RU2551978C1 - Non-invasive differential diagnostic technique for skin growths - Google Patents
Non-invasive differential diagnostic technique for skin growths Download PDFInfo
- Publication number
- RU2551978C1 RU2551978C1 RU2013147513/14A RU2013147513A RU2551978C1 RU 2551978 C1 RU2551978 C1 RU 2551978C1 RU 2013147513/14 A RU2013147513/14 A RU 2013147513/14A RU 2013147513 A RU2013147513 A RU 2013147513A RU 2551978 C1 RU2551978 C1 RU 2551978C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- skin
- point
- combined scattering
- phase plane
- phase
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к медицине, в частности к онкологии.The invention relates to medicine, in particular to oncology.
В настоящее время актуальна разработка инструментальных максимально стандартизированных методов диагностики новообразований кожи, исключающих индивидуальные субъективные оценки.Currently, the development of instrumental maximally standardized methods for the diagnosis of skin neoplasms, excluding individual subjective assessments, is relevant.
Известен способ диагностики злокачественных опухолей кожи, включающий определение их кинетических характеристик, основанный на последовательном фотографировании новообразования кожи в периоде от 10 до 40 дней, с математическим анализом динамики изменения размеров опухоли на ПК [1].A known method for the diagnosis of malignant skin tumors, including determining their kinetic characteristics, based on sequential photographing of skin tumors in the period from 10 to 40 days, with a mathematical analysis of the dynamics of changes in tumor size on a PC [1].
Недостатками метода являются необходимость повторных осмотров пациента, высокая техническая трудоемкость, существенные временные затраты, которые неприемлемы в случае злокачественного новообразования кожи, особенно меланомы.The disadvantages of the method are the need for repeated examinations of the patient, high technical complexity, significant time costs, which are unacceptable in the case of malignant neoplasms of the skin, especially melanoma.
Известен способ дифференциальной диагностики злокачественных и доброкачественных беспигментных опухолей кожи, который состоит в анализе флуоресцентного изображения новообразования кожи, полученного с использованием фотосенсибилизатора на основе 5-аминолевулиновой кислоты. Проводят цифровую съемку изучаемого участка кожи с опухолью, с регистрацией сигнала в режиме RGB и последовательным анализом сигнала канала R, полученного с неизмененной кожи и поверхности новообразования по предложенной формуле [2].A known method for the differential diagnosis of malignant and benign non-pigmented skin tumors, which consists in analyzing a fluorescence image of a skin tumor, obtained using a photosensitizer based on 5-aminolevulinic acid. A digital survey of the studied area of skin with a tumor is carried out, with a signal registration in RGB mode and a sequential analysis of the channel R signal obtained from unchanged skin and neoplasm surface according to the proposed formula [2].
Недостатками способа являются высокая техническая трудоемкость, необходимость использования реактива - фотосенсибилизатора, с системным введением; способ не рассчитан на диагностику наиболее опасного новообразования кожи - злокачественной меланомы; требует существенных временных затрат.The disadvantages of the method are the high technical complexity, the need to use a reagent - photosensitizer, with systemic administration; the method is not designed to diagnose the most dangerous skin neoplasm - malignant melanoma; requires significant time costs.
Известен способ неинвазивной диагностики меланомы кожи, заключающийся в эхографическом исследовании в В-режиме новообразования, определении качественных и количественных показателей гемодинамики при цветовом доплеровском картировании и энергетическом кодировании. [3].There is a method of non-invasive diagnosis of skin melanoma, which consists in an echographic study in the B-mode of the neoplasm, determining the qualitative and quantitative hemodynamic parameters in color Doppler mapping and energy coding. [3].
