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Università
La morfometria Analitica e Dimensionale
nella diagnosi dermoscopica dei melanomi
Diagnostica migliore per una prognosi migliore
*V. Pesce Delfino, *T. Lettini, **N. Arpaia, *T. Valente, *G. Ingravallo,
*M.L. Vurro, *R. De Pascalis, *R. Ricco
L
INTRODUZIONE
a diagnosi di melanoma dal
punto di vista clinico è abitualmente facile. In taluni
casi è controversa e non
facilmente riproducibile essendo basata su criteri soggettivi. Ne consegue da una parte un
certo tasso di falsi positivi cioè di escissioni inutili, dall’altro di falsi negativi,
evenienza questa più pericolosa per la
sottostima della lesione.
L’esame della letteratura a partire dagli
anni 90’ riporta la adozione di tecniche
di osservazione delle lesioni sempre più
sofisticate come la dermoscopia in epiluminescenza (Wolff e Coll. 1994; Stanganelli I.,Bucchi L. 1998; Stanganelli e
Coll.1997; Binder e Coll.1995; Dummer
e Coll 1995) che, attraverso l’uso di
strumenti diversi come il dermatoscopio, lo stereomicroscopio ed il videodermatoscopio, hanno migliorato notevolmente la diagnostica clinica consentendo la osservazione di strutture anatomiche dermo-epidermiche non visibili
ad occhio nudo e mettendo a disposizione immagini che si prestano ad essere trattate con vari tipi di logiche tra cui
il cosiddetto sistema ABCD.
Tale sistema ABCD (Stoltz et Al.1994),
entrato nell’uso negli ultimi decenni,
rappresenta un tentativo per rispondere alla sempre più pressante esigenza
di obiettività attraverso la formulazione di un metodo diagnostico basato su
criteri semiquantitativi applicabile in
dermoscopia. In questo sistema “A” indica asimmetria, “B” bordi,”C”colore
e“D” strutture Differenti;è stata anche
data una diversa interpretazione a “D”
con riferimento al diametro della lesione (Stoltz W. e Landthaler M. 1994;
Whited J.D. e Grichnik J.M. 1998).
Ognuno di questi criteri dispone di uno
score ed il numero attribuito come score
viene successivamente moltiplicato per
un dato fattore pesato, così da arrivare
ad un numero finale che rappresenta lo
score dermoscopico totale (TDS).
I valori inferiori a 4.75 indicano lesioni
benigne,i valori tra 4.8 e 5.45 indicano
lesioni sospette,quindi il cut-off per i
melanomi è 5.45.
Analizzando singolarmente i vari criteri
si nota subito che ognuno di essi non
rappresenta un valore indipendente: infatti per attribuire uno score alla Asimmetria si divide la lesione evidenziata
con la dermoscopia secondo due assi a
90° tra loro e il giudizio di simmetria
nei quattro “spicchi” così ottenuti si
basa sul riscontro contemporaneo di
una identità di forma, di colore e di presenza di strutture dermoscopiche e
quindi lo score attribuibile (da 0 a 2)
contiene in sé un giudizio che non
riguarda solo la simmetria ma anche
altre tre caratteristiche.
Per quanto riguarda i Bordi si divide la
lesione in 8 parti e si tiene conto del
comportamento del colore alla periferia
dell’immagine quindi lo score (i cui valori vanno da 0 a 8) non si riferisce all’andamento del contorno ma alla modalità di diffusione del pigmento alla
periferia della lesione.
Il criterio Colore viene valutato come
criterio a se stante con score diverso
secondo variazioni di intensità crescenti (score da 0 a 6).
Infine il criterio “D” si riferisce ad
aspetti strutturali dermoscopici che
attribuiscono 0 ad una struttura omogenea fino ad un max di 5 ad una struttura disomogenea sempre riferendosi
alla trama di distribuzione del colore
(ramificazioni, dots, globuli, etc).
Alcuni AA (Nachbar et al 1994) hanno
dimostrato la riproducibilità del sistema
ABCD con il 90% di specificità e 93% di
sensibilità nella diagnosi di melanoma.
