Αφηρημένο

Αυτή η εργασία αναφέρει τη χρήση της ανάλυσης στρώμα για να βοηθήσει τη διάγνωση της ζωής του φθορισμού της τραχηλικής ενδοεπιθηλιακής νεοπλασίας (CIN) από την H & amp ? Ε βαμμένες τομές τραχηλικού ιστού. Η μέση τιμή και τυπική απόκλιση των ζωών σε ενιαία περιοχή ενδιαφέροντος (ROI) του τραχηλικού επιθηλίου είχαν προηγουμένως αποδειχθεί ότι συσχετίζονται με το χρυσό πρότυπο ιστοπαθολογική ταξινόμηση του πρώιμου καρκίνου του τραχήλου της μήτρας. Αυτά που ορίστηκε προηγουμένως μόνο τα ROI ήταν διχασμένη σε στρώματα για ανάλυση. Ένα μοντέλο 10-στρώμα αποκάλυψε μια σταθερή αύξηση στη διάρκεια ζωής του φθορισμού από το εσωτερικό προς το εξωτερικό επιθηλιακό στρώματα του υγιούς ιστού τομές, υποδηλώνοντας μια στενή συσχέτιση με την κυτταρική ωριμότητα. Η μικρότερη διάρκεια ζωής και ελάχιστη διάρκεια ζωής αύξηση προς την επιθηλιακά επιφάνεια του CIN-πληγείσες περιοχές βρίσκονται σε καλή συμφωνία με την απουσία της κυτταρικής ωρίμανσης σε CIN. Η μέση διάρκεια ζωής στρώμα στο τραχηλικό επιθήλιο του πρώτου μισού χρησιμοποιήθηκαν ως φορείς γνώρισμα για ακραίες μηχανικής μάθησης (ELM) διακρίσεις ταξινομητή. Διαπιστώθηκε ότι η προτεινόμενη τεχνική ανάλυση στρώμα βελτιώνει σημαντικά την ευαισθησία και ειδικότητα σε 94,6% και 84,3%, αντίστοιχα, τα οποία μπορούν να συμπληρώσουν καλύτερα την παραδοσιακή χρυσό πρότυπο του τραχήλου της μήτρας ιστοπαθολογικές εξετάσεις

Παράθεση:. Gu J, Fu CY, ng BK, Liu LB, Lim-Tan SK, Lee ΚΕΓ (2015) Ενίσχυση της Πρώιμης του τραχήλου της μήτρας Διάγνωση του καρκίνου με επιθηλιακό στρώμα Ανάλυση φθορισμού Lifetime Εικόνες. PLoS ONE 10 (5): e0125706. doi: 10.1371 /journal.pone.0125706

Ακαδημαϊκό Επιμέλεια: Margaret McLaughlin-Drubin, Brigham και Γυναικών Νοσοκομείο /Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ, Ηνωμένες Πολιτείες |

Ελήφθη: 26, Δεκεμβρίου του 2014? Αποδεκτές: 18, Μαρτίου, 2015? Δημοσιεύθηκε: May 12, 2015

Copyright: © 2015 Gu et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα: Όλα τα σχετικά δεδομένα είναι εντός του Υποστηρίζοντας αρχεία πληροφοριών του χαρτιού και

Χρηματοδότηση:. Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι το έργο αυτό υποστηρίζεται από ένα εσωτερικό επιχορήγηση εκκίνησης (SUG /NBK /2014) από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Nanyang. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

Κάθε χρόνο, περίπου 300.000 γυναίκες πεθαίνουν από καρκίνο του τραχήλου της μήτρας, με περίπου 510.000 νέες περιπτώσεις διαγιγνώσκονται [1, 2]. Πριν από τη διηθητικού καρκίνου είναι η φάση βραδείας ανάπτυξης τραχηλική ενδοεπιθηλιακή νεοπλασία (CIN), στον οποίο είναι εφικτή η έγκαιρη ανίχνευση και θεραπεία. Κατά συνέπεια, έχουν πολλά πρωτόκολλα του τραχήλου της μήτρας έχουν εφαρμοστεί για την ανίχνευση των προκαρκινικών του τραχήλου της μήτρας αλλαγές και οι καρκίνου του τραχήλου της μήτρας που σχετίζονται θάνατοι έχουν μειωθεί σημαντικά.

Η κύρια μέθοδος ελέγχου για τον πρώιμο καρκίνο του τραχήλου της μήτρας είναι το τεστ Παπανικολάου Παπανικολάου (Pap). Τα κύτταρα από τον τράχηλο τοίχο με υποψία σημάδια της νεοπλασίας συλλέγονται για μικροσκοπική εξέταση. Ωστόσο, το τεστ Παπανικολάου είναι περίπλοκη και υψηλής έντασης εργατικού δυναμικού και δείχνει μια ταυτόχρονη χαμηλή ευαισθησία (≤58%) και ειδικότητα (69%) [3, 4], γεγονός που συνεπάγεται την ανάγκη για επαναλαμβανόμενες δοκιμές για τη μείωση των ψευδώς αρνητικά. Επιπλέον, κολποσκόπηση πρέπει να διεξαχθεί στη συνέχεια για να επιβεβαιωθεί η ανωμαλία. Στα χέρια των εμπειρογνωμόνων κολποσκόπηση θα μπορούσε να επιτύχει εξαιρετική ευαισθησία (& gt? 90%), αλλά χαμηλή ειδικότητα (& lt? 50%), το οποίο απαιτεί περαιτέρω κατευθυνόμενη βιοψία για οριστική [5] διάγνωση. Η αραιά-φέτες βιοψίας βάφονται με αιματοξυλίνη και ηωσίνη (Η & amp? Ε) για να ενισχύσει την οπτική αντίθεση για ιστοπαθολογική αξιολόγηση. Αιματοξυλίνη βάφει τους πυρήνες μωβ, ενώ ηωσίνη βάφει την ενδοκυττάρια και εξωκυττάρια πρωτεΐνη ροζ. Τα μορφολογικά χαρακτηριστικά, όπως είναι το σχήμα των κυττάρων, τα πυρηνικά μέγεθος και η αναλογία των πυρηνικών προς κυτταρόπλασμα (N /C) που χρησιμοποιείται συνήθως ως διαγνωστικά κριτήρια από ιστοπαθολόγους για τον εντοπισμό μη φυσιολογικών κυττάρων [6, 7].

