Prostat kanseri, küresel olarak erkekleri etkileyen önde gelen malignitelerden biri olmaya devam etmektedir ve erken teşhis, başarılı müdahale ve tedavi için çok önemlidir1. Tarihsel olarak, prostat kanseri tanısı büyük ölçüde prostat biyopsi örneklerinin histopatolojik değerlendirmesine, en yaygın olarak Hematoksilen ve Eozin (H & E) boyaması2 yoluyla dayanmıştır. Etkili olmakla birlikte, geleneksel prostat biyopsi analizi yöntemleri, prosedürel ve lojistik faktörler nedeniyle şehre veya ülkeye bağlı olarak tipik olarak birkaç gün ila haftalarca süren bir bekleme süresine neden olur. Bu gecikmeler, formalin fiksasyonu, parafin gömme, kesit alma ve H&E boyama dahil olmak üzere çok sayıda emek yoğun adımdan kaynaklanır. Bu nedenle, yüksek hacimli biyopsi örnekleri ile birleşen kümülatif işlem süresi, tanı ve tedavi planlamasını geciktirebilir.
Görüntüleme teknolojilerindeki son gelişmeler, özellikle Raman saçılımı (SRS) mikroskobunu uyarmış, arka plandan bağımsız ve kolayca yorumlanabilen sağlam bir görüntüleme yöntemi sağlayarak tanı uygulamalarını dönüştürebilmektedir 3,4. SRS, numune ile etkileşime giren pompa ışını (ωp) ve Stokes ışını (ωs) olmak üzere iki lazer ışını kullanır. Frekans farkı (Δω = ωp −ωs) belirli bir moleküler titreşim frekansıyla (Ω) eşleştiğinde, uyarılmış Raman kazancı veya kaybı nedeniyle sinyal yükseltilir. Bu işlem, moleküler titreşimlerin kontrastını artırarak dokuların son derece hassas görüntülenmesine olanak tanır 3,4. SRS, lipitlerle ilişkili CH2 germe titreşimleri (2.845 cm-1) ve proteinler ve DNA4 ile bağlantılı CH3 germe titreşimleri (2.930 cm-1) ile ilişkili moleküler titreşimlerin tespit edilmesini sağlar. SRS sinyalinin algılanması tipik olarak, zayıf titreşim sinyallerinin arka plan gürültüsünden hassas bir şekilde izole edilmesine izin veren yüksek frekanslı bir modülasyon transfer şemasını içerir.
SRS mikroskobu, fiziksel doku kesitine ihtiyaç duymadan hassas üç boyutlu görüntülemeyi mümkün kılan optik kesit alma özelliklerine sahiptir. Bu, pompanın ve Stokes lazer ışınlarının, numune içinde belirli moleküler titreşimlerin uyarıldığı kırınım sınırlı bir noktada hizalanması ve odaklanmasıyla elde edilir. SRS'nin lazerlerin yoğunluğuna olan ikinci dereceden bağımlılığından türetilen konfokal doğası, odak dışı katkıları hariç tutarak ve yüksek oranda lokalize kimyasal bilgi sağlayarak sinyallerin odak düzlemiyle sınırlı olmasını sağlar 5,6. Bu derinlemesine çözümlenmiş görüntüleme, mekanik dilimlemeyi ortadan kaldırarak, işlem süresini kısaltarak ve numunenin biyolojik ve moleküler bağlamını koruyarak doku bütünlüğünü korur.
SRS ilkeleri üzerine inşa edilen uyarılmış Raman histolojisi (SRH), bu moleküler titreşim verilerini gerçek zamanlı olarak taze, lekelenmemiş dokunun sahte H&E görüntülerini oluşturmak için kullanır ve böylece klinisyenlere daha hızlı ve daha verimli tanı araçları sağlar 7,8. Yüksek kaliteli görüntüler üretme yeteneği, SRH'yi araştırma ve potansiyel klinik uygulamalar için vazgeçilmez bir araç haline getirmiştir9. Son zamanlarda, SRH kullanılarak yapılan intraoperatif sınır değerlendirmesi, kısmi bez ablasyonu ve radikal prostatektomi sırasında neredeyse gerçek zamanlı patolojik geri bildirim sağladı ve anında tedavi ayarlamalarına izin verdi10,11.
