Summary
हम वृद्धि की चयापचय गतिविधि गर्मी और एक ठंडा उत्तेजना त्वचा के क्षणिक थर्मल प्रतिक्रिया की माप के quantifiable मात्रा में उत्पन्न के साथ है कि घातक pigmented घावों का प्रदर्शन एक जल्दी मेलेनोमा और अन्य त्वचा कैंसर (बनाम nevi गैर proliferative) की मात्रात्मक पहचान की अनुमति देता है रोग की अवस्था.
Protocol
1. सेटअप
- एक तापमान नियंत्रित परीक्षा एक अवरक्त कैमरा और अवरक्त छवि के अधिग्रहण और के रूप में अच्छी तरह के रूप में एक डाटा अधिग्रहण कार्ड एक कंप्यूटर से जुड़ा भंडारण के लिए एक पीसी के साथ सुसज्जित कमरे Fig.1a में दिखाए जाते हैं.
- कमरे के तापमान और त्वचा की सतह के तापमान रोगी अध्ययन और माप डेटा के दौरान एक डाटा अधिग्रहण कार्ड से जुड़ी thermocouples के द्वारा निगरानी कर रहे हैं कंप्यूटर पर संग्रहीत हैं.
2. छवि अधिग्रहण
- के बाद से घाव शीतलन प्रभाव के बिना थर्मल छवि में नहीं पाया जा सकता है, एक वर्ग चिपकने वाला मार्कर के लिए ब्याज और उसके आसपास के pigmented घाव (छवि 1b) का स्थानीयकरण प्रयोग किया जाता है.
- हम (कैनन PowerShot G11) एक डिजिटल कैमरा (छवि 1b) के साथ pigmented घाव और चिपकने वाला विंडो के एक उज्ज्वल प्रकाश छवि प्राप्त करते हैं.
- एक डिजिटल कैमरा (DermLite फोटो सिस्टम) से जुड़े dermatoscope polarized प्रकाश छवि पर कब्जा करने के लिए प्रयोग किया जाता है.
- हम एक मर्लिन midwave (3-5 सुक्ष्ममापी) अवरक्त Fig.1a, सी. में दिखाया कैमरा के साथ एक स्थिर राज्य अवरक्त छवि का अधिग्रहण
- हम एक मिनट की अवधि के लिए के रूप में अच्छी तरह के रूप में एक 50 मिमी व्यास आसपास के क्षेत्र घाव वाले मरीज त्वचा के क्षेत्र में ठंडी हवा की एक धारा लागू होते हैं.
- एक मिनट के बाद, हम इस शीतलन तनाव को दूर करने के लिए त्वचा के लिए 3-4 मिनट के भीतर कमरे के तापमान (थर्मल वसूली चरण) (छवि -1 सी घ) पर फिर से गर्म की अनुमति.
- थर्मल वसूली चरण के दौरान, pigmented घाव के अवरक्त छवियों पर कब्जा कर रहे हैं हर 2 सेकंड (छवि -1 सी घ).
- सभी आईआर (सफेद प्रकाश और प्रकाश polarized छवियों के अलावा) छवियों अध्ययन के दौरान लिया बचाया और संग्रहीत Labview सॉफ्टवेयर का उपयोग कर रहे हैं.
3. छवि प्रसंस्करण
- IR छवियों क्रम में त्वचा की सतह पर सटीक क्षणिक तापमान वितरण को प्राप्त करने के एक समर्पित Matlab कोड का उपयोग विश्लेषण कर रहे हैं. इस प्रयोजन के लिए, हम कई अंशांकन कदम और एक बहुविध छवि विश्लेषण प्रणाली का परिचय.
- हम उज्ज्वल प्रकाश छवि के लिए चिपकने वाला मार्कर के कोनों स्थानीयकृत के लिए एक मील का पत्थर का पता लगाने एल्गोरिथ्म के आवेदन के साथ शुरू करते हैं. अगला, हम संदर्भ आईआर छवि में इसी अंक की पहचान.
- आदेश में मरीज की अनैच्छिक आंदोलन / शरीर के अंग के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए, हम वसूली चरण के दौरान IR छवि अनुक्रम aligning के लिए एक द्विघात गति मॉडल में स्थलों के रूप में इन अंकों का उपयोग करें.
- हम यादृच्छिक वॉकर, एक इंटरैक्टिव छवि विभाजन एल्गोरिथ्म जहाँ उपयोगकर्ता spatially बीज अंक रखकर विभाजन मार्गदर्शन कर सकते हैं, के लिए एक मुखौटा घाव delineating छवि बनाने का उपयोग करें.
- एक बार जब हम घाव के आकार का निर्धारण करने के लिए, हम पंजीकृत आईआर छवियों में से प्रत्येक में इसी क्षेत्र की पहचान.
- हम घाव अंदर यादृच्छिक अंक का चयन करें और घाव और स्वस्थ ऊतक, क्रमशः का प्रतिनिधित्व घाव से दूर.
- हम स्वस्थ त्वचा और घाव की प्रतिक्रिया के क्षणिक थर्मल प्रतिक्रिया की तुलना.
- डिजिटल, dermoscopy, घाव और आसपास के क्षेत्र परिवेश और शर्तों ठंडा उत्तेजना के बाद 2 सेकंड में दर्ज की रंग कोडित आईआर छवियों, और घाव और स्वस्थ ऊतक के क्षणिक थर्मल प्रतिक्रिया: हम सभी डेटा दिखाने तालिका तैयार करते हैं.
