Summary
우리는 증가 신진 대사 활동이 가열 및 냉각 여기에 피부의 과도 열 응답의 측정 같지는 양을 생성과 그 악성 색소 병변을 증명하는 것은 초기에 흑색증 및 기타 피부 암 (대 비 proliferative nevi)의 양적 확인하실 수 있습니다 질병의 단계.
Abstract
2010 년 약 68,720 melanomas는 8650 주위에 죽음이 하나의 결과로, 미국 혼자 진단한다. 날짜하려면, 흑색증 수있는 유일한 효과적인 치료 그러므로, 확장 생존의 열쇠가 2,3 조기 발견이며, 수술 절단 남아있다. 환자의 큰 숫자를 고려하면 신속하게 전문적인 치료에 접근 매년과 한계를 진단, 진단을 돕기 위해 생체내 진단 악기의 목적의 개발이 필수적입니다. 피부암, 특히 비침습 진단 도구를 감지하는 새로운 기술은 수많은 실험실에서 살펴되고있다. 디지털 사진, dermoscopy, multispectral 이미징 시스템 (MelaFind), 레이저 기반의 시스템 (공촛점 스캐닝 레이저 현미경, 레이저 도플러 재관류 이미징, 광학 일관성의 tomography), 초음파, 자기 공명 영상으로 수술 방법, 기법, 함께하는 것은 테스트하고 있습니다 . 각 기술은 효율성과 정확성 대 사용의 용이성 및 비용 고려 사항 사이의 타협을 제기하는 많은 독특한 장점과 단점을 제공합니다. 이러한 기술과 비교에 대한 자세한 내용은 문학 4에서 사용할 수 있습니다.
적외선 (IR) 이미징은 현지 피부 온도를 측정하여 특정 질병의 징후를 진단하는 유용한 방법으로 표시되었다. 질병이나 일반적인 기능의 편차가 신체의 온도 변화에 의해 수반되는 보여주는 증거의 많은 시체가있다, 이것은 다시 피부 5,6의 온도에 영향을 미칩니다. 인체와 피부의 온도에 대한 정확한 데이터는 종종 질병으로 인한 정상적인 조건에서 특정 편차의 열 생성 및 thermoregulation, 책임이있는 프로세스에 대한 풍부한 정보를 제공할 수 있습니다. 그러나, IR 영상이 널리 7,8 십년 전에 기술의 조기 사용으로 인해 의학에서 인정되지 않은, 온도 측정 정확도 및 공간적 해상도가있을 때 부적 절한하고 정교한 이미지 처리 도구를 사용할 수 있었다. 이러한 상황은 1990 년대 후반 - 2000 년대에 극적으로 바뀌었습니다. IR 기기, 디지털 영상 처리 알고리즘과 과학자의 공간뿐만 아니라 분석할 수 동적 IR 이미징의 구현뿐만 아니라, 피부 9 시간적 열 행동 진보, 분야에서 획기적인 허용.
우리의 연구에서, 우리는 이론 및 실험 연구와 함께 IR 영상의 가능성을, 탐험 비용 종양 검출에 대한 생체내 광학 측정 기술, 심사 강조하고 흑색증 10-13의 조기 발견으로, 비침습 효과 . 본 연구에서는, 우리는 생검을위한 임상 표시가있는 색소 병변을 가진 환자가 화상을 위해 선택되는 환자 연구에서 얻은 데이터를 표시합니다. 우리는 건강하고 악성 조직 및 생검 결과와 비교의 데이터 간의 온도 응답의 차이를 비교했다. 우리는 흑색증의 병변의 증가 신진 대사 활동이 동적 적외선 이미징에 의해 감지 수 있습니다 결론을 내렸다.
Protocol
1. 설정
- 적외선 이미지 수집 및 저장뿐만 아니라 컴퓨터에 연결된 데이터 수집 카드 적외선 카메라와 PC를 갖춘 온도 제어 시험 실 Fig.1a에 표시됩니다.
- 상온 및 피부 표면 온도가 환자의 연구 및 측정 데이터 동안 데이터 수집 카드에 연결된 열전쌍으로 모니터링하는 것은 컴퓨터에 저장됩니다.
2. 이미지 수집
- 병변이 냉각 효과없이 이미지에서 열 감지되지 않을 수 있기 때문에 사각형 접착제 표시는 관심과 그 주변의 색소 병변을 (그림의 1B) 집중하는 데 사용됩니다.
- 우리는 디지털 카메라 (캐논 파워샷 G11) (그림의 1B)와 색소 병변과 접착 윈도우의 밝은 빛을 이미지를 획득.
- 디지털 카메라 (DermLite Foto 시스템)에 연결 dermatoscope는 편광 이미지를 캡처하는 데 사용됩니다.
- 우리는 멀린 midwave (3-5 μm의) Fig.1a, C. 표시 적외선 카메라와 함께 안정된 상태 적외선 이미지를 획득
- 우리는 1 분 동안 병변뿐만 아니라 50mm 직경 주변 지역을 포함하는 환자의 피부의 영역에 차가운 공기의 흐름을 적용합니다.
