Name: Detection and Isolation of Cancer in Prostate Biopsies Using Stimulated Raman Histology and Artificial Intelligence (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-06-10T12:20:00.000+00:00
Duration: 8 min 5 s
Description: 학습하세요 자극 라만 조직학과 인공지능을 활용한 전립선 생검암 검출 및 분리 방법을. AI 기반 이미징 분석으로 진단 정확도를 높이고 생체은행을 지원하는 표준화된 프로토콜을 제공합니다.

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<ol><li>Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cancer+statistics%2C+2020%5BTitle%5D)+AND+%22CA+Cancer+J+Clin%22%5BJournal%5D)">Cancer statistics, 2020.</a> CA Cancer J Clin. 70 (1), 7-30 (2020).</li>
<li>Epstein, J. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+2014+International+Society+of+Urological+Pathology+%28ISUP%29+Consensus+Conference+on+Gleason+Grading+of+Prostatic+Carcinoma%3A+Definition+of+grading+patterns+and+proposal+for+a+new+grading+system%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Surg+Pathol%22%5BJournal%5D)">The 2014 International Society of Urological Pathology (ISUP) Consensus Conference on Gleason Grading of Prostatic Carcinoma: Definition of grading patterns and proposal for a new grading system.</a> Am J Surg Pathol. 40 (2), 244-252 (2016).</li>
<li>Freudiger, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulated+Raman+scattering+microscopy+with+a+robust+fibre+laser+source%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Photonics%22%5BJournal%5D)">Stimulated Raman scattering microscopy with a robust fibre laser source.</a> Nat Photonics. 8 (2), 153-159 (2014).</li>
<li>Freudiger, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+biomedical+imaging+with+high+sensitivity+by+stimulated+Raman+scattering+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Label-free biomedical imaging with high sensitivity by stimulated Raman scattering microscopy.</a> Science. 322 (5909), 1857-1861 (2008).</li>
<li>Hu, F., Shi, L., Min, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+imaging+of+chemical+bonds+by+stimulated+Raman+scattering+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Biological imaging of chemical bonds by stimulated Raman scattering microscopy.</a> Nat Methods. 16 (9), 830-842 (2019).</li>
<li>Cheng, Q., Miao, Y., Wild, J., Min, W., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+applications+of+stimulated+Raman+scattering+microscopy+in+materials+science%5BTitle%5D)+AND+%22Matter%22%5BJournal%5D)">Emerging applications of stimulated Raman scattering microscopy in materials science.</a> Matter. 4 (5), 1460-1483 (2021).</li>
<li>Orringer, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+intraoperative+histology+of+unprocessed+surgical+specimens+via+fibre-laser-based+stimulated+Raman+scattering+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Rapid intraoperative histology of unprocessed surgical specimens via fibre-laser-based stimulated Raman scattering microscopy.</a> Nat Biomed Eng. 1, 0027(2017).</li>
<li>Mannas, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulated+Raman+histology%2C+a+novel+method+to+allow+for+rapid+pathologic+examination+of+unprocessed%2C+fresh+prostate+biopsies%5BTitle%5D)+AND+%22Prostate%22%5BJournal%5D)">Stimulated Raman histology, a novel method to allow for rapid pathologic examination of unprocessed, fresh prostate biopsies.</a> Prostate. 83 (11), 1060-1067 (2023).</li>
<li>Mannas, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulated+Raman+histology+interpretation+by+artificial+intelligence+provides+near-real-time+pathologic+feedback+for+unprocessed+prostate+biopsies%5BTitle%5D)+AND+%22J+Urol%22%5BJournal%5D)">Stimulated Raman histology interpretation by artificial intelligence provides near-real-time pathologic feedback for unprocessed prostate biopsies.</a> J Urol. 211 (3), 384-391 (2024).</li>
<li>Mannas, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intraoperative+margin+assessment+with+near+real+time+pathology+during+partial+gland+ablation+of+prostate+cancer%3A+A+feasibility+study%5BTitle%5D)+AND+%22Urol+Oncol%22%5BJournal%5D)">Intraoperative margin assessment with near real time pathology during partial gland ablation of prostate cancer: A feasibility study.</a> Urol Oncol. 43 (1), 64.e19-64.e25 (2024).</li>
<li>Mannas, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MP61-18+stimulated+Raman+histology%2C+a+novel+method+for+intraoperative+surgical+margin+assessments+during+robotic+assisted+laparoscopic+prostatectomy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Urol%22%5BJournal%5D)">MP61-18 stimulated Raman histology, a novel method for intraoperative surgical margin assessments during robotic assisted laparoscopic prostatectomy.</a> J Urol. 209 (Supplement 4), (2023).</li>
<li>Hollon, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Artificial-intelligence-based+molecular+classification+of+diffuse+gliomas+using+rapid%2C+label-free+optical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Artificial-intelligence-based molecular classification of diffuse gliomas using rapid, label-free optical imaging.</a> Nat Med. 29 (4), 828-832 (2023).</li>
<li>Lee, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+the+use+of+stimulated+Raman+scattering+in+histopathology%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Recent advances in the use of stimulated Raman scattering in histopathology.</a> Analyst. 146 (3), 789-802 (2021).</li>
<li>Sarri, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+organoid+growth+monitoring+by+stimulated+Raman+histology%5BTitle%5D)+AND+%22Npj+Imaging%22%5BJournal%5D)">In vivo organoid growth monitoring by stimulated Raman histology.</a> Npj Imaging. 2 (1), 18(2024).</li>
<li>Ao, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulated+Raman+scattering+microscopy+enables+Gleason+scoring+of+prostate+core+needle+biopsy+by+a+convolutional+neural+network%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Stimulated Raman scattering microscopy enables Gleason scoring of prostate core needle biopsy by a convolutional neural network.</a> Cancer Res. 83 (4), 641-651 (2023).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>벤치탑 액체 질소 용기</td><td>써모 사이언티픽</td><td>11-670-4B</td><td></td></tr><tr><td>사이토튜브</td><td>그라이너 바이오-원</td><td>126279</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5 파인 집게,</td><td>정밀 과학 도구</td><td>11254-20</td><td></td></tr><tr><td>NIO 전립선 생검 슬라이드</td><td>인베니오 이미징, Inc.</td><td>AT0013</td><td></td></tr><tr><td>RPMI 솔루션</td><td>써모 피셔 사이언티픽</td><td>11875093</td><td></td></tr><tr><td>식염수</td><td>백스터</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SRH 이미저(NIO 레이저 이미징 시스템)</td><td>인베니오 이미징, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>수술용 블레이드</td><td>피셔 사이언티픽</td><td>501094395</td><td></td></tr></tbody></table>

