Новая технология "виртуальной гистологии" может уменьшить потребность в биопсии кожи

Вместо того, чтобы хирургически удалять образец кожи, отправлять его в лабораторию и ждать результатов несколько дней, дерматолог теперь сможет сфотографировать подозрительное поражение и быстро получить подробное микроскопическое изображение кожи.

Это может стать обычным явлением в клиниках благодаря новой технологии "виртуальной гистологии", разработанной американскими учеными из Инженерной школы Самуэли и Медицинской школы Дэвида Геффена при Калифорнийском университете. Информация об этом была опубликована в журнале Light: Science & Applications.

По словам одного из авторов исследования профессора факультета электротехники и компьютерной инженерии Калифорнийского университета Айдогана Озкана,

Этот процесс обходит несколько стандартных этапов, обычно используемых для диагностики - включая биопсию кожи, фиксацию тканей, обработку, срезы и гистохимическое окрашивание. Изображения выглядят как биопсия, гистохимически окрашенные участки кожи, представленные на предметных стеклах микроскопа.

Технология, которая находится в стадии исследования и разработки уже более трех лет, может предоставить новый путь для быстрой диагностики злокачественных опухолей кожи, сокращая количество ненужных инвазивных биопсий кожи и позволяя диагностировать рак кожи на более ранних стадиях. Ранее эта технология применялась только для микроскопических слайдов, содержащих неокрашенную ткань, полученную при биопсии.

Ученые создали систему на основе технологии глубокого обучения для преобразования изображений неповрежденной кожи, полученных с помощью новой неинвазивной оптической технологии - отражательной конфокальной микроскопии (reflectance confocal microscopy, RCM), в формат, удобный для дерматологов и патологоанатомов. Анализ изображений RCM требует специальной подготовки, поскольку они черно-белые, и, в отличие от стандартной гистологии, на них отсутствуют ядерные характеристики клеток.

Исследователи обучили конволюционную нейронную сеть быстро преобразовывать изображения RCM неокрашенной кожи в виртуально окрашенные 3D-изображения, подобные изображениям, знакомым дерматологам и дерматопатологам.

Как говорит профессор Озкан,

Эта система может проводить виртуальную гистологию при различных заболеваниях кожи, включая базальноклеточную карциному. Она также позволяет получать детальные трехмерные изображения нескольких слоев кожи. В наших исследованиях виртуально окрашенные изображения демонстрировали схожий цветовой контраст и пространственные особенности, обнаруженные на традиционно окрашенных микроскопических изображениях биопсированных тканей. Этот подход может позволить диагностам увидеть общие гистологические особенности неповрежденной кожи без инвазивной биопсии кожи или трудоемкой работы по химической обработке и маркировке ткани.

По словам авторов, для перевода этой технологии в клиническое использование остается несколько этапов, но их цель - предоставить технологию виртуальной гистологии, которая может быть встроена в любое устройство - большое, маленькое или в сочетании с другими оптико-измерительными системами. После "обучения" нейронной сети на большом количестве образцов тканей и с использованием мощных графических процессоров, она сможет работать на компьютере или в сети, позволяя быстро преобразовывать стандартное изображение в виртуальное гистологическое изображение.

Будущие исследования позволят определить, сможет ли этот цифровой подход, не требующий биопсии, взаимодействовать с визуализацией всего тела и электронными медицинскими картами, чтобы открыть новую эру "цифровой дерматологии" и изменить практику дерматологии.