Visualizzazione quantitativa e diagnosi del tumore della pelle utilizzando Dynamic Thermal Imaging

Questa procedura mira a diagnosticare il melanoma o altri tipi di cancro della pelle in modo non invasivo mediante l'uso dell'imaging infrarosso dinamico. Iniziare scattando una fotografia in luce bianca della lesione e del tessuto sano circostante, seguita da un'immagine infrarossa di riferimento della stessa regione cutanea. Successivamente, raffreddare la lesione e la pelle circostante.

Rimuovere quindi lo stress termico e registrare un filmato infrarosso del processo di riscaldamento, denominato recupero termico. Infine, eseguire l'analisi dei dati e l'elaborazione delle immagini delle immagini acquisite in luce bianca e in infrarosso per misurare la temperatura della pelle in funzione del tempo durante il processo di recupero termico, confrontando la temperatura cutanea nella zona della lesione e in aree lontane dalla lesione al fine di valutare le differenze nella risposta termica come indicazione di un'attività metabolica aumentata, che potrebbe essere correlata al cancro della pelle. In definitiva, si possono ottenere risultati che mostrano la produzione di calore mediante imaging termico dinamico.

La diagnostica termografica dinamica è un metodo non invasivo, oggettivo e quantitativo che permette di rilevare il melanoma in una fase precoce della malattia. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel settore, come ad esempio se una lesione sospetta sia metabolicamente attiva e misurare il livello di attività metabolica associato a un aumento dell'apporto ematico. Questo parametro può essere correlato allo stadio del cancro.

Questo metodo comporta una certa complessità nel reperire dati accurati sulla temperatura superficiale mediante tecniche di imaging a infrarossi e nel compensare i movimenti involontari del soggetto durante il processo di acquisizione delle immagini. Pertanto, il dottor Miguel Perini, un ricercatore postdottorato del mio laboratorio, e io stesso illustreremo ora la procedura: organizzare una stanza per esami con temperatura controllata, dotata di una telecamera a infrarossi e di un PC per l'acquisizione e l'archiviazione delle immagini a infrarossi, nonché di una scheda di acquisizione dati collegata a un computer. Al fine di monitorare le temperature della stanza e della superficie cutanea, collegare delle termocoppie a una scheda di acquisizione dati durante lo studio sul paziente e archiviare i dati delle misurazioni su un computer.

Poiché il rilevamento della lesione nell'immagine termica richiede un effetto di raffreddamento, utilizzare un marcatore adesivo quadrato per localizzare la lesione pigmentata di interesse e le sue zone circostanti con la fotocamera digitale. Acquisire un'immagine a luce intensa della lesione pigmentata e della finestra adesiva. Successivamente, collegare un dermatoscopio a una fotocamera digitale e catturare le immagini dermatoscopiche.

Il software di acquisizione registra e salva tutte le immagini infrarosse utilizzando il software di acquisizione. Acquisire un'immagine infrarossa in condizioni stazionarie con una telecamera a infrarossi Merlin Midway. Procedere applicando un flusso di aria fredda sulla zona della pelle del paziente contenente la lesione, insieme a una regione circostante di 50 millimetri di diametro.

Dopo un minuto, rimuovere lo stress di raffreddamento per consentire alla pelle di riscaldarsi nuovamente a temperatura ambiente per tre o quattro minuti. Durante questa fase di recupero termico, acquisire immagini infrarosse della lesione pigmentata ogni due secondi al fine di ottenere distribuzioni accurate delle temperature transitorie sulla superficie cutanea. Analizzare le immagini IR mediante un codice MATLAB personalizzato per questo scopo, che include diversi passaggi di calibrazione e un sistema di analisi multimodale delle immagini.

Iniziare applicando un algoritmo di rilevamento dei punti di riferimento all'immagine a luce brillante per localizzare gli angoli del marcatore adesivo. Successivamente, identificare i punti corrispondenti nell'immagine IR di riferimento e compensare i movimenti involontari del corpo o degli arti del paziente utilizzando questi punti come riferimenti in un modello di movimento quadratico per allineare la sequenza di immagini IR durante la fase di recupero. In seguito, utilizzare l'algoritmo random walker per guidare spazialmente la segmentazione posizionando punti iniziali (seed points) al fine di creare un'immagine maschera che delimiti la lesione.

Dopo aver determinato la forma della lesione, identificare la corrispondente regione in ciascuna delle immagini IR registrate. Selezionare punti casuali all'interno della lesione e punti lontani dalla lesione, rappresentativi rispettivamente della lesione e del tessuto sano. Quindi confrontare le risposte termiche transitorie di entrambi i siti.

Infine, preparare una tabella contenente tutte le immagini IR in falsi colori ottenute mediante oscopia digitale della lesione e della zona circostante registrate in condizioni ambientali e due secondi dopo l'eccitazione mediante raffreddamento, insieme alle risposte termiche transitorie della lesione e del tessuto sano corrispondente. In uno studio su pazienti selezionati per l'imaging in presenza di una lesione pigmentata che richiede clinicamente una biopsia, l'attività metabolica aumentata della lesione melanomatoso può essere rilevata mediante imaging infrarosso dinamico. Una volta raccolti i dati dello studio sui pazienti, si ottiene una curva precisa di risposta termica con correzione del movimento.

Non vi è alcuna differenza di temperatura tra la lesione pigmentata benigna e il tessuto cutaneo sano nell'immagine infrarossa o durante il recupero termico. L'immagine termica mostra un vantaggio particolare nelle lesioni cutanee maligne basandosi sulle immagini infrarosse. Una differenza significativa di temperatura e colore viene osservata durante il recupero termico, esclusivamente nella posizione della lesione melanomatoso nell'immagine infrarossa.

Una volta completamente ottimizzata e automatizzata, questa tecnica può essere eseguita in due o tre minuti se effettuata correttamente. Questa procedura di imaging è innocua. Non comporta alcun rischio ed è fondamentale per la diagnostica clinica.

Durante questa procedura, è importante ricordare che il soggetto deve rimanere il più immobile possibile dopo l'intervento. Altri metodi, come la biopsia, possono essere eseguiti per rispondere ad ulteriori domande, come lo stadio e il livello di penetrazione del cancro e la presenza di lesioni secondarie.