τραχήλου της μήτρας προκαρκινικές καταστάσεις είναι περιγράφεται από ένα καλά καθορισμένο σύστημα ταξινόμησης τριών επιπέδων που ονομάζεται τραχηλική ενδοεπιθηλιακή νεοπλασία (CIN) [8, 9]. CINS κατατάσσονται στους βαθμούς, δηλαδή CIN1 (ήπια δυσπλασία), CIN2 (μέτρια δυσπλασία) και CIN3 (σοβαρή δυσπλασία) [10]. Οι τρεις ποιότητες CIN αναφέρονται στο πάχος του επιθηλίου που επηρεάζονται από τα ανώμαλα κύτταρα [11]. Όταν η βασική τρίτο του επιθηλίου αντικαθίσταται από τα ανώμαλα κύτταρα, ο ιστός ιστολογικά ορίζεται ως CIN1. CIN2 χρησιμοποιείται όταν το μεσαίο και βασικό τρίτο επιθήλιο καταλαμβάνεται από νεοπλασματικά κύτταρα, ενώ η πλήρης αντικατάσταση των ανώμαλων νεοπλασματικών κυττάρων ορίζει CIN3. Στα περισσότερα νοσοκομεία, τον προσδιορισμό του βαθμού CIN του Η &? Ε τομές ιστού θεωρείται το χρυσό πρότυπο για τη διάγνωση του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας [12, 13]. Ωστόσο, μεγάλη μεταβλητότητα μπορεί να υπάρχει σε διαγνωστικά αποτελέσματα, λόγω της διαδικασίας εντάσεως εργασίας και την υποκειμενική ερμηνεία που εμπλέκονται [14]. Επιπλέον, η εφαρμογή αυτής της προσέγγισης απαιτεί εκτεταμένη υποδομή, προσωπικό και οικονομικούς πόρους. Οι γυναίκες, ιδιαίτερα εκείνων που προέρχονται από περιοχές με χαμηλές ρυθμίσεις πόρων, δεν μπορούν να έχουν πρόσβαση σε αυτά τα προγράμματα προσυμπτωματικού ελέγχου [15]. Ως εκ τούτου, οι νέες αυτοματοποιημένες μορφές απεικόνισης που επιτρέπουν την μη επεμβατική και ακριβέστερη αξιολόγηση καρκινώματος του τραχήλου θα ξεπεραστούν αυτοί οι περιορισμοί και σε μεγάλο βαθμό τη βελτίωση της πρόληψης του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας.

Αρκετές οπτικές τεχνικές έχουν αναπτυχθεί για να βοηθήσουν την in vivo και in vitro διάγνωση του τραχήλου της μήτρας προκαρκινικών [5, 16-21]. Οι τεχνικές αυτές διαφέρουν από το χρυσό πρότυπο διάγνωση στον τρόπο επεξεργασίας των ιστών. Ειδικότερα, φασματοσκοπία ανάκλασης, φασματοσκοπία ελαστική σκέδαση και φασματοσκοπία φθορισμού ικανή χαρακτηρίζουν μορφολογικές και βιοχημικές πληροφορίες έχουν χρησιμοποιηθεί για διαγνωστικούς σκοπούς. Η χρήση των Η &? Ε βαφή σαν ένα παράγοντα αντίθεσης σε μη γραμμική απεικόνιση και φθορισμού απεικόνισης έχει αναφερθεί αλλού [22-24], αλλά λανθάνουσες διαγνωστική αξία του για την ανίχνευση του καρκίνου δεν έχει ακόμη διερευνηθεί πλήρως. προηγούμενη μελέτη μας [25] για τυπική Η &? Ε χρώση του τραχήλου της μήτρας ιστών έδειξε ότι η απεικόνιση της ζωής φθορισμού (FLIM) ήταν ιδιαίτερα χρήσιμη για την ανίχνευση μη φυσιολογικών βιοχημικές αλλαγές που σχετίζονται με CIN. Η τεχνική FLIM έχει το πλεονέκτημα ότι είναι ευαίσθητα σε βιοχημικές αλλαγές στον ιστό του μικρο-περιβάλλον το οποίο συσχετίζεται με την παθολογία του ιστού [26, 27]. Επιπλέον, Η &? Ε τομές τραχηλικού ιστού παράγουν πολύ ισχυρότερο εκπομπής φθορισμού σε σύγκριση με το χαμηλό αυτοφθορισμό από μη χρωσμένα ιστούς [25]. Η διαγνωστική ικανότητα έτσι ενισχύεται από τον ακριβέστερο υπολογισμό των αξιών της ζωής φθορισμού που προέρχονται από μεγάλο αριθμό φωτονίων εκπομπών [28]. Επιπλέον, οι διακυμάνσεις φωτισμού και αντικείμενα χρώση αποβάλλεται από το χρόνο ζωής φθορισμού είναι ανεξάρτητη της δύναμης διέγερσης και της συγκέντρωσης φθοροφόρου [29].

Το χρυσό πρότυπο διάγνωση της αυχενικής προκαρκινικών (CIN) βασίζεται στην αναλογία του επιθηλίου που επηρεάζονται από νεοπλασία, γεγονός που υποδηλώνει ότι διαγνωστικές πληροφορίες υπάρχει στις στρωματικές δομές των τμημάτων τραχηλικού ιστού. Σε αυτό το έργο, η διαγνωστική αξία των στρωματικών δομών της H & amp? E τομές τραχηλικού ιστού ερευνήθηκε με FLIM. Η &? Ε τομές τραχηλικού ιστού κατατάσσονται σε κατηγορίες φυσιολογικών και τραχηλική ενδοεπιθηλιακή νεοπλασία (CIN 1, CIN2, CIN3) χρησιμοποιήθηκαν για την απεικόνιση και την ανάλυση διάρκεια ζωής φθορισμού. τιμές Ισόβια για πρώτη φορά αναλύεται σε ένα μοντέλο 3-στρώματος σύμφωνα με το πρότυπο (CIN) διάγνωση. Στη συνέχεια, επιθηλιακά περιοχές αυτών των τμημάτων τραχηλικού ιστού χωρίστηκαν σε 10 ίσα στρώματα και αναλύθηκαν. Το μοντέλο 10-στρώμα βασίζεται στα ευρήματα ότι επιθήλιο γενικά αποτελείται από περίπου 10 στρώματα [11]. Η βασική στιβάδα η οποία προσκολλάται προς τη βασική μεμβράνη έχει πάχος ενός κυττάρου. Πάνω από αυτό το στρώμα είναι τα κύτταρα τα οποία παραβασικών είναι δύο έως τρεις κύτταρα σε πάχος. Αυτά παραβασικών κύτταρα ωριμάζουν και σχηματίζουν το άνω ενδιάμεσο και επιφανειακό στρώμα. Τέτοια διαίρεση στρώμα εφαρμόστηκε για την αξιολόγηση των διαγνωστικών τιμές των δεδομένων της ζωής του φθορισμού μετράται από κάθε κυτταρικό στρώμα. διανύσματα χαρακτηριστικών που περιλαμβάνουν χρόνους ζωής από διαφορετικά στρώματα των επιθηλιακών ιστών τροφοδοτήθηκαν μέσα σε ένα ακραίο μηχανικής μάθησης (ELM) ταξινομητής νευρωνικό δίκτυο [30, 31] για διακρίσεις μεταξύ των φυσιολογικών και CIN. ELM ταξινομητή επιλέχθηκε λόγω της ικανότητάς του να εντοπίζει τις πολύπλοκες τάσεις με καλή απόδοση γενίκευσης σε εξαιρετικά γρήγορη ταχύτητα εκμάθησης.