detection and isolation of cancer in prostate biopsies using stimulated raman histology and artificial intelligence

Detection and Isolation of Cancer in Prostate Biopsies Using Stimulated Raman Histology and Artificial Intelligence

AI와 통합된 SRH의 적용은 몇 분 안에 생검 샘플 내에서 전립선암을 신속하게 감지하고 특성화하는 것을 보여주었습니다. 그림 2A 는 SRH 이미저의 다단계 스캐닝 절차를 간략하게 설명하며, 여기서 세 가지 개별 스캔(스캔 1, 스캔 2 및 스캔 3)이 생검 샘플에서 수행되었습니다. 각 스캔은 포괄적인 SRH 이미지를 생성하는 데 필수적인 지질, 단백질 및 DNA 함량에 해당하는 고유한 분자 진동 신호를 캡처했습니다. 그림 2B에 표시된 최종 합성 이미지는 H&amp;E 염색을 모방하여 병리학자에게 암 부위와 양성 부위를 구별할 수 있는 시각적 도구를 제공합니다. 이 접근 방식은 실시간에 가까운 라벨 없는 진단을 가능하게 하여 생검 획득에서 병리학적 평가까지의 시간을 크게 단축합니다.
이미징 프로세스에 이어 그림 3A와...

Prostate cancer remains one of the most prevalent malignancies affecting men worldwide, making early detection and advancements in precision medicine ...

