiausiai paplitusi krūties vėžio rūšis, sudaranti 75% visų krūties vėžio atvejų, taip pat invazinė gleivinė karcinoma, retas tipas, kuriam būdingos vėžio ląstelės. vystosi gleivėse.

Krūties vėžys yra pagrindinė su vėžiu susijusių moterų mirčių priežastis. Šis tyrimas rodo, kad neprižiūrimas metodas yra patvirtintas prižiūrimu metodu, todėl HSDFM vaizdo gavimo duomenys gali būti naudojami kuriant neprižiūrimus algoritmus, leidžiančius greitai ir tiksliai identifikuoti vėžinius audinius. Taigi tikimasi, kad tai pagerins pooperacinę BCS priežiūrą ir palengvins savalaikius korekcinius veiksmus.