الكمية التصور والكشف عن سرطان الجلد باستخدام التصوير الحراري الديناميكي

يهدف هذا الإجراء إلى تشخيص الميلانوما أو أنواع أخرى من سرطان الجلد بطريقة غير جراحية باستخدام التصوير بالأشعة تحت الحمراء الديناميكي. ابدأ بالتقاط صورة بالضوء الأبيض للآفة والنسيج الصحي المحيط بها، تليها صورة مرجعية بالأشعة تحت الحمراء للمنطقة نفسها من الجلد. بعد ذلك، قم بتبريد الآفة والجلد المحيط بها.

بعد ذلك، قم بإزالة إجهاد التبريد وتسجيل مقطع فيديو بالأشعة تحت الحمراء لعملية إعادة التسخين التي تُعرف بالاستعادة الحرارية. وأخيرًا، قم بإجراء تحليل البيانات ومعالجة الصور التي تم التقاطها بالضوء الأبيض والأشعة تحت الحمراء لقياس درجة حرارة الجلد كدالة في الزمن خلال عملية الاستعادة الحرارية، وقارن درجة حرارة الجلد في موقع الآفة وبعيدًا عنها لتقييم الاختلافات في الاستجابة الحرارية كدليل على زيادة النشاط الأيضي الذي قد يكون مرتبطًا بسرطان الجلد. وفي النهاية، يمكن الحصول على نتائج تظهر توليد الحرارة من خلال التصوير الحراري الديناميكي.

يعتبر التصوير بالأشعة تحت الحمراء الديناميكي طريقة موضوعية وكمية غير بضعية تتيح الكشف عن الميلانوما في مرحلة مبكرة من المرض. ويمكن لهذه الطريقة أن تساعد في الإجابة على أسئلة رئيسية في هذا المجال، مثل ما إذا كانت الآفات ذات الإشارة المرتفعة نشطة أيضياً، وقياس مستوى النشاط الأيضي المقترن بزيادة التروية الدموية، وهو ما يمكن ربطه بتحديد مرحلة السرطان.

تنطوي هذه الطريقة على بعض التعقيد في الحصول على بيانات دقيقة لدرجة حرارة السطح باستخدام تقنيات التصوير بالأشعة تحت الحمراء، والتعويض عن الحركة اللاإرادية للشخص الخاضع للفحص أثناء عملية التصوير. لذا، سيقوم الدكتور Mcg Miguel Perini، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في مختبري، وأنا الآن باستعراض الإجراء: قم بتجهيز غرفة فحص يتم التحكم في درجة حرارتها، ومزودة بكاميرا أشعة تحت حمراء وجهاز كمبيوتر لالتقاط صور الأشعة تحت الحمراء وتخزينها، بالإضافة إلى بطاقة الحصول على البيانات متصلة بجهاز كمبيوتر. ومن أجل مراقبة درجة حرارة الغرفة وسطح الجلد، قم بتوصيل المزدوجات الحرارية ببطاقة الحصول على البيانات أثناء دراسة المريض، وقم بتخزين بيانات القياس على جهاز الكمبيوتر.

بما أن الكشف عن الآفة في الصورة الحرارية يتطلب تأثيراً تبريدياً، استخدم علامة لاصقة مربعة لتحديد موقع الآفة الصبغية المراد دراستها ومحيطها باستخدام الكاميرا الرقمية. التقط صورة بإضاءة ساطعة للآفة الصبغية والنافذة اللاصقة. بعد ذلك، قم بتوصيل منظار الجلد (dermatoscope) بكاميرا رقمية والتقط صور التنظير.

يقوم برنامج LabVIEW بالتقاط وحفظ جميع الصور بالأشعة تحت الحمراء. التقط صورة بالأشعة تحت الحمراء في الحالة المستقرة باستخدام كاميرا Merlin للأشعة تحت الحمراء متوسطة المدى. ابدأ بتوجيه تيار من الهواء البارد إلى المنطقة المصابة من جلد المريض، بالإضافة إلى منطقة محيطة بقطر 50 millimeter.

