Vi visade att maligna pigmenterade lesioner med ökad metabolisk aktivitet genererar mätbara mängder värme och mätning av övergående termisk reaktion i huden för en svalkande excitation tillåter kvantitativa identifiering av melanom och andra hudcancer (kontra icke-proliferativ nevi) på ett tidigt stadium av sjukdomen.
År 2010 ca 68.720 melanom kommer att diagnostiseras enbart i USA, med ca 8650 som ledde till döden 1. Hittills är det enda effektiva behandling för malignt melanom kirurgisk excision, därför är nyckeln till förlängd överlevnad tidig upptäckt 2,3. Med tanke på ett stort antal patienter diagnostiseras varje år och de begränsningar i tillgång till specialiserad vård snabbt, är utvecklingen av objektiva in vivo diagnostiska instrument för att underlätta diagnos viktig. Nya tekniker för att upptäcka hudcancer, särskilt icke-invasiva diagnostiska verktyg, håller på att utforskas i många laboratorier. Tillsammans med de kirurgiska metoder, tekniker såsom digital fotografering, dermoscopy, multispektrala system imaging (MelaFind), laser-baserade system (konfokala scanning mikroskopi, Laser Doppler perfusion imaging, optisk koherens tomografi), ultraljud, magnetisk resonanstomografi, testas . Varje teknik erbjuder unika fördelar och nackdelar, av vilka många utgör en kompromiss mellan effektivitet och noggrannhet kontra användarvänlighet och överväganden kostnad. Detaljer om dessa tekniker och jämförelser finns i litteraturen 4.
Infraröd (IR) imaging visade sig vara en användbar metod för att diagnostisera tecken på vissa sjukdomar genom att mäta hudens lokala temperaturen. Det finns en stor mängd bevis som visar att sjukdomen eller avvikelsen från att fungera normalt åtföljs av förändringar av temperaturen i kroppen, som påverkar åter temperaturen i huden 5,6. Exakta uppgifter om temperaturen i kroppen och huden kan ge en mängd information om de processer som ansvarar för värme-och thermoregulation, särskilt avvikelsen från det normala, ofta orsakad av sjukdom. Dock har IR-avbildning inte allmänt erkänts i medicin på grund av tidig användning av tekniken 7,8 flera decennier sedan, när temperaturen mätnoggrannhet och den rumsliga upplösningen var otillräckliga och sofistikerade bildbehandling verktyg var otillgänglig. Denna situation förändrades dramatiskt i slutet av 1990-2000-talet. Framsteg inom IR-instrumentering, implementering av digitala bildbearbetningsalgoritmer och dynamiska IR-avbildning, vilket gör det möjligt för forskare att analysera inte bara den rumsliga, men också den tidsmässiga termiska beteende huden 9, tillät genombrott inom området.
I vår forskning, utforskar vi möjligheterna att IR-avbildning, kombinerat med teoretiska och experimentella studier, som en kostnadseffektiv, icke-invasiv, in vivo-optisk mätteknik för tumördetektion, med betoning på screening och tidig upptäckt av melanom 10-13 . I denna studie visar vi data som erhållits i en patientstudie där patienter som har en pigmenterad lesion med en klinisk indikation för biopsi väljs för avbildning. Vi jämförde skillnaden i termisk svaren mellan friska och maligna vävnader och jämfört våra data med biopsi resultat. Vi drog slutsatsen att den ökade metaboliska aktivitet melanom lesionen kan upptäckas av dynamiska värmekamera.
Resultaten tyder på att med tillämpning av kyla stress vi förstärkt temperaturskillnader mellan lesion och omgivande frisk vävnad. Också, på grund av små rörelser av patienten under termisk avbildning, var vi tvungna att använda motion tracking korrekt överlagra bilder för att mäta temperaturskillnader mellan referens stat och temperaturfördelningen under termisk återhämtning. Utan motion tracking skulle vi inte kunnat upptäcka och mäta temperaturskillnaden mellan maligna lesioner och frisk vävnad. Dessa resultat och behovet av noggranna motion tracking förklara de svårigheter utredarna möter i det förflutna när man försöker diagnostisera melanom med IR avbildning baserad på steady state information på egen hand och tydligt visar fördelarna med dynamiska värmekameror.
Det bör noteras att den rumsliga upplösningen av IR-kamera (antalet pixlar i IR Detektormatrisen) är kritisk när kräsna små lesioner. Både den rumsliga upplösningen och temperaturen känslighet i början av värmekameror var begränsad, vilket också står för svårigheterna i att upptäcka tidigt stadium melanom i det förflutna. De viktigaste skillnaderna mellan vår syn och före termisk försök avbildning – som var måttligt framgångsrika – är sekvenser av kalibrering och bild processteg som tillåter oss att noggrant mäta temperaturskillnader i detta system vid sidan av den dynamiska imaging process som bygger på aktiv kylning.
The authors have nothing to disclose.
Denna forskning har finansierats av National Science Foundation nr 0651981 och Alexander och Margaret Stewart Lita om Cancer Center i Johns Hopkins University. Författarna vill tacka för bidragen från Dr Rhoda Alani till IRK och patienten studie samt hjälp och stöd av Dr Sewon Kang och hans avdelning under patientstudie.
Name of the equipment | Company | Catalogue number |
Merlin MWIR camera | FLIR | – |
Canon PowerShot G11 | Canon | – |
DermLite Foto System | DermLite | – |
Vortex tube | Exair | – |
Air tanks | Airgas | – |