Presentacin de PowerPoint

Caracterizacin ex-vivo de cncer de coln humano por imgenes polarimtricas de Mueller

Angelo Pierangelo, Benali, Antonelli, Novikova, Validire, Gayet y De Martino.AntecedentesCncerEtapas del cncer:

Crecimiento descontrolado de clulas en el tejido sano.

Invasin y destruccin de las capas del tejido.

Esparcimiento del cncer al resto del cuerpo.

Elcnceres un conjunto deenfermedadesen las cuales el organismo produce clulas anormales derivadas de los propios tejidos, el crecimiento anormal de estas clulas es invasivo y lleva a la muerte.3Anatoma del colon y cncerEl colon cuatro capas de tejido:Mucosa: Es una capa epitelial delgada. Esta etapa se llama carcinoma in situ (Tis).

Mucosa. Tiene dos capas: la epitelial y la lamina propria. La luz que penetra en la lamina propria es esparcida. Aqu la hemoglobina contenida en la lamina propria absorbe la luz en el rango visible. En el Tis el cancer aparece com exotpico con aspecto intraluminoso.Submucosa. Formada casi totalmente de una red de fibras de colageno. Contiene vasos sanguneos.*Intraluminal:1. dentro de laluzde cualquierestructuraurganotubular.4Anatoma del colon y cncerSubmucosa: Contiene muchos vasos sanguneos. En la siguiente etapa (T1), el tumor se extiende a esta capa.

Anatoma del colon y cncerCapas musculares: Digestin de la comida. En la segunda etapa T2, el cncer crece en esta capa.

Capas musculares: Aqu se encuentra tambien la estructura muscularis externa es aqu donde la luz que penetra es esparcida por la fibras y absorbida por la hemoglobina de los vasos sanguneos.Serosa o tejido pericolico. Esta formado principalmente de grasa y esto quiere decir que no hay menos hemoglobina que en las capas internas as que el coeficiente de absoricion de la luz es mucho menor.6Anatoma del colon y cncerSerosa:Rodea el colon.En la etapa T3, el cncer ha penetrado hasta esta capa ms no a travs de ella.

Anatoma del colon y cncerLa etapa T4 del cncer este se esparce a otros rganos.

a) Tejido sano, b)teji cancer in situc-e: cancer with extensive spreading of abnormal cells in deeper layers and strong ulceration on a surface; f) - h) cancer with extensive spreading of abnormal cells in deeper layers and shallow ulceration on a surface

8Deteccin del cncerBiopsiaObtener una muestra de tejido.Examinar la muestra para determinar la etapa del cncer.Puede dar resultados negativos falsos.

Tcnicas de imgenes mdicasTomografa coherente ptica.Microscopia no lineal.Si se puede determinar la localizacin del cncer.Requiere de mucho tiempo de escaneo.

Imgenes polarimtricas con matrices de Mueller.

La deteccin del cncer es un reto de la medicina moderna.La biopsia casi nunca da informacion acerca del grado de penetracion del cncer.La biopsia puede dar resultados negativos falsos porque a veces no se saca la muestra del lugar correcto o sea que no se sabe la localizacin del cancer con este mtodo y eso es una desventaja.De las tcnicas de imagen: Hay efectos secundarios en el paciente por las sustancias usadas para obtener la imagen9IntroduccinImgenes polarimtricas con matrices de MuellerLa interaccin entre la luz que incide en el tejido biolgico se puede describir en trminos de:

Los coeficientes del esparcimiento y absorcin de la luz (s y a).

Factor anisotrpico (g).

ndice de refraccin del tejido (ni).

Los parametros que se miden son la distribucion angular de la intensidad de la uz, reflectancia espectroscopica difusa, grado de polarizacion de la luz que regresa de la dispersin o de la luz transmitida.Existen investigaciones previas que prueban que es posible a traves de la medicion de estos parametros diferenciar entre un tejido sano y uno con cancer.Una de estas investigaciones es la del dr hielscher. Etc etc.11Imgenes polarimtricas con matrices de MuellerLuz: absorbida y esparcida por el tejido.

Los fotones pierden su polarizacin por esparcimiento.

La imagen polarimtrica depende de las caractersticas del tejido y de la longitud de onda usada.

Tejido con cncer (Tsi,T1) esta menos despolarizado que el tejido sano.

El coeficiente de extincion de la sangre varia con las diferentes longitudes de onda, por esto la informacion espectral es muy importante.Que despolarice menos, probablemente se deba al esparcimiento anisotropico y la absorcion de la luz debido al incremento del tumor.Mueller: mapas de despolarizacion.12Imgenes polarimtricas con matrices de MuellerLa absorcin cambia con la presencia de la sangre.La luz es mayormente esparcida por objetos pequeos.

