Перспективный метод визуализации патологий кожи с использованием гиперспектральной съемки
Аннотация. В данной работе обозначена проблема диагностики злокачественных новообразований кожи в современной медицине. Рассмотрены методы визуализации и анализа патологий кожи человека, а именно рака кожи и меланомы. Предложен метод визуализации патологий кожи на основе гиперспектральной съемки, а также проанализированы перспективы его применения. Ключевые слова: гиперспектральная съемка, гиперспектральная камера, злокачественные новообразования кожи, ЗНО кожи, интрадермальный анализ, меланома
Рис. 1. Правило ABCDE
Рис. 2. Спектр поглощения производных гемоглобина и меланина
На графике кривые 1, 2, 3 соответствуют спектру поглощения дезоксигемоглобина, карбоксигемоглобина и оксигемоглобина, а 4 – спектру поглощения меланина. При сравнении спектров обратного рассеяния света, прошедшего через доброкачественное новообразование (невус) и злокачественное новообразование (базальноклеточная карцинома, меланома) наблюдаются значительные различия между ними, на основании которых возможна их дифференциация [8]. Так, при активном развитии злокачественного новообразования свойственно расширение капиллярных сетей, а следовательно, и количества гемоглобина, поглощающего входящее излучение. Также возможно увеличение количества меланина, также влияющего на спектр поглощения. Особенно это заметно при визуальном осмотре меланомы, в отличие от невуса она имеет более темный окрас. Главным отличием гиперспектральной визуализации от мультиспектральных методов заключается в «непрерывности» получаемых данных. Мультиспектральный анализ подразумевает измерения интенсивности обратного рассеяния света на заранее установленных длинах волн, что ухудшает качество диагностики. Гиперспектральный анализ позволяет получать данные о спектре излучения на произвольных длинах волн с высокой разрешающей способностью, что открывает возможность применения интегральных и иных параметров для дифференциации новообразований (рис. 3).
Рис. 3. Сравнение мультиспектрального и гиперспектрального анализа
Рис. 4. Зависимость выделяемой длины волны от частоты акустической волны
Акустооптические фильтры уже применялись для дифференциации новообразований кожи в лабораторных условиях [8, 10], однако на текущий момент не существует готовых медицинских решений, реализующих данный метод в приборе. Разработанная нами функциональная схема такого перспективного прибора представлена на рис. 5.
Рис. 5. Функциональная схема прибора для визуализации патологий кожи