Unraveling the blue shift in porphyrin fluorescence in glioma: The 620 nm peak and its potential significance in tumor biology
Notice bibliographique
Résumé
In glioma surgery, the low-density infiltration zone of tumors is difficult to detect by any means. While, for instance, 5-aminolevulinic acid (5-ALA)-induced fluorescence is a well-established surgical procedure for maximizing resection of malignant gliomas, a cell density in tumor tissue of 20–30% is needed to observe visual fluorescence. Hyperspectral imaging is a powerful technique for the optical characterization of brain tissue, which accommodates the complex spectral properties of gliomas. Thereby, knowledge about the signal source is essential to generate specific separation (unmixing) procedures for the different spectral characteristics of analytes and estimate compound abundances. It was stated that protoporphyrin IX (PpIX) fluorescence consists mainly of emission peaks at 634 nm (PpIX634) and 620 nm (PpIX620). However, other members of the substance group of porphyrins fluoresce similarly to PpIX due to their common tetrapyrrole core structure. While the PpIX634 signal has reliably been assigned to PpIX, it has not yet been analyzed if PpIX620 might result from a different porphyrin rather than being a second photo state of PpIX. We thus reviewed more than 200,000 spectra from various tumors measured in almost 600 biopsies of 130 patients. Insufficient consideration of autofluorescence led to artificial inflation of the PpIX620 peak in the past. Recently, five basis spectra (PpIX634, PpIX620, flavin, lipofuscin, and NADH) were described and incorporated into the analysis algorithm, which allowed more accurate unmixing of spectral abundances. We used the improved algorithm to investigate the PpIX620 signal more precisely and investigated coproporphyrin III (CpIII) fluorescence phantoms for spectral unmixing. Our findings show that the PpIX634 peak was the primary source of the 5-ALA-induced fluorescence. CpIII had a similar spectral characteristic to PpIX620. The supplementation of 5-ALA may trigger the increased production of porphyrins other than PpIX within the heme biosynthesis pathway, including that of CpIII. It is essential to correctly separate autofluorescence from the main PpIX634 peak to analyze the fluorescence signal. This article highlights the need for a comprehensive understanding of the spectral complexity in gliomas and suggests less significance of the 620 nm fluorescence peak for PpIX analysis and visualization.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».