Title
Primena optomagnetne imidžing spektroskopije u biofizičkoj karakterizaciji marginalnog i karcinomom izmenjenog tkiva u usnoj duplji
Creator
Lisul, Bogdan, 1985-, 27504231
Copyright date
2020
Object Links
Select license
Bez licence - direktna primena zakona
License description
Ako ne izaberete neku od licenci, vaše zaštićeno delo može biti korišćeno samo u okviru opštih ograničenja autorskih prava. Na taj način ne dozvoljavate komercijalno ni nekomercijalno korišćenje, naročito reprodukciju, distribuciju, emitovanje, dostupnost i obradu dela. Izbor Creative Commons (CC) licence promoviše diseminaciju vašeg dela. Za više informacija: http://creativecommons.org.rs/licence
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 17.11.2020.
Other responsibilities
mentor
Grga, Đurica, 1956-, 12454759
mentor
Petrović, Milan B., 1967-, 35357287
član komisije
Konstantinović, Vitomir, 1961-, 12571495
član komisije
Matija, Lidija, 1967-, 5915495
član komisije
Tomanović, Nada, 1975-, 12902247
član komisije
Milutinović-Smiljanić, Sanja, 1973-, 35350119
član komisije
Kartelj, Aleksandar, 1986-, 57190665
Academic Expertise
Medicinske nauke
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Stomatološki fakultet
Alternative title
Application of opto-magnetic imaging spectroscopy in biophysical characterization of marginal and carcinoma tissue in the oral cavity
Publisher
[B. Lisul]
Format
192 str.
description
stomatološke nauke - biomedicinski inženjering u stomatologiji / dental medicine - biomedical engineering in dentistry
Abstract (sr)
Jedan od najznačajnijih faktora u hirurškom lečenju obolelih od oralnog karcinoma predstavlja status hirurške margine. Nalaz pozitivne hirurške margine u direktnoj je vezi sa lošom prognozom, učestalijom pojavom lokalnih recidiva i smanjenom stopom petogodišnjeg preživljavanja. Cilj ovog istraživanja bio je da ispita efikasnost primene nove optičke metode - optomagnetne imidžing spektroskopije (OMIS) u razlikovanju marginalnog i karcinomom izmenjenog tkiva u usnoj duplji. Istraživanje je obuhvatilo analizu razlika kod 60 nativnih (karcinom - 31, normalno tkivo - 29) i 857 bojenih uzoraka (karcinom - 514, normalno - 343). Prilikom digitalnog fotografisanja uzoraka tkiva, tj. izlaganja uzoraka vidljivoj beloj svetlosti pod pravim i pod Brusterovim uglom, OMIS metodom je registrovano magnetno ponašanje analiziranih uzoraka. Obradom digitalnog zapisa specijalizovanim konvolucionim algoritmom dobijen je optomagnetni spektar u kojem su opisane vrednosti intenziteta magnetne aktivnosti na 256 pozicija (razlika talasnih dužina). Vrednosti veće od nule podrazumavaju paramagnetno, a vrednosti manje od nule dijamagnetno ponašanje tkiva. Klasifikaciona efikasnost OMIS metode procenjena je primenom šest algoritama zasnovanih na metodama mašinskog učenja. Kod nativnih uzoraka uočeno je da tkivo oralnog planocelularnog karcinoma pokazuje izraženiju paramagnetnu i dijamagnetnu aktivnost u odnosu na normalno marginalno tkivo, dok je kod bojenih uzoraka različitih tipova normalnog tkiva bila izraženija paramagnetna, a kod uzoraka karcinoma dijamagnetna aktivnost. U slučaju nativnih uzoraka OMIS metoda je razlikovala tkivo karcinoma od normalnog tkiva u hirurškim marginama sa tačnosti do 88,89%, senzitivnosti do 88,89%, specifičnosti do 88,89% i vrednosti AUC do 0,988. U slučaju bojenih uzoraka OMIS metoda je razlikovala preparate karcinoma od preparata normalnog marginalnog tkiva sa tačnosti do 91,07%, senzitivnosti do 100%, specifičnosti do 87,5% i vrednosti AUC do 0,973. Na osnovu dobijenih rezultata može se reći da je optomagnetnom imidžing spektroskopijom moguće razlikovati marginalno i karcinomom izmenjeno tkivo u usnoj duplji. Na taj način ona poseduje evidentan potencijal za evaluaciju hirurških margina kod oralnog planocelularnog karcinoma u kliničkom i laboratorijskom okruženju.