4. प्रतिनिधि परिणाम:
चित्रा 1. परिवेश के तापमान पर संदर्भ) एक pigmented घावों के एक क्लस्टर और टेम्पलेट इमेजिंग, ग के लिए लागू फ्रेम के साथ एक बड़ा शरीर सतह क्षेत्र के चिकित्सीय परीक्षण कमरे में अवरक्त इमेजिंग प्रणाली HRIS, ख) तस्वीर) क्षेत्र के अवरक्त छवि, घ) ठंडा और ई के बाद उसी क्षेत्र) मेलेनोमा घाव और आस - पास की धारा बढ़ाया
चित्रा 2. हमारे थर्मल इमेजिंग प्रणाली के साथ परीक्षा के कमरे.
चित्रा 3 घाव और एक भंवर ट्यूब से ठंडी हवा का एक धारा बह आसपास त्वचा के ऊतकों शीतलक.
Discussion
परिणामों का सुझाव है कि ठंडा तनाव लागू करने के द्वारा हम घाव और आसपास के स्वस्थ ऊतक के तापमान के बीच मतभेदों को बढ़ाया. इसके अलावा, थर्मल इमेजिंग के दौरान रोगी के छोटे आंदोलनों की वजह से, हम सही ढंग से छवियों उपरिशायी संदर्भ राज्य और थर्मल वसूली के दौरान तापमान के वितरण के बीच तापमान अंतर को मापने के लिए गति ट्रैकिंग लागू करना पड़ा. गति ट्रैकिंग के बिना हम पता लगाने के लिए और घातक घाव और स्वस्थ ऊतक के तापमान के बीच अंतर को मापने के लिए सक्षम नहीं किया गया है. इन परिणामों और सटीक है कठिनाइयों जांचकर्ताओं को समझाने के ट्रैकिंग गति के लिए की जरूरत है अतीत में सामना करना पड़ा जब मेलेनोमा निदान IR इमेजिंग स्थिर राज्य सूचना अकेले और स्पष्ट रूप से गतिशील थर्मल इमेजिंग के लाभ साबित पर आधारित का उपयोग करने का प्रयास.
यह नोट किया जाए कि IR कैमरा (आईआर नाभीय विमान सरणी में पिक्सेल की संख्या) के स्थानिक संकल्प जब समझदार छोटे घावों महत्वपूर्ण है चाहिए. दोनों स्थानिक संकल्प और जल्दी अवरक्त कैमरों के तापमान संवेदनशीलता ही सीमित था, जो भी अतीत में प्रारंभिक चरण मेलेनोमा का पता लगाने में कठिनाइयों के लिए खातों. हमारे दृष्टिकोण और पूर्व थर्मल इमेजिंग प्रयास के बीच मुख्य अंतर है कि मामूली सफल रहे थे - अंशांकन के दृश्यों और छवि प्रसंस्करण कदम है कि हमें सही गतिशील इमेजिंग प्रक्रिया है कि सक्रिय शीतलन पर निर्भर करता है के अलावा इस प्रणाली में तापमान अंतर को मापने के लिए अनुमति देते हैं.
Disclosures
ब्याज की कोई संघर्ष की घोषणा की.
Acknowledgments
इस अनुसंधान राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन अनुदान 0651981 नंबर और अलेक्जेंडर और मार्गरेट स्टीवर्ट हालांकि जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय के कैंसर केंद्र ट्रस्ट द्वारा वित्त पोषित किया गया था. लेखकों आईआरबी और रोगी अध्ययन के रूप में अच्छी तरह के रूप में डा. Sewon कांग और रोगी अध्ययन के दौरान अपने विभाग की मदद और समर्थन के लिए डा. Rhoda Alani के योगदान को स्वीकार करना होगा.
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
- Skin cancer foundation website [Internet]. , Skin Cancer Foundation. Available from: http://www.skincancer.org/Skin-Cancer-Facts (2010).
- Elder, D. Tumor progression, early diagnosis and prognosis of melanoma. Acta Oncol. 38, 535-547 (1999).
- Wartman, D., Weinstock, M. Are we overemphasizing sun avoidance in protection from melanoma. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 17, 469-470 (2008).
- Pirtini Cetingul, M. Using high resolution infrared imaging to detect melanoma and dysplastic nevi [dissertation]. , Johns Hopkins University. (2010).
- Jones, B. F. A reappraisal of the use of infrared thermal image analysis in medicine. IEEE Trans. Med. Imaging. 17, 1019-1027 (1998).
- Anbar, M. Clinical thermal imaging today-shifting from phenomenological thermography to pathophysiologically based thermal imaging. IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 17, 25-33 (1998).
- Anbar, M., Gratt, B. M., Hong, D. Thermology and facial telethermography. Part I: history and technical review. Dentomaxillofacial Radiology. 27, 61-67 (1998).
- Jones, B. F., Plassmann, P. Digital infrared thermal imaging of human skin. IEEE Eng. Med. Bio. 21, 41-48 (2002).
- Qi, H., Diakides, N. A. Infrared imaging in Medicine. , CRC Press. (2007).
- Pirtini Cetingul, M., Herman, C. Identification of skin lesions from the transient thermal response using infrared imaging technique. IEEE 5th Int. Symp. on Biomedical Imaging: From Nano to Macro 1-4. , 1219-1222 (2008).
- Cetingul, P. irtini, M,, Herman, C. Quantification of the thermal signature of a melanoma lesion. Int. Journal of Thermal Science. 50, 421-431 (2011).
- Pirtini Cetingul, M., Herman, C. A heat transfer model of skin tissue for the detection of lesions: sensitivity analysis. Physics in Medicine and Biology. 55, 5933-5951 (2010).
- Pirtini Cetingul, M., Herman, C. Quantitative evaluation of skin lesions using transient thermal imaging. Proc. Int. Heat Transfer Conf. , (2010).