우리는 인공 지능과 SRH 이미징을 통합하여 전립선암을 거의 실시간으로 감지하는 동시에 다운스트림 분석을 위한 조직 선택을 개선하고 진단을 가속화하는 것을 목표로 합니다. SRH 이미지는 몇 분 만에 AI 모델에 의해 생성되고 해석되므로 수술 및 생검 중에 라벨 없는 실시간 암 진단이 가능하여 기존 조직학에 대한 의존도를 줄이고 추가 분석을 위해 조직을 보존합니다. 인공 지능 및 딥 러닝과 결합된 SRH는 라벨이 없는 실시간 조직 이미징 및 분류를 가능하게 하여 기존의 처리나 염색 없이 암 진단, 수술 의사 결정 및 바이오마커 발견을 가속화합니다. 표준 병리학과의 SRH-AI 정렬을 개선하는 것과 함께 정확한 게놈 프로파일링을 위해 생검에서 충분한 종양 함량을 보장하는 것은 SRH AI를 전립선암의 일상적인 진단에 통합하는 데 있어 여전히 중요한 과제로 남아 있습니다. 우리는 더 빠르고 정확한 전립선암 진단과 더 나은 품질에 대한 요구를 해결하고 있습니다. 우리의 프로토콜은 종양 검출을 개선하고 종양 함량을 증가시키며 분자 특성화를 위해 조직을 보존합니다.[해설자] 시작하려면 SRH 이미저를 켭니다. 멸균된 물로 채워진 50밀리리터 주사기를 이미저 인터페이스의 왼쪽에 있는 주사기 밸브에 부착합니다. 주사기가 단단히 장착되었는지 확인하십시오. 시스템이 로드되면 터치스크린 모니터를 사용하여 사용자 이름과 비밀번호를 입력한 다음 로그인을 누릅니다. 미국 또는 유럽 연합 이외의 지역에서 연구를 사용하는 경우 연구 목적임을 인정하기 위해 면책 조항을 수락하십시오. 이제 표시 옵션에서 새 연구 만들기를 선택합니다. 케이스 정보를 입력한 후 John Doe와 같은 적절한 파일 이름으로 샘플을 저장합니다. Primary Anatomical Location(기본 해부학적 위치)에서 Prostate(전립선), Research Use Only(연구 용도 전용)를 선택합니다. 분석 모듈에서 전립선암, 연구 용도 전용을 선택하여 전립선암 검출을 위한 통합 인공 지능을 활성화합니다. 이제 사례 정보를 입력한 후 연구 만들기를 누릅니다. 메시지가 표시되면 확인을 눌러 데이터가 연구 목적으로만 사용되는지 확인합니다. 지시에 따라 유체 챔버에 멸균수를 채웁니다. 메시지가 표시되면 다음을 탭한 다음 표시된 옵션에서 획득을 선택합니다. 이제 새 시편 로드를 눌러 시스템에 시편 준비 및 NIO 슬라이드 로드를 표시하라는 메시지를 표시합니다. 전립선 생검 슬라이드를 회수합니다. 치아가 있는 조직 겸자를 사용하여 부착된 커버슬립을 열고 RPMI 배지의 전립선 생검을 슬라이드의 홈에 단단히 배치합니다. 커버슬립을 부드럽게 닫고 샘플을 고정합니다. SRH 이미저 인터페이스에서 슬라이드 홀더를 열고 준비된 슬라이드를 삽입하여 올바른 정렬을 확인합니다. 표본 이름에 대해 생검 1A를 선택하여 0.4mm를 18.3mm의 스캔 영역으로 연구용으로 설정하여 이미징 매개변수를 설정합니다. 덮개를 닫고 시스템이 닫힘을 감지하면 다음을 누릅니다. 스캔 위치의 경우 화면 이미지를 사용하여 스캔 위치를 수동으로 조정합니다. 