Name: quantitative visualization and detection of skin cancer using dynamic thermal imaging
Uploaded: 2011-05-05T13:00:00
Duration: 6 min 8 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Quantitative Visualization and Detection of Skin Cancer Using Dynamic Thermal Imaging at JoVE.com

מחקר זה מומן על ידי הקרן הלאומית למדע מענק מס &#39;0651981 לבין אלכסנדר ומרגרט סטיוארט אמון על פי המרכז לסרטן של אוניברסיטת ג&#39;ונס הופקינס. המחברים רוצים להכיר את תרומתם של ד&quot;ר רודה Alani ל IRB לבין מחקר החולה, כמו גם את עזרה ותמיכה של ד&quot;ר Sewon קאנג המחלקה שלו במהלך המחקר המטופל.

1. ההתקנה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחינה מבוקרת בטמפרטורת החדר מצויד במצלמת אינפרא אדום ומחשב לרכישת התמונה אינפרא אדום אחסון וכן רכישת כרטיס נתונים מחוברת למחשב מוצגים Fig.1a. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בטמפרטורת החדר משטח טמפרטורת העור מנוטרים על ידי צמדים תרמיים המצורף לכרטיס רכישת נתונים במהלך המחקר המטופל נתוני המדידה מאוחסנים במחשב. </li></ol> 2. תמונה רכישה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מאז נגע לא ניתן להבחין בתמונה תרמית ללא אפקט קירור, סמן דבק הכיכר משמשת למקם את הנגע פיגמנט עניין וסביבתה (איור 1b). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנו לרכוש תמונת האור הבהיר של הנגע פיגמנט וחלון דבק עם מצלמה דיגיטלית (Canon PowerShot G11) (איור 1b). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Dermatoscope מחוברת מצלמה דיגיטלית (DermLite Foto System) משמש כדי ללכוד את התמונה אור מקוטב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנו לרכוש תמונת מצב יציב אינפרא אדום עם midwave מרלין (3-5 מיקרומטר) מצלמת אינפרא אדום שמוצג Fig.1a, כ </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנו מיישמים זרם של אוויר קר לאזור העור של המטופל המכילה את הנגע, כמו גם האזור בקוטר 50 מ&quot;מ מסביב למשך דקה אחת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר דקה אחת, אנו להסיר את הלחץ כדי לאפשר קירור העור מחדש חמים בטמפרטורת החדר תוך 3-4 דקות (שלב ההתאוששות תרמית) (איור 1 ג, ד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> במהלך שלב ההתאוששות תרמית, תמונות אינפרא אדום של הנגע פיגמנט נלכדים כל 2 שניות (איור 1 ג, ד). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כל התמונות IR (בנוסף האור הלבן ותמונות אור מקוטב) שצולמו במהלך המחקר נשמרים ומאוחסנים באמצעות תוכנת LabVIEW. </li></ol> 3. עיבוד תמונה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> התמונות IR מנותחות באמצעות קוד ייעודי Matlab כדי להשיג טמפרטורה מדויק הפצות חולף על פני העור. לשם כך, אנו מציגים מספר צעדים כיול מערכת multimodal ניתוח התמונה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנחנו מתחילים עם החלת אלגוריתם זיהוי ציון לדימוי אור בהיר על localizing בפינות סמן דבק. לאחר מכן זיהינו את הנקודות המתאימות בתמונה התייחסות IR. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כדי לפצות על תנועת גוף / איבר רצוני של המטופל, אנו משתמשים אלו נקודות כציוני דרך במודל תנועה ריבועית ליישור את התמונה ברצף IR במהלך שלב ההחלמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנו משתמשים בהליכון אקראי, תמונה אינטראקטיבית פילוח אלגוריתם שבו המשתמש יכול מרחבית המדריך פילוח על ידי הצבת נקודות זרע, כדי ליצור תמונת מסכה המגדירה את הנגע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שאנחנו קובעים את צורתו של הנגע, אנו מזהים את האזור המתאים בכל אחד מן הדימויים רשום IR. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנו בוחרים נקודות אקראי בתוך הנגע, הרחק הנגע המייצג את הנגע לבין רקמה בריאה, בהתאמה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנו משווים את תגובת תרמית חולף של עור בריא את התגובה של הנגע. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> אנחנו מכינים טבלה המציגה את כל הנתונים: דיגיטלית, dermoscopy, בצבעים תמונות IR של הנגע והסביבה נרשם תנאי הסביבה ו 2 שניות לאחר עירור הקירור, ואת תגובת תרמית חולף של הנגע לבין רקמה בריאה. </li></ol> 4. נציג תוצאות: <img src="/files/ftp_upload/2679/2679fig1.jpg" alt="איור 1" /> באיור 1. א) מערכת אינפרא אדום הדמיה HRIS בחדר ניסוי קליני, ב) תצלום של שטח גדול יותר משטח הגוף עם מקבץ של נגעים פיגמנט ואת מסגרת התבנית בקשה הדמיה, ג) התייחסות תמונה אינפרא אדום של אזור בטמפרטורת הסביבה, ד) אותו אזור לאחר קירור ה) מוגדל קטע הנגע מלנומה וסביבתה <img src="/files/ftp_upload/2679/2679fig2.jpg" alt="איור 2" /> איור 2. בחדר הבחינה עם מערכת הדמיה תרמית שלנו. <img src="/files/ftp_upload/2679/2679fig3.jpg" alt="איור 3" /> איור 3. קירור הנגע ואת רקמת העור שמסביב ידי פיצוץ זרם של אוויר קר מהצינור מערבולת.

