Detecção do câncer de próstata por espectroscopia raman: um estudo multivariado em pacientes com valores normais e alterados de PSA

Abstract

O exame digital retal (DRE) foi o principal meio para detectar doenças da próstata. O DRE tem uma alta variabilidade, pois se baseia principalmente na sensibilidade tátil e na perícia do examinador. O t este de PSA foi inicialmente desenvolvido para a vigil ância do câncer de próstata e, posteriormente, também foi usado como teste de diagnóstico. A espectroscopia Raman é uma poderosa técnica analítica que pode medir a composição química de amostras biológi cas complexas, como fluidos corporais. Alterações bioq uímicas causadas por doenças podem levar a mudanças significativas nos espectros Raman. Nosso objetivo foi identificar as diferenças nos espectros Raman de amostras de soro com valores normais e alterad os de PSA e correlacionar essas diferenças usando técn icas multivariadas (PCA e PLS). Um total de 321 espectros foram coletados. Duzentos e setenta amostras foram obtidas de 90 amostras de PSA não alteradas e 51 espectros de 17 amostras com PSA alterado. C ada espectro adquirido foi padronizado para o pico mai s alto. Modelos discriminativos que empregam PCA e PLS (PCA e PLS) foram desenvolvidos. As análises do PCA mostraram 85,7% de poder preditivo (87,41% de sensibilidade e 76,47% de especificidade). O test e PLS mostrou uma sensibilidade quase perfeita (98,51% 98,51%) e uma especificidade intermediária (62,75%). Este estudo preliminar é indicativo de que a espectroscopia Raman pode ser eficientemente utilizada para triagem de pacientes com PSA alterado, bem como pa ra o acompanhamento do tratamento do câncer de próstat a usando inicialmente o PLS para identificar a possível presença do câncer de próstata e, posteriormente, o uso de PCA para confirmar o diagnóstico.

Digital rectal examination (DRE) was the primary means to detect prostate diseases. The DRE has a high variability as it is based manly in t he tactile sensitivity and expertise of the examiner. The PSA test was initially developed for surveillance of prostate canc er and later it was also used as a diagnosis test. Raman spectroscopy is a powerful analytical technique that can measure the chemic al composition of complex biological samples, such as body fluids. Biochemical changes caused by diseases can lead to signif icant changes in the Raman spectra. We aimed to identify the differences in the Raman spectra of serum samples with normal and alter ed PSA values and correlate these differences by using multivariate techniques (PCA and PLS). A total of 321 spectra were co llected. Two hundred and seventy were obtained from 90 nonaltered PSA samples and 51 spectra from 17 samples with altered PSA. Each spectrum acquired was standardized to the highest peak. Discriminating models employing PCA and PLS (PCA and PLS) were devel oped. The PCA analyses showed 85.7 % predictive power (87.41 % sensitivity and 76.47% specificity). The PLS test showed a near perfe ct sensitivity (98.51 %) and an intermediate specificity (62.75 %). This preliminary study is indicative that Raman spectros copy could be efficiently used for screening patients with altered PSA as well as for follow up of the treatment of the prostate can cer by using initially the PLS to identify the possible presence of the prostate cancer and later on use de PCA to confirm t he diagnosis.