Ventajas:Polarizacin: propiedad de la luz.Requiere de menos tiempo. Detecta el grado de avance.Seguimiento de la enfermedad.

ExperimentoMontaje del experimentoCmara de 256x256 pixelesVentana de observacin: 4-25 cm2Longitudes de onda de 500 a 700 nm.

Rayo incidente modulado por un Generador de estados de polarizacin.El PSG consiste en un polarizador lineal y dos nematic cristales lquidos con ejes fijos y retardos variables.La longitud de onda va de 500 a 700nm en pasos de 50nm usando un filtro pasabanda de interferencia de 20nm.15

Modelacin de respuesta con Matrices de Mueller.Sout=M Sin

|M22|=|M33|>|M44|Depolariza menos con luz linealmente polarizada.Independiente del plano depolarizacin

Depolarizacin aumenta con la longitud de onda.Interaccin con hemoglobina decrece.

Las matrices de Mueller del tejido sano son diagonales, es decir que el tejido actua como un despolarizador parcial. Esto es, que no exhibe retardancia ni diatenuacin significativas. En la incidencia de la luz linealmente polarizada, la despolarizacion de la luz retro-esparcida es independiente de la orientacion del plano de polarizacion.Las muestras son a 500,550,600,650,700nm y su polarizacion incrementa al incrementar la longitud lo que se debe a que decrece la absorcion causada por la hemoglobina y consecuentemente se incrementa el promedio de eventos de esparcimieto que sufren los fotones eventualmente detectados.17Resultados y discusinPrimer muestra: Lieberkhn adenocarcinoma

Resultado de las matrices de Mueller: M22=M33>M44En la incidencia de la luz linealmente polarizada, la despolarizacion de la luz retro-esparcida es independiente de la orientacion del plano de polarizacion.Las muestras son a 500,550,600,650,700nm y su polarizacion incrementa al incrementar la longitud lo que se debe a que decrece la absorcion causada por la hemoglobina y consecuentemente se incrementa el promedio de eventos de esparcimieto que sufren los fotones eventualmente detectados.19

Imgenes polarimtricas de la primer muestra.Misma muestra: diferente campo de visin.

Imgenes polarimtricas.

Correlacin de resultados1

2 3Resumen primer muestra.Incremento de la densidad celular y vascular, formacin de estroma y destruccin del orden natural del tejido

Respuesta polarimtrica debida al grosor de la capa cancerosa y secundariamente por tejidos profundos.Aumenta si el grosor de la capa cancergena es pequeo ya que la luz interacta con la capa serosa (abajo).Segunda muestra: Lieberknd adenocarcinoma common y mucinous.

Imgenes polaritricas de la segunda muestra.

Correlacin de resultadosConclusiones de las primeras dos muestrasRespuesta polarimtrica con baja densidad de estroma: por el grosor de la capa cancerosa, la densidad celular y la profundidad de penetracin de la luz.En ambos casos este anlisis permite diferenciar estructuras microscpicas, en el segundo caso determinar la presencia del cncer mucinous.Tercer muestra: tratada con radio quimio-terapia

Imgenes polarimtricas

Correlacin de resultadosConclusiones tercera muestra.En general el grosor de las capas superiores al periclico es el mismo y las respuestas de cada una de estas capas son similares, por lo cual la respuesta polarimtrica es la misma que en la zona sana.conclusiones La respuesta polarimtrica de un colon sano es la suma de las contribuciones de sus capas constituyentes. El cncer destruye el orden natural por: incremento de densidad celular y mutaciones bioqumicas y morfolgicas de las clulas, con posible secrecin de mucosa y desarrollo de estroma.La respuesta polarimtrica depende de: densidad celular, grosor de la capa cancerosa, grado de ulceracin y profundidad de penetracin de la luz.Determina el tipo de cncer, su avance y penetracin que slo son visibles con exmenes histolgicos.Este mtodo no remplaza los exmenes histolgicos pero puede proveer informacin til para seleccionar las zonas a extirpar para ser estudiadas con ms detalle.

ConclusionesCuando se nombra que |M22|=|M33|>|M44| se refieren a irradiancias en este caso las primeras dos hacen referencia a estados lineales de polarizacin.El trabajo futuro es realizar exmenes in vivoSe requiere una calibracin pues los resultados son relativos a la muestra y al tipo de cncer.