Αυτή η εργασία έδειξε ότι υπάρχουν ένα βέλτιστο αριθμό του τραχήλου της μήτρας επιθηλιακά στρώματα για να εξετάσει κατά την ανάλυση κατά την οποία το διαγνωστικό ακρίβεια μεγιστοποιείται. Η ακρίβεια εδώ αξιολογήθηκε όσον αφορά την ευαισθησία και την ειδικότητα. Είναι ενδιαφέρον, εντοπίσαμε το πάνω μισό επιθήλιο ως αποτελεσματική ζώνη για τη διάγνωση FLIM με ταυτόχρονα υψηλή ευαισθησία (94,6%) και η ειδικότητα (84,3%). Το ληφθέν μέσο της ευαισθησίας και της ειδικότητας είναι περίπου 1,5 φορές καλύτερα από αυτά σε ολόκληρο το επιθήλιο και μοντέλα επιθήλιο 3-στρώμα. Η προτεινόμενη ανάλυση στρώμα FLIM διάγνωση μπορεί περαιτέρω ενίσχυση και συμπλήρωση των παραδοσιακών ιστοπαθολογικές εξετάσεις του τραχήλου της μήτρας ασθενειών με καλύτερη διαγνωστική ακρίβεια.

Υλικά και Μέθοδοι

Δείγματα

Ένα σύνολο των 32 H & amp ? E τομές τραχηλικού ιστού των 32 ασθενών από το ΚΚ των Γυναικών και Νοσοκομείο Παίδων (KKH), της Σιγκαπούρης χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση που πραγματοποιήθηκε σε αυτή τη μελέτη. Κάθε επιλέξει το τμήμα έχει σαφή στρωματοποιημένο στρώματα που διευκολύνουν την ανάλυση στρώμα που πρέπει να γίνουν για αυτή την πιλοτική μελέτη. Αυτές οι τομές ιστών παθολογικά εξετάστηκαν από ανώτερος σύμβουλος από το KKH και τις περιφέρειες που προσδιορίζονται στο επιθήλιο ταξινομήθηκαν ως κανονικό, CIN1, CIN2 και CIN3. Το σύνολο του δείγματος περιλαμβάνει 10 κανονικό, 8 CIN1, 6 CIN2 και 8 CIN3 τομές τραχηλικού ιστού. Η μελέτη αυτή εξετάστηκε και εγκρίθηκε από την τοπική επιτροπή δεοντολογίας (ΚΚ της Γυναίκας και Νοσοκομείο Παίδων (KKH), Σιγκαπούρη) και Institutional Review Board (CIRB 2010/745 /C). Γραπτή συγκατάθεση λήφθηκε από τους συμμετέχοντες για τη χρήση των πληροφοριών σε ιατρικές μελέτες.

πρωτόκολλο απεικόνισης και εφ ‘όρου ζωής Υπολογισμός

Το πρωτόκολλο απεικόνισης ήταν πανομοιότυπο με εκείνο που χρησιμοποιείται στην προηγούμενη εργασία μας [25]. Λευκό φως μικροσκόπιο χρησιμοποιήθηκε αρχικά για να εντοπίσετε τις προσδιοριζόμενες περιοχές ενδιαφέροντος και ένα σύστημα μέτρησης φθορισμού χρονικής ανάλυσης, που περιλαμβάνει ένα μικροσκόπιο συνεστιακό λέιζερ σάρωσης (LSM 510, Carl Zeiss, Γερμανία) και μια καταμέτρηση απλού φωτονίου χρονικά συσχετισμένων (TCSPC) σύστημα, χρησιμοποιήθηκε για την απεικόνιση της ζωής φθορισμού. Η φωτεινή πηγή φωτισμού είναι ένα femtosecond Ti: λέιζερ σαπφείρου (Coherent Mira 900, 76 MHz, 200 fs) που λειτουργεί σε μήκος κύματος 760 nm. Ένας 20 χ αντικειμενικό φακό (Fluar, Carl Zeiss, ΝΑ = 0.75) χρησιμοποιήθηκε για την εστίαση της δέσμης λέιζερ διέγερσης προς το δείγμα ιστού και να συλλέγουν την εκπομπή φθορισμού. εικόνες ζωής φθορισμού συνελήφθησαν σε ένα χρόνο σάρωσης παράθυρο των 10 ns, με χρονική ανάλυση των περίπου 39 ps. Ο χρόνος απόκτησης για μια εικόνα που αποτελείται από 256 × 256 pixels ήταν 60 s. Η εικόνα έχει μέγεθος εικονοστοιχείου περίπου 1,8 μm.

