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Optische Kohärenztomographie in Kombination mit maschinellem Lernen zur Entwicklung eines Werkzeugs zur Bildgebung von Darmkrebs

Ein Forscherteam aus dem Labor von Quing Zhu, Edwin H. Murty Professor of Engineering in der Abteilung für Biomedizinische Technik an der McKelvey School of Engineering der Washington University in St. Louis, hat optische Kohärenztomographie (OCT) und maschinelles Lernen kombiniert Entwicklung eines bildgebenden Instruments für Darmkrebs, das eines Tages die traditionelle Endoskopie, die derzeit von Ärzten verwendet wird, verbessern könnte.

Die Ergebnisse wurden in der Juni-Ausgabe des Journal of Biophotonics mit einem Bild auf der Umschlaginnenseite veröffentlicht.

Das Screening auf Dickdarmkrebs beruht nun auf der visuellen Untersuchung des Gewebes durch den Menschen während eines Koloskopieverfahrens. Diese Technik erkennt und diagnostiziert jedoch keine Läsionen unter der Oberfläche.

Ein Endoskopie-OCT strahlt im Wesentlichen ein Licht in den Dickdarm, um einem Kliniker zu helfen, tiefer zu sehen, um Anomalien zu visualisieren und zu diagnostizieren. In Zusammenarbeit mit Ärzten der Washington University School of Medicine und mit Chao Zhou, außerordentlicher Professor für Biomedizintechnik, entwickelte das Team einen kleinen OCT-Katheter, der eine längere Lichtwellenlänge verwendet, um 1-2 mm in die Gewebeproben einzudringen.

Hongbo Luo, ein Doktorand in Zhus Labor, leitete die Arbeit.

Die Technik lieferte mehr Informationen über eine Anomalie als Weißlichtbilder auf Oberflächenebene, die derzeit von Ärzten verwendet werden. Shuying Li, ein Doktorand der Biomedizintechnik, verwendete die Bildgebungsdaten, um einen maschinellen Lernalgorithmus zu trainieren, um zwischen „normalem“ und „krebsartigem“ Gewebe zu unterscheiden. Das kombinierte System ermöglichte es ihnen, Krebsgewebeproben mit einer diagnostischen Genauigkeit von 93 % zu erkennen und zu klassifizieren.

Zhu ist auch Professor für Radiologie an der School of Medicine. Ihr Team arbeitete mit Vladimir Kushnir und Vladimir Lamm an der School of Medicine zusammen, Zhus Team von Doktoranden, darunter Tiger Nie, begann im Juli 2022 mit einer Studie an Patienten.

Quelle:

Washington-Universität in St. Louis

Referenz:

Luo, H., et al. (2022) Menschliche Darmkrebs-Gewebebewertung mit optischem Kohärenztomographie-Katheter und Deep Learning. Zeitschrift für Biophotonik . doi.org/10.1002/jbio.202100349.

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