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Immagini di autofluorescenza con infrarossi di lesioni cutanee pigmentate: metodi, miglioramenti tecnici e risultati clinici

autofluorescence-imageL'emissione a fluorescenza da melanina cutanea in vivo è stata recentemente rilevata sotto l'eccitazione a infrarossi vicini (NIR) . Abbiamo poi costruito un prototipo di sistema di imaging ad autofluorescenza NIR per osservare e caratterizzare la distribuzione di melanina nella pelle umana. In questo articolo, abbiamo riportato una nuova impostazione del sistema di imaging a fluorescenza NIR e nuovi metodi di calibrazione al fine di ottimizzare il sistema per una migliore fattibilità clinica ed una più chiara immagine.

Metodi

Il sistema di imaging è stato progettato per fornire sia l'imaging di fluorescenza che di riflettanza con una sorgente laser da 785-nm a fibra accoppiata. La luce di illuminazione è stata purificata mediante con un filtro passa banda da 785-nm per l'eccitazione a fluorescenza; mentre le componenti spontanee sono state selezionate da un filtro a passo lungo per l'imaging di riflettanza NIR. È stata utilizzata una ruota filtro controllata a mano per commutare questi due filtri ed ottenere differenti modalità di imaging. È stato usato un filtro dicroico per guidare la luce illuminante sulla superficie della pelle per l'eccitazione. Segnali di riflettanza e fluorescenza sono stati raccolti in sequenza con una fotocamera CCD ottimizzato ai NIR. Le immagini catturate sono state calibrate dalle immagini di riflettanza di un disco a riflessione standard per l'illuminazione non uniforme e le efficienze di raccolta della luce.

Risultati

I risultati clinici hanno dimostrato che le intensità di fluorescenza NIR e modelli di distribuzione variano tra i tipi di lesione. E 'stato inoltre confermato che le lesioni pigmentate della pelle emettono una fluorescenza NIR più alta rispetto alla pelle normale circostante a causa della presentazione di concentrazioni più alte di melanina cutanea all'interno delle lesioni.

Conclusione

Il sistema di imaging ad autofluorescenza NIR può essere utilizzato come uno strumento potente per la visualizzazione della distribuzione di melanina nelle lesioni cutanee pigmentate e come un potenziale metodo per aiutare il rilevamento del melanoma.

Fonte:

Titolo: In vivo near-infrared autofluorescence imaging of pigmented skin lesions: methods, technical improvements and preliminary clinical results

Rivista: Skin Research and Technology. doi: 10.1111/j.1600-0846.2012.00632.x

Autori: Shuang Wang, Jianhua Zhao, Harvey Lui, Qingli He, Haishan Zeng

Affiliazioni: Imaging Unit — Integrative Oncology Department, British Columbia Cancer Agency Research Centre, Vancouver, BC, Canada

Laboratory for Advanced Medical Photonics, Photomedicine Institute, Department of Dermatology and Skin Science, University of British Columbia and Vancouver Coastal Health Research Institute, Vancouver, BC, Canada

Institue of Photonics and Photon-Technology and Department of Physics, Northwest University, Xi'an, Shaanxi, China

Abstract: 

Background/purposes

Fluorescence emission from in vivo cutaneous melanin was recently detected under near-infrared (NIR) excitation by our group. We then built a prototype NIR autofluorescence imaging system to observe and characterize the melanin distribution in human skin. In this article, we reported a new setup of NIR fluorescence imaging system and calibration methods to optimize the system for better clinical feasibility and clearer image.

Methods

The imaging system was designed to perform both fluorescence and reflectance imaging with a 785-nm fiber-coupled laser source. The illumination light was purified by a 785-nm bandpass filter for fluorescence excitation; while the spontaneous components were selected by a longpass filter for NIR reflectance imaging. A hand-controlled filter wheel was used to switch these two filters for different imaging modes. A dichroic filter was used to guide the illuminating light onto the skin surface for excitation. Reflectance and fluorescence signals were collected sequentially by a NIR optimized CCD camera. The captured images were calibrated by the reflectance images of a standard reflectance disk for non-uniform illuminations and light collection efficiencies.

Results

The clinical results demonstrated that NIR fluorescence intensities and distribution patterns vary among lesion types. It was also confirmed that pigmented skin lesions emitted higher NIR fluorescence than the surrounding normal skin due to the presentation of higher concentrations of cutaneous melanin within the lesions.

Conclusion

NIR autofluorescence imaging system could be utilized as a powerful tool for visualizing melanin distribution in pigmented skin lesions and as a potential method for aiding melanoma detection.