Visualización y detección cuantitativa de cáncer de piel utilizando imágenes térmica dinámica

Este procedimiento tiene como objetivo diagnosticar melanoma u otros tipos de cáncer de piel de forma no invasiva mediante imágenes infrarrojas dinámicas. Comience tomando una fotografía con luz blanca de la lesión y del tejido sano circundante, seguida de una imagen infrarroja de referencia de la misma región de la piel. A continuación, enfríe la lesión y la piel circundante.

A continuación, elimine el estrés por enfriamiento y registre una película infrarroja del proceso de recalentamiento denominado recuperación térmica. Finalmente, realice el análisis de datos y el procesamiento de imágenes de las imágenes capturadas de luz blanca e infrarrojas para medir la temperatura de la piel en función del tiempo durante el proceso de recuperación térmica, compare la temperatura de la piel en la ubicación de la lesión y lejos de la lesión para evaluar las diferencias en la respuesta térmica como indicación de una actividad metabólica aumentada que podría estar relacionada con el cáncer de piel. En última instancia, se pueden obtener resultados que muestren la generación de calor mediante imágenes térmicas dinámicas.

La imagenología infrarroja dinámica es un método no invasivo, objetivo y cuantitativo que permite la detección del melanoma en una etapa temprana de la enfermedad. Este método puede ayudar a responder preguntas clave en el campo, como si las lesiones sospechosas de melanoma son metabólicamente activas y medir el nivel de actividad metabólica combinado con un aumento en el suministro sanguíneo. Esto puede relacionarse con la estadificación del cáncer.

Este método implica cierta complejidad para obtener datos precisos de la temperatura superficial mediante técnicas de imagen infrarroja y compensar el movimiento involuntario del sujeto durante el proceso de adquisición de imágenes. Por lo tanto, el Dr. MCG Miguel Perini, un posdoctorado de mi laboratorio, y yo procederemos a demostrar el procedimiento: organice una sala de examen con temperatura controlada, equipada con una cámara infrarroja y una computadora para la adquisición y almacenamiento de imágenes infrarrojas, así como una tarjeta de adquisición de datos conectada a una computadora. Con el fin de monitorear las temperaturas de la sala y de la superficie de la piel, conecte termopares a una tarjeta de adquisición de datos durante el estudio del paciente y almacene los datos de medición en una computadora.

Dado que la detección de lesiones en la imagen térmica requiere un efecto de enfriamiento, utilice un marcador adhesivo cuadrado para localizar la lesión pigmentada de interés y sus alrededores con la cámara digital. Adquiera una imagen con luz brillante de la lesión pigmentada y de la ventana adhesiva. A continuación, conecte un dermatoscopio a una cámara digital y capture imágenes de dermatoscopia.

El software de vista de laboratorio captura y guarda todas las imágenes infrarrojas utilizando el software de vista de laboratorio. Capture una imagen infrarroja en estado estacionario con una cámara infrarroja Merlin Midway. Proceda a aplicar un flujo de aire frío a la zona de la piel del paciente que contiene la lesión, así como a una región circundante de 50 milímetros de diámetro.

Después de un minuto, retire el estrés por enfriamiento para permitir que la piel se recaliente a temperatura ambiente durante tres o cuatro minutos. Durante esta fase de recuperación térmica, capture imágenes infrarrojas de la lesión pigmentada cada dos segundos con el fin de obtener distribuciones precisas de temperatura transitoria en la superficie de la piel. Analice las imágenes IR mediante un código de MATLAB personalizado para este propósito, que incluye varios pasos de calibración y un sistema de análisis de imágenes multimodal.

Comience aplicando un algoritmo de detección de puntos característicos a la imagen de luz brillante para localizar las esquinas del marcador adhesivo. A continuación, identifique los puntos correspondientes en la imagen de referencia de infrarrojo (IR) y compense el movimiento involuntario del cuerpo o de la extremidad del paciente utilizando estos puntos como referencias en un modelo de movimiento cuadrático para alinear la secuencia de imágenes de IR durante la fase de recuperación. Luego, utilice el método de caminante aleatorio para guiar espacialmente la segmentación colocando puntos semilla y así crear una imagen de máscara que delimite la lesión.

Una vez determinada la forma de la lesión, identifique la región correspondiente en cada una de las imágenes infrarrojas registradas. Seleccione puntos aleatorios dentro de la lesión y fuera de ella que representen la lesión y el tejido sano, respectivamente. Luego compare las respuestas térmicas transitorias de ambos sitios.

Finalmente, prepare una tabla que incluya todas las imágenes infrarrojas codificadas por colores mediante oscopia digital de la lesión y la zona circundante registradas en condiciones ambientales y dos segundos después de la excitación mediante enfriamiento, así como las respuestas térmicas transitorias de la lesión y del tejido sano correspondiente. En un estudio con pacientes en el que se seleccionan pacientes que presentan una lesión pigmentada con indicación clínica de biopsia para su imagenología, la actividad metabólica aumentada de la lesión de melanoma puede detectarse mediante imagenología infrarroja dinámica. Una vez que se recopilan los datos del estudio del paciente, se obtiene una curva precisa de respuesta térmica con corrección del movimiento.

No existe diferencia de temperatura entre la lesión pigmentada benigna y el tejido cutáneo sano en la imagen infrarroja ni durante la recuperación térmica. La imagen térmica muestra una ventaja particular en las lesiones cutáneas malignas basándose en las imágenes infrarrojas. Se observa una diferencia significativa de temperatura y color durante la recuperación térmica, únicamente en la ubicación de la lesión de melanoma en la imagen infrarroja.

Una vez completamente optimizada y automatizada, esta técnica puede realizarse en dos o tres minutos si se lleva a cabo correctamente. Este procedimiento de imagen es inofensivo. No conlleva riesgos y esto es esencial en el diagnóstico clínico.

Al realizar este procedimiento, es importante recordar que el sujeto debe permanecer lo más inmóvil posible tras su finalización. Se pueden realizar otros métodos, como la biopsia, para responder preguntas adicionales, como la estadificación y el nivel de penetración del cáncer, así como la presencia de una segunda lesión.