Недостатком способа является необходимость использования высокотехнологичной специализированной ультразвуковой техники подготовленным врачом-диагностом и правильной интерпретации данных, что возможно только в крупных специализированных центрах; кроме того, отсутствуют сведения об эффективности метода для диагностики меланомы кожи в горизонтальной стадии роста, преинвазивной и малоинвазивной стадии развития, диагностике других новообразований кожи.The disadvantage of this method is the need to use high-tech specialized ultrasound equipment prepared by a diagnostic doctor and the correct interpretation of the data, which is possible only in large specialized centers; in addition, there is no information about the effectiveness of the method for the diagnosis of skin melanoma in the horizontal stage of growth, the preinvasive and minimally invasive stage of development, and the diagnosis of other skin neoplasms.
Известен способ диагностики областей пролиферации и устройство для его осуществления. Способ состоит в использовании эффекта накопления в интенсивно-пролиферирующих тканях эндогенных флуорохромов, что позволяет вызывать аутофлуоресценицию опухоли и регистрировать ее в виде монохроматического изображения изучаемой области с помощью разработанного устройства [4]. Данный способ взят нами за прототип.A known method for the diagnosis of proliferation regions and a device for its implementation. The method consists in using the effect of accumulation of endogenous fluorochromes in intensively proliferating tissues, which makes it possible to induce autofluorescence of the tumor and register it as a monochromatic image of the studied area using the developed device [4]. This method is taken by us as a prototype.
Недостатком способа является недостаточная специфичность метода - до 85%, и невозможность дифференцировать новообразования кожи по гистологическому типу, что имеет огромное значение для выбора лечебной тактики.The disadvantage of this method is the lack of specificity of the method - up to 85%, and the inability to differentiate skin neoplasms by histological type, which is of great importance for the choice of therapeutic tactics.
Цель изобретения: разработать способ неинвазивной дифференциальной диагностики новообразований кожи с получением объективных критериев, позволяющих дифференцировать разные типы новообразований кожи; снижение технической трудоемкости и временных затрат на выполнение способа, повышение специфичности диагностического исследования.The purpose of the invention: to develop a method for non-invasive differential diagnosis of skin tumors with obtaining objective criteria to differentiate different types of skin tumors; reducing the technical complexity and time spent on the method, increasing the specificity of the diagnostic study.
Эта цель достигается тем, что диагностика проводится с помощью спектроскопа комбинированного рассеяния, рабочую часть которого располагают непосредственно над исследуемой областью на расстоянии 3-4 мм, проводят серию регистрации спектров области новообразования и здоровой кожи; после регистрации полученных спектров проводят математическую обработку результатов на персональном компьютере, для анализа выделяют два фазовых признака - отношение максимумов интенсивностей комбинированного рассеяния в полосах 1300-1340 см-1 и 1640-1680 см-1 к полосе 1430-1470 см-1; представляют данные спектроскопии комбинированного рассеяния в виде точки на фазовой плоскости; при этом точка оказывается в одной из трех областей фазовой плоскости; в зависимости от того, в какую из трех областей фазовой плоскости попадает точка, у пациента диагностируют либо меланому; либо базальноклеточный или плоскоклеточный рак; либо отсутствие новообразований кожи.This goal is achieved by the fact that the diagnosis is carried out using a combined scattering spectroscope, the working part of which is located directly above the studied area at a distance of 3-4 mm, a series of registration of the spectra of the neoplasm and healthy skin is carried out; after registration of the obtained spectra, mathematical processing of the results is carried out on a personal computer, two phase characteristics are distinguished for analysis - the ratio of the maxima of the intensities of combined scattering in the bands 1300-1340 cm -1 and 1640-1680 cm -1 to the band 1430-1470 cm -1 ; present the data of combined scattering spectroscopy in the form of a point on the phase plane; in this case, the point appears in one of the three regions of the phase plane; depending on which of the three areas of the phase plane the point falls into, the patient is diagnosed with either melanoma; either basal cell or squamous cell carcinoma; or the absence of skin neoplasms.
