In tanti, dopo che ho pubblicato il mio ultimo libro “Local Texture Map in Istologia“…. si sono chiesti di preciso a cosa servisse tutto quel lavorone! 😀 Questo articolo vuole essere un “esempio” di utilizzo di quest’opera!
Leggendo il testo citato sopra si può capire come l’istologia della prostata normale mostra soprattutto nella componente rossa un elevata GLCM entropia a livello del citoplasma delle cellule ghiandolari. Sapendo questo dato possiamo quindi provare a studiare l’adenocarcinoma prostatico andando a vedere proprio questa mappa (e la sua opposta, quella della GLCM energia) per vedere se si trovano delle differenze con il tessuto normale. Questo limitare lo studio a sole due mappe su 15 totali (sono 5 per ognuna delle 3 componenti RGB quelle disponibili in LIFEx) permette non solo di ridurre drasticamente i tempi dello studio (di fatto è stato fatto tutto in 2 sere! 😀 ) ma anche il numero di variabili (confondenti) da studiare! Quetro ridurre il numero di variabili, come ho già detto più volte, è il modo migliore per avere risultati accurati limitando il problema dei confronti multipli (cosa che invece non viene controllata negli studi di “radiomica AI based”)
Materiali e metodi
Sono state studiate 34 immagini istologiche di eteroplasie prostatiche colorate con ematossilina-eosina prelevate dal database Wikimedia Commons divise per grado di Gleason e sottotipo istologico. Ogni immagine è stata suddivisa nelle 3 componenti RGB che sono poi state salvate individualmente nel formato .png tramite il software GIMP. Le componenti rosse di ogni immagine sono state quindi elaborate con il software LIFEx per ottenere le mappe della GLCM entropia e della GLCM energia, che sono state poi analizzate qualitativamente mediante lo stesso programma
Questi i settaggi utilizzati con LIFEx per calcolare le mappe:
- 64 livelli di grigio
- range di grigi da 0 a 256
- (size of bin pari a 4)
- diametro del kernel pari a 3 pixel
Risultati
Eteroplasia prostatica in genere vs Ipertrofia Prostatica Benigna
Il citoplasma delle cellule di carcinoma prostatico si presenta iso-ipointenso alla GLCM entropia ed iperintenso alla GLCM energia, specie se confrontato con quello delle cellule di organo affetto da ipertrofia prostatica benigna, che rimangono di iperintensità alla GLCM entropia comparabile alla ghiandola normale.
Eteroplasia prostatica di grado 4-5 di Gleason. Il citosol appare nettamente ipointenso alla GLCM entropia (prima foto in alto) e nettamente iperintenso alla GLCM energia(foto in basso)
Ipertrofia prostatica benigna. La mappe della GLCM energia (destra) e GLCM entropia (in basso) mostrano ghiandole con segnale simile a quelle normali
Prostatite acuta
Le ghiandole mostrano segnale alla GLCM entropia ed energia uguale alle ghiandole normali, mentre l’interstizio appare estremamente omogeneo, nettamente iperintenso alla GLCM energia e nettamente ipointenso alla GLCM entropia (verosimilmente a causa dell’accumulo di liquido).
Prostatite acuta. Le ghiandole presentano segnale normale, mentre l’interstizio appare fortemente omogeneo ed iperintenso alla GLCM energia (sinistra) ed ipointenso alla GLCM entropia (destra).
Istotipi tumorali con vacuoli e mucinosi
I vacuoli e il muco inclusi in queste cellule appaiono come aree fortemente iperintense alla GLCM energia (in modo simili alle ghiandole viste nei tessuti normali).
Istotipo mucinoso. A sinistra mappa della GLCM energia, a destra la GLCM entropia
Istotipo con vacuoli. A sinistra mappa della GLCM energia, a destra la GLCM entropia
Neoplasia Intraepiteliale di Alto Grado (HGPIN)
L’HGPIN presenta anch’esso citosol iso-ipointenso alla GLCM entropia ed iperintenso alla GLCM energia, specie se rapportato al tessuto ghiandolare circostante normale (purtroppo l’unica foto di cui dispongo è piena di artefatti da scritte sovraimpresse)
HGPIN che si presenta con citosol iperintensi alla GLCM energia (sinistra) ed ipointenso alla GLCM entropia (destra). La parte sinistra di ogni foto consente di notare bene la differenza fra la parte normale della ghiandola a ore 12.00 e l’HGPIN a ore 6.00
Confronto fra basso grado di Gleason (3+3) e alto grado (5+5)
All’aumentare del grado di Gleason si può notare alla mappa della GLCM entropia come il segnale diventi leggermente più ipointenso a livello del citosol, a patto però di essere costanti nella tecnica di ripresa fra le due foto (un’approccio quantitativo in tali casi potrebbe essere decisivo, dopo aver ben definito e standardizzato la tecnica di allestimento dei vetrini e l’acquisizione dei dati)
Mappe della GLCM entropia. Grado 3 di Gleason a sinistra, grado 5 a destra.
Discussione e conclusione
Questo veloce studio mostra non solo come le mappe di texture permettano di distinguere agevolmente il carcinoma prostatico dalle lesioni benigne, ma come anche alcune forme maligne possano essere distinte più o meno agevolmente l’una dell’altra e come la GLCM entropia citosolica possa essere utilizzata anche come possibile marker di malignità, che sarebbe interessante correlare a mio avviso con i dati clinici.
Considerando che la diagnosi di carcinoma prostatico è una delle più difficili da attuare in anatomia patologica è possibile quindi affermare che le mappe potrebbero essere un approccio poco costoso per provare a rendere le diagnosi più accurate, anche mediante l’impiego dell’Intelligenza Artificiale che con quanto qui mostrato avrebbe una base teorica su cui procedere invece di impiegare il “classico” approccio “black box”.