红外热成像技术在犬类肿瘤分类中的可靠性评估

《Research in Veterinary Science》：Evaluation of the reliability of the use of infrared thermography in the categorization of tumors in dogs

红外热成像技术（IRT）在犬皮肤肿瘤诊断中的应用研究。该研究分析了57只犬的103个皮肤病变（良性肿瘤、恶性肿瘤和非肿瘤性病变），通过测量肿瘤区域（El1）、过渡区域（LiM）和健康皮肤（El2）的温度，发现恶性肿瘤El1温度显著低于同组LiM和El2（p=0.008），但与非肿瘤组相比无显著差异（p=0.301）。结论表明IRT可有效区分肿瘤与健康皮肤，健康区域温度更高，恶性肿瘤和非肿瘤性病变的肿瘤区域温度高于良性肿瘤。

　　

摘要

红外热成像（IRT）已被研究作为犬类疾病的辅助诊断工具，尤其是在肿瘤学领域。然而，很少有研究评估其在非肿瘤性皮肤肿瘤中的应用，或比较恶性肿瘤和良性肿瘤之间的热模式差异。本研究评估了IRT在区分犬类健康皮肤与皮肤肿瘤病变之间的热模式方面的有效性。共分析了57只犬（包括雄性和雌性，品种多样，平均年龄为10岁）的103个皮肤病变样本，这些样本被分类为良性肿瘤、恶性肿瘤和非肿瘤性肿瘤。测量了三个区域的平均表面温度：肿瘤区域（El1）、过渡区域（LiM）和健康相邻皮肤（El2）。同时使用数字温度计测量了直肠温度。结果显示，在恶性肿瘤组中，El1区域的温度显著低于同一组内的El2和LiM区域（p=0.008）。此外，恶性肿瘤组（33.2±2.4°C）和非肿瘤性肿瘤组（33.5±1.5°C）的El1区域平均温度略高于良性肿瘤组（32.6±2.5°C），但这种差异在统计学上并不显著（p=0.301）。总之，IRT是一种有前景的工具，可用于区分犬类皮肤肿瘤/病变与健康皮肤之间的热辐射差异。健康区域明显比受影响的组织温度更高。恶性肿瘤和非肿瘤性病变在肿瘤区域的平均温度高于良性肿瘤。

引言

红外热成像（IRT）是一种在人类和兽医患者中广泛研究的技术（Casas-Alvarado等人，2020年；De Weerd等人，2011年；Mashekova等人，2022年；Mota-Rojas等人，2021年；Roberto和Souza，2014年）。红外热成像利用配备特殊镜头的相机捕捉身体发出的不可见热辐射，并将其转化为彩色图像进行定量分析（Sturion等人，2020年）。因此，它在人类和动物中具有多种应用价值，包括无创评估体温和压力、识别感染状态、疼痛和表面病变，以及健康和压力评估、手术监测等（Casas-Alvarado等人，2020年；MacManus等人，2016年；Mota-Rojas等人，2021年；Mota-Rojas等人，2022年）。目前，IRT在肿瘤学领域（无论是人类还是兽医医学）越来越受欢迎，因为它是一种无痛、无创的检测方法，不需要镇静或全身麻醉，且能快速得出结果，同时不涉及辐射暴露（MacManus等人，2016年；Holanda等人，2023年；Husaini等人，2020年；Lahiri等人，2012年；Mota-Rojas等人，2022年；Santa Cruz等人，2009年）。

肿瘤，尤其是恶性肿瘤，其特征是微循环改变和细胞因子及血管活性肽的释放，这会导致肿瘤所属血管的血管运动反应，从而引起血管扩张和表面温度升高，进而产生热不对称性（Holanda等人，2023年；Sarigoz和Ertan，2020年）。这些高热反应或“热点”有助于某些肿瘤的识别和区分，例如女性的乳腺癌（Husaini等人，2020年；Mashekova等人，2022年）。已有超过800项研究探讨了IRT在乳腺癌中的应用，美国食品药品监督管理局（FDA）目前也认可其为该肿瘤的辅助诊断工具（Gonzalez-Hernandez等人，2019年；John等人，2016年）。