Описанные области фазовой плоскости, соответствующие наличию или отсутствию конкретных новообразований, определены нами на основании проведенного экспериментального исследования. После занесения всех измерений спектроскопии комбинированного рассеяния на фазовую плоскость, оказалось, что эту плоскость можно поделить на три области. Так как точки на плоскости, полученные в результате исследования пациентов с разной клинической картиной, располагались в одной из трех областей фазовой плоскости. Каждой из трех областей фазовой плоскости соответствовала своя клиническая картина - либо наличие меланомы, либо базальноклеточного или плоскоклеточного рака; либо отсутствие новообразований, то есть здоровая кожа.The described regions of the phase plane corresponding to the presence or absence of specific neoplasms were determined by us on the basis of an experimental study. After all measurements of combined scattering spectroscopy were recorded on the phase plane, it turned out that this plane can be divided into three areas. Since the points on the plane obtained as a result of the study of patients with a different clinical picture were located in one of the three areas of the phase plane. Each of the three areas of the phase plane corresponded to its own clinical picture - either the presence of melanoma, or basal cell or squamous cell carcinoma; or the absence of neoplasms, that is, healthy skin.
Сравнение предлагаемого способа с другими, известными в области медицины, показало его соответствие критериям изобретения.Comparison of the proposed method with others known in the field of medicine, showed its compliance with the criteria of the invention.
Основа способа - особенности опухолевой трансформации. В злокачественной опухоли происходят изменения концентрации и структуры белков и липидов, отличные от нормальной кожи, что выражается в изменении интенсивности комбинированного рассеяния в выделенных областях спектра.The basis of the method is the features of tumor transformation. In a malignant tumor, changes in the concentration and structure of proteins and lipids that are different from normal skin occur, which is reflected in a change in the intensity of the combined scattering in the selected regions of the spectrum.
После выполнения спектроскопии проводят математическую обработку результатов на персональном компьютере. Для анализа в спектре выделяют два фазовых признака - отношение максимумов интенсивностей комбинированного рассеяния в полосах 1300-1340 см-1 и 1640-1680 см-1 к полосе 1430-1470 см-1, можно представить данные спектроскопии комбинированного рассеяния в виде точки на фазовой плоскости. При этом точка оказывается в одной из трех областей фазовой плоскости; в зависимости от того, в какую из трех областей фазовой плоскости попадает точка, у пациента диагностируют либо меланому; либо базальноклеточный или плоскоклеточный рак; либо отсутствие новообразований.After performing spectroscopy, the mathematical processing of the results is carried out on a personal computer. For analysis, two phase characteristics are distinguished in the spectrum — the ratio of the maxima of the intensities of combined scattering in the bands 1300–1340 cm –1 and 1640–1680 cm –1 to the band 1430–1470 cm –1 ; the data of combined scattering spectroscopy can be represented as a point on the phase plane . In this case, the point appears in one of the three regions of the phase plane; depending on which of the three areas of the phase plane the point falls into, the patient is diagnosed with either melanoma; either basal cell or squamous cell carcinoma; or the absence of neoplasms.
Для проверки результатов разработанного способа использовали референс-метод - гистологическое исследование удаленного новообразования кожи. Поведенные исследования продемонстрировали чувствительность предложенного способа в определении злокачественных новообразований до 100%, специфичность при дифференциальной диагностике гистологического типа новообразований до 92%.To check the results of the developed method, the reference method was used - a histological examination of the removed skin neoplasm. The conducted studies demonstrated the sensitivity of the proposed method in determining malignant neoplasms up to 100%, specificity in the differential diagnosis of the histological type of neoplasms up to 92%.
