Evaluation of a portable multispectral fluorescence lifetime device for skin cancer diagnosis using machine learning strategies (2020)
- Authors:
- Autor USP: ROMANO, RENAN ARNON - IFSC
- Unidade: IFSC
- Sigla do Departamento: FCM
- DOI: 10.11606/T.76.2020.tde-29092020-154453
- Subjects: NEOPLASIAS; APRENDIZADO COMPUTACIONAL; FLUORESCÊNCIA; PELE
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: O diagnóstico de câncer de pele é um grande desafio, pois este apresenta as maiores taxas de incidência entre todos os tipos de câncer. O câncer de pele não melanoma é o mais incidente, mesmo sendo menos agressivo, enquanto o melanoma é um dos tipos de câncer mais letais devido ao seu alto potencial metastático. A inspeção clínica visual seguida de dermatoscopia e possivelmente biópsia é o tipo mais comum de diagnóstico. Entretanto, este procedimento de não é de fácil adoção e gestão, além de ter baixa eficiência no sistema público de saúde, e pode ser impreciso se não for realizado por um dermatologista especialista treinado. Uma técnica alternativa de rastreio é a fluorescência sem marcador, por ser portátil, em tempo real, não invasiva e não depende da adição de fluoróforos exógenos. Alguns dos principais fluoróforos nativos estão relacionados às atividades morfo-funcionais e metabólicas das células, portanto, podem atuar como biomarcadores ópticos (BO) intrínsecos, tais como colágeno, elastina, dinucleotídeo de nicotinamida adenina (NADH) e dinucleotídeo de flavina adenina (FAD). Para estudar o efeito das atividades metabólicas na autofluorescência, foram utilizadas células saudáveis e cancerígenas. Por microscopia de estado estacionário e de tempo de vida de fluorescência, foi demonstrado que a razão óptica redox e o tempo de vida diminuem nas células cancerígenas, indicando que os BO são ideais para distinguir células. Neste contexto, os BO foram utilizados em um estudo clínico em 119 pacientes com lesões malignas (melanoma, carcinoma espinocelular e carcinoma basocelular (CBC)) e benignas (nevo intradérmico e queratose seborreica pigmentada). Usando um dispositivo portátil para aquisição de imagens de tempo de vida de fluorescência multiespectral (FLIm), o câncer de pele do paciente foi imageado usando uma excitaçãolaser no comprimento de onda de 355 nm, e a emissão de fluorescência foi investigada em três canais: colágeno e elastina (390 ± 20 nm), NADH (452 ± 22 nm) e FAD (> 496 nm). Usando as características extraídas dos BO, os classificadores de floresta aleatória, análise de discriminante linear e de mínimos quadrados parciais foram construídos em um conjunto de treinamento e testados em um conjunto de imagens de teste. Para distinguir entre tecido saudável e CBC os classificadores mostraram que os parâmetros de tempo de vida são tão importantes quanto os parâmetros de fluorescência no estado estacionário e atingiram sensibilidade de 88%. Para distinguir entre lesões malignas e benignas clinicamente semelhantes, os modelos foram ajustados para alcançar 100% de sensibilidade nas lesões pigmentadas e não pigmentadas, o que é muito semelhante à precisão da biópsia dos dermatologistas (87-94%). Os modelos de classificação em duas e cinco vias alcançaram acurácia em torno de 70% e 60%, enquanto a precisão dos dermatologistas está em torno de 66% nesse tipo de tarefa. Em essência, usando os modelos de aprendizado de máquina, a técnica FLIm foi capaz de fornecer uma triagem rápida e em nível de dermatologista para o câncer de pele, o que pode contribuir especialmente em áreas onde há falta de profissionais treinados
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- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2020
- Data da defesa: 17.07.2020
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo é de acesso aberto
- URL de acesso aberto
- Cor do Acesso Aberto: gold
- Licença: cc-by-nc-sa
-
ABNT
ROMANO, Renan Arnon. Evaluation of a portable multispectral fluorescence lifetime device for skin cancer diagnosis using machine learning strategies. 2020. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2020. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-29092020-154453/. Acesso em: 28 dez. 2025. -
APA
Romano, R. A. (2020). Evaluation of a portable multispectral fluorescence lifetime device for skin cancer diagnosis using machine learning strategies (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-29092020-154453/ -
NLM
Romano RA. Evaluation of a portable multispectral fluorescence lifetime device for skin cancer diagnosis using machine learning strategies [Internet]. 2020 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-29092020-154453/ -
Vancouver
Romano RA. Evaluation of a portable multispectral fluorescence lifetime device for skin cancer diagnosis using machine learning strategies [Internet]. 2020 ;[citado 2025 dez. 28 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/76/76134/tde-29092020-154453/ - Aumento da eficiência da inativação fotodinâmica pela incorporação de fotossensibilizador induzida por luz em <i>Candida Albicans</i>
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Informações sobre o DOI: 10.11606/T.76.2020.tde-29092020-154453 (Fonte: oaDOI API)
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