“皮肤肿瘤”这一术语泛指皮肤生长异常的增生性病变，这些病变可能是肿瘤性的或非肿瘤性的（Machado等人，2018年）。皮肤肿瘤是犬类中最常见的肿瘤性疾病，占所有犬类肿瘤的30%（Dumitra?等人，2019年；Kim等人，2022年；Kukolj等人，2021年；Mathew等人，2020年）。虽然皮肤肿瘤在常规临床检查中容易识别，但通常需要细针穿刺细胞学、组织病理学和分期检查等辅助手段来确诊和治疗（Machado等人，2018年；Morris和Dobson，2008年）。IRT作为一种额外的诊断测试具有潜力，因为它能够捕捉到最微小的温度变化（<0.1°C），可能揭示肿瘤微区域的病理热模式，表明疾病的当前或早期状态（De Weerd等人，2011年；Magalhaes等人，2018年；Magalh?es等人，2019年）。

在小型动物实践中，IRT已被用作某些肿瘤学研究的辅助诊断工具，包括乳腺肿瘤（Clementino等人，2018年；Pavelski等人，2015年；Reis等人，2010年）、骨肿瘤（Amini等人，2012年；Subedi等人，2014年）以及良性及恶性肛门周围肿瘤（Zanuto等人，2021年）的诊断。关于IRT在犬和猫皮肤肿瘤中的应用的研究较少，之前的研究主要关注猫的软组织皮肤肿瘤（Nitrini等人，2021年）和犬的肥大细胞肿瘤（Melo等人，2015年）。本研究首次全面评估了IRT作为犬类皮肤肿瘤辅助诊断方法的可行性，旨在探讨肿瘤性（良性及恶性）与非肿瘤性皮肤肿瘤之间的热模式差异。我们的假设是，恶性肿瘤——通常与强烈的新血管生成、炎症和促炎细胞因子的释放相关——会在病变区域表现出更高的平均温度和独特的热模式，而良性或非肿瘤性肿瘤生长较慢，且多为非炎症性。目前，关于兽医患者中恶性肿瘤与良性皮肤肿瘤热特性的研究仍然有限。通过放射成像技术更深入地了解皮肤肿瘤的热特征，可以显著提高这些肿瘤的鉴别能力，从而支持将IRT作为无创辅助成像工具的使用，正如其在人类医学中日益普及的趋势。

章节片段

伦理

参与研究的犬只由我们研究所的兽医皮肤病学和普通内科部门在2021年11月至2023年10月期间进行治疗。研究方案获得了南里奥格兰德联邦大学（UFRGS）动物使用伦理委员会（CEUA）的批准，方案编号为42968。所有病例均获得了犬主人的书面知情同意。

犬只

研究对象选自兽医皮肤病学和普通内科部门

犬只

共有103个皮肤病变（肿瘤、结节和/或囊肿）来自56只犬，其中一些犬只患有多个皮肤肿瘤。这些犬主要为混种犬（32只），最常见的纯种包括：金毛寻回犬（7只）、西施犬（4只）、迷你雪纳瑞（3只）、约克夏梗（2只）、巴西梗（2只），以及腊肠犬、杜宾犬、迷你贵宾犬、拳师犬、惠比特犬和拉布拉多寻回犬各1只。其中14只为雄性犬（9只已绝育，5只未绝育）

讨论

本研究的目的是探讨犬类肿瘤性和非肿瘤性皮肤病变的热模式。根据对人类皮肤状况的研究，假设肿瘤组织区域的平均温度会高于健康区域，尤其是在恶性肿瘤的情况下，因为恶性肿瘤以代谢率升高和促炎细胞因子释放及强烈的新血管生成为特征（Gonzalez-Hernandez等人，2019年；Stringasci等人

结论

IRT是一种有前景的辅助诊断工具，可以检测犬类肿瘤/病变区域与健康相邻皮肤之间的热辐射差异。所有组中，健康区域都比受影响的组织温度更高。恶性肿瘤和非肿瘤性病变在肿瘤区域的平均温度高于良性肿瘤。需要进一步的研究来评估距离肿瘤较远的区域以及解剖结构对热模式的影响

CRediT作者贡献声明

Keylla H?rbe Steffen dos Santos：撰写——初稿撰写、可视化、方法学设计、数据分析、数据整理。Larissa Bennett de Avellar：撰写——审稿与编辑、项目管理、数据分析、概念构思。Daniel Guimar?es Gerardi：撰写——审稿与编辑、监督、资源协调、方法学设计、数据分析、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

作者感谢南里奥格兰德联邦大学LACVET（临床分析实验室）的Stella de Faria Valle及其研究生团队，特别是Tania Marta Ferraboli在细针穿刺分析方面的帮助。