Sledeći put kada budete imali mladež sumnjivog izgleda na leđima, vaš dermatolog će možda moći da preskoči skalpel i umesto toga skenira to mesto neinvazivnom „virtuelnom biopsijom“ kako bi utvrdio da li sadrži ćelije raka. Slično tome, hirurzi koji pokušavaju da utvrde da li su uklonili ceo tumor dojke mogu se na kraju oslanjati na sliku snimljenu tokom operacije umesto da čekaju da patolog obradi izrezano tkivo.
Istraživači Stanford Medicine razvili su metodu koja koristi lasere za prodiranje u tkivo i stvaranje trodimenzionalne rekonstrukcije ćelija visoke rezolucije visoke rezolucije. Od ove virtuelne rekonstrukcije, oni mogu da naprave slike poprečnog preseka koje oponašaju slike koje su generisane standardnom biopsijom, u kojoj se uzorak tkiva iseče na tanke slojeve i stavi na stakalce da se pregleda pod mikroskopom.
Nova metoda, objavljena u Science Advances, mogla bi da se koristi za neinvazivno skeniranje kože u potrazi za nezdravim ćelijama, kao i da obezbedi brze rezultate na biopsijama uzetim na drugim mestima u telu. Takođe bi moglo da pruži više informacija od trenutnih dijagnostičkih pristupa.
„Ne samo da smo stvorili nešto što može da zameni trenutne dijagnoze patologije sa zlatnim standardom za dijagnostiku mnogih stanja, već smo zapravo toliko poboljšali rezoluciju ovih skeniranja da počinjemo da prikupljamo informacije koje bi inače bilo izuzetno teško videti, “ rekao je dr Adam de la Zerda, vanredni profesor strukturalne biologije i stariji autor članka koji opisuje metod.
Metodu je razvio Jonatan Vinetraub, dr., bivši diplomirani student u laboratoriji de la Zerda, koji sada vodi sopstvenu istraživačku laboratoriju na Stanfordu, fokusirajući se delom na virtuelne biopsije.
„Ovo ima potencijal da transformiše način na koji dijagnostikujemo i pratimo kožne lezije i bolesti na klinici“, dodala je koautorka dr Kavita Sarin, vanredni profesor dermatologije.
Kada dermatolog ili hirurg uzme biopsiju iz nečijeg tela — bilo sa kože, jetre, dojke ili negde drugde — tkivo se obično šalje patologu, koji seče biopsirano tkivo na tanke slojeve. Patolog zatim boji svaki sloj hemikalijama koje se zovu hematoksilin i eozin (H&E), što im omogućava da lakše vide obrasce, oblike i strukture ćelija.
Ovi H&E slajdovi se rutinski koriste za dijagnostikovanje karcinoma i drugih bolesti. Ali slajdovi su radno intenzivni i nepovratni su; na primer, kada se biopsija preseče u jednom pravcu, ne može se preseći na drugi način da bi se obezbedio drugačiji pogled.
Skoro deceniju, de la Zerda i njegove kolege proučavaju drugačiji način gledanja unutar tela, koji se zove optička koherentna tomografija. Obično koriste oftalmolozi za snimanje zadnjeg dela oka, OCT skeniranje meri kako se svetlosni talasi lasera odbijaju od tkiva da bi se stvorila njegova unutrašnjost (slično načinu na koji ultrazvuk koristi zvučne talase za vizuelizaciju organa).
Kako su de la Zerda i Vinetraub poboljšali OCT skeniranje kako bi radili u drugim organima osim oka – razvijajući i novi hardver za prikupljanje podataka i nove metode obrade – trebao im je način da verifikuju tačnost svojih skeniranja, pa su poslali tkiva skenirali su OCT patolozima da bi napravili H&E slike.
„Nastavili smo da poboljšavamo i poboljšavamo kvalitet slike, omogućavajući nam da vidimo sve manje i manje detalje tkiva“, objasnio je de la Zerda. „I shvatili smo da OCT slike koje smo kreirali zaista postaju veoma slične H&E u smislu onoga što mogu da pokažu.
Veća rezolucija OCT slika otvorila je vrata korišćenju metode za dijagnostikovanje bolesti bez stvaranja H&E. Ali de la Zerda i njegove kolege su mislili da bi kliničari bili skloniji da koriste OCT ako slike izgledaju poznato.
„Svaki lekar u bolnici je veoma navikao da čita H&E, i bilo nam je važno da prevedemo OCT slike u nešto što je lekarima već odgovaralo, a ne u potpuno novu vrstu slike“, rekao je de la Zerda.
Vinetraub se okrenuo veštačkoj inteligenciji kako bi pomogao u pretvaranju OCT skeniranja u ravne slike koje podsećaju na H&E slajdove.
Za 199 biopsija kože prikupljenih u bolnici Stanford, Vinetraub je izvršio OCT skeniranje pre nego što su patolozi napravili H&E rezove. On i njegove kolege razvili su način postavljanja molekularnih oznaka na površinu biopsija kako bi mogli da budu sigurni odakle tačno u OCT skeniranju dolazi svaki H&E komad. Zatim je Vinetraub upario 1.005 ovih H&E slika sa odgovarajućim OCT slikama i uneo ih u algoritam veštačke inteligencije koji bi mogao da nauči kako da kreira tačne H&E iz sirovih OCT podataka.
„Jedinstvenost ovog rada leži u metodi koju smo razvili da uskladimo parove slika OCT i H&E, omogućavajući algoritmima mašinskog učenja da se treniraju na stvarnim delovima tkiva i pružajući kliničarima preciznije virtuelne biopsije“, rekao je Vinetraub.
Istraživači su fino podesili AI program tako što su mu pokazali dodatna 553 para H&E i OCT slika pre nego što su ga testirali na novim OCT slikama. Kada su tri dermatologa sa Stanforda analizirala nasumične asortimane pravih H&E slika i onih napravljenih na osnovu OCT skeniranja, mogli su da otkriju ćelijske strukture sličnom brzinom. Bilo koji broj H&E slika može se kreirati iz jedne OCT slike, praktično presecajući trodimenzionalnu rekonstrukciju u bilo kom pravcu.
Kada dermatolog primeti neuobičajenu tačku na koži osobe, trenutno ima dve opcije da utvrdi da li predstavlja rizik: sačekajte da vidite da li raste ili je odseče i pošalje patologu na testiranje.
De la Zerda i Vinetraub sada vide treći put – skeniranje potencijalno kancerogenog mladeža pomoću OCT-a i analiziranje virtuelnih H&E slika.
„Zamislite kada bismo mogli da damo lekarima mogućnost, tamo u sobi sa pacijentom, da izvade OCT kameru i – umesto da iseku pacijenta na desetine mesta – snime ćelije unutar svakog mladeža“, rekao je de la Zerda .
Slično tome, hirurzi koji uklanjaju tumore dojke trenutno šalju uklonjeno tkivo patolozima da ih obrađuju tokom nekoliko dana i utvrde da li su neke ćelije raka propuštene. Oko 20% pacijenata sa rakom dojke zahteva drugu operaciju da bi se uklonilo više ćelija. Ako bi H&E slike mogle da se proizvedu sa OCT kamere u operacionoj sali kako bi se trenutno otkrilo da li su ćelije raka ostale, naknadne operacije bi se mogle izbeći.
Potrebno je više rada da bi se pristup pomerio ka ovim primenama, ali istraživači su uvereni da će njihov pristup kliničarima dati novi način za obavljanje biopsija.