- 일분 후, 우리는 피부를 3-4 분 이내에 실내 온도 (열 복구 단계) (그림 1C - D)에 다시 따뜻한 수 있도록하려면이 냉각 스트레스를 제거합니다.
- 열 복구 단계 동안, 색소 병변의 적외선 이미지는 매 2 초 (그림 1C - D)를 캡처합니다.
- 연구 기간 동안 찍은 모든 IR 이미지 (흰색 빛이 편광 이미지 이외에) 저장되고 Labview 소프트웨어를 사용하여 저장됩니다.
3. 이미지 처리
- IR 이미지는 피부 표면에 정확하게 과도 온도 배포판을 얻기 위해서는 전용 Matlab 코드를 사용하여 분석하고 있습니다. 이러한 목적을 위해, 우리는 몇 가지 보정 단계와 multimodal 영상 분석 시스템을 소개합니다.
- 우리는 접착제 마커의 구석을 번역에 대한 밝은 빛을 이미지로 획기적인 탐지 알고리즘을 적용 시작. 다음, 우리는 참조 IR 이미지의 해당 지점을 확인.
- 환자의 불수의 본문 / 사지 움직임 보상하기 위해, 우리는 복구 단계에서 IR 이미지 시퀀스를 정렬을위한 이차 모션 모델의 랜드마크로서이 포인트를 사용합니다.
- 우리는 무작위 워커, 사용자가 공간 병변을 delineating 마스크 이미지를 만들 수, 씨앗 포인트를 배치하여 세그먼트 가이드 수있는 대화형 이미지 분할 알고리즘을 사용합니다.
- 일단 우리가 병변의 모양을 결정, 우리는 등록된 IR 이미지 각 해당 지역을 식별합니다.
- 우리는 각각 병변과 건강한 조직을 대표하는 병변 떨어져 병변 내부의 임의의 지점을 선택합니다.
- 우리는 건강한 피부와 병변의 반응의 과도 열 응답을 비교합니다.
- 디지털, dermoscopy, 색상 코드 냉각 여기 이후 주변 조건과 2 초 기록 병변과 주변 지역의 IR 이미지 및 병변과 건강한 조직의 과도 열 응답 : 우리는 모든 데이터를 보여주는 테이블을 준비합니다.
4. 대표 결과 :
그림 1. 주위 온도 영역의 색소 병변의 클러스터 및 이미징, C 신청한 템플릿 프레임과 함께 더 큰 신체 표면적의) 임상 시험 실에서 적외선 이미징 시스템 HRIS, B)가 사진)을 참조 적외선 이미지, D) 냉각 및 전자 후에도 같은 지역)이 흑색증의 병변과 주변 부분을 확대
그림 2. 우리 열 이미징 시스템과 시험 실.
그림 3. 소용돌이 관에서 차가운 공기의 흐름을 막아서 병변과 주위 피부 조직을 냉각.
Discussion
결과는 냉각 스트레스를 적용하여 우리는 병변 주변 건강한 조직 사이의 온도 차이를 개선하는 것이 좋습니다. 또한, 때문에 열 이미징하는 동안 환자의 작은 움직임을 우리는 제대로 참조 상태 및 열 복구하는 동안 온도 분포 사이의 온도 차이를 측정하는 이미지를 오버레이 추적 모션을 적용했다. 모션 추적없이 우리는 악성 병변과 건강한 조직 사이의 온도 차이를 감지하고 측정할 수 없었을 거에요. 정상 상태 정보 혼자 명확하게 동적 열 영상의 장점을 증명을 기반으로 IR 이미징을 사용하여 흑색증를 진단하려고 할 때 이러한 결과와 어려움의 수사 설명 추적 정확한 운동의 필요성은 과거에 직면했다.
이것은 IR 카메라 (IR 초점 평면 배열에있는 픽셀의 수)의 공간적 해상도 안목 작은 병변 때 중요합니다 있다고 지적한다. 공간 해상도와 초기 적외선 카메라의 온도 감도 모두는 과거에 초기 단계의 흑색증를 감지에 어려움을 계정에있는, 제한했다. 우리의 접근 방법과 사전에 열 이미징 시도 사이의 주요 차이점 - 그건 적당히 성공은 - 교정의 시퀀스 우리가 정확하게 활성 냉각에 의존 동적 이미징 프로세스뿐만 아니라이 시스템의 온도 차이를 측정하도록 영상 처리 단계입니다.
Disclosures
관심 없음 충돌 선언하지 않습니다.
Acknowledgments
이 연구는 국립 과학 재단 (National Science Foundation) 부여 번호 0651981과 알렉산더와 마가렛 스튜어트 신뢰 존스 홉킨스 대학 불구하고 암 센터 투자했다. 저자는 IRB와 환자의 연구뿐만 아니라 도움 박사 세원 강과 환자의 연구 기간 동안 자신의 부서를 지원하는 박사 로다 알라니의 기여를 인정하고 싶습니다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Merlin MWIR camera | FLIR Systems Inc. | ||
| Canon PowerShot G11 | Canon, inc. | ||
| DermLite Foto System | DermLite | ||
| Vortex tube | Exair | ||
| Air tanks | Airgas |
References
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