In vivo μέτρηση δυναμικών οπτικών χαρακτηριστικών σε προκαρκινικές αλλοιώσεις του τραχηλικού επιθηλίου και συσχέτισή τους με ποσοτικοποιημένες παθολογοανατομικές παραμέτρους

Abstract

Introduction: The existing diagnostic procedures for detecting and grading epithelial cancers and pre-cancers are qualitative, subjective, multi-step, labour intensive and overall they are characterized by low cost effectiveness. Dynamic Spectral Imaging (DSI) is a novel optical imaging technique that is capable of providing improved and objective information for the tissue pathology based on the quantitative assessment of diffuse spectral reflectance after administration of a pathology differentiating agent. The aim of this study was to investigate potential correlations between the optical characteristics of the cervix, evaluated with the DSI technique, and quantitative parameters extracted via image analysis of corresponding tissue section images.Methods: The cervix of 74 Caucasian women was examined using DySISTM. Dynamic Spectral curves were collected from 148 tissue locations of the cervix after identifying abnormal areas during colposcopy. From each curve two main parameters were computed: maximum intensity (DSIMAX), and total area under the curve (DSIAREA). An equal number of tissue biopsies was also obtained from the same locations, and computerised image analysis was performed to extract the following histopathological parameters across each of the basal, intermediate and superficial layers: Nuclear to Cytoplasmic Ratio (NCR), Nuclear Area (NA), Nuclear Perimeter (NP), Longest Horizontal Segment of the nucleus (LHS), and Elongation Factor (EF) of the nucleus. The significance of the correlation of these parameters with the DSI parameters was investigated using the Pearson’s coefficient.Results: Among the 30 pairs of correlation, only NCR was found to be significantly correlated with both DSI parameters, for all three layers of the epithelium (p<0.05). No other correlation was found between any combination of cellular and spectral parameters, for any epithelial layer.Conclusions: Our data suggest that the DSI curves may also provide quantitative information about the cell-packing properties of the epithelium.

Εισαγωγή: Οι υπάρχουσες εργαστηριακές μέθοδοι για τη διάγνωση, την περιγραφή και την ταξινόμηση των προκαρκινικών αλλοιώσεων του τραχηλικού επιθηλίου μειονεκτούν εξαιτίας της ελαττωμένης ακρίβειας, αφού είναι κυρίως ποιοτικές, η αξιολόγηση γίνεται σε πολλαπλά στάδια και εξαρτώνται από την υποκειμενική κρίση του εξεταστή. Η δυναμική φασματική απεικόνιση (DSI) είναι μία νέα οπτική τεχνική απεικόνισης που παρέχει βελτιωμένη και αντικειμενική πληροφόρηση για την παθολογία του ιστού και βασίζεται στην ποσοτική εκτίμηση της διάχυτης φασματικής ανάκλασης μετά τη χορήγηση οξικού οξέος. Ο σκοπός αυτής της μελέτης είναι η διερεύνηση πιθανών συσχετίσεων μεταξύ των οπτικών χαρακτηριστικών του τραχηλικού επιθηλίου της μήτρας, που ανιχνεύονται με την τεχνική DSI, και ποσοτικών παραμέτρων.Μέθοδοι: Το υλικό βιοψιών αφορά συνολικά σε 148 συγκεκριμένα ιστολογικά δείγματα από 74 ασθενείς και συλλέχθηκε από συγκεκριμένες, μη φυσιολογικές, περιοχές του τραχηλικού επιθηλίου που εντοπίστηκαν κατά τη διάρκεια κολποσκόπησης. Από κάθε καμπύλη υπολογίστηκαν δύο κύριες παράμετροι: η μέγιστη ένταση (DSIMAX), και το συνολικό εμβαδόν κάτω από την καμπύλη (DSIAREA). Οι ψηφιακές εικόνες που λήφθηκαν από το ιστολογικό υλικό αναλύθηκαν με στόχο την εξαγωγή ποσοτικών μετρήσεων σχετικά με τη μορφολογία και τη γεωμετρία των απεικονιζόμενων κυτταρικών πυρήνων: Κυτταροπλασματική αναλογία (NCR), εμβαδόν του κυτταροπυρήνα (NA), περίμετρος κυτταροπυρήνα (NP), μήκος της οριζόντιας πλευράς του κυτταροπυρήνα (LHS), και μέγιστη απόσταση μεταξύ δύο ακραίων pixels του κυτταροπυρήνα (EF). Η στατιστική αξιολόγηση των παραπάνω παραμέτρων με τα αποτελέσματα της DSI έγινε με το συντελεστή Pearson.Αποτελέσματα: Μεταξύ των 30 ζευγών συσχετισμού, μόνο η NCR βρέθηκε να συσχετίζεται σημαντικά με τις δύο παραμέτρους DSI των τριών στιβάδων του επιθηλίου (ρ <0,05). Δεν υπήρξε άλλη συσχέτιση μεταξύ οποιουδήποτε συνδυασμού των κυτταρικών και φασματικών παραμέτρων για κάθε μία από τις τρείς στιβάδες του επιθηλίου.Συμπεράσματα: Τα στοιχεία μας δείχνουν ότι οι καμπύλες DSI παρέχουν επίσης ποσοτικές πληροφορίες σχετικά με την κυτταρική στοιβαδοποίηση (cell packing) στα σημεία που έχει εντοπιστεί κολποσκοπικά αλλοίωση.