Путем добавления инфракрасное излучение вездесущим, стандартный оптический микроскоп, исследователи из Университета штата Иллинойс в Урбана-Шампейн надеюсь принести диагностики рака в цифровую эпоху.
Сопряжение ИК-измерений с высоким разрешением оптический изображений и алгоритмы машинного обучения, ученые создали цифровой биопсий, которые тесно коррелируют с традиционными методами патологии, а также превысил государство-оф-искусство инфракрасные микроскопы.
Возглавляемая Рохит Бхаргава, профессор биоинженерии и руководитель Онкологического центра в Иллинойсе, группа опубликовала свои результаты в Трудах Национальной академии наук.
«Преимущество заключается в том, что не требуется никакого пятна, и обе организации клеток и их химия может быть измерена. Измерения в химии опухолевых клеток и их микроокружения может привести к улучшению диагностики рака и лучшего понимания заболевания», — сказал Бхаргава.
Золотым стандартом патологии ткани, чтобы добавить красители или пятна так, что патологоанатомы можете увидеть формы и образцы клеток под микроскопом. Однако, это может быть трудно отличить опухоли от здоровых тканей или чтобы точно определить границы опухоли, и во многих случаях диагноз является субъективной.
«За более чем столетие, мы использовали при добавлении красителей в биоптатах тканей человека для диагностики опухолей. Однако форма и цвет наводится краска обеспечивает очень ограниченную информацию о базовых молекулярных изменений, которые управляют раком,» сказал Бхаргава.
Технологии, такие как инфракрасная микроскопия может измерить молекулярный состав тканей, обеспечивая количественные показатели, что может различить типы клеток. К сожалению, инфракрасных микроскопов и дорогие образцы требуют специальной подготовки и обработки, что делает их непрактичными для подавляющего большинства клинических и научных исследованиях.
Группа Бхаргава разработал свою гибридную микроскоп, добавив инфракрасный лазер и специализированный микроскоп объектив, называется объективным вмешательством, к оптической камеры. ИК-оптический гибридный измеряет инфракрасное данных и высокого разрешения оптического изображения с микроскопа-вид повсеместно в клиниках и лабораториях.
«Мы построили гибридный микроскоп из готовых компонентов. Это важно, потому что это позволяет другим легко построить свой собственный микроскоп или обновить существующий микроскоп», — сказал Мартин Шнель, постдокторант в группе Бхаргава и первый автор бумаги.
Объединение двух методов использует сильные стороны обоих, говорят исследователи. Он имеет высокое разрешение, большое поле зрения и доступности оптический микроскоп. Кроме того, инфракрасные данные могут быть проанализированы путем вычислений, без добавления каких-либо красителей или пятна, которые могут повредить ткани. Программа может воссоздать различные пятна или даже перекрывают их, чтобы создать более полную, все-цифровой картина того, что в тканях.
Исследователи проверяют свои микроскопа изображений образцов ткани молочной железы, как у здоровых, так и раковых, и сравнивая результаты, вычисленные «красители гибрид микроскопа» с теми, от традиционной техники окрашивания. Цифровой биопсии тесно связан с традиционной.
Кроме того, исследователи обнаружили, что их ИК-оптический гибрид превзошел государство-оф-искусство в ИК-микроскопы в нескольких направлениях: он имеет в 10 раз больший охват, больше последовательности и в четыре раза более высокое разрешение, позволяя инфракрасные изображения больше образцов за меньшее время, с небывалой детализацией.
«ИК-оптический гибридный микроскопия широко совместимый с обычной микроскопии в биомедицинских приложений», — сказал Шнелл. «Мы сочетаем в себе простоту использования и повсеместную доступность оптической микроскопии с широкой палитрой инфракрасной молекулярной контраст и машинного обучения. И поступая таким образом, мы надеемся изменить то, как мы по заведенному порядку обрабатывать, изображение и понять микроскопического строения тканей».
Ученые планируют продолжать совершенствовать вычислительные инструменты, используемые для анализа гибридных изображений. Они работают для оптимизации машинного обучения программы, которые могут измерять различные инфракрасные волны, создавая образы, которые легко различают несколько типов клеток, и интегрировать эти данные с подробным оптических изображений, чтобы точно сопоставить рака в выборке. Они также планируют изучить новые применения для гибридных микроскоп визуализации, такие как криминалистика, наука о полимерах и других биомедицинских приложений.
«Это очень любопытно, что эта дополнительная деталь может предложить в плане диагнозов патологии», — сказал Бхаргава. «Это может помочь ускорить ждать результатов, снизить расходы реагентов и людям бейцы ткани, и обеспечить решение все-цифровой для онкопатологии.»
Национальные институты здоровья поддержали эту работу. Бхаргава является филиалом Института Бекмана передовой науки и техники и Карл колледжа Иллинойса медицины.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!