A contestare la validità del sistema si
sono successivamente alzate molte voci
e infatti sono presenti in letteratura
numerosi studi che ne testimoniano la
scarsa utilità soprattutto nelle lesioni
melaniche di piccole dimensioni: va
notato che le dimensioni non sono
affatto considerate nel TDS (Pizzicchetta e Coll.2001) mentre altri AA.
rivendicano l’importanza di inserire
anche le dimensioni nel set di rilevazioni, soprattutto per quanto riguarda il
diametro; viene infatti considerata la
soglia di 6 mm per distinguere i melanomi, le cui dimensioni superano tale
soglia, dai nevi che solitamente misurano meno di 5-6 mm di diametro (C.Urso
2005) anche se tale soglia non ha un
valore assoluto, essendo noti melanomi
di piccole dimensioni e nevi che superano ampiamente tale diametro come
quelli congeniti.
Progressivamente si è fatta strada la
convinzione che nessuno dei criteri proposti ,da solo, sia in grado di diagnosticare con sicurezza una lesione maligna
non essendo nessuno specifico né costante e quindi patognomonico; di qui
lo sforzo di mettere insieme dei sistemi
diagnostici che tengano conto di più
parametri e che poggino su solide basi
statistiche (Mc Govern e Litaker 1992)
e che siano eventualmente validabili
mediante l’uso di sistemi esperti (Ron
Andrews e Coll. 2004; Grzymala-Busse
J.W. 1997 Quinlan J.R. 1988).
SCOPO DELLA RICERCA
La revisione della letteratura, ci ha fatto
rilevare alcuni elementi critici che ci
hanno portato a proporre un approccio
morfometrico alla diagnosi differenziale
delle lesioni melaniche.
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La mancanza di indipendenza tra i
diversi elementi del sistema A,B,C,D già
di per sé non rende possibile un corretto trattamento statistico dei valori
numerici ottenibili, anche ammettendo
che essi siano comunque dotati di un
valido significato descrittivo.
Il criterio Asimmetria adotta un modello di riferimento (divisione della lesione
secondo due assi a 90° tra loro) assolutamente artificiale e comunque non
collegato a caratteri “intrinseci” della
lesione.
La definizione dello score relativo all’elemento colore dove il valore minimo
attribuibile (0), evidentemente ricorrente in lesioni amelanotiche, porterebbe significativamente verso un risultato
finale molto basso, orientando pertanto
verso una lesione benigna, mentre è
ben nota l’esistenza di melanomi amelanotici.
Per quanto riguarda i criteri diagnostici
ci è sembrato che la diagnosi differenziale possa essere impostata con un
diverso approccio perché, se è vero che
in un giudizio soggettivo quale è quello
del clinico, il diagnosta opera necessariamente una sintesi di caratteristiche
diverse, quali la simmetria, la forma
della lesione, il colore e la sua distribuzione, integrandole fortemente, almeno alcune di queste informazioni sono
suscettibili di essere valutate quantitativamente ma separatamente (con ri-
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sultati numerici indipendenti tra loro e
quindi statisticamente validi) utilizzando parametri numerici che garantiscano la obbiettività e, da un punto di
vista metodologico e procedurale, la
ripetibilità.
Secondo questo approccio il riconoscimento della lesione è basato su una
serie di criteri quali le dimensioni,il
colore e soprattutto la forma.
Quest’ultima contiene tutta una serie di
informazioni che possono essere valutate quantitativamente mediante procedure di geometria analitica.
Il sistema SAM (Shape Analytical
Morphometry) è basato su una architettura logica che consente la descrizione di ogni oggetto in termini di distorsioni (Asimmetrie) e fini irregolarità del
contorno.
Il tentativo è quindi quello di fornire al
clinico uno strumento oggettivo di valutazione delle lesioni pigmentate, con lo
scopo di trasformare una diagnosi soggettiva in una diagnosi fortemente assistita da procedure computerizzate.
MATERIALE E METODI
È stata considerata una casistica di immagini dermoscopiche rappresentata da
n° 52 lesioni melaniche di cui 26 Melanomi e 26 Nevi come gruppo di controllo e di comparazione. Questo numero è
ottimale in termini di confronto statistico in accordo con il teorema di Bernoulli.