Η διάρκεια ζωής του φθορισμού

τ

ορίζεται ως η στιγμή που η ένταση φθορισμού εκπομπής μειώνεται σε 1 /e της αρχικής του τιμής μετά από ένα φθοροφόρο είναι διεγείρεται από έναν παλμό φωτός. Ο μηχανισμός αποσύνθεσης της έντασης εκπομπής φθορισμού

I

(t) περιγράφεται από [32] 🙁 1) όπου τ = 1 /(Kr + KNR), Kr και KNR είναι η ακτινοβολίας και μη ακτινοβολίας μετάβασης τα ποσοστά, αντίστοιχα, και

t

είναι ο χρόνος που μεσολαβεί από το φως διέγερσης. Η διάρκεια ζωής του φθορισμού υπολογίστηκε με το εμπορικό λογισμικό SPCImage (Becker & amp? Hickl, Germany). Η τιμή κατωφλίου για καμπύλης ορίστηκε σε 50 φωτόνια, έτσι ώστε σκοτεινό pixel με αθροιστικές μετρήσεις φωτονίων μικρότερη του 50 δεν είχαν συμπεριληφθεί στον υπολογισμό της ζωής. Η λειτουργία απόκριση του οργάνου (IRF) εκτιμήθηκε με βάση την άνοδο άκρη της καμπύλης αποσύνθεσης και ένα διπλό εκθετικό μοντέλο χρησιμοποιήθηκε για μια καλή προσαρμογή καμπύλης με μειωμένη chi-square αξία του (χ2) πλησιάζει την ενότητα. Το διπλό εκθετικό μοντέλο της χαρακτηριστικής αποσύνθεσης φθορισμού εκφράζεται ως: (2) όπου τ

1 και τ

2 είναι οι διάρκειες ζωής φθορισμού, και ένα

1 και a

2 είναι η κλασματική συμβολή του κάθε συστατικό της ζωής. αξιών σε όλη τη ζωή, τ

1 και τ

2, ελήφθησαν με τη χρήση μη γραμμικών ελαχίστων τετραγώνων (NLLS) αλγόριθμο [33]. προηγούμενη εργασία μας έχει δείξει ότι η μεγαλύτερη συνιστώσα της ζωής τ

2 διανομή αποδώσει την αξιοσημείωτη διαγνωστικό αντίθεση μεταξύ των διαφόρων σταδίων του τραχήλου της μήτρας καρκίνου [25]. Από την άλλη πλευρά, όσο μικρότερη είναι συστατικό διάρκεια ζωής τ

1 με μία τυπική τιμή ~ 30 ps και αποδόθηκε στην ενόργανη χρόνο απόκρισης και δεν έχει συσχέτιση με την παθολογία του ιστού. Μια ψευδής χρώματος ζωής εικόνα που αποτελείται από 256 × 256 pixels δημιουργήθηκε από τη χαρτογράφηση ένα συγκεκριμένο χρώμα με την αξία της ζωής του τ

2 σε κάθε pixel.

τραχήλου της μήτρας επιθηλιακό στρώμα Ορισμός και Feature Vectors

περιοχές επιθηλίου του τραχήλου της μήτρας εικόνες διάρκεια ζωής χωρίστηκαν σε στρώματα για να αναλύσει τα χαρακτηριστικά του τ συστατικού διάρκεια ζωής

2 κατά μήκος της επιθηλιακής κατεύθυνση της ανάπτυξης. Τα κύτταρα στο επιθήλιο αναπτύσσονται και διαφοροποιούνται προοδευτικά στην κατεύθυνση προς την επιθηλιακή επιφάνεια. Η βασική μεμβράνη, ένα λεπτό και μη κυτταρικό περιοχή μεταξύ του επιθηλίου και του γειτονικού στρώματος, αποτελεί εμπόδιο για την προς τα κάτω επιθηλιακή ανάπτυξη και παραβιαστεί μόνο αν το επιθήλιο υποβάλλεται σε κακοήθη μετασχηματισμό [34]. Η δομική διαφορά σε επιθήλιο και στρώμα καθιστά σαφώς διακρίνονται σε λευκό φως εικόνας και η διάρκεια ζωής φθορισμού εικόνα όπως φαίνεται στο Σχ 1. Η βασική μεμβράνη χαρακτηρίζεται από ένα λευκό διακεκομμένη γραμμή L, ενώ η επιθηλιακή επιφάνεια εκτίθεται με λευκό διακεκομμένη γραμμή Μ (Σχ 1Β). Επιθηλιακά πάχος ορίζεται ως η απόσταση από ένα σημείο επί της επιθηλιακής επιφάνειας προς την βασική μεμβράνη κατά μήκος της κατεύθυνση κάθετη προς τη βασική μεμβράνη. Στη μέτρηση μας το επιθήλιο έχει γενικά ένα πάχος 260 ± 60 μm στο ακαθάριστο εξέταση η οποία είναι συνεπής με τα δεδομένα της βιβλιογραφίας των 200-500 μm [35]. Το επιθήλιο χωρίστηκε σε 3 και 10 ίσα στρώματα πάχους, αντίστοιχα κατά μήκος της κατεύθυνσης της ανάπτυξης ιστού [34] για την ανάλυση διάρκεια ζωής. Το ROI στο επιθήλιο για ανάλυση διάρκεια ζωής ορίζεται με ίσο πλάτος κάθε διαιρεμένη στρώματος. Το σχήμα 1Γ δείχνει μία τυπική τραχηλικό τμήμα ιστού επιθήλιο διαιρείται σε 10 στρώματα. Layer 1 αναφέρεται στην βασική στιβάδα ενώ στρώση 10 υποδεικνύει το επιφανειακό στρώμα. Η ανάλυση μοντέλο 3-στρώμα έχει μεγάλο ενδιαφέρον για διαγνωστικούς σύγκριση λόγω της κλασικό ορισμό του CIN, η οποία βασίζεται από το πάχος του επιθηλίου που καλύπτονται από νεοπλασματικά κύτταρα. Από την άλλη πλευρά, το μοντέλο 10-στρώμα χρησιμοποιείται για την προσέγγιση της βιολογικής δομής ενός τραχηλικού επιθηλίου, με την κυτταρική ωριμότητα του αυξάνεται προς την επιθηλιακή επιφάνεια. Έτσι, το μοντέλο ανάλυσης 10-στρώμα έχει το πλεονέκτημα της αξιολόγησης των κυττάρων CIN σε συνάρτηση με το επίπεδο ωριμότητας τους. Τέλος, η μέση (

μ

) και τυπική απόκλιση (

σ

) της ζωής σε κάθε χωρίζεται στρώμα υπολογίστηκε για την ταξινόμηση των ιστών.

