OCENA NAWILŻENIA SKÓRY ZA POMOCĄ TERAHERCOWEGO SKANOWANIA (SINATRA)

Badanie SINATRA jest badaniem pilotażowym, którego głównym celem jest zbadanie wykonalności metodologii badania. Ponadto drugorzędnymi celami badania będzie zbadanie, czy światło THz jest w stanie wykryć subtelne różnice w nawilżeniu skóry i ich znaczenie kliniczne. Ze względu na bezprecedensową wrażliwość światła THz na nawilżenie skóry, badacze zbadają również, czy różne rodzaje skóry mają preferencyjne wchłanianie niektórych emolientów. Obejmuje to suche choroby skóry, takie jak egzema, łuszczyca i blizny pooperacyjne. To da nam informacje o tym, jak zoptymalizować rodzaje emolientów stosowanych w przyszłym rozwoju nowych środków nawilżających i filtrów przeciwsłonecznych. Jest to już badane w kohorcie ochotników z nienaruszoną skórą (niepublikowane dane z badań pilotażowych, University of Warwick). Dodatkowo, w ramach badania SINATRA, badacze zbadają, czy obrazowanie THz jest w stanie wykryć subkliniczny (niewidoczny) rak skóry (resztkowy rak podstawnokomórkowy (BCC)) i poprawić diagnostykę podejrzenia raka skóry (czerniaka złośliwego) in vivo. Wiadomo, że rak skóry wywołuje miejscową reakcję zapalną i mikroskopijny obrzęk, więc zmiany w nawilżeniu skóry można obiektywnie zmierzyć za pomocą skórometrii THz.

Impulsowe obrazowanie terahercowe (1012 Hz) to nowa technika o wysokiej rozdzielczości, która dopiero niedawno pojawiła się jako potencjalne nowe narzędzie kliniczne do obrazowania medycznego. Jest to bezpieczna metoda obrazowania, ponieważ światło jest niejonizujące - ma milion razy niższą energię niż promieniowanie rentgenowskie, a zatem nie ma wystarczającej energii, aby wywołać jonizację. Poziomy mocy stosowane w systemach THz w tym badaniu są również bardzo niskie, tak że nie ma trwałych efektów. W szczególności nasze systemy obrazowania THz in vivo mają moc szczytową mniejszą niż 40 mW i średnią intensywność mniejszą niż 4 µW/cm2. Badania przeprowadzone przez Hougha i wsp. [2] wykazały, że nawet użycie szczytowej mocy 50 000 razy większej i średniej intensywności 30 razy większej nie powoduje żadnych zmian w ekspresji genów. Dlatego poziomy mocy stosowane w naszych systemach obrazowania THz in vivo są bezpieczne i nie wiążą się z żadnymi znanymi skutkami ubocznymi ani ryzykiem

W badaniu SINATRA zostaną zebrane wstępne dane pilotażowe od uczestników dwuramiennego obserwacyjnego studium wykonalności.

1. Jedno ramię obejmie 100 pacjentów z rozpoznaniem lub podejrzeniem raka skóry (rak skóry definiowany jako: niecałkowicie wycięty BCC z potwierdzonym histologicznie zajęciem marginesu kości promieniowej; BCC potwierdzony biopsją lub zmiany barwnikowe podejrzane o czerniaka złośliwego). Zdjęcia zostaną wykonane w klinice przed planowaną operacją skóry, a następnie porównane z formalnymi wynikami histologicznymi po usunięciu pierwotnego (czerniaka) lub resztkowego (BCC) guza.
2. Drugie ramię będzie składać się z 50 pacjentów z łagodnymi chorobami suchej skóry (egzema, łuszczyca, przeszczepy skóry, blizny itp.) i porówna zawartość wody w ich skórze przed i po zastosowaniu odpowiednich emolientów powszechnie stosowanych (np. E45®, Aveeno®, Doublebase®). Spowoduje to dodanie do istniejącego zestawu danych, które zostały zarejestrowane od zdrowych ochotników niebędących pacjentami (dane niepublikowane, University of Warwick). Może to pomóc w doborze emolientów dla konkretnego pacjenta w przyszłości.

Wzbogaci to bazę wiedzy w celu określenia wyglądu raków skóry w ramach skinometrii THz. Wyniki spektroskopii nie będą miały wpływu na ustalone postępowanie, które zostanie zaplanowane we współpracy z konsultantem dermatologiem lub chirurgiem plastycznym i pacjentem.