<ol>
	<li>Elder, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tumor+progression,+early+diagnosis+and+prognosis+of+melanoma.">Tumor progression, early diagnosis and prognosis of melanoma.</a> Acta Oncol. 38, 535-547 (1999).</li><li>Wartman, D., Weinstock, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Are+we+overemphasizing+sun+avoidance+in+protection+from+melanoma.">Are we overemphasizing sun avoidance in protection from melanoma.</a> Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. 17, 469-470 (2008).</li><li>Pirtini Cetingul, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Using high resolution infrared imaging to detect melanoma and dysplastic nevi [dissertation]. , (2010).</li><li>Jones, B. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+reappraisal+of+the+use+of+infrared+thermal+image+analysis+in+medicine.">A reappraisal of the use of infrared thermal image analysis in medicine.</a> IEEE Trans. Med. Imaging. 17, 1019-1027 (1998).</li><li>Anbar, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clinical+thermal+imaging+today-shifting+from+phenomenological+thermography+to+pathophysiologically+based+thermal+imaging.">Clinical thermal imaging today-shifting from phenomenological thermography to pathophysiologically based thermal imaging.</a> IEEE Eng. Med. Biol. Mag. 17, 25-33 (1998).</li><li>Anbar, M., Gratt, B. M., Hong, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thermology+and+facial+telethermography.+Part+I:+history+and+technical+review.">Thermology and facial telethermography. Part I: history and technical review.</a> Dentomaxillofacial Radiology. 27, 61-67 (1998).</li><li>Jones, B. F., Plassmann, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Digital+infrared+thermal+imaging+of+human+skin.">Digital infrared thermal imaging of human skin.</a> IEEE Eng. Med. Bio. 21, 41-48 (2002).</li><li>Qi, H., Diakides, N. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Infrared imaging in Medicine. , (2007).</li><li>Pirtini Cetingul, M., Herman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+skin+lesions+from+the+transient+thermal+response+using+infrared+imaging+technique.">Identification of skin lesions from the transient thermal response using infrared imaging technique.</a> IEEE 5th Int. Symp. on Biomedical Imaging: From Nano to Macro 1-4. , 1219-1222 (2008).</li><li>Cetingul, P. i. r. t. i. n. i., M, ., Herman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantification+of+the+thermal+signature+of+a+melanoma+lesion.">Quantification of the thermal signature of a melanoma lesion.</a> Int. Journal of Thermal Science. 50, 421-431 (2011).</li><li>Pirtini Cetingul, M., Herman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+heat+transfer+model+of+skin+tissue+for+the+detection+of+lesions:+sensitivity+analysis.">A heat transfer model of skin tissue for the detection of lesions: sensitivity analysis.</a> Physics in Medicine and Biology. 55, 5933-5951 (2010).</li><li>Pirtini Cetingul, M., Herman, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+evaluation+of+skin+lesions+using+transient+thermal+imaging.">Quantitative evaluation of skin lesions using transient thermal imaging.</a> Proc. Int. Heat Transfer Conf. , (2010).</li></ol>

