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Tese de Doutorado
Documento
Autor
Nome completo
Mirian Denise Stringasci de Azevedo
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Carlos, 2017
Orientador
Banca examinadora
Kurachi, Cristina (Presidente)
Abbade, Luciana Patricia Fernandes
Bachmann, Luciano
Caurin, Glauco Augusto de Paula
Zezell, Denise Maria
Título em português
Avaliação termográfica para a detecção de lesões cutâneas clinicamente semelhantes
Palavras-chave em português
Câncer
Diagnóstico
Lesões cutâneas
Terapia Fotodinâmica
Termografia
Resumo em português
Dentre os diferentes tipos, o câncer de pele é o tipo de câncer com maior incidência no mundo. É crescente o interesse em explorar técnicas que auxiliem no diagnóstico de lesões malignas e pré-malignas, assim como no monitoramento da eficácia dos tratamentos existentes. As lesões tumorais apresentam temperatura diferente se comparadas a tecidos normais e, com o desenvolvimento de detectores térmicos cada vez mais sensíveis e com melhor qualidade de resolução, a termografia tem se apresentado como uma abordagem de interesse cada vez maior. Os objetivos deste estudo foram: (1) avaliar o uso do imageamento termográfico para o monitoramento e diferenciação de lesões clinicamente semelhantes e (2) analisar a eficiência da terapia fotodinâmica durante o tratamento. Um monitoramento piloto por termografia do crescimento de tumores de Ehrlich (hipotérmicos) injetados no dorso de camundongos Swiss mostrou capacidade para a detecção de tumores a partir de 4 mm de diâmetro. Na avaliação de lesões clínicas, foi investigada a discriminação de pares de lesões cutâneas potencialmente semelhantes clinicamente: CBC versus nevo intradérmico, carcinoma espinocelular (CEC) versus queratose actínica (QA) e queratose seborreica (QSP) versus melanoma. As lesões de CEC foram discriminadas com maior facilidade, apresentando aumento da temperatura na área da lesão em comparação com a região adjacente, enquanto as outras lesões clinicamente identificadas como QA, que podem evoluir para CEC, quase não se diferenciam termicamente do tecido saudável circundante. Uma rotina de processamento das imagens das lesões utilizando um classificador de rede neural mostrou capacidade de diferenciar as lesões dos tipos CBC versus nevo em 67,2% dos casos; em 80% para as lesões de CEC versus QA, e em 50% para as lesões QSP versus melanoma. O monitoramento da terapia fotodinâmica (TFD) foi realizado em lesões clínicas de CBC tratadas em duas sessões. Verificou-se que a região da lesão fica mais evidente termicamente ao longo do procedimento, e as definições das bordas da lesão tornam-se mais delimitadas após o término da iluminação. Com a obtenção das imagens térmicas de TFD criou-se um modelo simplificado para estimar a energia convertida nos processos de transferência de energia envolvidos na TFD. Mesmo com as aproximações realizadas, mostrou-se que a maior parte da energia depositada foi convertida em ação fotodinâmica (53,8%), seguida da parcela que foi dissipada pela perfusão do sangue (37,2%), mostrando que a maior parte da energia depositada no tecido durante o procedimento é incorporada ao efeito fotodinâmico. Esta é uma evidencia de que a ação fotodinâmica não apresenta componente térmica relevante, aspecto importante para o estudo de seus mecanismos.
Título em inglês
Thermographic evaluation for the detection of clinically similar cutaneous lesions
Palavras-chave em inglês
Cancer
Diagnoise
Photodynamic Therapy
Skin lesions
Thermography
Resumo em inglês
Among the different cancer types, skin cancer is the most prevalent type of cancer in the world. In most cases, the survival rates are higher when the diagnosis occurs in the early stages of the disease. Thus, there is a growing interest in techniques that aid in the diagnosis of malignant and premalignant lesions, as well as in monitoring the efficacy of existing treatments. Concerning tumor diagnosis, tumor lesions present different temperature compared to normal tissues. Thermography has been presented as an approach of increasing interest due to the development of thermal detectors with better resolution quality and increased sensitivity. The objective of this study was therefore to evaluate the possibility of differentiating clinically similar lesions and monitoring the efficiency of photodynamic therapy during the treatment by using thermographic images and neural network classifiers. A monitoring of the growth of Ehrlich (hypothermic) tumors injected into the Swiss mouse back using thermography showed the technique is able to detect tumors from 4 mm in diameter. For the evaluation of clinical lesions, the discrimination of potentially clinically similar cutaneous lesions: BCC versus intradermal nevus, squamous cell carcinoma (SCC) versus actinic keratosis (AK) and seborrheic keratosis (PSK) versus melanoma were investigated. SCC lesions were more easily discriminated, showing an increase of temperature in the lesion area compared to the adjacent region, while the lesions that were clinically identified as AK (which can possible progress towards SCC lesions) can hardly be thermally differentiated differ thermally from the surrounding healthy tissue. This is a very relevant result, given the great difficulty in diagnosing SCC lesions by the standard dermatoscopy technique. An images processing routine using a neural network classifier showed the ability to differentiate lesions between BCC and nevus types in 67.2% of the cases; 80% for SCC versus AK lesions, and 50% for PSK lesions versus melanoma. The monitoring of photodynamic therapy (PDT) was performed in BCC lesions treated in two sessions. The lesion region becomes more thermally evident throughout the procedure, and the definitions of the lesion edges become more clearly delimited visually after the end of the illumination. By obtaining the thermal images of PDT a model was created to calculate the amount of light energy converted to heat, damage, and other energy transfer processes involved in the PDT. Despite the approximations made, it was shown that most of the deposited energy was converted into photodynamic action (53.8%), followed by the portion cleared from the irradiated tissue by the blood perfusion (37.2%), showing that most of the energy deposited in the tissue during the procedure is incorporated into the photodynamic effect. This is an evidence that the photodynamic action does not present a relevant thermal component, an important aspect for the study of its mechanisms.
 
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Data de Publicação
2017-10-06
 
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