Мультимодальная платформа визуализации для улучшения резекции опухолей в нейрохирургии: интеграция гиперспектральной и pCLE технологий

Введение

В данной статье представлена новая мультимодальная платформа визуализации, объединяющая гиперспектральную визуализацию (HSI) и зондовую конфокальную лазерную эндомикроскопию (pCLE) для улучшения идентификации опухолей головного мозга во время нейрохирургических операций. Комбинация этих двух методов направлена на преодоление ограничений, возникающих при их раздельном использовании.

Цель

Разработка и оценка мультимодальной системы, интегрирующей HSI и pCLE в рамках операционного микроскопа, для повышения точности навигации во время хирургического вмешательства.

Методы

Авторы разработали платформу, объединяющую HSI (для макроскопического анализа тканей в реальном времени) и pCLE (для визуализации на клеточном уровне). Использовались методы компьютерного зрения и машинного обучения для совмещения данных и улучшения идентификации опухолевых тканей.

• HSI обеспечивает высокое пространственное разрешение и спектральную информацию.
• pCLE позволяет детально визуализировать клеточные структуры.
• Алгоритмы машинного обучения комбинируют прогнозы обеих модальностей.

Результаты

Оценка системы показала низкую пространственную погрешность и минимальные расхождения при репроекции, что обеспечивает точное совмещение данных HSI и pCLE. Комбинированный подход значительно улучшил идентификацию опухоли по сравнению с использованием каждой модальности по отдельности, что подтверждается более высокими показателями Dice и Recall.

Выводы

Представленная мультимодальная платформа является важным шагом в улучшении визуализации опухолей за счет интеграции HSI и pCLE. Полученные результаты, включая повышение Dice score и Recall, демонстрируют потенциал для дальнейшего развития этого направления в нейрохирургии.

Термины и сокращения

• HSI (Hyperspectral Imaging) — гиперспектральная визуализация, метод получения изображений в узких спектральных диапазонах.
• pCLE (probe-based Confocal Laser Endomicroscopy) — зондовая конфокальная лазерная эндомикроскопия, метод микроскопии in vivo.
• Dice score — метрика оценки совпадения сегментированных областей.
• Recall — полнота, метрика оценки качества классификации.