Two-step photon excitation of melanin fluorescence as a diagnostic-tool for melanoma

Einführung: Das Melanom ist ein maligner Tumor der Haut, der aus neoplas-tisch veränderten Melanozyten hervorgeht. Vor zwei Jahrzehnten galt dieser Tumor als selten, heute dagegen belegt er den fünften Platz der häufigsten Krebsneuerkrankungen in Deutschland. Das Melanom lässt sich durch die visu-elle klinische Früherkennung mithilfe der ABCD-Regel unter Verwendung eines Dermatoskops identifizieren. Ein Drittel der Melanome kann trotzdem klinisch nicht diagnostiziert werden. Mittlerweile gibt es eine Reihe von computergestütz-ten Screening-Geräten, die den Dermatologen bei der Beurteilung der Dignität einer Läsion unterstützen sollen. Ein innovatives Verfahren ist die stufenweise Zwei-Photonen-Melaninfluoreszenz oder auch Dermatofluoroskopie genannt. Methoden: In dieser klinischen Arbeit wurde die stufenweise Zwei-Photonen-Melaninfluoreszenz zur Diagnostik von 131 melanomsuspekten Läsionen an 119 Patienten angewendet. Hierbei wird das Melanin in der Hautveränderung mit einem Laser belichtet und die abgesendete Fluoreszenz ausgewertet. Die Fluo-reszenz des Melanins in einem Nävus unterscheidet sich von der des Mela-noms. Ein Melanom beinhaltet mehr Eumelanin und fluoresziert im roten Spekt-rum bei 620nm. Ein Nävus enthält mehr Pheomelanin-Moleküle und fluoresziert im grünen Spektrum. Basierend auf der Analyse dieser unterschiedlichen Fluo-reszenzspektren, wird von dem Dermatofluoroskop DFC-1 ein Score berechnet, der die untersuchte Läsion als benigne oder maligne einstuft. Die Sensitivität und Spezifität des Verfahrens wurde im Vergleich zur histopathologischen Diag-nose bestimmt. In der Zeit von Januar bis Juni 2016 wurden Patienten in der Klinik für Dermato-logie der Charité mit dem DFC-1 untersucht. Die Läsionen wurden anschlie-ßend exzidiert und histopathologisch verblindet evaluiert. Ergebnisse: In 92 von 131 Fällen zeigte das DFC-1 eine Übereinstimmung mit der histologischen Diagnose. Die Sensitivität der stufenweisen Zwei-Photonen-Melaninfluoreszenz beträgt in dieser In-vivo-Studie 48,4%, die Spezifität 77,0%. Die Messgenauigkeit des DFC-1 wurde auch unter Betrachtung von Subgruppen wie Geschlecht, Alter bei Diagnosestellung, Haarfarbe, Augenfarbe, Hauttyp, Bräunung, Sommersprossen während der Kindheit, Melanom in der Vorge-schichte und Anzahl vorhandener NZN analysiert. Hierbei zeigte sich das Ge-schlecht als statistisch signifikanter Einflussfaktor (p = 0,037). Es zeichnete sich eine Tendenz für eine höhere Sensitivität für Tumordicken über 2 mm ab. Der positive und negative prädiktive Wert betrug 39,5% und 82,8%. Schlussfolgerung: Die stufenweise Zwei-Photonen-Melaninfluoreszenz ist ein innovatives Verfahren zur Diagnostik von pigmentierten Hautveränderungen. Im untersuchten Patientenkollektiv zeigte sich, dass die Zwei-Photonen-Melaninfluoreszenz im klinischen Alltag zur Differenzierung von pigmentierten Hautveränderungen angewendet werden kann. Um die Zuverlässigkeit dieser diagnostischen Methode im klinischen Alltag zu prüfen, bedarf es weiterer klini-scher Studien und vor allem einer Anpassung des Messalgorithmus.Background: Melanoma is a malignant tumor of the skin, which emerges from neo-plastic transformed melanocytes. Two decades ago melanoma belonged to rare tumors, nowadays it is on the fifth place among the most frequent malig-nancies in Germany. According to the ABCD-rule melanoma can be identified by the examination with the unaided eye and dermoscopy assessment. One-third of all melanomas are still misdiagnosed. A number of computer-based screen-ing devices have been developed to support physicians in detecting melanomas at early stage. One of the technologies is the two-step photon excitation of mel-anin fluorescence also known as dermatofluoroscopy. Methods: The two-step photon excitation of melanin fluorescence was used to diagnose a total number of 131 melanocytic lesions with suspicion of melanoma. The melanin in the lesions is scanned by a two-step photon laser to evaluate the emitted fluorescence. The fluorescence spectrum of melanin within a naevus is different to the fluorescence spectrum of melanin in a melanoma. A melanoma contains more eumelanin, which sends a fluorescence of red spectrum at 620nm. A naevus contains more pheomelanin which sends a fluorescence of green spectrum. Based on the analysis of the different fluorescence spectra the DFC-1 device calculates a score which classifies the diagnosed lesions in malign or benign. The aim of this clinical study was to analyse the sensitivity and specificity of the method to compare it with the histopathological diagnosis. From January to June 2016 potential study participants (119 patients) were re-cruited and screened before excision and histopathological diagnosis of the le-sions at the Department of Dermatology of the Charité Berlin. Results: In 92 of 131 cases the DFC-1 device showed diagnostic agreement. The observed sensitivity in this in-vivo study was 48,4% and the specificity 77%. Furthermore the measuring accuracy was analysed regarding subgroups as gender, age at diagnosis, hair color, eye color, skin type, skin tanning, freckling during childhood, patient´s melanoma history and number of melanocytic naevi. The diagnostic accuracy of the two-step photon excitation was significantly high-er for male patients (p = 0,037) but other factors have no statistically signifi-cance. There was a trend for a higher sensitivity in thicker melanomas (>2mm) compared to thinner melanomas. The positive and negative predictive values of the DFC-1 were 39,5% and 82,8%. Conclusions: The two-step photon excitation of melanin fluorescence is an in-novative method to diagnose pigmented lesions. To prove the reliability of the diagnostic method further studies are needed as well as an adjustment of the measurement algorithm