Tutta la casistica è stata acquisita come
immagini digitali e sottoposta alle indagini di morfometria mediante il sistema
software SAM (Shape Analytical Morphometry) di cui sono state utilizzate
ambedue le sezioni analitica e dimensionale (Giardina e Coll. 2003; Pesce
Delfino e Coll. 1991; 1997; Ricco e Coll.
2009; Serio e Coll. 1997).
PROCEDURE MORFOMETRICHE
Le immagini, tutte in formato TIF, sono
state preparate per essere ricondotte
ad una unica risoluzione comune di 300
punti per pollice, sono state quindi ottimizzate per luminosità e contrasto mediante l’utilizzo del software commerciale Photoshop.
Per quanto riguarda la evidenziazione dei
contorni delle lesioni al fine di confrontare i risultati ottenuti mediante la procedura di acquisizione già illustrata con i
risultati ottenibili con procedure di segmentazione, è stato utilizzato il software
Image J (National Institute of Health NIH
ver. 1.32). Per quanto riguarda l’impostazione e la taratura dei sistemi di riferimento sia per la normalizzazione delle
immagini, che per le valutazioni dimensionali, è stato utilizzato il software
Vectorworks 2008.
Ogni immagine è stata acquisita mediante una procedura semiautomatica e
registrata sottoforma di una serie di
punti a coordinate note e l’area di ognu-
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na normalizzata secondo il valore di area
minore.
La procedura di morfometria consiste di
3 fasi: nella prima viene calcolata la
curva di funzione di ogni contorno precedentemente digitalizzato mediante polinomi di grado superiore; questo consente di mettere a confronto le due
curve,quella originale e quella di funzione, ricavando una serie di variabili (Tav.
I, 1-5) correlate con le fini irregolarità
del contorno.
Il secondo passaggio utilizza l’analisi
armonica di Fourier per la descrizione
delle fini irregolarità del contorno (Tav.
1,6-8).
La terza fase è dedicata alla valutazione
quantitativa delle distorsioni che alterano
la simmetria di ogni immagine, mediante il valutatore SAE (Shape Asymmetry
Evaluator) da cui si estraggono ulteriori
parametri (Tabella 1, A1-A3).
Tra le numerose variabili calcolate sono
stati selezionati i seguenti parametri:
Errore totale assoluto, Percentuale dei
punti ripetuti, Radice dell’errore quadratico medio, Media dei rapporti delle differenze in ascissa e ordinata X/Y, Indice
delle ripetizioni X/Y, Valore Medio della
somma delle ampiezze delle componenti di Fourier, Ampiezza maggiore, Ordine
dell’ampiezza maggiore, Coefficiente di
rugosità, S.A.E. massimo, S.A.E. medio,
Media percentuale allometrica. Per quanto riguarda le dimensioni sono stati
misurati l’Area ed il Diametro Massimo.
RISULTATI
I risultati di tutti i parametri ottenuti
finalizzati sia alla valutazione delle
dimensioni che della forma delle lesioni
sono riportati nella Tab.I come valori
medi, deviazione standard, come confronto statistico univariato (Student T
test) e come analisi della varianza
(Anova Test).
Si tratta di tre gruppi di parametri indicati rispettivamente con le lettere
A,B,C.
I parametri A sono valutatori della simmetria, i parametri B sono finalizzati alla
valutazione delle fini irregolarità del
contorno e con la lettera C sono indicati i parametri dimensionali.
Nel confronto tra i due gruppi di lesioni
(26 nevi /26 melanomi) mediante Anova test risultano significativi cinque
parametri analitici e nessuno dei
parametri dimensionali.
Poiché i parametri analitici del sistema
soft-ware SAM hanno tutti un significato
di tipo deterministico, la interpretazione
dei risultati ottenuti consente di effettuare alcune considerazioni.