بعد مرور دقيقة واحدة، قم بإزالة إجهاد التبريد للسماح للجلد بإعادة التدفئة في درجة حرارة الغرفة لمدة تتراوح بين ثلاث إلى أربع دقائق. وخلال مرحلة الاستشفاء الحراري هذه، التقط صوراً بالأشعة تحت الحمراء للآفة المصبوغة كل ثانيتين من أجل الحصول على توزيعات دقيقة لدرجات الحرارة العابرة على سطح الجلد. قم بتحليل صور الأشعة تحت الحمراء باستخدام كود MATLAB مخصص لهذا الغرض، يتضمن عدة خطوات للمعايرة ونظاماً لتحليل الصور متعدد الوسائط.

ابدأ بتطبيق خوارزمية للكشف عن المعالم على صورة الضوء الساطع لتحديد مواقع زوايا العلامة اللاصقة. بعد ذلك، حدد النقاط المقابلة في الصورة المرجعية بالأشعة تحت الحمراء (IR)، وعوّض عن حركة الجسم أو الأطراف اللاإرادية للمريض باستخدام هذه النقاط كمعالم في نموذج حركة تربيعي لمحاذاة تسلسل صور الأشعة تحت الحمراء (IR) خلال مرحلة التعافي. ثم استخدم خوارزمية المتجول العشوائي (random walker) لتوجيه عملية التجزئة مكانياً عن طريق وضع نقاط بذرية لإنشاء صورة قناع تحدد الآفة.

بمجرد تحديد شكل الآفة، حدد المنطقة المقابلة في كل صورة من صور الأشعة تحت الحمراء (IR) المسجلة. اختر نقاطاً عشوائية داخل الآفة وبعيداً عنها، لتمثيل الآفة والأنسجة السليمة على التوالي. ثم قارن الاستجابات الحرارية العابرة لكلا الموقعين.

وأخيراً، قم بإعداد جدول يتضمن جميع صور الأشعة تحت الحمراء (IR) الملونة التي تم التقاطها عبر المنظار الرقمي للآفة والمنطقة المحيطة بها، والتي سُجلت في الظروف المحيطة وبعد ثانيتين من التحفيز بالتبريد، بالإضافة إلى الاستجابات الحرارية العابرة للآفة والأنسجة السليمة المقابلة لها. وفي دراسة على المرضى، يتم اختيار المرضى الذين يعانون من آفة صبغية مع وجود مؤشر سريري للخزعة من أجل التصوير، حيث يمكن الكشف عن زيادة النشاط الأيضي لآفة الميلانوما عن طريق التصوير الديناميكي بالأشعة تحت الحمراء. وبمجرد جمع البيانات من دراسة المريض، يتم الحصول على منحنى استجابة حرارية دقيق مع تصحيح الحركة.

لا يوجد اختلاف في درجة الحرارة بين الآفة الصبغية الحميدة وأنسجة الجلد السليمة في الصورة بالأشعة تحت الحمراء أو أثناء التعافي الحراري. وقد أثبت التصوير الحراري ميزة خاصة في الآفات الجلدية الخبيثة استناداً إلى الصور بالأشعة تحت الحمراء. حيث لوحظ اختلاف كبير في درجة الحرارة واللون أثناء التعافي الحراري، فقط في موقع آفة الميلانوما في الصورة بالأشعة تحت الحمراء.

بمجرد تحسين هذه التقنية وأتمتتها بالكامل، يمكن إجراؤها في غضون دقيقتين أو ثلاث دقائق إذا تم تنفيذها بشكل صحيح. ويُعد إجراء التصوير هذا غير ضار، حيث لا تنطوي هذه العملية على أي مخاطر، وهو أمر أساسي في التشخيص السريري.

أثناء إجراء هذه العملية، من المهم تذكر أن المريض يجب أن يظل ساكناً قدر الإمكان بعد انتهاء الإجراء. ويمكن إجراء طرق أخرى مثل الخزعة للإجابة على تساؤلات إضافية مثل تحديد مرحلة السرطان ومستوى تغلغله ووجود آفة ثانية.