Ramię badania 1: Ramię badania obejmujące 50 pacjentów z łagodnymi chorobami suchej skóry zostanie poddanych skanowaniu za pomocą skinometru THz i porówna zawartość wody w skórze przed i po zastosowaniu właściwych emolientów powszechnie stosowanych (np. E45®, Aveeno®, Doublebase®). Uczestnicy będą mieli skan THz obszaru suchej skóry i obszaru kontrolnego. Następnie zastosują swój środek zmiękczający skórę i odczekają 10 minut, wykonując kolejne 2 skany obszaru kontrolnego i obszaru suchej skóry. Na koniec nastąpi kolejne 10 minut oczekiwania przed ostatecznym skanowaniem obszaru kontrolnego i obszaru suchej skóry. W sumie dla tej grupy jest 6 skanów.

Ramię badania 2: Ramię ze 100 pacjentami ze stwierdzonym lub podejrzewanym rakiem skóry zostanie poddane skanowi za pomocą skinometru THz w klinice przed planowaną operacją skóry. Zostaną przeskanowane na obszarze rakowym i obszarze kontrolnym w sumie 2 skany. Później wyniki skanu THz zostaną porównane z formalnymi wynikami histologicznymi po usunięciu guza pierwotnego (czerniak) lub resztkowego (BCC).

Obrazy THz in vivo ze studium przypadku pacjentów z BCC w 2004 roku sugerowały, że powinno być możliwe wykrycie raka skóry ukrytego pod skórą za pomocą obrazowania THz. Badania spektroskopowe przeprowadzone przez Emmę MacPherson i jej współpracowników w Cambridge w 2006 roku wykazały, że podstawowe właściwości THz świeżo usuniętych (wyciętych) guzów raka skóry są statystycznie istotnie różne od zdrowej tkanki i uważa się, że różnice te wynikają przede wszystkim ze zmian w zawartości wody w tkanka. Wysoka czułość światła THz na wodę oznacza również, że sygnał THz jest silnie osłabiony i ma bardzo ograniczoną głębokość penetracji w tkance - dlatego skanowanie THz napotkałoby duże trudności w wykrywaniu głębokich guzów. Głębokość penetracji zależy od stosunku sygnału do szumu systemu obrazowania THz, dlatego podjęto wysiłki w celu poprawy przetwarzania sygnału i/lub oprzyrządowania THz. Od tego czasu EM bada podstawowe mechanizmy kontrastu obrazu THz, a także opracowuje nowe algorytmy i podejścia w celu poprawy dokładności charakteryzacji próbek, a także przyspieszenia akwizycji danych obrazu THz. Ta nowsza praca przesuwa najnowocześniejsze obrazowanie in vivo w THz, zarówno pod względem dokładności, jak i szybkości. To, co najważniejsze, oznacza, że ​​badacze są teraz lepiej wyposażeni do wykonywania badań obrazowania THz in vivo, a badacze byli nawet w stanie uwzględnić blokowanie (zatykanie) porów skóry przez okno obrazowania na czas trwania pomiaru THz. Ten proces „okluzji” oznacza, że ​​skóra nie może normalnie oddychać, a woda gromadzi się w najbardziej zewnętrznej warstwie skóry, warstwie rogowej naskórka (SC). EM wykorzystał to zjawisko jako pionier w wykorzystaniu obrazowania THz do określenia szybkości dyfuzji wody w SC podczas okluzji. EM rozwija również techniki oprzyrządowania do obrazowania in vivo i identyfikuje kluczowe zmienne i parametry, takie jak nacisk kontaktowy i czas trwania okluzji. Najnowsze wyniki EM pokazują, że współczynnik załamania światła skóry wzrasta zarówno wraz ze wzrostem ciśnienia, jak i wydłużającym się czasem okluzji. Wyniki te zostaną wykorzystane do opracowania skinometru THz i towarzyszących mu algorytmów charakteryzacji w ramach tego badania. Odkrycia EM pokazują, w jaki sposób obrazowanie THz można wykorzystać do pomiaru profilu nawilżenia i dyfuzyjności skóry, co stanowi podstawę teorii, która będzie dalej rozwijana w badaniu SINATRA w celu oceny penetracji i trwałości emolientów i filtrów przeciwsłonecznych w różnych typach skóry . Dane pilotażowe zebrane w badaniu SINATRA będą cenne w opracowaniu większego badania prowadzącego do przełomowej poprawy w profilaktyce i leczeniu raka skóry oraz lepszych strategii nawilżania innych chorób skóry.