DIAGNOSTIC PARACLINIC - IMAGISTICĂ

Termografia medicală ca mijloc de diagnostic în oncologia veterinară

 Medical thermography as a diagnosis tool in veterinary oncology

First published: 22 noiembrie 2021

Editorial Group: MEDICHUB MEDIA

DOI: 10.26416/PV.34.1.2021.5598

Abstract

Digital Infrared Thermal Imaging (DITI), called thermography, is a fast non invasive, and non-radiant imaging method that uses radiation for a few minutes. The principle of operation is simple, the heat emitted by the body is processed and recorded in the form of a thermal map. The doctor uses this thermal map to determine the areas with a predefined local temperature specificity for oncological diseases. Thermography highlights traumatic, acute, chronic and neoplastic inflammatory conditions. Temperature differences with sensitivity of up to a few hundredths of a degree allow the differential diagnosis of these lesions, the main condition being their topographic location (cutaneous or subcutaneous) because infrared radiation does not penetrate too deep into the tissues. Using ultrasounds, there were confirmed the structural and density-related modifications of the thermographically evaluated tissues and, subsequently, by aspiration puncture or excisional biopsy, the nature of the affected tissue, the type of neoplasia and the degree of differentiation of the malignant/benign cells were established with certainty.
 

Keywords
thermography, oncology, diagnosis

Rezumat

Imaginea digitală termică în infraroşu (IDTI), denumită termografie, este o metodă de evaluare imagistică rapidă (examinarea durează doar câteva minute), neinvazivă, care nu utilizează radiaţii şi oferă rezultate ex tempore. Principiul de funcţionare este unul simplu, căldura emisă de corp fiind procesată şi înregistrată sub forma unei hărţi termice. Medicul utilizează această hartă termică pentru a determina zonele cu un specific de temperatură locală predefinit pentru afecţiunile oncologice. Termografia pune în evidenţă afecţiuni traumatice, inflamatorii acute, cronice şi neoplazice. Diferenţele de temperatură cu sensibilitate de până la câteva sutimi de grad permit diagnosticul diferenţial al acestor leziuni, condiţia principală fiind localizarea lor topografică (cutanată sau subcutanată), deoarece radiaţia infraroşie nu pătrunde prea adânc în ţesuturi. Prin ecografii au fost confirmate modificările de structură şi densitate ale ţesuturilor evaluate termografic, iar ulterior, prin puncţie aspirativă sau biopsie excizională, s-au stabilit cu certitudine natura ţesutului afectat, tipul de neoplazie şi gradul de diferenţiere al celulelor maligne/benigne.
 

Introducere

Imaginea digitală termică în infraroşu (IDTI), denumită termografie, este o metodă de evaluare imagistică rapidă (examinarea durează doar câteva minute), neinvazivă, care nu utilizează radiaţii şi oferă rezultate ex tempore. Principiul de funcţionare este unul simplu, căldura emisă de corp fiind procesată şi înregistrată sub forma unei hărţi termice. Medicul utilizează această hartă termică pentru a determina zonele cu un specific de temperatură locală predefinit pentru afecţiunile oncologice.

Termografia pune în evidenţă afecţiuni traumatice, inflamatorii acute, cronice şi neoplazice. Diferenţele de temperatură cu sensibilitate de până la câteva sutimi de grad permit diagnosticul diferenţial al acestor leziuni, condiţia principală fiind localizarea lor topografică (cutanată sau subcutanată), deoarece radiaţia infraroşie nu pătrunde prea adânc în ţesuturi. Prin ecografii au fost confirmate modificările de structură şi densitate ale ţesuturilor evaluate termografic, iar ulterior, prin puncţie aspirativă sau biopsie excizională, s-au stabilit cu certitudine natura ţesutului afectat, tipul de neoplazie şi gradul de diferenţiere al celulelor maligne/benigne.
 