Способ неинвазивной дифференциальной диагностики новообразований кожи реализуется следующим образом. Спектроскоп комбинированного рассеяния располагают непосредственно над исследуемой областью кожи пациента на расстоянии 3-4 мм, проводят серию регистрации спектров области новообразования и здоровой кожи; после регистрации полученных спектров проводят математическую обработку результатов на персональном компьютере; результат исследования получают в течение 5-10 минут, в виде заключения о природе новообразования кожи, с последующим принятием решения о тактике дальнейшей диагностики и лечения согласно современным стандартам лечения новообразований кожи.The non-invasive differential diagnosis of skin tumors is implemented as follows. The combined scattering spectroscope is located directly above the studied area of the patient’s skin at a distance of 3-4 mm, a series of recording spectra of the neoplasm and healthy skin is carried out; after registering the obtained spectra, mathematically process the results on a personal computer; the result of the study is obtained within 5-10 minutes, in the form of a conclusion on the nature of the skin neoplasm, followed by a decision on the tactics of further diagnosis and treatment in accordance with modern standards for the treatment of skin neoplasms.
Способ неинвазивной дифференциальной диагностики новообразований кожи иллюстрируется клиническим примером.A method of non-invasive differential diagnosis of skin tumors is illustrated by a clinical example.
Клинический пример. Пациентка А., 45 лет, поступила в отделение опухолей наружных локализаций с жалобами на увеличение размера пигментного новообразования на коже спины, при осмотре выявлено пигментное новообразование эллипсовидной формы, симметричное, с максимальным размером до 3 см, темно-коричневого цвета, плоское, местами пигментация имеет более светлый оттенок, без признаков мацерации или изъязвления; учитывая быстрый рост и неравномерность окраски, нельзя исключить меланому кожи. Выполнено исследование предложенным способом неинвазивной дифференциальной диагностики новообразований. С помощью спектроскопа комбинированного рассеяния выявлено расположение спектральных показателей в виде точки в области фазовой плоскости, соответствующей меланоме кожи. Пациентка прооперирована, гистологическое заключение - пигментная эпителиодно-клеточная меланома кожи, 3 уровень инвазии по Кларку, толщина до 1 мм. Края и дно резекции без опухолевого роста.Clinical example. Patient A., 45 years old, was admitted to the department of external localization tumors with complaints of an increase in the size of the pigmented neoplasm on the skin of the back; upon examination, a pigmented neoplasm of an ellipsoidal shape was found, symmetrical, with a maximum size of up to 3 cm, dark brown, flat, with pigmentation in places has a lighter shade, without signs of maceration or ulceration; Given the rapid growth and uneven coloring, skin melanoma cannot be ruled out. A study of the proposed method of non-invasive differential diagnosis of tumors. Using a combined scattering spectroscope, the location of spectral indices in the form of a point in the region of the phase plane corresponding to skin melanoma was revealed. The patient was operated on, the histological conclusion was pigmented epithelial cell melanoma of the skin, Clark invasion level 3, thickness up to 1 mm. The edges and bottom of the resection without tumor growth.
К существенным преимуществам способа можно отнести высокую точность диагностики и возможность проведения дооперационного неинвазивного исследования любых видов новообразований кожи независимо от размера и формы роста, при этом исключаются субъективные критерии оценки результатов исследования. Отмечается чувствительность предложенного способа в определении злокачественных новообразований до 100%, специфичность при дифференциальной диагностике гистологического типа новообразований до 92%. Способ неинвазивной дифференциальной диагностики новообразований кожи не требует использования реактивов и расходных материалов, что снижает техническую трудоемкость и временные затраты на выполнение способа.Significant advantages of the method include high diagnostic accuracy and the possibility of conducting preoperative non-invasive studies of any types of skin neoplasms regardless of size and form of growth, while subjective criteria for evaluating the results of the study are excluded. The sensitivity of the proposed method in determining malignant neoplasms up to 100%, specificity in the differential diagnosis of the histological type of neoplasms up to 92% is noted. The method of non-invasive differential diagnosis of skin tumors does not require the use of reagents and consumables, which reduces the technical complexity and time spent on the method.
Способ неинвазивной дифференциальной диагностики новообразований кожи может быть рекомендован к применению в онкологических центрах и других лечебных учреждениях.The method of non-invasive differential diagnosis of skin neoplasms can be recommended for use in cancer centers and other medical institutions.
