Naslov (srp)

Primena optomagnetne imidžing spektroskopije u biofizičkoj karakterizaciji marginalnog i karcinomom izmenjenog tkiva u usnoj duplji : doktorska disertacija

Autor

Lisul, Bogdan, 1985-, 27504231

Doprinosi

Grga, Đurica, 1956-, 12454759
Petrović, Milan B., 1967-, 35357287
Konstantinović, Vitomir, 1961-, 12571495
Matija, Lidija, 1967-, 5915495
Tomanović, Nada, 1975-, 12902247
Milutinović-Smiljanić, Sanja, 1973-, 35350119
Kartelj, Aleksandar, 1986-, 57190665

Opis (srp)

Jedan od najznačajnijih faktora u hirurškom lečenju obolelih od oralnog karcinoma predstavlja status hirurške margine. Nalaz pozitivne hirurške margine u direktnoj je vezi sa lošom prognozom, učestalijom pojavom lokalnih recidiva i smanjenom stopom petogodišnjeg preživljavanja. Cilj ovog istraživanja bio je da ispita efikasnost primene nove optičke metode - optomagnetne imidžing spektroskopije (OMIS) u razlikovanju marginalnog i karcinomom izmenjenog tkiva u usnoj duplji. Istraživanje je obuhvatilo analizu razlika kod 60 nativnih (karcinom - 31, normalno tkivo - 29) i 857 bojenih uzoraka (karcinom - 514, normalno - 343). Prilikom digitalnog fotografisanja uzoraka tkiva, tj. izlaganja uzoraka vidljivoj beloj svetlosti pod pravim i pod Brusterovim uglom, OMIS metodom je registrovano magnetno ponašanje analiziranih uzoraka. Obradom digitalnog zapisa specijalizovanim konvolucionim algoritmom dobijen je optomagnetni spektar u kojem su opisane vrednosti intenziteta magnetne aktivnosti na 256 pozicija (razlika talasnih dužina). Vrednosti veće od nule podrazumavaju paramagnetno, a vrednosti manje od nule dijamagnetno ponašanje tkiva. Klasifikaciona efikasnost OMIS metode procenjena je primenom šest algoritama zasnovanih na metodama mašinskog učenja. Kod nativnih uzoraka uočeno je da tkivo oralnog planocelularnog karcinoma pokazuje izraženiju paramagnetnu i dijamagnetnu aktivnost u odnosu na normalno marginalno tkivo, dok je kod bojenih uzoraka različitih tipova normalnog tkiva bila izraženija paramagnetna, a kod uzoraka karcinoma dijamagnetna aktivnost. U slučaju nativnih uzoraka OMIS metoda je razlikovala tkivo karcinoma od normalnog tkiva u hirurškim marginama sa tačnosti do 88,89%, senzitivnosti do 88,89%, specifičnosti do 88,89% i vrednosti AUC do 0,988. U slučaju bojenih uzoraka OMIS metoda je razlikovala preparate karcinoma od preparata normalnog marginalnog tkiva sa tačnosti do 91,07%, senzitivnosti do 100%, specifičnosti do 87,5% i vrednosti AUC do 0,973. Na osnovu dobijenih rezultata može se reći da je optomagnetnom imidžing spektroskopijom moguće razlikovati marginalno i karcinomom izmenjeno tkivo u usnoj duplji. Na taj način ona poseduje evidentan potencijal za evaluaciju hirurških margina kod oralnog planocelularnog karcinoma u kliničkom i laboratorijskom okruženju.

Opis (srp)

stomatološke nauke - biomedicinski inženjering u stomatologiji / dental medicine - biomedical engineering in dentistry Datum odbrane: 17.11.2020.

Opis (eng)

The surgical margin status represents one of the most significant factors in patients undergoing surgical treatment for oral squamous cell carcinoma (OSCC). The finding of a positive surgical margin indicates the infiltration of marginal tissue with neoplastic cells and relates to poor prognosis, higher recurrence, and lower overall survival rate. The main goal of this study was to explore the efficiency of a new optical method - the Opto-magnetic imaging spectroscopy (OMIS) in discriminating between the histologically normal tissue in surgical margins and OSCC tissue in the oral cavity. The study encompassed the analysis of 60 native tissue samples (OSCC - 31, normal tissue - 29) and 857 H&E stained tissue samples (OSCC - 514, normal tissue - 343). The OMIS procedure is based on digital imaging of tissue samples or more specifically their illumination with the white light perpendicular to the sample and the white light under a characteristic Brewster angle. Such an operation enables the OMIS device to register the magnetic behaviour of structures within the analyzed tissue. With the use of a specially designed convolution algorithm, these digital images were then transformed into Opto-magnetic spectra represented with the intensity values of magnetic activity on 256 positions (wavelength differences). Values above zero signify paramagnetic and values below zero diamagnetic tissue behaviour. The classification efficiency of the OMIS method was determined with six machine learning algorithms. In native samples, the OSCC tissue has shown extensive paramagnetic and diamagnetic activity as compared to normal tissue. In stained samples, different types of normal tissue were more paramagnetic, and the OSCC tissue more diamagnetic in comparison between the two groups. The OMIS method distinguished the native OSCC tissue from native normal tissue with an accuracy of up to 88.89%, the sensitivity of up to 88.89%, a specificity of up to 88.89%, and the AUC value of up to 0.988. In stained samples, the accuracy was up to 91.07%, sensitivity up to 100%, specificity up to 87.5%, and the AUC value up to 0.973. Based on the results of this study, it could be concluded that the OMIS method successfully discriminates the OSCC tissue from normal tissue in surgical margins. This way, it possesses an evident potential for the evaluation of surgical margins in patients treated for oral squamous cell carcinoma both in clinical and laboratory settings.

Jezik

srpski

Datum

2020

Licenca

© All rights reserved

Predmet

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Stomatologija

oralni planocelularni karcinom, hirurška margina, optomagnetna spektroskopija, analiza, algoritmi, mašinsko učenje, klasifikaciona efikasnost, automatizacija donošenja odluke

616.31-006.6:577.3(043.3)

OSNO - Opšta sistematizacija naučnih oblasti, Stomatologija

oral squamous cell carcinoma, surgical margin, opto-magnetic spectroscopy, analysis, algorithms, machine learning, classification efficacy, automation of decision-making processes