그런 다음 이미지 획득을 눌러 계속 진행합니다. 화면에서 샘플 세부 정보를 검토하고 진행을 선택하여 확인합니다. 이미저가 섹션을 결합하여 SRH 이미지를 생성하도록 합니다. 그런 다음 보다 큼 아이콘을 클릭하여 인공 지능 오버레이를 적용하여 암 영역을 빨간색으로, 암이 아닌 영역을 녹색으로, 비진단 영역을 보라색으로 강조 표시합니다. 이제 암성, 비암성 및 비진단적 조직의 비율을 보여주는 막대 그래프를 검토합니다. 보다 작음 아이콘을 클릭하면 인공 지능 오버레이가 없는 원본 SRH 이미지로 돌아갑니다. 확대 및 축소 기능을 사용하여 생검 이미지를 자세히 검사합니다. 그런 다음 탐색 아이콘을 사용하여 생검 이미지를 검사합니다. 초기 스캔 후 이빨이 있는 조직 겸자를 사용하여 커버슬립을 들어 올리고 슬라이드에서 생검을 부드럽게 제거합니다. 조직 무결성을 유지하기 위해 식염수에 적신 축축한 Telfa에 생검을 옮깁니다. 수술용 칼날을 사용하여 인공 지능 오버레이를 기반으로 암이 아닌 부위를 다듬어 일반적으로 끝 부분에 초점을 맞춰 암 대 조직 비율을 개선합니다. 트리밍된 생검을 다시 스캔합니다. 스캔 영역과 위치를 조정하여 증가된 암 대 조직 비율을 확인합니다. 이제 조직 겸자를 사용하여 슬라이드에서 생검을 제거하고 냉동관에 넣습니다. 그런 다음 냉동관을 액체 질소에 얼립니다. 이미지 데이터를 내보내려면 종이비행기 아이콘을 눌러 이미지 데이터 내보내기를 시작합니다. 내보내기 위치 선택을 누르고 USB, 완료를 선택한 다음 외장 하드 디스크를 선택합니다. 이제 전체 연구를 선택하여 모든 SRH 이미지 시리즈를 내보냅니다. Export in Progress 메시지를 기다렸다가 완료되면 확인을 누릅니다. 기기를 끄려면 Exit(종료)를 누르고 화면의 종료 지침을 따릅니다. 이미 내보낸 경우 데이터를 보관하라는 메시지가 표시되면 Proceed With(하지 않고 진행)를 선택합니다. 실험실 프로토콜에 따라 샘플을 폐기하십시오. 그런 다음 다음을 탭합니다. 그리고 부착된 주사기를 사용하여 유체 챔버를 비우십시오. 다음을 다시 탭한 다음 표시 옵션에서 예를 선택합니다. 이제 주사기를 제거하고 폐기하십시오. 그런 다음 Shut Down을 눌러 SRH 현미경을 끕니다. 유사 헤마트실린 및 에오신 염색 자극 라만 조직학 이미지를 생성하기 위해 생검 표본에 걸쳐 세 가지 별개의 스캔을 수행했습니다. SRH 이미지에 인공 지능 오버레이는 각각 빨간색, 녹색 및 보라색 세그먼트를 사용하여 종양, 비종양 및 비진단 영역을 구분했습니다. 비진단 부위를 다듬은 후 재스캔 생검 결과 종양 비율이 27%에서 72%로 증가한 것으로 나타났습니다. 트리밍 후 암 대 조직 비율이 크게 증가했으며, 평균 암 비율은 46번의 생검에서 절단 전 45%에서 절단 후 78%로 증가했습니다. 잉크 없이 10마이크로미터 깊이에서 최적이 아닌 스캔은 부적절한 매개변수 설정으로 인해 이미지 선명도가 떨어졌습니다. 잉크 여백의 이미징은 레이저 신호 획득과의 간섭으로 인해 어두워지거나 불분명한 영역으로 나타나는 시각적 인공물을 도입했습니다.

