La nueva tecnología de imagen puede reducir la necesidad de biopsias de piel
El equipo de la UCLA logra una histología virtual de la piel sin biopsias mediante aprendizaje profundo y RCM. Crédito: Aydogan Ozcan, PhD.
En lugar de extraer quirúrgicamente una muestra de piel, enviarla a un laboratorio y esperar varios días para obtener los resultados, su dermatólogo toma imágenes de una lesión de apariencia sospechosa y produce rápidamente una imagen microscópica detallada de la piel.
Esto podría convertirse en una rutina en las clínicas, como resultado de una nueva tecnología de «histología virtual» que están desarrollando investigadores de la Escuela de Ingeniería Samueli de la UCLA y la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA, según el artículo de hoy en Light: Science & Aplicaciones, una revista del Springer Nature Group. La histología es el estudio de la estructura microscópica de los tejidos.
«Este proceso pasa por alto varios pasos estándar que normalmente se usan para el diagnóstico, incluida la biopsia de piel, la fijación de tejidos, el procesamiento, el corte y la tinción histoquímica. Las imágenes aparecen como una biopsia de piel teñida histoquímicamente. secciones fotografiadas en portaobjetos de microscopio», dijo el autor principal del estudio, Aydogan Ozcan, profesor del Canciller y presidente Volgenau de Innovación en Ingeniería del Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de UCLA Samueli.
La tecnología, que ha estado en investigación y desarrollo durante más de tres años, puede proporcionar una nueva vía para el diagnóstico rápido de tumores malignos de la piel, reduciendo el número de biopsias cutáneas invasivas innecesarias y permitiendo un diagnóstico más temprano del cáncer de piel. Anteriormente, esta tecnología solo se aplicaba a portaobjetos de microscopía que contenían tejido no teñido, adquirido a través de una biopsia. Este informe es el primero en aplicar histología virtual a tejido intacto sin biopsia.
«El estándar actual para diagnosticar enfermedades de la piel, incluido el cáncer de piel, se basa en la biopsia invasiva y la evaluación histopatológica. Para los pacientes, esto a menudo lleva a biopsias y cicatrices innecesarias, así como múltiples visitas a los médicos. También puede ser costoso para los pacientes y el sistema de atención médica», dijo el Dr. Philip Scumpia, profesor asistente de dermatología y dermatopatología en la Facultad de Medicina David Geffen de la UCLA y el Oeste Hospital de Asuntos de Veteranos de Los Ángeles y miembro del Centro Oncológico Integral Jonsson de la UCLA. «Nuestro enfoque ofrece potencialmente una solución libre de biopsias, proporcionando imágenes de la estructura de la piel con una resolución de nivel celular».
El equipo de investigación, dirigido por Ozcan, Scumpia y el Dr. Gennady Rubinstein, dermatólogo de Dermatology & Laser Center en Los Ángeles, creó un marco de aprendizaje profundo para transformar imágenes de piel intacta adquiridas por una tecnología óptica no invasiva emergente, microscopía confocal de reflectancia (RCM), en un formato fácil de usar para dermatólogos y patólogos. El análisis de imágenes RCM requiere un entrenamiento especial porque están en blanco y negro y, a diferencia de la histología estándar, carecen de las características nucleares de las células.
«Me sorprendió ver lo fácil que es para esta tecnología de tinción virtual transformar las imágenes en las que normalmente veo de biopsias de piel que se procesan mediante la fijación química tradicional y la tinción de tejidos bajo un microscopio», dijo Scumpia.
Los investigadores entrenaron una «red neuronal convolucional» para transformar rápidamente imágenes RCM de piel sin teñir en imágenes 3D virtualmente teñidas como las imágenes H&E (hematoxilina y eosina) familiares para dermatólogos y dermatopatólogos. El aprendizaje profundo, una forma de aprendizaje automático, construye redes neuronales artificiales que, al igual que el cerebro humano, pueden «aprender» de grandes cantidades de datos.
«Este marco puede realizar histología virtual en una variedad de afecciones de la piel , incluido el carcinoma de células basales. También proporciona imágenes tridimensionales detalladas de varias capas de la piel», dijo Ozcan, quien también tiene nombramientos en la facultad de UCLA en bioingeniería y cirugía y es director asociado del Instituto de Nanosistemas de California. «En nuestros estudios, las imágenes teñidas virtualmente mostraron un contraste de color y características espaciales similares a las que se encuentran en las imágenes microscópicas teñidas tradicionalmente de tejido de biopsia. Este enfoque puede permitir a los diagnosticadores ver las características histológicas generales de la piel intacta sin biopsias de piel invasivas o el trabajo lento de procesamiento químico y etiquetado de tejidos».
Según Rubinstein, este es un emocionante estudio de prueba de concepto. «La única herramienta que se usa actualmente en las clínicas para ayudar a un dermatólogo son los dermatoscopios, que magnifican la piel y polarizan la luz. En el mejor de los casos, pueden ayudar a un dermatólogo a detectar patrones», dijo Rubinstein, quien también usa microscopios confocales de reflectancia en la clínica.
Los autores dijeron que aún quedan varios pasos en la traducción de esta tecnología para uso clínico, pero su objetivo es proporcionar tecnología de histología virtual que pueda integrarse en cualquier dispositivo grande, pequeño o combinarse con otros sistemas de imágenes ópticas. Una vez que la red neuronal esté «entrenada», con muchas muestras de tejido y el uso de potentes unidades de procesamiento de gráficos (GPU), podrá ejecutarse en una computadora o red, lo que permitirá una rápida transformación de una imagen estándar a una imagen de histología virtual.
Estudios futuros determinarán si este enfoque digital sin biopsia puede interactuar con imágenes de todo el cuerpo y registros médicos electrónicos para marcar el comienzo de una nueva era de «dermatología digital» y cambiar la forma en que se practica la dermatología. Además, el equipo de investigación determinará si esta plataforma de inteligencia artificial puede funcionar con otras tecnologías de IA para buscar patrones y ayudar más en el diagnóstico clínico.
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El enfoque de histología virtual sienta las bases para el análisis de tejidos durante la cirugía Más información: Jingxi Li et al, Histología virtual in vivo de la piel sin biopsia mediante aprendizaje profundo, Light: Science & Aplicaciones (2021). DOI: 10.1038/s41377-021-00674-8 Información de la revista: Light: Science & Applications
Proporcionado por la Universidad de California, Los Ángeles Cita: Nueva tecnología de imágenes puede reducir la necesidad de biopsias de piel (2021, 18 de noviembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-imaging-technology-skin-biopsies.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.