Figura 1. Dog german cu multiple determinări secundare metastatice osoase, tumora primară fiind un osteosarcom osteoclastic proximal de platou tibial drept Stânga: O zonă „caldă” (culoare albă T=44,1°C, culoare galbenă T=43,5°C) ce corespunde extremităţii distale a femurului, articulaţiei genunchiului şi extremităţii proximale a tibiei; o altă zonă caldă se observă la nivelul axilei (T=44,09°C, ceea ce demonstrează implicarea limfocentrilor homolaterali în procesul tumoral); sprijinul este nul pe membrul posterior drept Dreapta: Procesul tumoral s-a extins şi la membrul posterior stâng (culoare albă T=44,2 C, culoare galbenă T=43,8 C), ce corespunde zonelor de proiecţie ale femurului şi tibiei; animalul face sprijin pe membrul posterior stâng. Se observă şi metastaze la nivelul oaselor capului (T=44,2 C)
Figura 1. Dog german cu multiple determinări secundare metastatice osoase, tumora primară fiind un osteosarcom osteoclastic proximal de platou tibial drept Stânga: O zonă „caldă” (culoare albă T=44,1°C, culoare galbenă T=43,5°C) ce corespunde extremităţii distale a femurului, articulaţiei genunchiului şi extremităţii proximale a tibiei; o altă zonă caldă se observă la nivelul axilei (T=44,09°C, ceea ce demonstrează implicarea limfocentrilor homolaterali în procesul tumoral); sprijinul este nul pe membrul posterior drept Dreapta: Procesul tumoral s-a extins şi la membrul posterior stâng (culoare albă T=44,2 C, culoare galbenă T=43,8 C), ce corespunde zonelor de proiecţie ale femurului şi tibiei; animalul face sprijin pe membrul posterior stâng. Se observă şi metastaze la nivelul oaselor capului (T=44,2 C)













 

Figura 2. Golden Retriever, 13 luni, M, diagnosticat cu  tumoră malignă disembrioblastică congenitală după enuclearea globului ocular prin examen histopatologic. La 14 zile după exereza chirurgicală a urmat chimioterapie conform protocoalelor specifice. Rezultatul termografic a confirmat o recidivă tardivă locală
Figura 2. Golden Retriever, 13 luni, M, diagnosticat cu tumoră malignă disembrioblastică congenitală după enuclearea globului ocular prin examen histopatologic. La 14 zile după exereza chirurgicală a urmat chimioterapie conform protocoalelor specifice. Rezultatul termografic a confirmat o recidivă tardivă locală

 

 

 

 



 

Figura 3. Eurpoeană, 11 ani, F – fibrosarcom post-vaccinal - prezentare termografică macroscopică pre/intraoperatorie/ post-excizională. Se constată o diferenţă între imagini. Fotografia 1 (pagina anterioară) reprezintă punctul de temperatură maximă, unde sunt organizate majoritatea vaselor de neoformaţie, fotografia 2 este imaginea intraoperatorie, unde identificăm reacţia termică a fasciei, iar fotografia 3 prezintă plaga închisă. Este important de subliniat faptul că în această imagine nu există puncte albe (39°C), ceea ce indică o exereză completă a zonelor cu metabolism celular/vascularizaţie crescută
Figura 3. Eurpoeană, 11 ani, F – fibrosarcom post-vaccinal - prezentare termografică macroscopică pre/intraoperatorie/ post-excizională. Se constată o diferenţă între imagini. Fotografia 1 (pagina anterioară) reprezintă punctul de temperatură maximă, unde sunt organizate majoritatea vaselor de neoformaţie, fotografia 2 este imaginea intraoperatorie, unde identificăm reacţia termică a fasciei, iar fotografia 3 prezintă plaga închisă. Este important de subliniat faptul că în această imagine nu există puncte albe (39°C), ceea ce indică o exereză completă a zonelor cu metabolism celular/vascularizaţie crescută

 

 


 

 




 