Источники информацииInformation sources
1. Михнин А.Е. «Способ диагностики злокачественных опухолей кожи, включающий определение их кинетических характеристик», патент на изобретение РФ №2187968, приоритет от 09.11.2000 г.1. Mikhnin A.E. “A method for the diagnosis of malignant skin tumors, including the determination of their kinetic characteristics”, patent for the invention of the Russian Federation No. 2187968, priority 09.11.2000
2. С.Э. Аветисов, Я.О. Груша, С.Г. Кузьмин, Г.Н. Ворожцов, И.А. Новиков, Е.А. Осипова «Способ дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных беспигментных новообразований кожи», Патент на изобретение РФ №2392846, приоритет от 06.11.2008 г.2. S.E. Avetisov, Ya.O. Pear, S.G. Kuzmin, G.N. Vorozhtsov, I.A. Novikov, E.A. Osipova “Method for the differential diagnosis of benign and malignant non-pigmented skin neoplasms”, Patent for invention of the Russian Federation No. 2392846, priority dated November 6, 2008
3. Ю.С. Сидоренко, Н.А. Максимова, В.В. Позднякова, Я.В. Дрейзина, «Способ неинвазивной диагностики меланомы кожи», патент на изобретение РФ №2318441, приоритет от 05.09.2006 г.3. Yu.S. Sidorenko, N.A. Maksimova, V.V. Pozdnyakova, Ya.V. Dreisin, “A method for the non-invasive diagnosis of skin melanoma”, patent for the invention of the Russian Federation No. 2318441, priority 05.09.2006
4. А.И. Трушин и др. «Способ диагностики областей пролиферации и устройство для его осуществления», Патент на изобретение РФ №2169922, приоритет от 12.02.1999 г.4. A.I. Trushin et al. “A method for diagnosing proliferation regions and a device for its implementation”, Patent for the invention of the Russian Federation No. 2169922, priority from 02/12/1999
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013147513/14A RU2551978C1 (en) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Non-invasive differential diagnostic technique for skin growths |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013147513/14A RU2551978C1 (en) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Non-invasive differential diagnostic technique for skin growths |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2551978C1 true RU2551978C1 (en) | 2015-06-10 |
Family
ID=53294720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013147513/14A RU2551978C1 (en) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Non-invasive differential diagnostic technique for skin growths |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2551978C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635772C1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-11-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Ростовский научно-исследовательский онкологический институт" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for differential diagnostics of melanocytic skin growths |
RU2758563C1 (en) * | 2020-08-13 | 2021-10-29 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Медлаб-Нн" | Method for diagnosis of skin melanoma |
RU2780367C1 (en) * | 2021-07-05 | 2022-09-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method for diagnosing skin melanoma |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2169922C1 (en) * | 1999-02-12 | 2001-06-27 | Трушин Алексей Иванович | Method and device for diagnosing proliferation areas |
RU2392846C1 (en) * | 2008-11-06 | 2010-06-27 | Государственное учреждение Научно-исследовательский институт глазных болезней Российской академии медицинских наук (ГУ НИИ ГБ РАМН) | Method of differential diagnostics of malignant and benign pigment-free skin tumours |
RU131184U1 (en) * | 2012-09-10 | 2013-08-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | SYSTEM FOR OPTICAL DIAGNOSTICS OF TUMOR TISSUE |
-
2013
- 2013-10-25 RU RU2013147513/14A patent/RU2551978C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2169922C1 (en) * | 1999-02-12 | 2001-06-27 | Трушин Алексей Иванович | Method and device for diagnosing proliferation areas |
RU2392846C1 (en) * | 2008-11-06 | 2010-06-27 | Государственное учреждение Научно-исследовательский институт глазных болезней Российской академии медицинских наук (ГУ НИИ ГБ РАМН) | Method of differential diagnostics of malignant and benign pigment-free skin tumours |
