Гибридный микроскоп поможет улучшить диагностику рака

14 февраля 2020 г. 17:06

Добавив новые функции к стандартному оптическому микроскопу, исследователи из Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн надеются перенести диагностику рака в цифровую эпоху.

 Для получения информации о том, как проводят диагностику рака в Израиле лучшие специалисты страны, оставьте заявку и мы свяжемся с Вами в ближайшее время.

Соединяя инфракрасные измерения с оптическими изображениями высокого разрешения и алгоритмами машинного обучения, исследователи создали цифровые биопсии, которые связаны с традиционными методами патологии, а также превзошли современные инфракрасные микроскопы. Под руководством Рохита Бхаргавы, профессора биоинженерии и директора Онкологического центра в Иллинойсе, группа опубликовала результаты в трудах Национальной академии наук.

«Преимущество заключается в том, что можно измерить как организацию клеток, так и их химический состав. Измерение химического состава опухолевых клеток и их микросреды приведет к лучшей диагностике рака и пониманию заболевания», - говорит Бхаргава.

Стандарт патологии тканей заключается в добавлении красителей, чтобы патологи могли видеть формы и структуры клеток под микроскопом. Однако иногда трудно отличить рак от здоровой ткани или определить границы опухоли, поэтому во многих случаях диагноз является субъективным.

«Уже более века мы добавляем красители в биопсию тканей человека для диагностики опухолей. Однако форма и цвет, вызванные красителем, дают очень ограниченную информацию об основных молекулярных изменениях, вызывающих рак», - говорит Бхаргава.

Такие технологии, как инфракрасная микроскопия, могут измерять молекулярный состав ткани, обеспечивая количественные измерения, которые могут различать типы клеток. К сожалению, инфракрасные микроскопы дорогостоящие, и образцы требуют специальной подготовки и обработки, что делает их непрактичными для большинства клинических и исследовательских условий. Группа Бхаргавы разработала гибридный микроскоп, добавив инфракрасный лазер и специализированный объектив микроскопа, называемый интерференционной линзой, к оптической камере. Инфракрасный оптический гибрид измеряет как инфракрасные данные, так и оптическое изображение с высоким разрешением с помощью светового микроскопа. Такой тип широко распространен в клиниках и лабораториях.

Ученые создали гибридный микроскоп из готовых компонентов, модернизировав его. Он имеет высокое разрешение, большое поле зрения и доступность оптического микроскопа. Кроме того, инфракрасные данные могут быть проанализированы в вычислительном отношении, без добавления каких-либо красителей, которые могут повредить ткани. Программное обеспечение может воссоздать различные пятна или даже перекрыть их, чтобы создать более полную, полностью цифровую картину того, что находится в ткани.

Исследователи проверили микроскоп путем визуализации образцов тканей молочной железы и сравнили результаты гибридного микроскопа с результатами традиционной техники окрашивания. Они обнаружили, что инфракрасно-оптический гибрид превосходил современные технологии в инфракрасных микроскопах несколькими способами: он имеет в 10 раз больший охват и в четыре раза более высокое разрешение, позволяя получать изображения больших размеров в инфракрасном диапазоне с беспрецедентной детализацией.

«Инфракрасная оптическая гибридная микроскопия совместима с обычной микроскопией в биомедицинских приложениях, - говорят исследователи. - Мы объединяем простоту использования и универсальную доступность оптической микроскопии с широкой палитрой инфракрасного молекулярного контраста и машинного обучения. И тем самым мы надеемся изменить то, как мы обычно понимаем микроскопическую структуру ткани».

Исследователи планируют продолжить совершенствование вычислительных инструментов, используемых для анализа гибридных изображений. Они работают над оптимизацией программ машинного обучения, которые могут измерять несколько длин волн инфракрасного излучения, создавая изображения, которые легко различают различные типы клеток, и интегрируют эти данные с подробными оптическими изображениями для точного сопоставления рака в образце. Они также планируют исследовать другие области применения гибридной микроскопии, такие как криминалистика, наука о полимерах и другие биомедицинские приложения.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200213090921.htm

ЗАЯВКА НА ЛЕЧЕНИЕ

Отправляя форму Вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности

Комментарии

Пока комментариев нет

Новый комментарий

обязательно

обязательно (не публикуется)