الكمية التصور والكشف عن سرطان الجلد باستخدام التصوير الحراري الديناميكي
مايو 5, 2011
أثبتنا بأن الآفات الخبيثة مصطبغة مع زيادة النشاط الأيضي توليد كميات قابلة للقياس الحرارة وقياس رد فعل عابر الحرارية من الجلد إلى الإثارة التبريد يسمح تحديد كمي لسرطان الجلد وسرطانات الجلد الأخرى (مقابل غير التكاثري حمات) في وقت مبكر مرحلة من مراحل المرض.
يهدف هذا الإجراء إلى تشخيص الورم الميلانيني أو أنواع أخرى من سرطان الجلد بشكل غير جراحي باستخدام التصوير الديناميكي بالأشعة تحت الحمراء. ابدأ بالتقاط صورة فوتوغرافية بالضوء الأبيض للآفة والأنسجة السليمة المحيطة بها ، متبوعة بصورة مرجعية بالأشعة تحت الحمراء لنفس المنطقة من الجلد. بعد ذلك ، تبرد الآفة والجلد المحيط بها.
ثم قم بإزالة إجهاد التبريد وتسجيل فيلم الأشعة تحت الحمراء لعملية إعادة التسخين المسمى الاسترداد الحراري. أخيرا ، قم بإجراء تحليل البيانات ومعالجة الصور للضوء الأبيض وصور الأشعة تحت الحمراء الملتقطة لقياس درجة حرارة الجلد كدالة للوقت أثناء عملية الاسترداد الحراري ، ومقارنة درجة حرارة الجلد في موقع الآفة وبعيدا عن الآفة لتقييم الاختلافات في الاستجابة الحرارية كمؤشر على زيادة النشاط الأيضي الذي قد يكون مرتبطا بسرطان الجلد. في النهاية ، يمكن الحصول على نتائج توضح توليد الحرارة من خلال التصوير الحراري الديناميكي.
التصوير الديناميكي بالأشعة تحت الحمراء هو طريقة موضوعية وكمية غير جراحية تسمح بالكشف عن الورم الميلانيني في مرحلة مبكرة من المرض. يمكن أن تساعد هذه الطريقة في الإجابة على الأسئلة الرئيسية في هذا المجال ، مثل ما إذا كنت أختار آفات إشارة الرجل نشطة الأيض وقياس مستوى نشاط التمثيل الغذائي جنبا إلى جنب مع زيادة إمدادات الدم. يمكن ربط هذا بتحديد مراحل السرطان.
تستلزم هذه الطريقة بعض التعقيد في الحصول على بيانات دقيقة عن درجة حرارة السطح باستخدام تقنيات التصوير بالأشعة تحت الحمراء والتعويض عن الحركة اللاإرادية للموضوع أثناء عملية التصوير. لذلك سأقوم الدكتور ميغيل بيريني ، وهو باحث ما بعد الدكتوراه من مختبري وأنا ، بتوضيح الإجراء الآن ، وتنظيم غرفة فحص يتم التحكم في درجة حرارتها ومجهزة بكاميرا تعمل بالأشعة تحت الحمراء وجهاز كمبيوتر للحصول على صور الأشعة تحت الحمراء وتخزينها ، بالإضافة إلى بطاقة الحصول على البيانات المتصلة بجهاز كمبيوتر. من أجل مراقبة درجات حرارة الغرفة وسطح الجلد ، قم بإرفاق المزدوجات الحرارية ببطاقة الحصول على البيانات أثناء دراسة المريض وتخزين بيانات القياس على جهاز كمبيوتر.
نظرا لأن اكتشاف الآفة في الصورة الحرارية يتطلب تأثير تبريد ، استخدم علامة لاصقة مربعة لتحديد موقع الآفة المصطبغة ذات الأهمية والمناطق المحيطة بها باستخدام الكاميرا الرقمية. احصل على صورة ضوئية ساطعة للآفة المصطبغة والنافذة اللاصقة. ثم قم بتوصيل منظار الجلد بكاميرا رقمية والتقط صور التنظير.
يلتقط برنامج عرض المختبر جميع صور الأشعة تحت الحمراء ويحفظها باستخدام برنامج عرض المختبر. التقط صورة الأشعة تحت الحمراء في حالة ثابتة باستخدام كاميرا Merlin midway بالأشعة تحت الحمراء. استمر في تطبيق تيار من الهواء البارد على منطقة جلد المريض التي تحتوي على الآفة ، بالإضافة إلى قطر 50 ملم من المنطقة المحيطة.