Abstract (en)
The surgical margin status represents one of the most significant factors in patients undergoing surgical treatment for oral squamous cell carcinoma (OSCC). The finding of a positive surgical margin indicates the infiltration of marginal tissue with neoplastic cells and relates to poor prognosis, higher recurrence, and lower overall survival rate. The main goal of this study was to explore the efficiency of a new optical method - the Opto-magnetic imaging spectroscopy (OMIS) in discriminating between the histologically normal tissue in surgical margins and OSCC tissue in the oral cavity. The study encompassed the analysis of 60 native tissue samples (OSCC - 31, normal tissue - 29) and 857 H&E stained tissue samples (OSCC - 514, normal tissue - 343). The OMIS procedure is based on digital imaging of tissue samples or more specifically their illumination with the white light perpendicular to the sample and the white light under a characteristic Brewster angle. Such an operation enables the OMIS device to register the magnetic behaviour of structures within the analyzed tissue. With the use of a specially designed convolution algorithm, these digital images were then transformed into Opto-magnetic spectra represented with the intensity values of magnetic activity on 256 positions (wavelength differences). Values above zero signify paramagnetic and values below zero diamagnetic tissue behaviour. The classification efficiency of the OMIS method was determined with six machine learning algorithms. In native samples, the OSCC tissue has shown extensive paramagnetic and diamagnetic activity as compared to normal tissue. In stained samples, different types of normal tissue were more paramagnetic, and the OSCC tissue more diamagnetic in comparison between the two groups. The OMIS method distinguished the native OSCC tissue from native normal tissue with an accuracy of up to 88.89%, the sensitivity of up to 88.89%, a specificity of up to 88.89%, and the AUC value of up to 0.988. In stained samples, the accuracy was up to 91.07%, sensitivity up to 100%, specificity up to 87.5%, and the AUC value up to 0.973. Based on the results of this study, it could be concluded that the OMIS method successfully discriminates the OSCC tissue from normal tissue in surgical margins. This way, it possesses an evident potential for the evaluation of surgical margins in patients treated for oral squamous cell carcinoma both in clinical and laboratory settings.
Authors Key words
oralni planocelularni karcinom, hirurška margina, optomagnetna spektroskopija, analiza, algoritmi, mašinsko učenje, klasifikaciona efikasnost, automatizacija donošenja odluke
Authors Key words
oral squamous cell carcinoma, surgical margin, opto-magnetic spectroscopy, analysis, algorithms, machine learning, classification efficacy, automation of decision-making processes
Classification
616.31-006.6:577.3(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
Jedan od najznačajnijih faktora u hirurškom lečenju obolelih od oralnog karcinoma predstavlja status hirurške margine. Nalaz pozitivne hirurške margine u direktnoj je vezi sa lošom prognozom, učestalijom pojavom lokalnih recidiva i smanjenom stopom petogodišnjeg preživljavanja. Cilj ovog istraživanja bio je da ispita efikasnost primene nove optičke metode - optomagnetne imidžing spektroskopije (OMIS) u razlikovanju marginalnog i karcinomom izmenjenog tkiva u usnoj duplji. Istraživanje je obuhvatilo analizu razlika kod 60 nativnih (karcinom - 31, normalno tkivo - 29) i 857 bojenih uzoraka (karcinom - 514, normalno - 343). Prilikom digitalnog fotografisanja uzoraka tkiva, tj. izlaganja uzoraka vidljivoj beloj svetlosti pod pravim i pod Brusterovim uglom, OMIS metodom je registrovano magnetno ponašanje analiziranih uzoraka. Obradom digitalnog zapisa specijalizovanim konvolucionim algoritmom dobijen je optomagnetni spektar u kojem su opisane vrednosti intenziteta magnetne aktivnosti na 256 pozicija (razlika talasnih dužina). Vrednosti veće od nule podrazumavaju paramagnetno, a vrednosti manje od nule dijamagnetno ponašanje tkiva. Klasifikaciona efikasnost OMIS metode procenjena je primenom šest algoritama zasnovanih na metodama mašinskog učenja. Kod nativnih uzoraka uočeno je da tkivo oralnog planocelularnog karcinoma pokazuje izraženiju paramagnetnu i dijamagnetnu aktivnost u odnosu na normalno marginalno tkivo, dok je kod bojenih uzoraka različitih tipova normalnog tkiva bila izraženija paramagnetna, a kod uzoraka karcinoma dijamagnetna aktivnost. U slučaju nativnih uzoraka OMIS metoda je razlikovala tkivo karcinoma od normalnog tkiva u hirurškim marginama sa tačnosti do 88,89%, senzitivnosti do 88,89%, specifičnosti do 88,89% i vrednosti AUC do 0,988. U slučaju bojenih uzoraka OMIS metoda je razlikovala preparate karcinoma od preparata normalnog marginalnog tkiva sa tačnosti do 91,07%, senzitivnosti do 100%, specifičnosti do 87,5% i vrednosti AUC do 0,973. Na osnovu dobijenih rezultata može se reći da je optomagnetnom imidžing spektroskopijom moguće razlikovati marginalno i karcinomom izmenjeno tkivo u usnoj duplji. Na taj način ona poseduje evidentan potencijal za evaluaciju hirurških margina kod oralnog planocelularnog karcinoma u kliničkom i laboratorijskom okruženju.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.