אין ניגודי אינטרסים הכריז.

מהתוצאות עולה כי על ידי יישום מתח קירור משופרת אנו ההבדלים בטמפרטורה בין הנגע לבין הרקמה הבריאה שמסביב. כמו כן, בגלל תנועות קטנות של המטופל במהלך הדמיה תרמית, היינו צריכים להחיל ההצעה מעקב כראוי כיסוי תמונות למדוד הבדלים בטמפרטורה בין המדינה לבין התייחסות התפלגות הטמפרטורה במהלך ההתאוששות התרמית. ללא מעקב אחר תנועה אנחנו לא היה מסוגל לזהות ולמדוד את הפרש הטמפרטורה בין הנגע הממאיר רקמה בריאה. תוצאות אלו ועל הצורך בתנועה מדויקת מעקב מסבירים החוקרים הקשיים בעבר כאשר מנסים לאבחן מלנומה באמצעות הדמיה IR על סמך מידע מצב יציב לבד מוכיחים את היתרונות של הדמיה תרמית דינמי. יצוין, כי ברזולוציה מרחבית של המצלמה IR (מספר הפיקסלים במערך מטוס IR המוקד) היא קריטית כאשר נגעים קטנים הבחנה. הן ברזולוציה מרחבית ואת רגישות לטמפרטורה של מצלמות אינפרא אדום כבר היה מוגבל, אשר גם חשבונות עבור הקשיים באיתור מלנומה בשלב מוקדם בעבר. ההבדלים העיקריים בין הגישה שלנו, לפני ניסיונות הדמיה תרמית - כי היו מוצלחים בינוני - הם רצפים של כיול ועיבוד תמונה צעדים המאפשרים לנו למדוד במדויק את הבדלי הטמפרטורה במערכת זו, בנוסף לתהליך הדמיה דינמית מסתמכת על קירור אקטיבי.

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> שם הציוד </td><td> חברה </td><td> מספר קטלוגי </td></tr><tr><td> מרלין MWIR מצלמה </td><td> FLIR </td><td> - </td></tr><tr><td> Canon PowerShot G11 </td><td> קנון </td><td> - </td></tr><tr><td> DermLite Foto מערכת </td><td> DermLite </td><td> - </td></tr><tr><td> וורטקס צינור </td><td> Exair </td><td> - </td></tr><tr><td> מיכלי האוויר </td><td> Airgas </td><td> - </td></tr></tbody></table>

quantitative visualization and detection of skin cancer using dynamic thermal imaging

