FTIR imaging of bladder cancer

Współczesne postępowanie w diagnostyce nowotworowej jest kosztownym, długotrwałym i niekomfortowym dla pacjenta procesem. Zaistniała więc konieczność poszukiwania metod alternatywnych. W niniejszej pracy przedstawiono obrazowanie w podczerwieni z transformatą Fouriera jako obiecującą metodę, która bez zastosowania dodatkowych znaczników może wspierać współczesną diagnostykę raka urotelialnego pęcherza moczowego. Analiza chemometryczna umożliwiła spektroskopową klasyfikację struktur ściany pęcherza w odniesieniu do zmian morfologicznych widocznych w barwieniu histologicznym. Zastosowana metodyka wraz z nienadzorowaną hierarchiczną analizą skupień UHCA pozwoliła na określenie profilu spektralnego wraz z przestrzenną dystrybucją komponentów biochemicznych tkanek pęcherza moczowego takich jak białka, kwasy nukleinowe i cukry. Ich obecność jest nierozpoznawalna w klasycznie stosowanym barwieniu HE oraz wymaga kosztownego i czasochłonnego barwienia immunohistochemicznego. Wyniki pracy wskazują, że różnicowanie skrawków pęcherza wynika ze zmian spektralnych w zakresie struktury drugorzędowej białek. Wykazano także zmiany w zawartości glikogenu, kolagenu, kwasów nukleinowych oraz innych węglowodanów związanych z białkami. Ponadto dzięki temu odróżniono zdrowe tkanki od tych z rakiem naciekającym mięśniówkę pęcherza moczowego. Co więcej, wykazano brak znaczącego wpływu na wyniki obrazowania w trybie wysokorozdzielczym w porównaniu do standardowego. W pracy magisterskiej wskazano zatem, że obrazowanie FTIR może być potencjalnym narzędziem wspierającym diagnostykę raka pęcherza moczowego.

Contemporary cancer diagnostics is a costly, long-lasting and uncomfortable process for the patient. Therefore, it was necessary to look for alternative methods. In this paper, infrared imaging with the Fourier transform is presented as a promising method that, without the use of additional markers, can support the modern diagnosis of urothelial bladder cancer.The chemometric analysis enabled the spectroscopic classification of the bladder wall structures in relation to the morphological changes visible in the histological staining. The methodology used together with the chemometric analysis of Unsupervised Hierarchical Cluster Analysis (UHCA) allowed to determine the spectral profile along with the spatial distribution of biochemical components of the bladder tissues, such as proteins, nucleic acids and sugars. Their presence is unrecognizable in the classically used HE staining and requires costly and time-consuming immunohistochemical staining. The results of the study show that the differentiation of bladder sections results from spectral changes in the secondary structure of proteins. Changes in the content of glycogen, collagen, nucleic acids and other protein-related carbohydrates have also been shown. In addition, it distinguished healthy tissues from those with cancer that infiltrates the muscles of the bladder. Moreover, it was shown that there was no significant effect on the results of high-resolution imaging compared to the standard mode.Therefore, the thesis indicated that FTIR imaging may be a potential tool supporting the diagnosis of bladder cancer.