Single-cell Raman spectroscopy detects pediatric focal cortical dysplasia
Notice bibliographique
Résumé
Significance: Focal cortical dysplasia (FCD) type II is the leading cause of drug-resistant focal epilepsy in children. While surgical resection offers the only definitive cure, its success is hindered by the challenge of precisely identifying the lesion and its boundaries. Despite advancements in neuroimaging, FCD type II often remains elusive, complicating surgical planning and outcome optimization. Enhanced detection methods are crucial to improving the precision of resection and, ultimately, achieving seizure freedom in affected patients. Aim: Advanced techniques for detecting FCD type II margins during surgery are critically needed to enhance postoperative outcomes. Spontaneous Raman spectroscopy is a label-free optical method that allows the characterization of the tissue's biochemical composition. The goal of this proof-of-concept study was to compare-in pediatric patients-the spectral signature of abnormal cells in FCD tissue with cells associated with the normal cortex. Approach: A Raman microspectroscopy imaging workflow was developed and applied to 70 surgical specimens from 30 focal epilepsy patients diagnosed with FCD type II. Raman spectra from individual cells were recorded from FCD type II specimens (dysmorphic neurons and balloon cells) and normal brains (neurons). Machine learning models (support vector machines) were trained, validated, and tested to distinguish FCD tissue from the normal brain as well as to distinguish between two disease subtypes, i.e., FCD types IIa and IIb. Results: A total of 1420 single-cell spectra were acquired and spectral differences determined between FCD type II and normal cortex, as well as between FCD type IIa and type IIb. Machine learning distinguished FCD type II from the normal cortex with 96% accuracy, 100% sensitivity, and 95% specificity. FCD types IIa and IIb specimens were distinguished with 92% accuracy, 100% sensitivity, and 86% specificity. Conclusions: The Raman spectroscopy signature of single cells associated with FCD tissue was established. This provides credence to the hypothesis that Raman spectroscopy as a technique-if implemented using a fiber optics system-has the potential for safely optimizing the extent of FCD type II resection in pediatric focal epilepsy surgery. In addition, this technique provides insights into multiple biochemical alterations within dysplastic tissues, which may contribute to the underlying mechanisms of epileptogenesis.
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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 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».