בשנת 2010 כ 68,720 מלנומה יאובחנו בארה&quot;ב בלבד, עם כ 8650 שגרם למותם 1. נכון להיום, הטיפול יעיל רק עבור מלנומה נשאר כריתה כירורגית, ולכן המפתח להישרדות המורחבת לגילוי מוקדם 2,3. בהתחשב במספר גדול של חולים שאובחנו כל שנה את המגבלות בגישה לטיפול מיוחד במהירות, את הפיתוח של כלי אבחון אובייקטיבי vivo לסייע באבחון היא חיונית. טכניקות חדשות לגילוי סרטן העור, במיוחד לא פולשנית כלי אבחון, הן נבדקות במעבדות רבות. יחד עם שיטות כירורגיות, טכניקות כגון צילום dermoscopy דיגיטליים, מערכות הדמיה multispectral (MelaFind), מערכות מבוססות לייזר (סריקה מיקרוסקופית confocal לייזר, לייזר דופלר הדמיה זלוף, טומוגרפיה קוהרנטיות אופטית), אולטרא סאונד, דימות תהודה מגנטית, נבדקות . טכניקה כל מציע יתרונות וחסרונות ייחודיים, רבים מהם מהווים פשרה בין יעילות ודיוק לעומת קלות השימוש שיקולי עלות. פרטים על טכניקות אלה והשוואות זמינים 4 ספרות. אינפרא אדום (IR) הדמיה הוצגה להיות שיטה יעילה כדי לאבחן את הסימנים של מחלות מסוימות על ידי מדידת טמפרטורת העור המקומי. יש גוף גדול של ראיות המראים ששיעור מחלות או סטייה לתפקוד תקין מלווים שינויים בטמפרטורה של הגוף, אשר שוב להשפיע על הטמפרטורה של העור 5,6. נתונים מדויקים על הטמפרטורה של הגוף, העור האנושי והוא יכול לספק שפע של מידע על תהליכי אחראי דור חום thermoregulation, בסטיית בפרט בתנאים נורמליים, לעיתים קרובות נגרמת על ידי המחלה. עם זאת, IR דימות לא הוכרה באופן נרחב ברפואה עקב השימוש מוקדמת של הטכנולוגיה 7,8 לפני כמה עשורים, כאשר מדידת טמפרטורה דיוק ברזולוציה מרחבית היו מספיק מתוחכמים לעיבוד תמונה כלים לא היו זמינים. מצב זה השתנה באופן דרמטי בסוף 1990-2000s. ההתקדמות מכשור IR, מימוש אלגוריתמים לעיבוד תמונה דיגיטלי ודינמי דימות אינפרא אדום, המאפשרת למדענים לנתח לא רק במרחב, אלא גם את התנהגות תרמית הזמני של העור 9, פריצות דרך מורשים בתחום. במחקר שלנו, אנו חוקרים את הכדאיות של IR דימות, בשילוב עם מחקרים תיאורטיים וניסויים, כמו העלות האפקטיבית, לא פולשנית, בטכניקה vivo מדידה אופטיות לגילוי הגידול, עם דגש על הקרנת וגילוי מוקדם של מלנומה 10-13 . במחקר זה, אנו מציגים נתונים המתקבלים במחקר החולה שבו חולים שיש להם פגיעה פיגמנט עם ציון קליני עבור ביופסיה נבחרים הדמיה. השווינו את ההבדל בתגובות תרמית בין רקמה בריאה וממאירים ונתונים בהשוואה שלנו עם תוצאות הביופסיה. אנו למסקנה כי פעילות מטבולית מוגברת של הנגע מלנומה ניתן לאתרם באמצעות אינפרא אדום דימות דינמי.

Watch this Scientific Journal Video about Quantitative Visualization and Detection of Skin Cancer Using Dynamic Thermal Imaging at JoVE.com

Quantitative Visualization and Detection of Skin Cancer Using Dynamic Thermal Imaging

אנחנו הראו כי נגעים פיגמנט ממאיר עם פעילות מטבולית מוגברת לייצר כמויות מדידים של חום מדידת תגובת תרמית חולף של העור כדי עירור קירור מאפשר זיהוי כמותי של מלנומה סרטן העור השני (לעומת הלא שגשוג nevi) בשעה מוקדמת שלב של המחלה.

