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Tipo: Tese
Título: Microscopia multifóton aplicada para a caracterização de câncer de próstata
Autor(es): Egleidson Frederik do Amaral Gomes
primer Tutor: Ana Maria de Paula
primer miembro del tribunal : Leandro Malard Moreira
Segundo miembro del tribunal: Livia Siman Gomes
Tercer miembro del tribunal: Jaqueline dos Santos Soares
Cuarto miembro del tribunal: Paulo Henrique de Almeida Campos Junior
Resumen: A cada dia tem crescido o interesse na utilização das técnicas de microscopia não linear, principalmente para análise e imageamento de tecidos biológicos. Dentre essas técnicas, a microscopia por geração de segundo harmônico (SHG) e fotoluminescência por absorção de dois fótons (PL), tem sido as mais importantes e de maiores utilizações quando se trata da análise e prognóstico de tumores. Essa crescente utilização vem do fato de ser uma técnica não invasiva, não necessitar da utilização de corantes ou qualquer outro tipo de preparação nas biópsias podendo ser aplicada em diversas situações como amostras in vivo, tecidos fixados, sistemas in vitro 3D, entre outros. O câncer de próstata tem uma evolução lenta e os principais marcadores prognósticos utilizados atualmente são a idade do paciente, o antígeno prostático específico e o sistema de graduação Gleason que quantifica o grau histológico. No entanto, esses marcadores não conseguem prever com grande acurácia o comportamento biológico do tumor, já que o tumor altera o ambiente a sua volta. Uma modificação relevante acontece no estroma, denominada de estroma reativo. Acredita-se que estudá-lo pode ajudar na graduação histológica e na determinação de prognósticos mais precisos. Neste trabalho utilizamos microscopia por SHG e PL, para estudo de biópsias de tecido de próstata fixadas em lâminas histológicas. As imagens de SHG nos permitem analisar as fibras de colágeno, que sofrem alterações na presença de um tumor, tanto na forma das fibras quanto em sua organização. E as imagens de PL permitem obter informações sobre a parte celular do tecido. Apresentamos resultados para amostras separadas em 3 grupos de análise: o padrão Gleason e outros dois grupos que foram propostos levando-se em consideração as alterações estruturais que ocorrem nos ácinos e no estroma do tecido de próstata na presença de um tumor. Apresentamos também novas metodologias de análises das imagens de SHG e PL pelo uso de um software desenvolvido para separar automaticamente as imagens em regiões de fibras e de células, o PyFibre. As métricas obtidas pelo software, foram propostas com o objetivo de quantificar as mudanças nas estruturas celulares e de estroma observadas pelos patologistas. Com o conjunto de métricas obtido realizamos análises estatísticas por LDA (Linear Discriminant Analysis) que permitiram distinguir entre tecido não neoplásico e áreas de carcinoma com uma precisão de 89 ± 3%, mas entre grupos de Gleason com apenas 46 ± 6%. A análise pelo estroma reativo melhorou a precisão para 65 ± 5%, claramente demonstrando que os parâmetros estromais devem ser considerados como critérios adicionais para um diagnóstico mais preciso.
Abstract: The interest on the use of non-linear microscopy techniques has increased recentely, mainly for the analysis and imaging of biological tissues. Among these techniques, second harmonic generation microscopy (SHG) and two-photon absorption photoluminescence (PL) have been the most important and most widely used when it comes to the analysis and prognosis of tumors. This increased interest is due to the fact that they are non-invasive technique, do not require the use of dyes or any other type of preparation in biopsies allowing the use in different situations such as in vivo samples, fixed tissues, in vitro 3D systems, among others. Prostate cancer has a slow evolution and the main prognostic markers currently used are the patient’s age, the prostate-specific antigen and the Gleason grading system that quantifies the histological grade. However, these markers cannot accurately predict the biological behavior of the tumor, as the tumor alters the environment around it. A relevant modification takes place in the stroma which is called reactive stroma. Thus, studying the stroma could help in histological grading and in determining more accurate prognoses. In this work, we used SHG and PL microscopy to study prostate tissue biopsies fixed on histological slides. SHG images allow us to analyze collagen fibers, which undergo changes in the presence of a tumor, both in the shape of the fibers and in their organization. And the PL images allow to obtain information about the cellular part of the tissue. We present results for 3 different analysis groups: the Gleason System and two groups that were proposed taking into account the structural alterations that occur in the acini and stroma of the prostate tissue in the presence of a tumor. We present also new methodologies for analysis of SHG and PL images developeing a software to automatically separate images into regions of fibers and cells: PyFibre. The metrics computed by the PyFibre were proposed with the aim of quantifying the changes in cellular and stroma structures observed by pathologists. The set of metrics was able to distinguish between non-neoplastic tissue and carcinoma areas by linear discriminant analysis (LDA) with an accuracy of 89 ± 3%, but between Gleason groups of only 46 ± 6%. The reactive stroma analysis improved the accuracy to 65 ± 5%, clearly demonstrating that stromal parameters should be considered as additional criteria for a more accurate diagnosis.
Asunto: Microscopia
Fótons
Câncer
Diagnóstico
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Minas Gerais
Sigla da Institución: UFMG
Departamento: ICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
Curso: Programa de Pós-Graduação em Física
Tipo de acceso: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/82969
Fecha del documento: 29-jun-2023
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