(α) Λευκό φως εικόνα το H & amp? Ε χρωματισμένο τμήμα ιστού (β) Λάθος χρώμα φθορισμού ζωής εικόνα με κλίμακα μπαρ 0-2 ns. βασικής μεμβράνης σημαδεύτηκε από λευκή διακεκομμένη γραμμή

L

και επιφανειακά επιθήλιο που οριοθετείται από λευκή διακεκομμένη γραμμή

Μ

. (Γ) Τα εικονοστοιχεία σε κάθε διαιρούμενο στρώμα ελήφθησαν με μετακίνηση pixels βασικής μεμβράνης στην κατεύθυνση κάθετη προς την βασική μεμβράνη προς την επιθηλιακή επιφάνεια. Τα στρώματα αριθμημένα σταδιακά από το 1 έως το 10. Pixels σε κάθε χωρίζεται στρώμα αποτελούν το ROI.

Η

Extreme Μηχανική Μάθηση Ταξινόμηση αλγόριθμος

Οι διακρίσεις μεταξύ των φυσιολογικών και προκαρκινικών (CIN1, CIN2, CIN3) του τραχήλου της μήτρας ιστοί διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας ένα νευρωνικό δίκτυο ταξινομητή ELM. Σε σύγκριση με άλλες συμβατικές νευρωνικών ταξινομητών δικτύου, όπως οι μηχανές διανυσμάτων υποστήριξης (SVMs) και back-διάδοσης μέθοδο (BP), ELM έχει καλύτερη απόδοση γενίκευσης με μεγαλύτερη ταχύτητα μάθησης, επειδή όλα τα βάρη στις κρυφές κόμβων που δημιουργούνται τυχαία, χωρίς την ανάγκη να να συντονιστεί επαναληπτικά [36]. Ο αλγόριθμος εκμάθησης ELM υλοποιείται ως εξής. Σκεφτείτε μια εκπαίδευση που Ψ = {(

x

i,

t

i) |

x

i = [

x

i1,

x

i2, …,

x

στο ]

Τ ε

R

n

t

i = [

t

i1,

t

i2, …,

t

im] ε

R

m, i = 1, …,

Ν

} όπου

x

i και

t

i προσδιορίζει τα διανύσματα χαρακτηριστικών της ζωής εισόδου και το σχετικό στόχο εξόδου που περιγράφουν την παθολογική κατάσταση, και

Ν

αντιπροσωπεύει τον αριθμό των δειγμάτων στο που η εκπαίδευση. Το κρυφό στρώμα μήτρας εξόδου H και το βάρος εξόδου β του νευρικού δικτύου υπολογίζονται στα ακόλουθα βήματα:

Τυχαία βάρος εισόδου διανυσμάτων α

i και κρυφό κόμβο προκατάληψη β

i, i = 1, …,

L

όπου

L

είναι ο αριθμός των κρυφών κόμβων.

L

αξία προσαρμόστηκε έτσι ώστε η μέγιστη ακρίβεια διακρίσεις επιτεύχθηκε σε αυτή τη μελέτη.

Υπολογίστε τη λειτουργία εξόδου κάθε κρυφό κόμβο g (μια

i, b

i, x ), i = 1, …, Ν και το κρυφό στρώμα μήτρας εξόδου H = [

g

(α

1, β

1,

x

), …,

g

(α

L, b

L

,

x

)]. Εδώ,

g

(α

i, b

i,

x

) = 1 /(1 + exp [- (α

i ∙

x

+ b

i)]).

Προσδιορίστε το βάρος εξόδου, β = H

+ T όπου H

+ είναι η Moore-Penrose γενικευμένη αντίστροφη της εξόδου κρυφό στρώμα μήτρα H και H ικανοποιεί την εξίσωση Ηρ =

t

, όπου β = [β

1, …, β

L

]

Τ.

σε αυτό το έργο,

ν

καθορίζει τον συνολικό αριθμό των συστατικών χαρακτηριστικό σε κάθε δείγμα. Στην ανάλυση 3-στρώμα,

μ

και

σ

από το στρώμα 1 έως 3 στρώμα αποτελούν ένα σύνολο 6 συστατικά χαρακτηριστικό και έτσι

n

= 6. Εν τω μεταξύ,

m

δείχνει τις δύο πιθανές παθολογικές καταστάσεις ενός δείγματος του τραχήλου της μήτρας ιστού, π.χ. φυσιολογικά ή προκαρκινικά, και έτσι

m

= 2.

Σε ELM, το βάρος εξόδου β του νευρωνικού δικτύου είναι η πρώτη υπολογίζεται με βάση τα διανύσματα χαρακτηριστικών εισόδου και εξόδου γνωστές στόχο τους από την εκπαίδευση σύνολο δεδομένων. Αυτό το βάρος εξόδου β στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό της παραγωγής των διανυσμάτων χαρακτηριστικών στο σύνολο των δεδομένων δοκιμής και σε σύγκριση με τις γνωστές έξοδο στόχο τους για την εξαγωγή της διαγνωστικής ακρίβειας.

τεχνική Cross-επικύρωσης εφαρμόστηκε για να επιτευχθεί αμερόληπτη επιλογή του δεδομένα εκπαίδευσης και δεδομένα δοκιμών. Βασικά, χωρίζει τυχαία ολόκληρο το σύνολο δεδομένων στην κατάρτιση του συνόλου δεδομένων και το σύνολο δεδομένων δοκιμών. Τα δεδομένα εκπαίδευσης και τα σύνολα δεδομένων δοκιμών της ίσης μεγέθη που χρησιμοποιούνται για να μεγιστοποιήσετε την ακρίβεια του αλγορίθμου ELM σε αυτή την περίπτωση. Ως εκ τούτου, χαρακτηριστικό φορείς από 16 τυχαία επιλεγμένα δείγματα επελέγησαν ως δεδομένα εκπαίδευσης ενώ χαρακτηριστικό διανύσματα από τα υπόλοιπα 16 δείγματα χρησιμοποιήθηκαν για τη δοκιμή. Ένα σύνολο από 1000 τυχαία σύνολα δεδομένων εκπαίδευσης και δοκιμής παρήχθησαν για τον υπολογισμό για τη μείωση της προκατάληψης κατάταξης. Για κάθε σύνολο τυχαία επιλεγμένα δεδομένα εκπαίδευσης και δεδομένα δοκιμών, ELM εφαρμόζεται για τη διάκριση μεταξύ ιστολογικά εντοπιστεί κανονικά και CIN δείγματα. Η διαγνωστική ακρίβεια (ευαισθησία και ειδικότητα) για κάθε σύνολο δεδομένων εκπαίδευσης και δεδομένα δοκιμών υπολογίζεται στη συνέχεια με σύγκριση του αποτελέσματος ELM με την ιστολογική ταυτοποίηση. Τέλος, η ευαισθησία και η ειδικότητα από τα 1000 σύνολα δεδομένων υπολογίστηκαν αναλόγως για σύγκριση σημαίνει.