Figura 4. Mops, 6 ani, F – mastită carcinomatoasă. Prezenţa infiltrativă proprie carcinomului inflamator este redată foarte clar în imagini. Nu există o graniţă clară între ţesutul sănătos şi cel tumoral. Nu există o formă delimitată a formaţiunii maligne. Zona de temperatură maximă este întinsă pe toată suprafaţa formaţiunii şi în profunzime
Figura 4. Mops, 6 ani, F – mastită carcinomatoasă. Prezenţa infiltrativă proprie carcinomului inflamator este redată foarte clar în imagini. Nu există o graniţă clară între ţesutul sănătos şi cel tumoral. Nu există o formă delimitată a formaţiunii maligne. Zona de temperatură maximă este întinsă pe toată suprafaţa formaţiunii şi în profunzime


 

 

 

 

 

Figura 5. Birmaneză, 9 ani, F. Adenocarcinom mamar la pisică, în stadiu incipient, fără invazie limfonodală satelită, depistabil termografic la momentul examinării pacientului. Spre deosebire de imaginea antecedentă, formaţiunea aceasta are margini bine delimitate, diferenţe de temperatură, deci de vascularizaţie, foarte clare, şi un centru redus ca dimensiuni şi încapsulat
Figura 5. Birmaneză, 9 ani, F. Adenocarcinom mamar la pisică, în stadiu incipient, fără invazie limfonodală satelită, depistabil termografic la momentul examinării pacientului. Spre deosebire de imaginea antecedentă, formaţiunea aceasta are margini bine delimitate, diferenţe de temperatură, deci de vascularizaţie, foarte clare, şi un centru redus ca dimensiuni şi încapsulat

 

Obiective

Definirea unor parametri termografici în patologia oncologică la câine şi pisică, în funcţie de forma de cancer diagnosticată şi stadializată, în scopul standardizării metodei de investigaţie termografică drept mijloc adjuvant pentru medicul oncolog.

Materiale şi metodă

56 de câini şi 33 de pisici cu diferite patologii oncologice au fost examinaţi. Examenul termografic a fost efectuat într-o cameră cu temperatură controlată cu o cameră cu termoviziune Hikvision TP23.

Rezultate

Procesul tumoral are o activitate intensă, care generează căldură. Această creştere de temperatură este vizualizată termic de aparat. Explicaţia acestei modificări are la bază doi factori: primul este legat de activitatea metabolică accentuată a ţesutului tumoral în comparaţie cu ţesuturile adiacente sănătoase – această diferenţă de temparatură se notează cu delta T. Al doilea factor este reprezentat de angiogeneza declanşată de tumoră; se ştie că tumorile produc factori chimici care determină apariţia vaselor de neoformaţii, în astfel de cazuri, capilarele existente deja aflate sub controlul sistemului nervos simpatic, iniţial, sunt paralizate, ceea ce determină vasodilataţie, deci creşterea calibrului vaselor.

Creşterea cantităţii de sânge în teritoriu, determinată de factorul de angiogeneză, în combinaţie cu vasodilataţia, contribuie la creşterea temperaturii locale.

Diagnosticul termografic are ca scop delimitarea locală a leziunii tumorale primare, stabilirea extensiei locoregionale, prin evidenţierea invaziilor neoplazice locale (cutanate) şi a reacţiilor metastatice limfonodale.

Protocolul de examinare presupune o serie de factori specifici: camera de examinare trebuie să fie izolată termic, fără ferestre şi surse de căldură/răcire directe, sunt importante alocarea timpului de acomodare termică a pacientului şi determinarea unei poziţii de examinare comodă, astfel încât animalul să stea cât se poate de liniştit pe parcursul evaluării.

