סרטן הערמונית נותר אחת הממאירות המובילות המשפיעות על גברים ברחבי העולם, כאשר גילוי מוקדם הוא חיוני להתערבות וטיפול מוצלחים1. מבחינה היסטורית, האבחנה של סרטן הערמונית הסתמכה במידה רבה על הערכה היסטופתולוגית של דגימות ביופסיה של הערמונית, לרוב באמצעות צביעת המטוקסילין ואאוזין (H&E)2. בעוד ששיטות מסורתיות לניתוח ביופסיה של הערמונית יעילות, מביאות בדרך כלל לתקופת המתנה של מספר ימים עד שבועות, תלוי בעיר או במדינה, עקב גורמים פרוצדורליים ולוגיסטיים. עיכובים אלה נובעים ממספר שלבים עתירי עבודה, כולל קיבוע פורמלין, הטמעת פרפין, חתך וצביעה של H&E. לפיכך, זמן העיבוד המצטבר, בתוספת הנפח הגבוה של דגימות ביופסיה יכול לעכב את האבחון ותכנון הטיפול.
ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיות הדמיה, במיוחד מיקרוסקופיה של פיזור רמאן (SRS), יכולה לשנות את שיטות האבחון על ידי מתן שיטת הדמיה חזקה נטולת רקע וניתנת לפירושבקלות 3,4. SRS משתמש בשתי קרני לייזר, קרן המשאבה (ωp) וקרן סטוקס (ωs), המקיימות אינטראקציה עם הדגימה. כאשר הפרש התדרים (Δω = ωp −ωs) תואם לתדר רטט מולקולרי ספציפי (Ω), האות מוגבר עקב רווח או הפסד ראמאן מגורה. תהליך זה משפר את הניגודיות של רעידות מולקולריות, ומאפשר הדמיה רגישה ביותר של רקמות 3,4. SRS מאפשר זיהוי של תנודות מולקולריות הקשורות לתנודות מתיחה של CH2 (2,845 ס"מ-1), בקורלציה עם שומנים, ותנודות מתיחה של CH3 (2,930 ס"מ-1), המקושרות לחלבונים ול-DNA4. גילוי אות ה-SRS כרוך בדרך כלל בתוכנית העברת אפנון בתדר גבוה, המאפשרת בידוד מדויק של אותות הרטט החלשים מרעשי הרקע.
למיקרוסקופיה SRS יכולות חתך אופטיות המאפשרות הדמיה תלת מימדית מדויקת ללא צורך בחיתוך רקמות פיזי. זה מושג על ידי יישור ומיקוד של המשאבה וקרני הלייזר של סטוקס בנקודה מוגבלת בעקיפה בתוך הדגימה, שבה מתרגשות רעידות מולקולריות ספציפיות. האופי הקונפוקלי של SRS, הנגזר מהתלות הריבועית שלו בעוצמת הלייזרים, מבטיח שהאותות מוגבלים למישור המוקד, למעט תרומות לא ממוקדות ומתן מידע כימי מקומי מאוד 5,6. הדמיה זו בפתרון עומק שומרת על שלמות הרקמה על ידי ביטול חיתוך מכני, הפחתת זמן העיבוד ושמירה על ההקשר הביולוגי והמולקולרי של הדגימה.
בהתבסס על עקרונות ה-SRS, היסטולוגיה מגורה של ראמאן (SRH) משתמשת בנתוני רטט מולקולאריים אלה כדי ליצור תמונות פסאודו-H&E של רקמה טרייה ולא מוכתמת בזמן אמת, ובכך מספקת לרופאים כלי אבחון מהירים ויעילים יותר 7,8. יכולת זו ליצור תמונות באיכות גבוהה הפכה את SRH לכלי הכרחי למחקר ויישומים קליניים פוטנציאליים9. לאחרונה, הערכת שוליים תוך ניתוחית באמצעות SRH סיפקה משוב פתולוגי כמעט בזמן אמת במהלך אבלציה חלקית של הבלוטה וכריתת ערמונית רדיקלית, מה שאפשר התאמות טיפול מיידיות10,11.
מצלמת ה-SRH ממנפת תנודות מולקולריות מהותיות כדי לספק תובנות לגבי הרכב הרקמות. ניתן להשתמש ב-SRH כדי להבדיל ביעילות בין רקמות ערמונית סרטניות לשפירות על ידי ניתוח תכונות הרטט CH2 ו-CH3 7,12. מצלמת ה-SRH לוכדת את התנודות הללו ומייצרת תמונות פסאודו-H&E המשפרות את הניגודיות הגרעינית, ומשמשות כחלופה מהירה להיסטופתולוגיה קונבנציונלית ומספקות תמונות באיכות גבוהה תוך 2-8 דקות, בהתאם לגודל הרקמה 7,8.
הוערכה היעילות של SRH לבדיקה פתולוגית מהירה של ביופסיות ערמונית לא מעובדות. פתולוגים הוכשרו לפרש תמונות SRH מליבות ביופסיה של הערמונית שהתקבלו ex vivo מדגימות כריתת הערמונית8. שיטת סריקת SRH עברה אופטימיזציה כדי לאפשר רכישת תמונות ברזולוציה גבוהה תוך דקות, מה שהפחית משמעותית את הזמן הנדרש בהשוואה להיסטופתולוגיה מסורתית. דגימות ביופסיה המכילות תערובת של היסטולוגיה שפירה וממאירה שימשו כערכת הכשרה לפתולוגים, שביצעו לאחר מכן הערכה עיוורת של קבוצה נפרדת של ביופסיות שצולמו על ידי SRH ועובדו על ידי צביעת H&E כדי לשמש כאמת בסיסית. התוצאות הראו כי הדיוק הפתולוגי הממוצע לזיהוי סרטן הערמונית היה 95.7%, עם התאמה טובה בזיהוי סרטן משמעותי מבחינה קלינית, מה שמצביע על כך ש-SRH יכול לתמוך ביעילות באבחון כמעט בזמן אמת8.
במחקרים הבאים, בינה מלאכותית (AI) שולבה כדי לשפר עוד יותר את דיוק האבחון, היעילות וקלות היישום. מודל AI זה משתמש בטכניקות למידה עמוקה כדי לנתח תכונות רטט ומורפולוגיות שנלכדו על ידי SRH, ומאפשר סיווג אוטומטי של דגימות ביופסיה של הערמונית לאזורים שפירים, סרטניים ולא אבחנתיים, ומייעל משמעותית את תהליך ההערכה הפתולוגית9. שילוב SRH-AI הפגין דיוק מרשים, והשיג 96.5% בגילוי סרטן הערמונית, עם שיעורי רגישות וסגוליות של 96.3% ו-96.6%, בהתאמה. על ידי שילוב בינה מלאכותית עם SRH, הושגו ביצועי אבחון התואמים לאלה של פתולוגים מנוסים.
באמצעות הערכה מקיפה של SRH עם פתולוגים ופיתוח מודל AI המשולב בהדמיית SRH, היכולות של טכנולוגיה זו קודמו משמעותית. פרוטוקול זה מתאר את השלבים המפורטים להכנת דגימות ביופסיה של הערמונית, הדמיה שלהן באמצעות הדמיית SRH וניתוח הנתונים בכלים בסיוע בינה מלאכותית. על ידי ביצוע שלבים אלה, חוקרים ורופאים יכולים למנף את הטכניקה החדשנית הזו כדי לשפר את האיתור, המחקר והטיפול בסרטן הערמונית.