Αποτελέσματα

Διανομή σε όλη τη ζωή σε ολόκληρο τραχηλικό επιθήλιο

Σχήμα 1Α δείχνει το λευκό- φως μικροσκοπική εικόνα μιας τυπικής η &? Ε χρώση φυσιολογικό τραχηλικό ιστό και το Σχήμα 1Β δείχνει την αντίστοιχη διάρκεια ζωής φθορισμού εικόνας. Μια σύγκριση μεταξύ των δύο εικόνων αποκαλύπτει ότι επιπλέον βιοχημικές αντίθεσης θα μπορούσε δυνητικά να εξαχθεί από την εικόνα διάρκεια ζωής για τον χαρακτηρισμό του τραχήλου της μήτρας ιστούς. Μπορεί να φανεί ότι η περιοχή επιθήλιο αποτελείται από πολλαπλά στρώματα στενά συσκευασμένα κύτταρα. Η περιοχή στρώμα, το οποίο αποτελείται από ινοβλάστες, τα λεία μυϊκά κύτταρα και κολλαγόνο [37], είναι τελείως διαφορετικές. Το όριο μεταξύ των δύο περιοχών μπορεί να προσδιοριστεί εύκολα όπως απεικονίζεται στο Σχήμα 1Β.

Το κύτταρο-πλούσια περιοχή επιθήλιο ειδικά μελετηθεί και έχουν διαγνωστεί με την τεχνική FLIM από το καρκίνων του τραχήλου προέρχονται κυρίως από το επιθήλιο [38]. Η διαγνωστική αξία της μέσης (

μ

) και τυπική απόκλιση (

σ

) του τ

2 διανομής σε όλη την επιθήλιο εξερευνήθηκε για πρώτη φορά για τη σύγκριση με την ανάλυση στρώμα. Φυσιολογικά δείγματα βρέθηκαν να έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής στην περιοχή από 670 ps 1000 ps, ​​ενώ προκαρκινικών ιστών έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής που διανέμονται από 450 ps σε 850 ps. Από την άλλη πλευρά, φυσιολογικά δείγματα έχουν διάρκεια ζωής

σ

τιμές κατανέμονται μεταξύ 150 PS και 200 ​​PS, ενώ προκαρκινικές δείγματα έχουν διάρκεια ζωής

σ

τιμές στο εύρος των 170 ps σε 280 ps. Αυτό επιτρέπει μια διάκριση πρέπει να γίνει μεταξύ φυσιολογικών και προκαρκινικών τραχηλικών δειγμάτων που βασίζονται σε προηγούμενες εργασίες μας [25]. Η διαγνωστική ακρίβεια της ανάλυσης ολόκληρου του επιθηλίου αξιολογήθηκε με ELM ταξινομητή, δίνοντας μια μέση ευαισθησία 62,2% και ειδικότητα 52,3%.

Τρία-Layer Ανάλυση του τραχηλικού επιθηλίου Ισόβια

Κάθε τραχηλικό επιθήλιο χωρίστηκε σε 3 στρώσεις και η σχετική τ

προφίλ 2 διανομή εκχυλίζονται για κάθε στρώμα και συγκρίνεται έναντι των παθολογικών σταδίων (όπως φαίνεται στο Σχήμα 2). Μια συνεπής τάση τ

2 βράχυνση μπορεί να παρατηρηθεί ως τραχηλικού ιστού εξελίσσεται από το φυσιολογικό να CIN3, εκτός από το στρώμα 1, όπου τ

2 συντομεύει μόνο όταν το στάδιο της νόσου προχωρεί από CIN2 να CIN3. Η διαφορά μεταξύ της κανονικής διάρκειας ζωής και CIN 3 δείγματα εκτιμήθηκε να είναι 50 ps σε στρώμα 1, 80 ps σε στρώμα 2 και 100 ps στο στρώμα 3. Μέση διάρκεια ζωής του τ

2 σε κάθε διαιρούμενο στρώματα χρησιμοποιήθηκε για να σχηματιστεί ένα 3- τρισδιάστατα διανύσματα χαρακτηριστικών γνωρισμάτων για την ταξινόμηση ELM. Η μέθοδος ταξινόμησης ELM δίνει μια βελτιωμένη ευαισθησία 81,1% και μειωμένη ειδικότητα 39,6%. Τυπική απόκλιση της τ

διανομής 2 διερευνήθηκε επίσης, αλλά ποικίλες τάσεις του (S1 Σχήμα) δεν συνέβαλαν σε σημαντική βελτίωση στην διάγνωση και ως εκ τούτου θεωρούνται ασυσχέτιστες στην παθολογία ιστών. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι διανυσμάτων χαρακτηριστικών που περιλαμβάνουν μόνο τις μέσες τ

2 είναι επαρκής για να επιτευχθεί το ίδιο διαγνωστική ευαισθησία και ειδικότητα.

Εδώ, οι μέσες τ

2 για κάθε παθολογική κατάσταση υπολογίσθηκε από το δείγμα πισίνα, η οποία περιλαμβάνει 10 κανονικό, 8 CIN1, 6 CIN2 και 8 CIN3 τομές τραχηλικού ιστού και η μέση σχετική τυπική απόκλιση (RSD) υπολογίζεται να είναι 15% για όλες τις κατηγορίες. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με γραμμές σφάλματος διευκρινίσθηκε στο S3 Εικ.

