Cruz rápida

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 11623 (2022) Citar este artigo

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A análise conjunta de múltiplas expressões de proteínas e padrões de morfologia tecidual é importante para o diagnóstico de doenças, planejamento de tratamento e desenvolvimento de medicamentos, exigindo alinhamento de coloração cruzada de múltiplas lâminas imuno-histoquímicas e histopatológicas. No entanto, o alinhamento de coloração cruzada de enormes imagens de slides inteiras de gigapixel (WSIs) com precisão de célula única é difícil. Além das gigantescas dimensões de dados dos WSIs, existem grandes variações na aparência celular e na morfologia do tecido em diferentes colorações, juntamente com deformações morfológicas causadas pela preparação das lâminas. O objetivo deste estudo é construir uma estrutura de registro de imagem para alinhamento de coloração cruzada de WSIs gigapixel de lâminas microscópicas histopatológicas e imuno-histoquímicas e avaliar sua aplicabilidade clínica. De acordo com o conhecimento dos autores, este é o primeiro estudo a realizar alinhamento de coloração cruzada totalmente automático em tempo real de WSIs com ampliação objetiva de 40× e 20×. A estrutura de registro WSI proposta consiste em um módulo de registro de imagem global rápido, um modelo de localização de campo de visão interativo (FOV) em tempo real e um módulo de registro de imagem multinível propagado em tempo real. Neste estudo, o método proposto é avaliado em dois tipos de conjuntos de dados de câncer de dois hospitais usando diferentes scanners digitais, incluindo um conjunto de dados de câncer de mama de coloração dupla com 43 WSIs de hematoxilina e eosina (H&E) e 43 imuno-histoquímica (IHC) CK (AE1/ AE3) WSIs e um conjunto de dados de câncer de próstata de coloração tripla contendo 30 H&E WSIs, 30 IHC CK18 WSIs e 30 IHC HMCK WSIs. Na avaliação, o desempenho do registro é medido não apenas pela precisão do registro, mas também pelo tempo computacional. Os resultados mostram que o método proposto atinge alta precisão de 0,833 ± 0,0674 para o conjunto de dados de câncer de próstata de coloração tripla e 0,931 ± 0,0455 para o conjunto de dados de câncer de mama de coloração dupla, respectivamente, e leva apenas 4,34 s por registro WSI em média. Além disso, para dados de 30,23%, o método proposto leva menos de 1 s para o registro do WSI. Em comparação com os métodos de referência, o método proposto demonstra desempenho superior em precisão de registro e tempo computacional, o que tem grande potencial para auxiliar os médicos a identificar tecidos cancerígenos e determinar o estágio do câncer na prática clínica.

O monitoramento de interações moleculares e celulares multimodais, crescimento do tumor e morfologia do tecido é crítico para o diagnóstico do câncer, desenvolvimento de drogas e pesquisa biológica e geralmente realizado pela análise de múltiplas lâminas microscópicas com várias colorações simultaneamente. Trata-se de uma análise conjunta de uma lâmina de hematoxilina e eosina (H&E) para avaliar a morfologia celular e múltiplas lâminas de imuno-histoquímica (IHC) para monitorar vários padrões de expressão de proteínas em resolução microscópica de célula única1. Na prática, a coloração H&E é adotada como padrão-ouro para analisar a morfologia do tecido. Por outro lado, a coloração IHC é amplamente utilizada para detectar antigénios, nomeadamente proteínas, no diagnóstico de células anormais como as encontradas em tecidos cancerosos, permitindo a biólogos e médicos observar a distribuição de proteínas em diferentes partes do tecido biológico. Na neurociência, o IHC permite que os cientistas inspecionem de perto as expressões de proteínas dentro de estruturas cerebrais específicas2,3,4. No desenvolvimento de medicamentos, a IHC tem sido aplicada para testar a eficácia de medicamentos, monitorando certas expressões de proteínas e analisando os níveis ativos de alvos de doenças5,6. No diagnóstico clínico, com o conhecimento do marcador tumoral e das ferramentas IHC, profissionais médicos e cientistas são capazes de diagnosticar tumores como benignos ou malignos, determinar o estágio do câncer e identificar o tipo celular e a origem de uma metástase para encontrar o local da tumor primário.