Diagnoza tumorjev ter spremljanje njihovega ožilja zahteva napredne slikovne metode, ki so sposobne zajeti natančne fiziološke in morfološke značilnosti tkiv. Glavni cilj doktorske disertacije je vpeljati večmodalni optični slikovni sistem, ki združuje hiperspektralno slikanje (HSI) in lasersko slikanje s pegami (LSCI), v klinično okolje za ovrednotenje človeških tumorjev in tumorskega ožilja v predelu glave in vratu. Za uresničitev glavnega cilja smo opredelili tri specifične raziskovalne cilje: 1) razvoj večmodalnega optičnega sistema, ki združuje HSI in LSCI; 2) uporabo slikovnega sistema v predkliničnem okolju za spremljanje mišjih tumorskih modelov, 3) vpeljavo slikovnega sistema v klinično okolje za spremljanje človeških tumorjev. V začetku smo razvili in karakterizirali večmodalni slikovni sistem, ki združuje HSI in LSCI ter na ta način omogoča celovito slikanje tumorjev in tumorskega ožilja. Sistem HSI zajame spektralne podatke, ki opisujejo fiziološke, patološke in strukturne lastnosti tkiv, medtem ko LSCI podaja informacije o pretoku krvi v žilah in prekrvavitvi tkiv. Za analizo hiperspektralnih slik smo uporabili inverzni algoritem dodajanje-seštevanje (IAD), pri čemer smo testirali natančnost in ponovljivost določanja tkivnih lastnosti z algoritmom. Prav tako smo uporabili algoritme za obris ožilja s slik ter količine, ki ovrednotijo strukturo ožilja. V sklopu predkliničnih študij smo uporabili slikovni sistem za spremljanje mišjih tumorjev, vključno s čvrstimi tumorji podkožja in tumorji, ki rastejo znotraj dorzalnih oken (DSWC). S študijami smo pokazali, da lahko spremljamo rast in razvoj tumorjev ter ožilja, prav tako pa lahko zaznamo spremembe, povezane z odzivom na zdravljenje. Pri čvrstih tumorjih smo identificirali pomembne biološke lastnosti tumorjev CT26, prav tako pa smo pokazali, da lahko razlikujemo tumorje B16-F10, MC38, MOC1 in MOC2 med rastjo in razvojem. Obenem smo spremljali uspešnost zdravljenja tumorjev MC38 z obsevanjem (radioterapijo). V nadaljevanju smo ugotovili, da so dorzalna okna primernejša za opazovanje krvnih žil. Med drugim smo pridobili vpogled v rast novih žil (angiogenezo) pri tumorjih B16-F10 in MC38 ter spremljali odziv tumorjev 4T1 na zdravljenje z genskim elektroprenosom (GET). Naposled smo slikovni sistem vpeljali v klinično rabo za diagnozo kožnega raka pri ljudeh, in sicer bazalnoceličnih karcinomov (BCC) ter ploščatoceličnih karcinomov (SCC) na predelu glave in vratu. Pri tem smo za slikanje uporabili prenosno hiperspektralno kamero, za analizo podatkov pa smo razvili algoritem strojnega učenja (ML), ki je omogočil razlikovanje med različnimi tipi tumorjev na osnovi njihovih optičnih lastnosti. V doktorski disertaciji smo omogočili vpogled v uporabo večmodalnih optičnih slikovnih tehnik za izboljšanje diagnoze tumorjev, spremljanje rasti tumorjev ter razvoja ožilja. Na podlagi znanja, pridobljenega v predkliničnih študijah, smo tehnologijo uspešno prenesli v klinično prakso, s čimer smo premostili vrzel med predklinično in klinično uporabo.
|