Programmi e Metodologie di Elaborazione Numerica per Tecniche di Epiluminescenza Digitale in Dermatologia

Il presente contributo si inquadra nell’ambito della convenzione tra il Politecnico di Milano - Dipartimento di Bioingegneria e l’Istituto Nazionale di Riposo e Cura per Anziani (INRCA) di Ancona, con la partecipazione della Societa` Infoteam di Lanciano (Chieti) per la realizzazione di un sistema automatico integrato in grado di fornire un supporto nella diagnosi delle lesioni cutanee. L’iniziativa Skinlab, sviluppata dalla Societa` Infoteam, presso l’Unita` Operativa di Dermatologia - Chirurgia Plastica, diretta dal Dr. Arcangelo Morresi, della Sede INRCA di Ancona, ha permesso di capitalizzare l’esperienza settoriale accumulata, mettendo a disposizione di ricercatori e di clinici strumenti operativi in grado di creare una “immagine di conoscenza” capace di competere, a livello internazionale, con i piu` avanzati Centri di Dermatologia Digitale. Da un punto di vista operativo storico, la tecnologia elettronica è stata introdotta in modo moderatamente lento nella Dermatologia Clinica, al contrario di quanto e` avvenuto in altre discipline mediche. Tuttavia oggi si è giunti finalmente a considerare la possibilità di applicare le tecnologie elettroniche e informatiche anche in questo campo dando vita così alla ELM Digitale o DELM. La disponibilita` di immagini digitali crea immediatamente la necessita`, in ambito clinico, di poter disporre di archivi elettronici in grado di consentire il confronto affidabile di immagini non solo relative allo stesso paziente, in istanti temporali differenti, ma anche della stessa patologia per pazienti differenti e cosi` via. Tali operazioni, in funzione dei vincoli operativi richiesti, per garantire confronti affidabili, possono risultare estremamente complesse e richiedere algoritmi estremamente sofisticati, formulati nell’ambito di differenti discipline informatiche (Trasformazioni di Rappresentazione, Analisi e Sintesi di Immagini, Estrazione Automatica di Caratteristiche Significative, Classificazione Automatica, Apprendimento Automatico, Basi di Conoscenza, etc.). Tali algoritmi, inoltre, devono essere in grado di tener conto del punto di vista diagnostico umano in modo da poter offrire una base di riferimento comune per una possibile valutazione di interpretazioni differenti (siano esse di provenienza umana o automatica). Queste considerazioni elementari portano allo sviluppo di tecniche di Dermatoscopia Digitale Assistita dall’Elaboratore o CADD (CADD, dall’inglese Computer-Aided Digital Dermatoscopy) che, se opportunamente strutturate, possono consentire diagnosi piu` oggettive e riproducibili di lesioni pigmentate della pelle, fino a circa il 90 % dei casi. Inoltre, una ragionata strutturazione di queste tecniche puo` facilitare enormemente lo sviluppo di sistemi di diagnosi di lesioni pigmentate della pelle sempre piu` automatici ed automatizzabili. Infatti l’individuazione di parametri “standard”, in grado di supportare un approfondimento oggettivo del “pattern morfologico” e delle relative caratteristiche cromatiche funzionali della lesione cutanea, puo` portare ad uno sviluppo piu` rigoroso e scientifico del processo diagnostico. I sistemi di supporto che si basano su questi parametri pero`, in ambito biomedico, devono essere sempre in grado di fornire, al clinico, dei dati di riferimento oggettivi in grado di caratterizzare e\o giustificare la o le interpretazioni selezionate automaticamente. In altre parole, il risultato conseguito deve poter essere sempre criticabile su una base di riferimento comune per garantire al sistema (essere umano + sistema di supporto) un aumento di esperienza operativa specifica con una elevata efficienza. Questa linea di pensiero, pienamente condivisa da tutti i partecipanti, ha animato la ricerca e la redazione del presente studio, che di conseguenza e` stato articolato come illustrato di seguito. Infatti, dopo una introduzione relativa al compromesso operativo realizzato da tecniche di Microscopia ad Epiluminescenza tradizionale presentata nel cap.1, si offre nel cap.2 la descrizione delle problematiche di varie realizzazioni operative fino ad arrivare a quelle relative a tecniche CADD. Il cap.3, data la vastita` delle problematiche relative alle lesioni cutanee in Dermatologia, si focalizza sulle principali lesioni della pelle oggetto del presente studio: Nevi, Melanosi e Lesioni Maligne, ed introduce le problematiche relative alla formulazione di descrizioni oggettive affidabili che le caratterizzino. Tali problematiche specifiche di descrizione oggettiva delle lesioni vengono analizzate in dettaglio nel cap.4, che offre una panoramica della terminologia, delle definizioni di settore e dei parametri clinici secondo gli studi piu` accreditati in letteratura scientifica negli anni piu` recenti (dal 1989 ad oggi), fino al tentativo di formulazione di un atlante secondo uno studio pilota di Kenet e collaboratori ed al tentativo di formulazione di griglie di riferimento patologico, secondo gli approcci di Stolz e di Stanganelli. Il cap.5 presenta il contributo originale del presente studio alla individuazione di parametri “standard” in grado di supportare un approfondimento oggettivo di “pattern morfologico” e delle relative caratteristiche cromatiche per lo sviluppo di sistemi di supporto CADD efficaci. Infatti, i precedenti tentativi di descrizione oggettiva delle patologie vengono strutturati secondo un approccio organico di descrizione oggettiva dell’informazione gia` collaudato in applicazioni automatiche in ambiti clinici differenti. Tale approccio ben si presta ad offrire una base di riferimento comune per la valutazione oggettiva di interpretazioni differenti, con la formulazione di griglie strutturate di riferimento patologico e di un protocollo sperimentale in grado di fornire una interfaccia consistente tra tecniche diagnostiche tradizionali e tecniche diagnostiche automatizzabili. Infine il cap.6 sintetizza le considerazioni finali del presente contributo sperimentale all’avanzamento della ricerca verso soluzioni ad ambiguita` minima ed a costo minimo garantito, che permetteranno di raggiungere l’obiettivo tanto desiderato e desiderabile di considerare la biopsia come ultimo giudice in Dermatoscopia. Si coglie l’occasione per rivolgere un sincero ringraziamento a tutti i partecipanti alla presente ricerca ed al personale dell’Unita` Operativa di Dermatologia - Chirurgia Plastica, diretta dal Dr. Arcangelo Morresi, della Sede INRCA di Ancona, senza l’aiuto e la sollecita collaborazione dei quali sarebbe stato ben difficile raggiungere i risultati conseguiti.