Η

Δέκα-Layer Ανάλυση του τραχηλικού επιθηλίου Ισόβια

Η κατανομή των τ

2 στις 10 διαιρείται στρώματα του κάθε δείγματος αναλύθηκαν για τα διάφορα στάδια ιστολογικές και παρουσιάζονται στο Σχήμα 3. οι διανομές του τ

2 στα πρώτα 5 στρώματα (1-5) μεταξύ των φυσιολογικών και CIN δείγματα πρώτα σύγκριση. Παρά τη συνεπή μείωση των τ

2 σε στρώσεις (3-5) καθώς προχωρά CIN, η τιμή της μέσης τ

2 αλλαγή είναι κάτω των 70 ps κατά τη σύγκριση της κανονικής επιθηλίου με CIN 3 δείγματα. Αντιθέτως, οι μέσες τ

2 διανομή από το στρώμα 6 έως 10 παρουσιάζει μεγαλύτερη διακύμανση μεταξύ των διαφόρων παθολογικών στάδια, με φυσιολογικούς ιστούς που εμφανίζουν τη μεγαλύτερη διάρκεια ζωής. Οι μέσες τ

2 τιμές στο στρώμα 6 έως 10 παρατηρήθηκαν να μειώνεται σταθερά καθώς οι ιστοί πρόοδο των προκαρκινικών σταδίων. Όταν γίνεται σύγκριση από το στρώμα 6 έως στρώση 10, η μικρότερη διακύμανση της ζωής του ~ 147ps βρίσκεται στο στρώμα 6, ενώ η μεγαλύτερη αλλαγή ~ 245ps συμβαίνει στο στρώμα 10. Παρόμοια με την ανάλυση επιθήλιο 3-layer, τυπική απόκλιση

σ

από τ ζωής

2, με την κακή παθολογική συσχέτιση (S2 σχήμα), δεν περιλαμβάνονται στα διανύσματα χαρακτηριστικών γνωρισμάτων για την ταξινόμηση των ιστών.

Εδώ, οι μέσες τ

2 για κάθε παθολογική κατάσταση υπολογίστηκε από την πισίνα δείγμα το οποίο περιλαμβάνει 10 κανονικό, 8 CIN1, 6 και 8 CIN2 CIN3 τομές τραχηλικού ιστού και η κατά μέσο όρο σχετική τυπική απόκλιση (RSD) υπολογίζεται ότι είναι 20% για όλες τις κατηγορίες. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με γραμμές σφάλματος αποσαφηνιστούν S4 Σχ.

Η

Οι μέσες τ

2 τιμές των φυσιολογικών και προκαρκινικών (CIN1, CIN2, CIN3) δείγματα σε κάθε στρώμα ήταν επίσης γραφικά στο σχήμα 4 για σύγκριση. Μέσα σε κάθε στρώμα, μεταβάλλοντας τις διαφορές μεταξύ φυσιολογικών και προκαρκινικών δείγματα παρατηρήθηκε, παρέχοντας έτσι διαφορετικούς βαθμός διαγνωστικές πληροφορίες. Είναι επιθυμητό να υπάρχει ένα κατάλληλο συνδυασμό της μέσης τ

2 τιμές για να βελτιώσει την απόδοση ταξινόμησης [39].

Εδώ, οι μέσες τ

2 για κάθε παθολογική κατάσταση υπολογίστηκε από την πισίνα του δείγματος η οποία περιλαμβάνει 10 κανονικό, 8 CIN1, 6 και 8 CIN2 CIN3 τομές τραχηλικού ιστού και η κατά μέσο όρο σχετική τυπική απόκλιση (RSD) υπολογίζεται να είναι 18% για όλες τις κατηγορίες. Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με γραμμές σφάλματος αποσαφηνιστούν S5 Σχ.

Η

Για να διερευνηθεί ο βέλτιστος αριθμός των στρωμάτων να ληφθούν υπόψη για τη μέγιστη ακρίβεια, διανύσματα χαρακτηριστικών που περιλαμβάνουν μέση τ

2 τιμές από διαδοχικά στρώματα, ξεκινώντας από το στρώμα 10, δηλαδή επιθηλιακή επιφάνεια, σε ένα κατώτερο στρώμα (δηλ στρώμα 9) ως το στρώμα αποκοπής μελετώνται. Για παράδειγμα, ένα τυπικό σύνολο χαρακτηριστικό φορέων με στρώμα cut-off στα 9 είναι 2-διαστάσεων που περιέχει μέση τ

2 τιμές από το στρώμα 10 και το στρώμα 9 ενώ στρώμα αποκοπής στο 6 αποτελέσματα σε ένα σύνολο 5-διαστάσεων χαρακτηριστικό Οι φορείς που αποτελούνται από μέση τ

2 από το στρώμα 10 στο στρώμα 6. ELM ταξινομητής χρησιμοποιήθηκε για να κάνει ταξινομήσεις μεταξύ των φυσιολογικών και προκαρκινικών δείγματα. Η αντίστοιχη ευαισθησία και ειδικότητα ως συνάρτηση του στρώματος αποκοπής υπολογίστηκαν και εμφανίζεται στην Εικ 5. Μπορεί να φανεί από το οικόπεδο ότι όταν το στρώμα αποκοπής μειώνεται από 10 έως 6, η ευαισθησία αυξάνεται ελαφρώς από 92,8% σε 94,6%, ενώ η ειδικότητα αυξάνεται κατακόρυφα από 30,1% σε 84,3%. Τόσο η μέγιστη ευαισθησία και ειδικότητα συμβαίνουν στο στρώμα αποκοπής 6. Όταν το στρώμα αποκοπής μειώνεται από 5 προς 1, τόσο η ευαισθησία και ειδικότητα μείωση σε μεγάλο βαθμό και τελικά πέφτει σε μία χαμηλή τιμή του 55,5% και 51,4%, αντίστοιχα. Η συνολική μέγιστη ευαισθησία (94,6%) και η ειδικότητα (84,3%) εμφανίζεται όταν η λειτουργία συνιστώσες τ

2 από στρώματα (6-10) χρησιμοποιήθηκαν για την ταξινόμηση ELM.

Βέλτιστη ευαισθησία (94,6%) και ειδικότητα (84,3%) ήταν ταυτόχρονα βρέθηκαν στο στρώμα αποκοπής 6.

Η

Η προτεινόμενη ανάλυση στρώμα επιθηλίου με νευρωνικό δίκτυο ELM ταξινομητή θα μπορούσε να επιτύχει επιθυμητό διακρίσεις μεταξύ των φυσιολογικών και προκαρκινικών του τραχήλου της μήτρας ιστούς όταν πολλαπλά διανύσματα χαρακτηριστικών γνωρισμάτων από σημαίνει τ

2 τιμές των στρωμάτων (6-10) χρησιμοποιήθηκαν. Η βέλτιστη ευαισθησία και ειδικότητα που λαμβάνονται είναι 94,6% και 84,3%, αντίστοιχα. Αντίθετα, η ανάλυση ολόκληρο επιθήλιο έδωσε μια ευαισθησία και εξειδίκευση 62.2% και 52.3% αντίστοιχα. ανάλυση τριών επιπέδων συνάδει με το γενικό ορισμό των CIN επιτυγχάνει μια ευαισθησία 81,1% και ειδικότητα 39,6%. Ο Πίνακας 1 συνοψίζει τα διαγνωστικά ακρίβειες από τα διάφορα μοντέλα ανάλυσης που χρησιμοποιείται σε αυτήν την εργασία. Η ανάλυση 10-στρώμα υποδηλώνει ότι το πάνω μισό επιθήλιο (στρώματα 6-10) είναι η αποτελεσματική ζώνη για FLIM διάγνωση με ταυτόχρονα υψηλή ευαισθησία και ειδικότητα. Ο μέσος όρος των λαμβάνεται ευαισθησία και ειδικότητα (89,5%) είναι περίπου 1.5 φορές εκείνες που προέρχονται από ολόκληρο το επιθήλιο (57,3%) και τριών στρωμάτων (60,4%) ανάλυση.

