HUID HYDRATATIE Evaluatie met TeRAhertz Scanning (SINATRA)

De SINATRA-studie is een pilootstudie met als primair doel de haalbaarheid van de proefmethodologie te onderzoeken. Daarnaast zullen secundaire doelstellingen van de studie onderzoeken of THz-licht subtiele verschillen in huidhydratatie en hun klinische relevantie kan detecteren. Vanwege de ongekende gevoeligheid van THz-licht voor huidhydratatie, zullen de onderzoekers ook onderzoeken of verschillende huidtypes een preferentiële opname van bepaalde verzachtende middelen hebben. Denk hierbij aan droge huidaandoeningen zoals eczeem, psoriasis en postoperatieve littekens. Dit zal ons informatie geven over hoe we de soorten verzachtende middelen kunnen optimaliseren die worden gebruikt bij de toekomstige ontwikkeling van nieuwe vochtinbrengende crèmes en zonnefilters. Dit wordt al onderzocht in een cohort van vrijwilligers met een onaangetaste huid (niet-gepubliceerde pilotstudiegegevens, University of Warwick). Bovendien zullen de onderzoekers, als onderdeel van de SINATRA-studie, onderzoeken of THz-beeldvorming subklinische (onzichtbare) huidkanker (residueel basaalcelcarcinoom (BCC)) kan detecteren en de diagnose van vermoedelijke huidkanker (kwaadaardig melanoom) in vivo kan verbeteren. Van huidkanker is bekend dat het een plaatselijke ontstekingsreactie en microscopische zwelling veroorzaakt en daarom kunnen de veranderingen in de hydratatie van de huid objectief worden gemeten met THz-skinometrie.

Terahertz (1012 Hz) gepulseerde beeldvorming is een nieuwe techniek met hoge resolutie en is pas onlangs naar voren gekomen als een potentieel nieuw klinisch hulpmiddel voor medische beeldvorming. Het is een veilige beeldvormende modaliteit omdat het licht niet-ioniserend is - het heeft een miljoen keer lagere energie dan een röntgenfoto en heeft dus niet genoeg energie om ionisatie te veroorzaken. De vermogensniveaus die in de THz-systemen in dit onderzoek worden gebruikt, zijn ook erg laag, zodat er geen blijvende effecten zijn. Met name onze in vivo THz-beeldvormingssystemen hebben een piekvermogen van minder dan 40 mW en een gemiddelde vermogensintensiteit van minder dan 4 µW/cm2. Studies van Hough et al [2] hebben aangetoond dat zelfs het gebruik van een piekvermogen van 50.000 keer hoger en een gemiddelde intensiteit van 30 keer hoger geen verandering in genexpressie veroorzaakt. Daarom zijn de vermogensniveaus die worden gebruikt in onze THz in vivo beeldvormingssystemen veilig en hebben ze geen bekende bijwerkingen of risico's

De SINATRA-studie zal voorlopige pilootgegevens verzamelen van deelnemers aan een tweearmige haalbaarheidsobservatiestudie.

1. Eén arm zal bestaan ​​uit 100 patiënten met bekende of vermoede huidkanker (huidkanker gedefinieerd als: onvolledig weggesneden BCC met histologisch bewezen betrokkenheid van de radiale marge; biopsie bewezen BCC, of ​​gepigmenteerde laesies verdacht van kwaadaardig melanoom). Voorafgaand aan de geplande huidoperatie worden in de kliniek beelden genomen en later vergeleken met de formele histologische resultaten nadat de primaire (melanoom) of resttumor (BCC) is verwijderd.
2. De tweede arm zal bestaan ​​uit 50 patiënten met goedaardige droge huidaandoeningen (eczeem, psoriasis, huidtransplantaten, littekens enz.) E45®, Aveeno®, Doublebase®). Dit zal bijdragen aan de bestaande dataset die is geregistreerd van gezonde niet-patiëntvrijwilligers (niet-gepubliceerde gegevens, University of Warwick). Dit kan in de toekomst helpen om patiëntspecifieke verzachtende middelen te selecteren.

Dit zal bijdragen aan de kennisbasis om het uiterlijk van huidkanker onder THz-skinometrie te definiëren. De spectroscopische bevindingen hebben geen invloed op het vastgestelde beleid dat is gepland in samenwerking met een dermatoloog of plastisch chirurg en de patiënt.