بعد دقيقة واحدة ، قم بإزالة إجهاد التبريد للسماح للبشرة بالدفء في درجة حرارة الغرفة لمدة ثلاث إلى أربع دقائق. خلال مرحلة الاسترداد الحراري هذه ، التقط صورا بالأشعة تحت الحمراء للآفة المصطبغة كل ثانيتين من أجل الحصول على توزيعات دقيقة لدرجة الحرارة العابرة على سطح الجلد. قم بتحليل صور الأشعة تحت الحمراء باستخدام كود MATLAB المخصص لهذا الغرض ، بما في ذلك العديد من خطوات المعايرة ونظام تحليل الصور متعدد الوسائط.
ابدأ بتطبيق خوارزمية الكشف عن المعالم على صورة الضوء الساطع لتوطين زوايا علامة اللاصقة. بعد ذلك ، حدد النقاط المقابلة في صورة الأشعة تحت الحمراء المرجعية ، وتعويض حركة الجسم أو الأطراف اللاإرادية للمريض باستخدام هذه النقاط كمعالم في نموذج الحركة التربيعية لمحاذاة تسلسل صورة الأشعة تحت الحمراء أثناء مرحلة التعافي. بعد ذلك ، استخدم المشاية العشوائية لتوجيه التجزئة مكانيا عن طريق وضع نقاط البذور لإنشاء صورة قناع تحدد الآفة.
بمجرد تحديد شكل الآفة ، حدد المنطقة المقابلة في كل صورة من صور الأشعة تحت الحمراء المسجلة. حدد نقاطا عشوائية داخل الآفة وبعيدا عن الآفة التي تمثل الآفة والأنسجة السليمة على التوالي. ثم قارن الاستجابات الحرارية العابرة لكلا الموقعين.
أخيرا ، قم بإعداد جدول يتضمن جميع صور الأشعة تحت الحمراء المرمزة بالألوان للتنظير الرقمي للآفة والمنطقة المحيطة المسجلة في الظروف المحيطة وبعد ثانيتين من إثارة التبريد ، بالإضافة إلى الاستجابات الحرارية العابرة للآفة والأنسجة السليمة المقابلة. في دراسة المريض التي يتم فيها اختيار المرضى الذين يمتلكون آفة مصطبغة مع مؤشر سريري للخزعة للتصوير ، يمكن الكشف عن النشاط الأيضي المتزايد لآفة الورم الميلانيني عن طريق التصوير الديناميكي بالأشعة تحت الحمراء. بمجرد جمع البيانات من دراسة المريض ، يتم الحصول على منحنى استجابة حرارية دقيق مع تصحيح الحركة.
لا يوجد فرق في درجة الحرارة بين الآفة المصطبغة الحميدة وأنسجة الجلد السليمة في صورة الأشعة تحت الحمراء أو أثناء التعافي الحراري. يثبت التصوير الحراري ميزة خاصة في الآفات الجلدية الخبيثة بناء على صور الأشعة تحت الحمراء. لوحظ اختلاف كبير في درجة الحرارة واللون أثناء الاسترداد الحراري ، فقط في موقع آفة الورم الميلانيني في صورة الأشعة تحت الحمراء.
بمجرد تحسينها وأتمتتها بالكامل ، يمكن إجراء هذه التقنية في دقيقتين أو ثلاث دقائق إذا تم تنفيذها بشكل صحيح. إجراء التصوير هذا غير ضار. لا توجد مخاطر متضمنة ، وهذا ضروري في التشخيص السريري.
أثناء حضور هذا الإجراء ، من المهم أن تتذكر أن الموضوع يحتاج إلى البقاء بلا حراك قدر الإمكان باتباع هذا الإجراء. يمكن إجراء طرق أخرى مثل الخزعة من أجل الإجابة على أسئلة إضافية مثل مستوى التدريج والاختراق للسرطان والآفة الثانية.
نظرة عامة
تظهر هذه الدراسة طريقة غير جراحية لتشخيص الميلانوما وأنواع أخرى من سرطان الجلد باستخدام التصوير الديناميكي بالأشعة تحت الحمراء. من خلال قياس الاستجابة الحرارية لآفات الجلد للتبريد، يمكن للباحثين تحديد الآفات الخبيثة بناءً على نشاطها الأيضي.
مكونات الدراسة الرئيسية
مجال العلم
- طب الأورام
- طب الجلد
- التصوير الطبي
الخلفية
- الميلانوما هي شكل خطير من سرطان الجلد يتطلب الاكتشاف المبكر.