Pentru corectitudinea informaţiilor din acest articol, camera destinată examenului termografic a avut o temperatură controlată, menţinută la 22°C şi 55% umiditate relativă. Pacienţii au fost ţinuţi în cameră timp de o oră înainte de examen pentru a se aclimatiza. Spaţiul unde s-a efectuat termografia a fost complet închis, fără interferenţe cu lumina soarelui sau alţi factori de influenţă ai mediului, cu structura pereţilor şi a tavanului din beton şi podeaua acoperită cu gresie. Temperatura şi umiditatea au fost verificate în permanenţă, iar animalului i-a fost luată temperatura la sosire şi la plecare, pentru a confirma stabilitatea termică.

A fost utilizat aparatul Hikvision TP23, care este o cameră cu termoviziune cu un detector cu rezoluţie de 384x288 pixeli şi cu o sensibilitate remarcabilă (<40 mK). Are un domeniu de temperatură cuprins între -20 şi +550°C, cu o precizie de ±2°C sau ±2% din indicaţie. Instrumentul are funcţii de măsurare a temperaturii (spot, spot automat cald/rece, arie, profil, izotermă) şi senzor de tip FPA microbolometru fără răcire. Are un câmp vizual de 37.5° x 28.5° (F #1.0) cu rezoluţie detector infraroşu de 240x180 pixeli fizici şi sensibilitate termică (NETD) sub 0,04°C (<40 mK).

Din totalul de 89 de pacienţi evaluaţi imagistic (56 de câini şi 33 de pisici), au fost selectate imagini pentru valoarea diagnosticului oncologic, fără a se acorda importanţă speciei, sexului sau vârstei pacienţilor. Examinarea cutanată a regiunilor investigate a fost efectuată pentru a verifica prezenţa cicatricelor, a bolilor pielii sau a leziunilor care ar putea interfera cu temperatura pielii. Toate formaţiunile maligne au fost stadializate in prealabil, această lucrare, la momentul actual, având rol didactic.

După obţinerea imaginilor, s-a efectuat un examen fizic pentru a evalua frecvenţa respiratorie, frecvenţa cardiacă, timpul de reumplere capilară, dimensiunea ganglionilor limfatici, culoarea mucoasei, temperatura rectală, starea de hidratare şi măsurarea tumorii atunci când era prezentă; de asemenea, la fiecare pacient, palparea mamară a fost efectuată cu atenţie, pentru a evalua prezenţa tumorii(6).

Rezultate şi discuţie

Acest studiu demonstrează faptul că examenul de termografie poate fi folosit de medicii veterinari în screening cu scopul diagnosticării precoce a tumorilor mamare maligne. La câini, majoritatea tumorilor cutanate şi subcutanate sunt diagnosticate mai întâi prin palpare, de obicei de către proprietari. O suspiciune poate conduce la un diagnostic timpuriu, care determină un răspuns la tratament mult mai bun şi un prognostic favorabil. Alte tehnici de investigaţie imagistică utilizate şi în medicina umană pentru a diagnostica sau a urmări progresia tumorii, cum ar fi mamografia, RMN‑ul, ecografia şi citologia, se bazează pe modificări anatomice ale ţesuturilor şi ating dimensiunile necesare pentru a fi detectată prin aceste metode în luni sau chiar ani. Diagnosticul termografic se bazează pe variaţiile de temperatură legate de modificările fluxului sanguin şi de metabolismul celulelor mamare afectate şi are o sensibilitate mult mai mare la activitatea microscopică, după cum am putut să demonstrăm prin imaginile din articol(2,5).

Mediul în care se desfăşoară investigaţia este de maximă importanţă. În acest studiu, camera cu temperatură controlată a fost amenajată conform recomandărilor din literatura de specialitate despre termogramele mamare la femei(6,7). În articolele utilizate pentru documentare este descris modul în care câinele ar trebui să stea în cameră cu minimum 15 minute înainte de examenul termografic; în studiul nostru s-a folosit o perioadă de aclimatizare de o oră pentru a asigura echilibrul termic între pacient şi temperatura camerei la toate animalele, întrucât nu există referinţe privind temperatura optimă şi perioada de aclimatizare.

