양적 시각화 및 동적 써멀 이미징을 사용하여 피부암의 감지

본 절차의 목적은 동적 적외선 이미징을 사용하여 흑색종 또는 기타 유형의 피부암을 비침습적으로 진단하는 것입니다. 먼저 병변과 주변 건강한 조직의 백색광 사진을 촬영한 후, 동일한 피부 영역의 참조 적외선 이미지를 촬영합니다. 그다음, 병변과 주변 피부를 냉각합니다.

그런 다음 냉각 스트레스를 제거하고, 열 회복(thermal recovery)이라고 하는 재가열 과정의 적외선 영상을 기록합니다. 마지막으로, 획득한 백색광 및 적외선 영상의 데이터 분석과 이미지 처리를 수행하여 열 회복 과정 중 시간에 따른 피부 온도를 측정하고, 병변 부위와 병변에서 멀리 떨어진 부위의 피부 온도를 비교하여 피부암과 관련될 수 있는 대사 활동 증가의 지표로서 열 반응의 차이를 평가합니다. 궁극적으로, 동적 열 영상을 통해 열 발생을 보여주는 결과를 얻을 수 있습니다.

동적 적외선 영상법은 질병의 초기 단계에서 흑색종을 검출할 수 있게 해주는 비침습적이고 객관적이며 정량적인 방법입니다. 이 방법은 피크맨 신호 병변이 대사적으로 활성 상태인지 여부와 혈류 공급 증가와 결합된 대사 활성 수준을 측정하는 등 해당 분야의 핵심적인 질문에 답하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이는 암 병기 결정과 연계될 수 있습니다.

이 방법은 적외선 이미징 기술을 사용하여 정확한 표면 온도 데이터를 획득하고, 이미징 과정 중 피험자의 비자발적 움직임을 보정해야 하는 복잡성이 수반됩니다. 따라서 제 연구실의 박사후 연구원인 Dr. Mcg Miguel Perini와 제가 지금부터 그 절차를 시연하겠습니다. 적외선 카메라와 적외선 이미지 획득 및 저장을 위한 PC, 그리고 컴퓨터에 연결된 데이터 수집 카드가 갖춰진 온도 조절 검사실을 준비하십시오. 환자 연구 중에 실내 및 피부 표면 온도를 모니터링하기 위해 열전대를 데이터 수집 카드에 연결하고 측정 데이터를 컴퓨터에 저장하십시오.

열화상 이미지에서 병변을 검출하려면 냉각 효과가 필요하므로, 사각형 접착 마커를 사용하여 디지털 카메라로 관심 있는 색소 병변과 그 주변 부위를 국소화하십시오. 색소 병변과 접착 윈도우의 밝은 광원 이미지를 획득하십시오. 그런 다음 더마토스코프를 디지털 카메라에 연결하여 더마토스코피 이미지를 촬영하십시오.

LabVIEW 소프트웨어를 사용하여 모든 적외선 영상을 캡처하고 저장합니다. Merlin 중파 적외선 카메라로 정상 상태의 적외선 영상을 캡처하십시오. 병변이 있는 환자의 피부 부위와 그 주변 50 millimeter 직경 영역에 냉풍을 분사합니다.

1분 후, 냉각 스트레스를 제거하여 피부가 상온에서 3~4분 동안 다시 가열되도록 합니다. 이 열 회복 단계 동안, 피부 표면의 정확한 과도 온도 분포를 얻기 위해 2초마다 색소성 병변의 적외선 이미지를 캡처합니다. 여러 보정 단계와 다중 모드 이미지 분석 시스템이 포함되어 본 목적에 맞게 맞춤 제작된 MATLAB 코드를 사용하여 IR 이미지를 분석합니다.

먼저 밝은 광원 이미지에 랜드마크 검출 알고리즘을 적용하여 접착 마커의 모서리 위치를 파악합니다. 다음으로, 참조 IR 이미지에서 이에 대응하는 점들을 식별하고, 회복 단계 동안 IR 이미지 시퀀스를 정렬하기 위한 이차 운동 모델(quadratic motion model)의 랜드마크로 이 점들을 사용하여 환자의 불수의적인 신체 또는 사지 움직임을 보정합니다. 이어서, 시드 포인트(seed points)를 배치하여 병변을 묘사하는 마스크 이미지를 생성함으로써 랜덤 워커(random walker)가 세그멘테이션을 공간적으로 안내하도록 합니다.

병변의 모양이 결정되면, 등록된 각 IR 이미지에서 해당 영역을 식별합니다. 병변 내부와 병변 외부에서 무작위 지점을 선택하여 각각 병변과 건강한 조직을 대표하도록 합니다. 그런 다음 두 지점의 과도 열 응답을 비교합니다.

마지막으로, 주변 환경 조건과 냉각 여기 2초 후에 기록된 병변 및 주변 영역의 모든 디지털 검경 색상 코드화 IR 이미지와 병변 및 해당 정상 조직의 과도 열 응답을 포함하는 표를 작성하십시오. 생검이 필요한 임상 징후가 있는 색소성 병변 환자를 대상으로 한 환자 연구에서, 흑색종 병변의 증가된 대사 활동은 동적 적외선 이미징을 통해 검출될 수 있습니다. 환자 연구로부터 데이터를 수집하면, 움직임 보정을 통해 정밀한 열 응답 곡선을 얻을 수 있습니다.

적외선 이미지나 열 회복 과정에서 양성 색소성 병변과 건강한 피부 조직 사이의 온도 차이는 나타나지 않습니다. 적외선 이미지를 통해 볼 때, 열 이미징은 악성 피부 병변에서 특히 유리한 점이 있음이 입증됩니다. 적외선 이미지 내 흑색종 병변 부위에서만 열 회복 동안 유의미한 온도 및 색상 차이가 관찰됩니다.

완전히 최적화되고 자동화되면, 이 기술을 적절하게 수행했을 때 2~3분 내에 완료할 수 있습니다. 이 영상 촬영 절차는 무해합니다. 수반되는 위험 요소가 없으며, 이는 임상 진단에서 필수적입니다.

본 절차를 수행하는 동안, 피험자가 시술 후 최대한 움직이지 않고 유지해야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 암의 병기 및 침범 깊이, 그리고 제2 병변과 같은 추가적인 의문점을 해결하기 위해 생검과 같은 다른 방법들을 병행하여 실시할 수 있습니다.