SRH görüntüleyici, doku bileşimi hakkında bilgi sağlamak için içsel moleküler titreşimlerden yararlanır. SRH, CH2 ve CH3 titreşim özelliklerini analiz ederek kanserli prostat dokularını iyi huylu prostat dokularından etkili bir şekilde ayırt etmek için kullanılabilir 7,12. SRH görüntüleyici bu titreşimleri yakalar ve nükleer kontrastı artıran sahte H&E görüntüleri üretir, geleneksel histopatolojiye hızlı bir alternatif olarak hizmet eder ve doku boyutuna bağlı olarak 2-8 dakika içinde yüksek kaliteli görüntüler sunar 7,8.
İşlenmemiş prostat biyopsilerinin hızlı patolojik incelemesinde SRH'nin etkinliği değerlendirildi. Patologlar, prostatektomi örneklerinden ex vivo olarak elde edilen prostat biyopsi çekirdeklerinden SRH görüntülerini yorumlamak için eğitildi8. SRH tarama yöntemi, dakikalar içinde yüksek çözünürlüklü görüntülerin elde edilmesini sağlamak için optimize edildi ve geleneksel histopatolojiye kıyasla gereken süreyi önemli ölçüde azalttı. İyi huylu ve kötü huylu histolojinin bir karışımını içeren biyopsi örnekleri, patologlar için bir eğitim seti görevi gördü ve daha sonra SRH ile görüntülenen ve H & E boyama ile işlenen ayrı bir biyopsi setinin kör bir değerlendirmesini yaptı. Sonuçlar, prostat kanserini tanımlamak için ortalama patolog doğruluğunun %95.7 olduğunu ve klinik olarak anlamlı kanserleri tespit etmede iyi bir uyum olduğunu gösterdi, bu da SRH'nin neredeyse gerçek zamanlı tanıyı etkili bir şekilde destekleyebileceğini gösteriyor8.
Sonraki çalışmalarda, tanısal doğruluğu, verimliliği ve uygulama kolaylığını daha da artırmak için yapay zeka (AI) entegre edildi. Bu yapay zeka modeli, SRH tarafından yakalanan titreşimsel ve morfolojik özellikleri analiz etmek için derin öğrenme tekniklerini kullanır ve prostat biyopsi örneklerinin iyi huylu, kanserli ve tanısal olmayan bölgelere otomatik olarak sınıflandırılmasını sağlayarak patolojik değerlendirme sürecini önemli ölçüde kolaylaştırır9. SRH-AI entegrasyonu, sırasıyla %96,3 ve %96,6 duyarlılık ve özgüllük oranlarıyla prostat kanseri tespitinde %96,5'e ulaşarak etkileyici bir doğruluk göstermiştir9. Yapay zekayı SRH ile entegre ederek, deneyimli patologlarınkiyle eşleşen tanısal performans elde edildi.
SRH'nin patologlarla kapsamlı bir şekilde değerlendirilmesi ve SRH görüntüleyiciye entegre edilmiş bir AI modelinin geliştirilmesi sayesinde, bu teknolojinin yetenekleri önemli ölçüde geliştirilmiştir. Bu protokol, prostat biyopsi örneklerinin hazırlanması, SRH görüntüleyici kullanılarak görüntülenmesi ve verilerin yapay zeka destekli araçlarla analiz edilmesi için ayrıntılı adımları özetlemektedir. Araştırmacılar ve klinisyenler bu adımları izleyerek prostat kanseri tespitini, araştırmasını ve tedavisini geliştirmek için bu yeni teknikten yararlanabilirler.