Activitatea microcirculaţiei în ţesuturile preneoplazice şi neoplazice este descrisă ca fiind mai mare decât în mod normal, din cauza necesităţii unui aport abundent de nutrienţi, pentru a menţine creşterea celulelor anormale(6,13).

Angiogeneza tumorală este stimulată de eliberarea mai multor factori, cum ar fi EGF (Endotelial Growth Factor), integrinele şi celulele dendritice imature, printre altele, pentru a promova un aport bogat de oxigen pentru creşterea tumorii. Alte studii au raportat că eliberarea de oxid nitric de către celulele tumorale provoacă vasodilataţie şi creşte temperatura în glandele mamare afectate(3,4,14).

Acest lucru este observat în imaginile cu forme diferite de cancer mamar (infiltrativ – carcinom inflamator şi delimitat – adenocarcinom), care subliniază sensibilitatea procedeului la aceste fenomene maligne.

Termografia şi-a dovedit eficienţa şi valoarea şi în mastocitoame cutanate canine, unde limitele reale ale invaziei tumorale cutanate le depăşeau cu mult pe cele depistate clinic. De asemenea, invazia limfonodală satelită a putut fi pusă în evidenţă, deşi la palpaţie limfocentrii erau areactivi. Din punctul de vedere al diagnosticului melanomului malign, acesta fiind o tumoră rece termografic în comparaţie cu mastictomul, variaţiile de temperatură locale sunt foarte mici şi evoluţia extrem de rapidă, nepermiţând un diagnostic termografic eficient. Pe de altă parte, melanomul malign este o tumoră de mici dimensiuni, cu metastazare precoce şi ultraprecoce, dificil de diagnosticat prin metodele clasice.

Concluzii

În concluzie, termografia în infraroşu pare să fie capabilă să identifice prezenţa neoplaziei în ţesuturi. Indiferent de dimensiunea şi localizarea tumorilor, existenţa lor are ca efect creşterea semnificativă a temperaturii locale. Sunt necesare mai multe studii pentru a evalua dacă există o corelaţie pozitivă între temperatură şi gradul histopatologic al tumorii şi pentru a verifica diferenţa de temperatură între neoplasmele benigne şi cele maligne.

Termografia ca metodă de diagnostic paraclinic reprezintă un ajutor suplimentar în evaluarea oncologică. Prin această metodă se aduc informaţii valoroase pentru clinician, care să completeze tabloul pato-oncogenetic al subiectului suspect de cancer.

Diagnosticul diferenţial termografic nu se rezumă la evaluarea temperaturii locale, ci implică şi crearea unui tablou de temperatură cu diferenţe semnificative, putându-se stabili orientativ dacă este un proces inflamator acut, cronic, o proliferare neoplazică benignă sau o tumoră malignă chiar din stadiile incipiente ale evoluţiei, când clinic nu se depistează nimic. Metastazarea, de asemenea, poate fi pusă în evidenţă precoce prin procedeul termografic. Reacţia termică a cancerului cu localizare cutanată sau superficială poate fi raportată înaintea modificărilor organizate de tipul tumorilor solide, identificabile prin examen clinic palpatoriu.

De asemenea, termografia poate fi considerată o metodă de screening accesibilă, neinvazivă, rapidă şi sensibilă la modificările subtile ale ţesutului cutanat şi subcutanat. O verificare periodică prin termografie a animalelor care prezintă patologie cronicizată este recomandată. În medicina umană, termografia este recomandată frecvent ca metodă de screening în cancerul mamar, tumorile de tiroidă, melanomul malign etc., iar această practică recomandăm a fi preluată şi în medicina veterinară.  

Bibliografie

  1.  Anbar M. Clinical thermal imaging today. IEEE Eng. Med Biol. 1998;17:25–33.

  2. Buzan (Mocanu) J. Aplicaţiile termografiei în evaluarea diagnostică şi terapeutică a tumorilor mamare la canidele domestice, 2010.