RU131184U1 (en) * | 2012-09-10 | 2013-08-10 | Государственное Научное Учреждение "Институт Физики Имени Б.И. Степанова Национальной Академии Наук Беларуси" | SYSTEM FOR OPTICAL DIAGNOSTICS OF TUMOR TISSUE |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БРАТЧЕНКО И.А. Анализ многократно рассеивающих сред с учетом их микроскописекого строения, эффектов флуоресценции и комбинационного рассеяния. Автореф. дисс. Самара 2012г, с.13,14. LARRAONA-PUY М. et all. Development of Raman microspectroscopy for automated detection and imaging of basal cell carcinoma. // Journal of Biomedical Optics. - 2009. - Vol.14 (5). - N054031. - P.1-10 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2635772C1 (en) * | 2016-07-20 | 2017-11-15 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Ростовский научно-исследовательский онкологический институт" Министерства здравоохранения Российской Федерации | Method for differential diagnostics of melanocytic skin growths |
RU2758563C1 (en) * | 2020-08-13 | 2021-10-29 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Медлаб-Нн" | Method for diagnosis of skin melanoma |
RU2780367C1 (en) * | 2021-07-05 | 2022-09-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский ядерный университет "МИФИ" (НИЯУ МИФИ) | Method for diagnosing skin melanoma |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11656448B2 (en) | Method and apparatus for quantitative hyperspectral fluorescence and reflectance imaging for surgical guidance | |
Kallaway et al. | Advances in the clinical application of Raman spectroscopy for cancer diagnostics | |
Calin et al. | Optical techniques for the noninvasive diagnosis of skin cancer | |
US8326404B2 (en) | Multimodal detection of tissue abnormalities based on raman and background fluorescence spectroscopy | |
US8649849B2 (en) | Optical methods to intraoperatively detect positive prostate and kidney cancer margins | |
González-Solís et al. | Cervical cancer detection based on serum sample Raman spectroscopy | |
Valdés et al. | Quantitative fluorescence in intracranial tumor: implications for ALA-induced PpIX as an intraoperative biomarker | |
US9226731B2 (en) | Optically guided needle biopsy system using multi-modal spectroscopy in combination with a transrectal ultrasound probe | |
González-Solís et al. | Monitoring of chemotherapy leukemia treatment using Raman spectroscopy and principal component analysis | |
Wang et al. | Applications of fluorescence lifetime imaging in clinical medicine | |
Smirnova et al. | Collagen as in vivo quantitative fluorescent biomarkers of abnormal tissue changes | |
Ming et al. | Real time near-infrared Raman spectroscopy for the diagnosis of nasopharyngeal cancer | |
Zhou et al. | Visible resonance Raman spectroscopy in human brain tissues | |
Liu et al. | Evaluation of Raman spectra of human brain tumor tissue using the learning vector quantization neural network | |
RU2551978C1 (en) | Non-invasive differential diagnostic technique for skin growths | |
Fei et al. | Label-free hyperspectral imaging and quantification methods for surgical margin assessment of tissue specimens of cancer patients | |
US20230280577A1 (en) | Method and apparatus for quantitative hyperspectral fluorescence and reflectance imaging for surgical guidance | |
Bahreini | Role of optical spectroscopic methods in neuro-oncological sciences | |
WO2013067640A1 (en) | Evaluation of skin lesions by raman spectroscopy | |
Bratchenko et al. | In vivo hyperspectral imaging of skin malignant and benign tumors in visible spectrum | |
US10709334B2 (en) | Intraoperative guidance system for tumor surgery | |
González‐Solís et al. | Stage determination of breast cancer biopsy using Raman spectroscopy and multivariate analysis | |
Shirkavand et al. | Application of Optical Spectroscopy in Diagnosing and Monitoring Breast Cancers: A Technical Review | |
Borisova et al. | Multispectral autofluorescence diagnosis of non-melanoma cutaneous tumors | |
Ge et al. | Human tissue analysis based on Raman spectroscopy for nasopharyngeal cancer detection |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161026 |