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A case study on dynamic thermal imaging evaluation of a thyroid nodule

R. Vardasca1,2,4, C. Magalhaes1,2, C. Freitas3, J. Mendes1,2

1 Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, Portugal

2 LABIOMEP, INEGI, Porto, Portugal

3 Endocrinology department, Centro Universitário e Hospitalar do Porto, Porto, Portugal

4 Faculty of Computing, Engineering and Science, University of South Wales, Pontypridd, United Kingdom

SUMMARY

BACKGROUND:The thyroid gland is a butterfly-shaped organ located in the neck anteriorly to the larynx and trachea, typically extending from the level of C5-T1. It is responsible for the release of hormones that control metabolic rates and thereby modifying obligatory and adaptive thermogenesis. This organ can be affected by nodules and cellular malformations, which can result in malignant neoplasia or benign cysts. Those manifestations may change the normal pattern of skin temperature distribution in the affected area. The aim of this study is to investigate the thermal pattern of a subject presenting a hypervascularized nodule located on the left side of the thyroid.

MATERIALS AND METHODS: A male with 40 years old presenting a 11x6mmnodule in the left side of his thyroid, confirmed by functional doppler imaging, was examined in a controlled environment using a FLIR E60 thermal camera and two aluminium disks to provide a cooling provocation during one minute on the skin, above the thyroid gland location. Thermal images were taken before and until the fifth minute after cooling at an interval of 1 minute. A 26x26 pixel square region of interest (ROI) was drawn in the analysis software to statistically analyse the temperature values, histogram, mean, median and mode temperature, standard deviation, kurtosis and skewness per ROI and side.

RESULTS: The ROI presented at baseline a bilateral difference in mean temperature of 0.4 ºC, after cooling this difference was accentuated, the affected side recovered quickly and showed a hot spot in the area of the nodule identified by Doppler imaging. CONCLUSION:This case study showed evidence of the utility on using dynamic infrared thermal imaging when assessing thyroid nodules, which was confirmed by Doppler imaging to be highly vascularized. However, for diagnostic purposes the traditional expensive methods such as biopsy and nuclear medicine are still required. Still the application of IRT imaging should be further researched in possible monitoring and documenting the diagnosis and treatment evaluation applied to thyroid conditions.

KEY WORDS: Dynamic thermography; skin temperature; thermal symmetry; thyroid nodule

EINE FALLSTUDIE ZUR AUSWERTUNG EINES DYNAMISCHEN WÄRMEBILDES EINES SCHILDDRÜSENKNOTENS

HINTERGRUND: Die Schilddrüse ist ein schmetterlingsförmiges Organ, das sich am Hals vor dem Kehlkopf und der Luftröhre befindet und sich typischerweise auf Höhe C5-T1 erstreckt. Es ist für die Freisetzung von Hormonen verantwortlich, die Stoffwechselraten steuern und damit die obligatorische und adaptive Thermogenese verändern. Dieses Organ kann durch Knötchen und zelluläre Fehlbildungen verändert werden, die zu bösartiger Neoplasie oder gutartigen Zysten führen können. Diese Manifestationen können das normale Muster der Hauttemperaturverteilung im betroffenen Bereich verändern. Ziel dieser Studie ist es, das thermische Muster einer Person zu untersuchen, die ein hyper- vaskularisiertes Knötchen auf der linken Seite der Schilddrüse aufweist.

METHODE: Ein durch funktionelle Doppler-Bildgebung bestätigter 11x6-mm großen Knoten an der linken Seite der Schilddrüse eines 40 Jahre alten Mannes, , wurde in einer kontrollierten Umgebung mit einer FLIR E60-Wärmebildkamera untersucht, nachdem mit zwei Aluminiumscheiben die Haut über der Schilddrüsen 1 Minute lang gekühlt worden war. Wärmebilder wurden vor und bis zur fünften Minute nach der Kühlung im Minutenabstand aufgenommen. Mit der Analysesoftware wurde ein quadratischer 26x26 Pixel großer Auswertebereich (ROI) gezeichnet, um Temperaturwerte, Histogramm, Mittelwert, Median- und Modus-Wert der Temperatur, Standardabweichung, Kurtose und Schiefe pro ROI und Seite statistisch zu analysieren.

ERGEBNISSE: Zu Beginn fand sich ein Seitenunterschied der mittleren Temperatur von 0,4°C. Dieser Unterschied verstärkte nach der Kühlung, die betroffene Seite erholte sich rasch und zeigte einen Hot Spot in dem Bereich, der durch Doppler-Bildgebung als Knötchen identifiziert worden war.

SCHLUSSFOLGERUNG: Diese Fallstudie liefert Hinweise für den Nutzen der dynamischen Infrarot-Thermographie bei der Beurteilung von Schilddrüsenknoten, die durch Doppler-Bildgebung als hoch vaskularisiert bestätigt wurde. Trotzdem sind für diagnostische Zwecke die traditionellen kostspieligen Methoden wie Biopsie und Nuklearmedizin weiterhin erforderlich. Dennoch sollte die Anwendung der Infrarot-Bildgebung für eine mögliche Überwachung und Dokumentation der Diagnose und Behandlungsbewertung von Schilddrüsenerkrankungen weiter erforscht werden.

SCHLÜSELWÖRTER: Dynamische Thermographie; Hauttemperatur; thermische Symmetrie; Schilddrüsenknoten

Thermology international 2019, 29(4) 146-153