Studiearm 1: De studiearm van 50 patiënten met goedaardige droge huidaandoeningen zal een scan ondergaan met de THz-huidmeter en zal het watergehalte van de huid vergelijken voor en na het aanbrengen van gewone verzachtende middelen (bijv. E45®, Aveeno®, Doublebase®). Deelnemers krijgen een THz-scan van het droge huidgebied en een controlegebied. Daarna zullen ze hun verzachtende middel aanbrengen en 10 minuten wachten met nog eens 2 scans van het controlegebied en het droge huidgebied. Ten slotte zal er nog eens 10 minuten gewacht worden voordat er een definitieve scan van het controlegebied en de droge huid gemaakt wordt. Er zijn in totaal 6 scans voor deze groep.

Studiearm 2: De arm met 100 patiënten met bekende of vermoede huidkanker zal voorafgaand aan hun geplande huidoperatie een scan ondergaan met de THz skinometer in de kliniek. Ze worden gescand op het kankergebied en een controlegebied voor in totaal 2 scans. Later zullen de resultaten van de THz-scan worden vergeleken met de formele histologische resultaten nadat de primaire (melanoom) of residuele (BCC) tumor is verwijderd.

In vivo THz-beelden van een casestudy van patiënten met BCC in 2004 suggereerden dat het mogelijk zou moeten zijn om huidkanker die onder de huid verborgen is te detecteren met behulp van THz-beeldvorming. Spectroscopische studies door Emma MacPherson en haar collega's in Cambridge in 2006 toonden aan dat de fundamentele THz-eigenschappen van vers verwijderde (uitgesneden) huidkankertumoren statistisch significant verschillen van die van gezond weefsel en men denkt dat de verschillen voornamelijk te wijten zijn aan veranderingen in het watergehalte van het weefsel. De hoge gevoeligheid van THz-licht voor water betekent ook dat het THz-signaal sterk wordt verzwakt en een zeer beperkte penetratiediepte in weefsel heeft - THz-scanning zou dus grote moeilijkheden ondervinden bij het detecteren van diepe tumoren. De penetratiediepte hangt af van de signaal-ruisverhouding van het THz-beeldvormingssysteem, daarom zijn er pogingen gedaan om de signaalverwerking en/of de THz-instrumentatie te verbeteren. Sindsdien heeft EM de onderliggende THz-beeldcontrastmechanismen onderzocht en nieuwe algoritmen en benaderingen ontwikkeld om de nauwkeurigheid van de karakterisering van monsters te verbeteren en de verwerving van THz-beeldgegevens te versnellen. Dit meer recente werk duwt de state-of-the-art in THz in vivo beeldvorming, zowel wat betreft nauwkeurigheid als snelheid. Dit betekent, cruciaal, dat de onderzoekers nu beter uitgerust zijn om THz-beeldvorming in vivo-onderzoeken uit te voeren en de onderzoekers hebben zelfs kunnen verklaren dat de poriën van de huid worden geblokkeerd (afgesloten) door het beeldvormingsvenster voor de duur van de THz-meting. Dit 'occlusie'-proces betekent dat de huid niet normaal kan ademen en dat water zich ophoopt in de buitenste laag van de huid, het stratum corneum (SC). EM heeft dit fenomeen uitgebuit om een ​​pionier te zijn in het gebruik van THz-beeldvorming om de snelheid van waterdiffusie binnen de SC tijdens occlusie te bepalen. EM heeft ook in vivo beeldvormingsinstrumentatietechnieken ontwikkeld en de belangrijkste variabelen en parameters geïdentificeerd, zoals contactdruk en occlusieduur. De nieuwste resultaten van EM laten zien dat de brekingsindex van de huid toeneemt, zowel bij toenemende druk als bij toenemende occlusietijd. Deze resultaten zullen worden gebruikt om de THz-skinometer en bijbehorende karakteriseringsalgoritmen binnen deze studie te ontwikkelen. De bevindingen van EM laten zien hoe THz-beeldvorming kan worden gebruikt om het hydratatieprofiel en de waterdiffusie van de huid te meten. Dit is de basis van de theorie die verder zal worden ontwikkeld in de SINATRA-studie om de penetratie en duurzaamheid van verzachtende middelen en zonnefilters in verschillende huidtypes te evalueren. . De proefgegevens die in het SINATRA-onderzoek zijn verzameld, zullen waardevol zijn bij het ontwikkelen van een groter onderzoek dat zal leiden tot een transformatieve verbetering in de preventie en behandeling van huidkanker en betere hydratatiestrategieën voor andere huidaandoeningen.