Riassunto analitico
Introduzione: L'autofluorescenza (AF) è definita come un’emissione di luce da parte di alcuni tessuti, associata alla concentrazione e distribuzione di fluorofori specifici, ovvero molecole in grado di assorbire e riemettere luce di lunghezze d'onda specifiche. Le cellule e i compartimenti extracellulari nel contesto di lesioni displastiche e maligne possono mostrare modifiche della quantità, della distribuzione e delle proprietà chimico-fisiche di alcuni fluorofori endogeni. Lesioni maligne e potenzialmente maligne possono quindi comportare variazioni dell’AF, potenzialmente utili a fini diagnostici.
La valutazione dell’AF potrebbe migliorare la sensibilità e la specificità della diagnosi di cancro. Recentemente sono emerse prove a supporto dell'utilità dell’AF per la diagnosi dei tumori del distretto testa-collo, sia a livello mucoso che cutaneo.
Obiettivo: Lo scopo di questo studio è quello di individuare l'intensità dell'autofluorescenza cutanea, catturata dal campione ex vivo, in zone individuate come cute clinicamente sana e in zone individuate come patologiche. I valori a 500 nm sono stati messi a confronto in un rapporto chiamato “intensity ratio” il quale identifica la differenza di intensità tra la cute clinicamente sana e quella affetta da un processo canceroso.
Questa dimostrazione potrebbe portare all'introduzione nella pratica clinica di una tecnica totalmente non invasiva, in tempo reale e di semplice utilizzo sia per la diagnosi di primo livello, sia per la demarcazione dei margini chirurgici, sia per il follow-up dei pazienti trattati.
Materiali e metodi: È stata sviluppata una configurazione spettrofotometrica sperimentale per valutare l'intensità della fluorescenza in modo quantitativo e obiettivo.
Il numero di lesioni incluse nello studio è 98. Sono stati analizzati 115 punti sulle lesioni con lo spettrofotometro e per ognuna di queste è stato misurato un punto di controllo su cute clinicamente sana. Per effettuare questa valutazione, tutti gli spettri sono stati emessi in forma normalizzata a 500 nm e raggruppati secondo la diagnosi.
Tutti i dati sono stati raccolti in un database ed è stata eseguita un'analisi statistica utilizzando la versione 22 del pacchetto statistico IBM-SPSS.
Risultati: Dei 115 punti analizzati la diagnosi è stata: 51,3% dei casi (n = 59) carcinoma basocellulare (BCC), 46,1% carcinoma squamocellulare (SCC) e 2,6% (n = 3) una diversa diagnosi benigna.
L’ intensity ratio negli NMSC è significativamente superiore a 1: sia i BCC che gli SCC sono significativamente (più di 4 volte) meno fluorescenti della pelle sana.
Per quanto riguarda i BCC, il rapporto di minore intensità è stato evidenziato nei BCC superficiali con un valore medio di 2,6 (questo significa avere una fluorescenza 2,6 volte meno intensa rispetto alla cute sana). Seguono BCC nodulari con ipo-fluorescenza di 4,4 e BCC morfeiformi con ipo-fluorescenza di 4,8 rispetto alla cute sana. Il rapporto di intensità più elevato è stato osservato per i BCC pigmentati, con un valore medio di 12,8.
Per quanto riguarda i sottotipi di SCC, il rapporto di minore intensità è stato mostrato per il cheratoacantoma, con un valore medio di 1,7, quindi leggermente ipo-fluorescente rispetto alla cute normale. Questo è seguito da SCC in situ con un rapporto di intensità di 2,3. La maggiore ipo-fluorescenza è stata evidenziata per le malattie di Bowen e le SCC infiltrative, con valori rispettivamente di 5,0 e 5,1.
Conclusione: I risultati del presente studio suggeriscono che l’analisi degli spettri di fluorescenza sembra essere uno strumento estremamente efficace per l’identificazione dei NMSC in modo non invasivo, rapido e in tempo reale.
I risultati di questo studio ne fanno una tecnica potenzialmente adatta sia alla diagnosi precoce che all'uso intraoperatorio per la precisa demarcazione dei margini chirurgici.
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Abstract
Introduction: Autofluorescence (AF) is defined as a naturally emitted light from some biological tissues, associated with the concentration and distribution of specific fluorophores, molecules that can absorb and re-emit light of specific wavelengths.
Cells and extracellular compartments within dysplastic and malignant lesions may display modifications of the amount, distribution and chemical–physical properties of some endogenous fluorophores. Malignant and potentially malignant changes may therefore result in AF variations, potentially useful for diagnostic purposes.
AF evaluation might improve sensitivity and specificity of cancer diagnosis and it has been tested on several organs, such as colon, lung, cervix and oesophagus. Evidences have recently emerged, supporting the usefulness of AF for head and neck cancer diagnosis, both at mucosal and cutaneous level.
Aim: The primary objective of this study is to investigate the intensity of cutaneous autofluorescence (AF) generated by healthy skin and by each pathological sample point at 500 nm and the ratio between the two values named “intensity ratio”.
This demonstration could lead to the introduction into clinical practice of a totally non-invasive, real-time and simple to use technique both for first-level diagnosis, and for the demarcation of surgical margins, and for the follow-up of treated patients.
Materials and Methods: An experimental spectrophotometric setup was developed to evaluate the intensity of fluorescence in a quantitative and objective way.
The number of lesions included in the study was 98. One hundred and fifteen points on the lesions were analysed with the spectrophotometer setup and for each of these a control point was measured on clinically healthy skin. To carry out this evaluation, all spectra were emitted in normalized form at 500 nm and grouped according to the diagnosis.
All data was collected in a database and a statistical analysis was performed using IBM-SPSS statistical package version 22.
Results: The diagnosis of the 115 spectrum points analyzed was in 51.3% of cases (n = 59) basal cell carcinoma (BCC), in 46.1% of cases squamous cell carcinoma (SCC) and in 2.6% of cases (n = 3) a different benign diagnosis.
The intensity ratio was significantly higher than 1 in the NMSCs: both BCCs and SCCs are significantly (more than 4 times) less fluorescent than healthy skin.
With regard to BCCs, the lower intensity ratio was highlighted in superficial BCCs with a mean value of 2.6 (this means having a fluorescence 2.6 times less intense than in healthy skin). These are followed by nodular BCCs with a hypo-fluorescence of 4.4 with respect to healthy skin and morpheiform BCCs with a hypo-fluorescence of 4.8 with respect to healthy skin. The highest intensity ratio (strongest quenching of emission) was observed for pigmented BCCs, with a mean value of 12.8.
Regarding SCCs subtypes, the lower intensity ratio was shown for keratoacanthoma, with a mean value of 1.7, so slightly hypo-fluorescent compared to normal skin. This is followed by in situ SCCs with an intensity ratio of 2.3. The major hypo-fluorescence was highlighted for Bowen diseases and infiltrative SCCs, with values of 5.0 and 5.1 respectively.
Conclusion: The results of this study suggest that the analysis of fluorescence spectra appears to be an extremely effective tool for the identification of NMSCs in a non-invasive, rapid and real-time manner.
These characteristics make it a technique potentially suitable for both early diagnosis and intra-operative use for the precise demarcation of surgical margins.
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