Infatti i parametri che hanno evidenziato differenze altamente significative tra
i due gruppi di lesioni, pur appartenendo a due passaggi procedurali diversi
della procedura analitica, “Confronto tra
la curva originale e la curva fondamentale” (Errore totale assoluto, Radice dell’errore quadratico medio, Indice delle
ripetizioni in X/Y) e “Analisi armonica di
Fourier“ (Valore medio della somma delle ampiezze e Coefficiente di rugosità)
sono tutti descrittori delle fini irregolarità del contorno. Si deduce quindi che lo
studio morfometrico delle caratteristiche di forma mediante procedure di
geometria analitica consente di differenziare i nevi dai melanomi sulla base
di parametri tutti derivati da passaggi
procedurali che descrivono le fini irregolarità del contorno.
I melanomi quindi si caratterizzano
essenzialmente per la presenza di
fini irregolarità del loro contorno
che, quantitativamente valutate,
risultano significativamente maggiori rispetto a quelle dei nevi.
Per quanto riguarda i parametri valutatori della simmetria, come si evince dai dati
riportati nella Tabella I, le differenze non
sono mai risultate significative in quanto
è sempre stato possibile individuare in
tutte le lesioni, sia benigne che maligne,
l’esistenza di un asse di simmetria.
I valori dimensionali sono indicati nella
stessa tabella come Area e Diametro
Massimo: è evidente che i valori medi
riscontrati nei due gruppi sono molto
simili e risultano non significativi al test
di Analisi della varianza.
CONCLUSIONI
I risultati raggiunti mediante l’approccio
adottato nella presente ricerca coprono
un vuoto che è apparso evidente dall’esame della letteratura; infatti mentre è
fortemente sentita l’esigenza di affiancare alla valutazione clinica soggettiva
sistemi che garantiscano una maggiore
obbiettività al clinico, la regola dell’ABCD che pure viene largamente usata, non risulta soddisfacente.
Molti AA pongono l’accento sulla scarsa
applicabilità di tale regola alla diagnostica di lesioni di piccole dimensioni (Urso
2005).
Inoltre lesioni che siano scarsamente
pigmentate ma soprattutto i melanomi
amelanotici sfuggono a questo sistema
fortemente basato sul rilievo del pigmento, delle sue varietà di colore, della sua
distribuzione, della sua espansione sui
bordi della lesione.
Infine le dimensioni delle lesioni non
vengono assolutamente considerate.
In letteratura sono presenti lavori che
utilizzano le indagini morfometriche nella
diagnosi differenziale ma si tratta esclusivamente di morfometria applicata all’aspetto istologico delle lesioni e basata su
procedure di morfometria tradizionale
dedicata alla misurazione delle dimensioni nucleari. Il perimetro, l’area ed il volume nucleare delle cellule del melanoma
vengono confrontate, utilizzando sia la
statistica univariata che multivariata, con
i nuclei dei nevi ottenendo una buona
discriminazione (95%) tra i due tipi di
lesione (Urso 2005).
Non risultano invece studi morfometrici
effettuati sulle immagini dermoscopiche
delle lesioni pigmentate e questa assenza non consente un confronto con i
risultati della presente ricerca, che
vanno interpretati tenendo conto del
significato deterministico dei parametri
utilizzati.
I nostri risultati, in accordo con i dati
della letteratura, confermano che le
valutazioni dimensionali (area e diametro massimo) delle lesioni cutanee sono
prive di valore per la classificazione
delle lesioni stesse ma il dato più interessante che emerge dalla indagine è
che, nella casistica campione utilizzata,
la diagnosi differenziale tra lesioni benigne e maligne è garantita da cinque
parametri tutti descrittori delle fini irregolarità del contorno i cui valori risultano con alta significatività maggiori nei
melanomi rispetto ai nevi.
L’andamento del contorno valutato
con procedure analitiche, indipendentemente dalla presenza di pigmentazione,
rappresenta quindi un criterio importante nel caratterizzare le lesioni macroscopiche, così come appaiono alla osservazione clinica.
Inoltre le procedure analitiche sono
applicabili a qualunque lesione anche se
di piccole dimensioni e anche a lesioni
prive di pigmento melanico a differenza
del sistema ABC che si basa esclusivamente sulla valutazione del colore nella
lesione e sulla disposizione del pigmento lungo il contorno di essa.
* Dipartimento di Anatomia Patologica - Univer
sità di Bari
** Clinica Dermatologica Azienda Policlinico-Bari
Grant Fondazione Caripuglia Bari.
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