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연구

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Cancer Research

암 연구

인간 게놈의 8 %를 차지 인간 내인성 레트로 바이러스 (HERV)는, 부족한 코딩 능력 만 십만 긴 터미널 반복 (LTR에 의해 둘러싸) 유지. 사용자 지정 Affymetrix의 마이크로 어레이는 개별 HERV의 궤적 표현을 식별하도록 설계되었으며, 향후 임상 연구에 대한 개념의 증거로 전립선 암 조직에 사용되었다.

전립선 암의 바이오 마커 발견에 신청 : 개인 HERV 궤적 발현 마이크로 어레이 기반의 식별

Immunohistochemistry는 조직 내 단백질 국소화 및 발현을 평가하기 위한 강력한 실험실 기술입니다. 현재의 반자동 정량 분석 방법은 주관성을 도입하고 종종 재현성 없는 결과를 생성합니다. 여기에서는 다중 스펙트럼 이미징을 사용하여 multiplexed immunohistochemistry 및 단백질 발현 및 공동 국소화의 객관적인 정량화를 위한 방법을 설명합니다.

멀티 플렉스 면역 조직 화학적 염색 및 멀티 스펙트럼 영상을 사용하여 단백질 발현 및 공동 현지화의 정량

난소 암 복 막 구멍을 통해 전이 형성 한다. 여기, 우리는 프로토콜을 제시 하 고 사용 folate 수용 체 표면 강화 된 공명 라만 산란 nanoprobes 비율 이미지를 통해 높은 특이성으로 이러한 병 변 공개 대상. nanoprobes 생활 쥐, intraperitoneally 관리 되 고 파생된 이미지 조직학 잘 연관.

표면 강화 된 공명 라만 뿌리는 Folate 수용 체를 통해 미세한 난소 암 검출을 위한 Nanoprobe Ratiometry 대상

본 발표는 MRI 초음파 퓨전 시스템을 사용 하 여 전립선의 타겟된 생을 수행 하는 프로토콜이 이다.

달성 하기 위해 MRI 초음파 퓨전의 사용 대상 전립선 생 검

이 방법은 급진적 인 전립선 절제술을 따르는 바이오 뱅킹 조직이 샘플링 절차를 안내하기 위해 전립선 암 환자에 대한 임상 진단 데이터를 활용하는 것을 포함합니다. 이것은 다운스트림 응용의 넓은 범위에 대한 새로운 조직의 효율성과 가용성에 관한 이전에 게시 된 방법과 문제를 극복한다.

전립선암 바이오뱅킹을 위한 샘플링 절차를 안내하기 위해 자기 공명 영상 및 생검 데이터 사용

자극된 라만 산란(SRS) 현미경은 강력하고 비파괴적이며 라벨이 없는 이미징 기술입니다. 한 가지 새로운 응용 분야는 자극 라만 조직학이며, 여기서 단백질과 지질 라만 전이에서 두 가지 컬러 SRS 이미징이 의사 헤마톡실린 및 에오신 이미지를 생성하는 데 사용됩니다. 여기에서는 조직 진단을 위한 실시간 이색 SRS 이미징을 위한 프로토콜을 시연합니다.

조직 진단을 위한 마우스 뇌의 실시간 두 가지 색상 자극 라만 산란 영상

이 프로토콜은 근치적 전립선 절제술 표본에서 샘플 수집을 용이하게 하는 방법을 설명합니다. 목표는 해부병리학적 기준에 따라 표본의 조직 샘플을 Biobank에 저장하기 전에 매핑, 특성화 및 미시적 매크로 절개하는 것입니다.

개선된 샘플링 기법 및 조직학적 특성 분석을 통한 전립선 종양 바이오뱅킹 신뢰성 향상

전립선 생검은 전립선암의 황금 표준 진단 방법입니다. 경직장 초음파와 사전 측정된 MRI 매개변수를 결합한 인지 융합 유도 전립선 생검은 생검의 정확도를 개선하고 임상적으로 유의한 전립선암의 발견률을 향상시킵니다.

다파라메트릭 자기공명영상(Multiparametric Magnetic Resonance Imaging and Transrectal Ultrasound)을 이용한 인지 융합 유도 전립선 생검(A Cognitive Fusion-guided Prostate Biopsy Using Multiparametric Magnetic Resonance Imaging and Transrectal Ultrasound)

통합 이미지 관리, 인공 지능(AI) 및 보고 시스템은 진단 병리학 진료에 혁명을 일으켰습니다. 이 백서에서는 AI가 병리학자가 조직병리학 이미지 평가를 수행하고 진단 보고서를 생성하는 데 도움을 줄 수 있도록 하는 최첨단 시스템인 FlexLIS를 소개합니다.

통합 병리학 영상 관리, 인공지능 및 보고 시스템 도입

이 프로토콜은 살아있는 인간 유방암 세포의 무표지, 비침습적 표현형을 위해 라만 분광법과 단층촬영상 현미경을 결합한 다중 모드 접근 방식을 제시합니다. 여기에는 신속하고 정량적인 형태 화학 분석을 위한 사용자 친화적이고 인간 편견이없는 분석 파이프라인이 포함되어 있으며, 암 연구 및 세포 생물학에 응용하여 상세한 분자 및 구조적 통찰력을 제공합니다.

살아있는 무표지 유방암 세포의 표현형 분석을 발전시키기 위한 다중 모드 이미징 프레임워크

학습하세요 자극 라만 조직학과 인공지능을 활용한 전립선 생검암 검출 및 분리 방법을. AI 기반 이미징 분석으로 진단 정확도를 높이고 생체은행을 지원하는 표준화된 프로토콜을 제공합니다.

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