- قد تكون الطرق التشخيصية التقليدية جراحية وقد لا تقدم نتائج فورية.
- يوفر التصوير الديناميكي بالأشعة تحت الحمراء بديلاً غير جراحي لتقييم آفات الجلد.
- يمكن قياس زيادة النشاط الأيضي في الآفات الخبيثة من خلال التصوير الحراري.
هدف الدراسة
- تطوير طريقة للكشف المبكر عن الميلانوما باستخدام التصوير الحراري.
- لتقييم النشاط الأيضي لآفات الجلد من خلال الاستجابات الحرارية العابرة.
- توفير أداة تشخيصية غير جراحية يمكن استخدامها في الإعدادات السريرية.
الطرق المستخدمة
- التقاط صور بالأشعة البيضاء والأشعة تحت الحمراء للآفات الجلدية.
- تطبيق التبريد على الآفة وتسجيل عملية التعافي الحراري.
- تحليل التغيرات في درجات الحرارة باستخدام كود MATLAB مخصص.
- مقارنة الاستجابات الحرارية للآفات مع الأنسجة السليمة المحيطة.
النتائج الرئيسية
- يمكن للتصوير الديناميكي بالأشعة تحت الحمراء اكتشاف زيادة النشاط الأيضي في آفات الميلانوما.
- تم ملاحظة اختلافات كبيرة في درجات الحرارة أثناء التعافي الحراري في الآفات الخبيثة.
- ثبت أن الطريقة فعالة في التمييز بين الآفات المصطبغة الحميدة والخبيثة.
- تشير النتائج إلى إمكانية تحسين هذه التقنية لاستخدامها السريري السريع.
الاستنتاجات
- التصوير الديناميكي بالأشعة تحت الحمراء هو أداة واعدة للكشف المبكر عن الميلانوما.
- الإجراء غير جراحي ولا يمثل أي مخاطر على المرضى.
- قد يؤدي المزيد من التحسين إلى تعزيز كفاءة هذه الطريقة التشخيصية.
الأسئلة المتداولة
Executive Industry Relevance
Dynamic thermal imaging enables quantitative, non-invasive detection of metabolic activity differences in skin lesions, supporting early-stage melanoma identification. This approach provides objective, reproducible data that can enhance predictive confidence in target validation for oncology diagnostics. Integrating such imaging modalities into discovery and translational workflows can accelerate risk-adjusted decision-making and portfolio triage in biopharma R&D.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables objective interrogation of metabolic activity in disease-relevant tissue.
- Supports functional target validation by distinguishing malignant from benign lesions based on thermal response.
- Provides quantitative data to inform predictive confidence and mechanistic de-risking in oncology biomarker research.
Screening & Assay Development
- Facilitates preparation of validated imaging assays for downstream compound evaluation.
- Delivers standardized, reproducible thermal response measurements for assay development.
- Enables rapid, scalable screening of lesion metabolic profiles in preclinical models.
Translational & Preclinical Research
- Aligns imaging outputs with disease-relevant metabolic biomarkers for translational continuity.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation by providing non-invasive, quantitative endpoints.
- Reduces biological ambiguity in early-stage oncology research.
Pipeline & Workflow Integration
Dynamic thermal imaging fits within the discovery-to-preclinical continuum, bridging early target validation and translational biomarker assessment in oncology pipelines.
- Discovery Biology: Quantifies metabolic activity to clarify disease mechanisms and validate targets.
- Screening: Provides reproducible, quantitative thermal readouts for assay readiness.
- Analytics: Enables statistical comparison of lesion and healthy tissue responses for robust data interpretation.
- Translational Research: Connects imaging biomarkers to preclinical and clinical endpoints in melanoma research.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable, non-invasive imaging capability for diverse oncology and metabolic disease programs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in lesion characterization.
- Operational Value: Standardizes imaging protocols for reproducibility and scalability across studies.
- Strategic Value: Improves go/no-go decisions and capital efficiency by providing early, objective data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of oncology assets based on quantitative imaging biomarkers.
Implementation Considerations
- Requires expertise in infrared imaging and quantitative image analysis.
- Needs access to calibrated IR cameras, temperature-controlled environments, and analytical software.
- Demands cross-team standardization for data acquisition and analysis protocols.
- Adaptation may be needed for different lesion types or anatomical sites.
- Minimizing patient movement and ensuring accurate temperature measurement are critical for data quality.