  3. Eckersall PD, Bell R. Acute phase proteins: Biomarkers of infection and inflammation in veterinary medicine. Vet J. 2010;185:23–27.

  4. Fainaru O, Almog N, Yung CW, et al. Tumor growth and angiogenesis are dependent on the presence of immature dendritic cells. FASEB J. 2010;24:1411–1418. 

  5. Fauci MA, Breiter R, Cabanski W, et al. Medical infrared imaging - Differentiating facts from fiction, and the impact of high precision quantum well infrared photodetector camera systems, and other factors, in its reemergence. Infrared Phys Technol. 2001;42:337–344.

  6. Kennedy DA, Lee T, Seely D. A comparative review of thermography as a breast cancer screening technique. Integr Cancer Ther. 2009;8:9–16.

  7. Pavelski M, Silva DM, Leite NC, Junior DA, Sousa de RS, Guérios SD, Dornbusch PT. Infrared Thermography in Dogs with Mammary Tumors and Healthy Dogs. J Vet Intern Med. 2015 Nov-Dec;29(6):1578–1583. Published online 2015 Aug 19. doi: 10.1111/jvim.13597.

  8. Ng EY-K. A review of thermography as a promising non invasive detection modality for breast tumor. Int J Therm Sci. 2009;48:849–859.

  9. Poljak‐Blazi M, Kolaric D, Jaganjac M, et al. Specific thermographic changes during walker 256 carcinoma development: Differential infrared imaging of tumor, inflammation and haematoma. Cancer Detect Prev. 2009;32:431–436.

  10. Prokoski F. History, current status, and future of infrared identification. Proceedings of the IEEE Workshop on Computer Vision Beyond the Visible Spectrum: Methods and Applications, 2000 Jun 16; Hilton Head, SC:5‐14.

  11. Turner TA. Thermography as an aid to the clinical lameness evaluation. Vet Clin North Am Equine Pract. 1991;7:311–338.

  12. Vargas JVC, Brioschi ML, Dias FG, et al. Normalized methodology for medical infrared imaging. Infrared Phys Technol. 2009;52:42–47.

  13. Wang J, Chang K‐J, Chen C‐Y, et al. Evaluation of the diagnostic performance of infrared imaging of the breast: A preliminary study. Biomed Eng Online. 2010;9:3.

  14. Weis SM, Cheresh DA. αv Integrins in angiogenesis and cancer. Cold Spring Harb Perspect Med. 2011;1(1):a006478.

Articole din ediţiile anterioare

DERMATOLOGIE | Ediţia 4 29 / 2017

Conduita diagnosticului în otite externe la câini

Viorica Mircean

Otita externă este o afecțiune cu etiologie multifactorială, însă, pentru fiecare caz în parte, boala este cauzată de o com­bi­na­ție diferită de f...

20 noiembrie 2017
IMAGISTICĂ | Ediţia 4 / 2016

Coordonate în evaluarea ecografică la iepure

Mario Codreanu, Radu Constantinescu

Ficatul este un organ parenchimatos, cu aspect caracteristic, străbătut de structuri vasculare. Ficatul iepurelui este, anatomic, situat în zona ep...

10 noiembrie 2016
IMUNOLOGIE | Ediţia 3 / 2016

Evaluarea statusului imun în patologia infecţioasă la câine

Gabriel Gâjâilă

Evaluarea structurilor şi proceselor biologice implicate în sistemul care protejează un organism împotriva bolilor - numit sistem imun - se realize...

09 septembrie 2016
ONCOLOGIE | Ediţia 2 27 / 2017

Tumori maligne și tumori benigne - elemente citologice generale de diferenţiere

Teodoru Soare

Citologia este una dintre metodele de diagnostic al di­­feri­telor proceselor neoplazice. În cazul în care cito­lo­gia nu este su­fi­cientă pentru ...

22 iunie 2017