ויזואליזציה כמותי וזיהוי של סרטן העור באמצעות הדמיה תרמית Dynamic

In 2010 approximately 68,720 melanomas will be diagnosed in the US alone, with around 8,650 resulting in death 1. To date, the only effective treatment ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Accurate and Simple Measurement of the Pro-inflammatory Cytokine IL-1&beta; using a Whole Blood Stimulation Assay

Accurate and Simple Measurement of the Pro-inflammatory Cytokine IL-1ÃƒÅ½Ã‚Â² using a Whole Blood Stimulation Assay

מדידה מדויקת ופשוטה 1β-IL Pro-ציטוקין דלקתי באמצעות גירוי Assay Whole Blood

Inflammatory processes resulting from the secretion of soluble mediators by immune cells, lead to various manifestations in skin, joints and other tissues ...

Quantitative Analysis of Cancer Metastasis using an Avian Embryo Model

ניתוח כמותי של גרורות סרטן באמצעות דגם העובר העופות

During metastasis cancer cells disseminate from the primary tumor, invade into surrounding tissues, and spread to distant organs. Metastasis is a complex ...

Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for Cancer Therapy Monitoring

Cerenkov Luminescence Imaging CLI for Cancer Therapy Monitoring

Cerenkov הארת ההדמיה (CLI) לניטור ריפוי הסרטן

In  molecular imaging, positron emission tomography (PET) and optical imaging (OI)  are two of the most important and thus most widely used modalities1-3. ...

Quantitative Multispectral Analysis Following Fluorescent Tissue Transplant for Visualization of Cell Origins, Types, and Interactions

כמותיים Multispectral ניתוח בעקבות השתלת רקמות פלורסנט וליזואליזציה של מקורות ניידים, סוגים, ואינטראקציות

With the desire to understand the contributions of multiple cellular elements to the development of a complex tissue; such as the numerous cell types that ...

Cerebrospinal Fluid MicroRNA Profiling Using Quantitative Real Time PCR

נוזל עמוד שדרת MicroRNA פרופיל שימוש כמותי בזמן אמת PCR

MicroRNAs (miRNAs) constitute a potent layer of gene regulation by guiding RISC to target sites located on mRNAs and, consequently, by modulating their ...

Measurement of Dynamic Scapular Kinematics Using an Acromion Marker Cluster to Minimize Skin Movement Artifact

מדידה דינמי הגלימה קינמטיקה באמצעות Cluster acromion מרקר למזעור Artifact תנועת עור

The measurement of dynamic scapular kinematics is complex due to the sliding nature of the scapula beneath the skin surface. The aim of the study was to ...

Dynamic Contrast Enhanced Magnetic Resonance Imaging of an Orthotopic Pancreatic Cancer Mouse Model

הדמיית תהודה מגנטית משופרת ניגודיות דינמית של דגם orthotopic סרטן לבלב עכבר

Dynamic contrast enhanced magnetic resonance imaging (DCE-MRI) has been limitedly used for orthotopic pancreatic tumor xenografts due to severe ...

Diffuse Optical Spectroscopy for the Quantitative Assessment of Acute Ionizing Radiation Induced Skin Toxicity Using a Mouse Model

מפוזר ספקטרוסקופיה אופטית עבור הערכה כמותית של רעילות העור לקרינה מייננת מושרה חריפה שימוש במודל של עכברים

Acute skin toxicities from ionizing radiation (IR) are a common side effect from therapeutic courses of external beam radiation therapy (RT) and ...

Quantitative Visualization of Leukocyte Infiltrate in a Murine Model of Fulminant Myocarditis by Light Sheet Microscopy

ויזואליזציה כמותית של ליקוציטים לחדור במודל Murine של שריר הלב הדוקרני על ידי מיקרוסקופית גיליון אור

Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM), in combination with chemical clearing protocols, has become the gold standard for analyzing fluorescently ...

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain

כמותי [18F]-NAF-PET-MRI ניתוח להערכת מחזור עצם דינמי במטופל עם Facetogenic כאבי גב תחתון

Imaging techniques that reflect dynamic bone turnover may aid in characterizing a wide range of bone pathologies. Bone is a dynamic tissue undergoing ...