Melanoma vs nei benigni e displastici. Diagnosi differenziale mediante local texture map

Articolo disponibile su ZeroTalk Italia++

Lo “studio” qui descritto è stato effettuato utilizzando le immagini in licenza libera disponibili su Wikimedia Commons, anche se tempo fa avevo pensato ad una collaborazione con un gruppo di dermatologi; purtroppo la cosa non è andata in porto per riferiti dissapori fra i responsabili dei vari enti coinvolti e di conseguenza mi ritrovo a pubblicare su questo blog l’ennesimo articolo su un progetto mai nato 😦 ,sperando che sia di ispirazione a qualcuno per realizzarne una “versione” più seria utilizzando una maggior quantità di dati (di alcuni tipologie di nei sono riuscito ad ottenere solo un’immagine…) che consenta uno studio statistico dei dati fatto come si deve.

Dai dati che vedremo dopo scopriremo come le lesioni benigne presentino basso segnale agli indicatori di disordine (GLCM entropia, dissimilarità e contrasto) e di conseguenza sono spesso difficilmente distinguibili dal fondo dell’immagine, mentre i melanomi presentano un segnale nettamente iperintenso con vistosa riduzione nel rapporto segnale/fondo soprattutto per quanto riguarda la componente rossa dell’immagine. I nevi displastici invece mostrano valori di entropia intermedi fra melanomi e lesioni benigne e caratteristicamente i valori sono più alti per il colore blu. Come in altri casi anche in questo studio disegni sulla cute, riflessi di luce, corpi estranei e peli possono apparire iperintensi ed alterare la scala colore dell’immagine (anche se in questo caso devo dire che l’effetto è poco vistoso e quasi mai si ha un influenza significativa)

I dati saranno presto scaricabili da Galactichan assieme a quelli dello studio RX sulla COVID-19 (appena riuscirò a renderli disponibili).

Materiali e Metodi:

Tutte le immagini sono state recuperate dal database pubblico Wikimedia Commons e sono quindi rilasciate in licenza libera Creative Commons Attribuzione, Condividi allo Stesso che ne permette l’utilizzo per questo lavoro.

Sono state recuperate 3 immagini di lentiggini, 1 di lentigo maligna, 6 macchia mongolica, 2 melanoma acrale lentiginoso, 4 melanoma nodulare (di cui una è un follow-up di un altra), 1 nevo blu, 2 nevo di Becker, 1 nevo di Ota, 1 nevo di Spitz, 3 Nevo di Sutton, 6 Nevo displastico, 2 Nevo melanocitico congenito, 11 Superficial Spreading Melanoma.

Tutte le immagini sono state scomposte nelle componenti RGB utilizzando GIMP e creando così per ognuna 3 file .png (rosso, verde e blu). Ogni componente è stata studiata separatamente mediante il software LifeX, utilizzato per creare le mappe della matrice GLCM di tutta l’immagine degli indicatori GLCM dissimilarità, entropia, contrasto, energia e omogeneità. In tutte le elaborazioni sono stati utilizzati 64 livelli di grigio, un range da 0 a 256 (comprende tutti i livelli di grigio possibili nel formato png, size of bin pari a 4) ed un diametro del kernel pari a 7 pixel.

Tutti i risultati sono riportati nell’ordine: GLCM dissimilarità, entropia, contrasto, energia, omogeneità, immagine originale per il colore specificato in descrizione. Quando si parla di iperintensità in seguito ci si riferisce di norma al segnale della GLCM entropia o comunque degli indicatori di disordine (salvo diversamente specificato).

Risultati

Lesioni benigne:

Lentiggini (segnale agli indicatori di disordine molto debole ed omogeneo, esempio nel rosso):

Macchia mongolica (segnale quasi indistinguibile dal fondo in tutti gli indicatori e per tutti i colori, in molti casi lieve incremento di energia ed omogeneità nel contesto delle lesioni), colore blu:

Nevo blu (segnale assente o quasi), colore blu:

Nevo di Becker (segnale artefattuale iperintenso a livello dei peli, la cute presenta segnale intermedio), colore blu

Nevo di Ota. In questa immagine (l’unica che ho trovato) si osserva modesta iperintensità a livello della guancia, in modo simile alla regione sottorbitaria, non interessata dalla lesione. La porzione in direzione mascellare/mandibolare appare invece indistinguibile dal fondo, non è quindi da escludere un artefatto dovuto a riflessi di luce. Servirebbero altri dati, colore blu

Nevo di Spitz (modesta iperintensità disomogenea, maggiore al centro), colore blu

Nevo di Sutton. Il segnale è composto da anelli concentrici, uno debolissimo (e non sempre percettibile) localizzato al bordo esterno della lesione al confine della cute sana ed uno più intenso al confine della porzione più interna della lesione, colore blu

Nevo melanocitico congenito. Segnale debole o modesto, presenti spesso artefatti da peli o riflessi presenti nella lesione)

Lesioni maligne

Superficial Spreading Melanoma. La lesione appare in tutti gli indicatori estremamente iperintensa con netta riduzione del rapporto segnale/fondo. Alcune lesioni possono presentare aree omogenee nel blu ed in generale la disomogeneità cresce dal blu, al verde al rosso. Le aree rigonfie sono di solito iperomogenee e possono presentare artefatti per via di riflessi di luce.

Segnale nel rosso:

Segnale nel blu:

Lentigo maligna. Segnale debole ma maggiormente intenso e di aspetto disomogeneo nel contesto della lesione rispetto alle lentiggini benigne, colore blu

Melanoma acrale lentigginoso. Segnale iperintenso e con aspetto disomogeneo nel contesto della lesione in tutti i colori, qui mostrato il blu.

Melanoma nodulare. Segnale intenso e disomogeneo in tutti i colori. Nell’indagine di cui dispongo del follow-up (14 mesi prima della diagnosi) è possibile notare alla foto precedente un area dal segnale più forte di quello di una lentiggine e di aspetto comunque ad alone disomogeneo, che appare interrotto in più punti, colore blu.

Nevo displastico

Il nevo displastico presenta un’intensità di segnale intermedia fra il melanoma a diffusione superficiale e le lesioni benigne; tale segnale è più intenso nel colore blu rispetto al rosso (al contrario del melanoma a diffusione superficiale)

Colore rosso:

Colore blu:

Discussione e Conclusioni

Questo lavoro mostra come il local texture mapping, tecnica nata in ambito radiologico, possa essere usata con successo anche nella valutazione della malignità delle lesioni cutanee. L’entità e la qualità del segnale di disomogeneità correla con il grado di malignità e molto verosimilmente sottende a un maggior disordine strutturale e chimico delle lesioni maligne, in particolare è curioso come i nevi displastici possano essere distinti dai melanomi a diffusione superficiale per il differente colore a cui mostrano maggiore disomogeneità; tale dato potrebbe sottendere a una differente disomogeneità anche nella chimica di queste lesioni oltre che nella loro struttura macroscopica. Ovviamente questo lavoro è molto limitato dalla scarsità di dati e dalla non certezza della loro fonte, oltre che dalla qualità non sempre ottimale delle immagini, tuttavia potrebbe essere da spunto per qualcosa di più strutturato 🙂

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