Η

Επιπλέον, ο χρόνος υπολογισμού για τα δεδομένα τοποθέτηση και ELM ταξινόμησης υπολογίστηκε επίσης. Ο χρόνος που χρησιμοποιήθηκε ήταν κατά το ήμισυ σε σύγκριση με την ανάλυση ολικής επιθήλιο που περιλαμβάνει τοποθέτηση δεδομένα για το σύνολο του επιθηλίου. υπολογισμός δεδομένων Lifetime με NLLS η οποία είναι της τάξης μερικών λεπτών είναι υπολογιστικά εντατικής και συμβάλλει πιο σημαντικά στο συνολικό χρόνο επεξεργασίας [40], ενώ η κατάταξη ELM διαρκεί μόνο δεκάδες δευτερόλεπτα με το σύστημά μας. Δεδομένου ότι μόνο το πάνω μισό επιθήλιο είναι απαραίτητη για να αντλήσει μέση τ

2 τιμές, ο συνολικός χρόνος επεξεργασίας για τον υπολογισμό των δεδομένων της ζωής μειώθηκε κατά δύο φορές.

Συζήτηση

Αυτό είναι ένα πιλοτικό μελέτη που διερεύνησε την χρήση της ανάλυσης στρώμα σε FLIM εικόνες της H & amp? Ε χρώση του τραχήλου της μήτρας τμήμα ιστού επιθήλιο για την έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου. Ένα μοντέλο επιθήλιο 3-layer μελετήθηκε για πρώτη φορά για τη σύγκριση με το πρότυπο 3-tier σύστημα ιστολογικής ταξινόμησης (CIN1, CIN2 και CIN3), η οποία βασίζεται στο ποσοστό των επιθηλιακών πάχους επηρεάζεται από νεοπλασία. διάγνωση διάρκεια ζωής με ένα μοντέλο επιθήλιο 10-στρώμα πραγματοποιήθηκε επίσης και η προκύπτουσα διαγνωστική ακρίβεια είχε βελτιωθεί σημαντικά. Αυτό το μοντέλο ερευνήθηκε επειδή αντιπροσωπεύει καλύτερα την βιολογική δομή του τραχηλικού επιθηλίου που περιλαμβάνουν 10 κυτταρικών στρωμάτων με την αύξηση της ωριμότητας προς την επιφάνειά του. Το αποτέλεσμα ταξινόμηση φαίνεται στο Σχήμα 5 προσδιόρισε το top-μισό επιθηλίου (στρώματα 6-10) ως η πιο αποτελεσματική περιοχή για τραχηλικό επιθήλιο διάγνωση. Έχει αποδειχθεί σε προηγούμενες εργασίες μας [25] ότι ηωσίνη είναι η συμβολή φθοροφόρο το οποίο παρέχει την μοριακή αντίθεση. Η βελτιωμένη διαγνωστική ακρίβεια με την κορυφή μισό επιθήλιο μπορεί ενδεχομένως να αποδοθεί στην εξέχουσα αλληλεπίδραση μεταξύ μορίων κυτταρικής ωριμότητα και ηωσίνη. Τα φυσιολογικά κύτταρα είναι γνωστό ότι διαφέρουν σημαντικά από τα κύτταρα CIN στην ικανότητά τους να διαφοροποιούνται [41]. Κανονική τραχηλικά κύτταρα μπορούν να διαφοροποιηθούν σε ώριμα εξειδικευμένα κύτταρα καθώς μεγαλώνουν προς τα πάνω από τη βασική μεμβράνη σε επιθηλιακά επιφάνεια [42]. κύτταρα CIN, από την άλλη πλευρά, παραμένουν ανώριμα (αδιαφοροποίητη) και πολλαπλασιάζονται κάθετα με αυξημένη ανωμαλίες. Είναι εμφανές στο Σχήμα 4, που σημαίνουν τ

2 των φυσιολογικών κυττάρων αυξάνεται σταθερά από το στρώμα 1 έως στρώμα 10 όπου τα κύτταρα έχουν ωριμάσει πλήρως. Αντίθετα, τα κύτταρα CIN δείχνουν σταδιακή αύξηση της μέσης τ

2 εντός της κάτω μισό επιθηλίου και ελάχιστη αλλαγή στην κορυφή μισό στρώματα. Ως εκ τούτου, η σημαντική διαφορά στη μέση τ

2 μεταξύ της κανονικής και CIN κύτταρα, οδηγείται από διαφορετικές λήξη τους, αποτελεί τον εξέχοντα διαγνωστικό αντίθεση στην πάνω μισό επιθήλιο.

Η μείωση των τ

2 είναι παρατήρησε επίσης σε «κανονική» ανεπηρέαστο στρώματα CIN1 και CIN2, όπως ορίζεται από συμβατικό σύστημα βαθμολογίας (βλέπε Σχήμα 3). Για παράδειγμα, ενώ τα κύτταρα CIN1 είναι κατ ‘αρχήν περιορίζεται στην κατώτερη ένα τρίτο επιθηλιακό στρώμα σύμφωνα με το πρότυπο διάγνωσης, συντόμευση των τ

2 (υποδεικνύοντας ανάπτυξη προκαρκινικών) εξακολουθεί να παρατηρείται στην επάνω ήμισυ επιθήλιο. Ως εκ τούτου, η συντόμευση του τ

2 δεν είναι μόνο αποδίδεται στην παρουσία των ανώριμων κυττάρων CIN, αλλά επίσης και άλλες πιθανές ανωμαλίες αρχίζουν να αναπτύσσουν στα ανώτερα επιθηλιακά στρώματα.