Wavelet analysis (WA) of Laser Doppler Flux (LDF) time series measured in basal cell carcinomas (BCC) compared with healthy skin

Einleitung: Im Rahmen dieser Studie wurde mittels Laser Doppler Fluxmetrie (LDF) die Vasomotion im Basalzellkarzinom versus gesunde Haut analysiert und gemessen. Es sollte ermittelt werden, wie sich das Blutflussverhalten im Basalzellkarzinom versus gesunde Haut durch die Neoangiogenese verändert. Material und Methoden: Im Rahmen dieser Studie wurden 67 Patienten (davon 40 Männer/ 27 Frauen) mit einem histologisch gesicherten Basalzellkarzinom untersucht. Für die Messung kamen drei Laser Doppler Messsonden zum Einsatz. Die Messsonden wurden in der Mitte und im Randbereich des Basalzellkarzinoms und falls möglich kontralateral in einem von dem Basalzellkarzinom nicht betroffenen Hautgebiet befestigt. Simultan wurden Messwerte aus den drei Arealen erfasst und kontinuierlich mit dem PC gespeichert. Für das LDF wurden durch frühere Voruntersuchungen folgende unterschiedliche Skalierungsbereiche festgelegt: SL1: 0,026-0,056Hz Thermoregulation SL2: 0,056-0,16 Hz Eigenständige Gefäßwandregulation SL3: 0,16-0,56 Hz Atmungseinfluss SL4: 0,79-1,23 Hz Herzschlag Ergebnisse: Im Basalzellkarzinom war eine Abnahme des SL1 gegenüber der gesunden Haut zu registrieren. In allen anderen Skalierungsbereichen konnten wir statistisch signifikante Anstiege der einzelnen Skalierungsbereichen versus gesunde Haut zeigen. In der Tumormitte betrug der SL1 43,5%SD 14,2, der SL2: 34,04% SD 14,5, SL3: 9,24% SD 6,5 und der SL4: 8,8% SD 10,1. Am Randbereich betrug der SL1: 45,94% SD 16,2, SL2 33% SD13,6 , SL3 9,26% SD 7,05 und der SL4 3,52% SD 4,46. Diskussion: Man konnte anhand der Ergebnisse ermitteln, dass sich das Blutflussverhalten statistisch signifikant von dem in gesunder Haut unterscheidet. Die erhöhte Durchblutung im Basalzellkarzinom kann durch neuronale, sowie arterielle und venöse Veränderungen erklärt werden. Die Erhöhung der medianen Durchblutung im Basalzellkarzinom ist dabei durch den vergrößerten Gefäßradius im Tumorgewebe, durch die Zunahme der tumorassoziierten Gefäße, als auch durch die gesteigerte Vasodilatation erklärbar. Die sympathische Kontrolle ist im Basalzellkarzinom deutlich gesenkt. Dies ist erklärbar durch die reduzierte Produktion von Nervaussprossungsfaktoren durch die Tumorzellen oder durch den Untergang der sympathischen Nervfasern, unter Ausschaltung der Physiologie selbst. Durch dieses Verhalten entzieht sich das Basalzellkarzinom der sympathischen Kontrolle und weist daher eine verminderte Schwingung im Frequenzbereich der Thermoregulation auf. Der gesteigerte Einfluss der Skalierungsbereiche SL 2,3 und 4 ist durch vergrößerte arterielle Gefäßradien im Tumor, entweder durch Dilatation oder durch Neoangiogenese induzierte großlumigere Gefäße erklärbar. Das Basalzellkarzinom, als Stellvertreter von bösartigen Tumorerkrankungen, hat offensichtlich einen erhöhten Durchblutungsbedarf und partizipiert am Blutkreislauf. Das LDF sollte daher als ein nichtinvasives Verfahren zur Abgrenzung von Problemtumoren neben dem histologischen Verfahren an Bedeutung gewinnen. Dies zu realisieren und das LDF routinemäßig in der Diagnostik einsetzbar zu machen, sollte Gegenstand der aktuellen Bemühungen sein.Within the limits of the study we analysed, investigated and measured the vasomotion of the basal cell carcinomas (BCC) and healthy skin by means of continuous wavelet analysis (WA) of Laser Doppler Flux (LDF) time series. It should be made clear that the blood flow within the basal cell carcinoma versus healthy skin changes with the help of neoangiogenesis. Material and Methods A total of 67 patients (40 male, 27 female) with a histologically secured basal cell carcinoma were included in the study. For the investigation we used three Laser Doppler measuring sensors. Those were attached to the basal cell carcinoma (middle and border area) and if possible to skin which wasn’t affected by the basal cell carcinoma in a contralaterial way. Datas of three different areas were simultaneously measured and recorded on the computer continuously. Recording LDF we decided on the following different scaling levels of former investigations: SL1: 0.026-0.056 Hz thermoregulatory processes SL2: 0.056-0.16 Hz myogenic activity in the vessel wall SL3: 0.16-0.56 Hz respiration SL4: 0.79-1.23 Hz heart beat Results The decrease of SL1 in the basal cell carcinoma compared with healthy skin could be observed. In all other scaling levels we could demonstrate a statistically significant increase of SLs compared to healthy skin SL1 43,5%SD 14,2, SL2: 34,04% SD 14,5, SL3: 9,24% SD 6,5 SL4: 8,8% SD 10,1. In the border area SL1: 45,94% SD 16,2, SL2 33% SD13,6 , SL3 9,26% SD 7,05, SL4 3,52% SD 4,46. Discussion Based on the results we could investigate that the behaviour of blood flow significantly differs from healthy skin. The higher blood flow in the basal cell carcinoma can be explained by neuronal, arterial and venous modifications. The increase of median blood flow in the basal cell carcinoma is caused by a higher radius of the vessels within the tumours, the increase of vessels inflamed by tumours as well as vasodilatation. The sympathetic control in the basal cell carcinoma is significantly decreased. This can be explained by the reduced production of growth factor for example VEGF or bFGF by the tumour cells, the destruction of nerve cells or of the elimination of the psychology itself. Because of this behaviour the basal cell carcinoma eludes from sympathetic control and therefore shows a decreased vibration regarding the frequency range of thermoregulatory processes. The increased influence of the scaling levels SL2, 3 and 4 can be explained by a higher radius of arterial vessels of the tumour whether because of dilatation or because of neoangiogenesis vessels enhanced the lumen. The basal cell carcinoma representing malignant tumours obviously shows a higher need of blood flow and is part of the blood circuit. Therefore LDF should gain in importance regarding the non-invasive method to define malignant tumours besides the histological method. Using LDF for diagnostic investigation as a matter of routine could therefore open a new system for controlling tumour therapy