Design and development of a reflectance confocal microscope for non-invasive imaging of skin lesions

To assess the nature of a suspicious skin lesion, in the vast majority of cases the clinical pathway after dermoscopic examination leads to a biopsy, an invasive surgical procedure that leaves a scar, causes patient discomfort, involves significant healthcare costs, and in many cases turns out to be unnecessary, as it frequently reveals that the lesion is benign. This thesis presents the design and realization of a reflectance confocal microscope, an instrument capable of non-invasive cellular-resolution imaging beneath the skin surface for dermatological imaging and diagnosis. In this work, the full optical and electronic architecture was designed, assembled, and validated in transmission, including scanning synchronization, alignment procedures, and a dedicated reconstruction and visualization pipeline. The reflectance return path is planned as future work to enable confocal detection and complete clinical-grade imaging. The resulting prototype successfully demonstrated stable scanning and image reconstruction on calibration targets and biological specimens in transmission mode, providing a solid basis for completing reflectance-confocal alignment and subsequent in vivo validation.

Per valutare la natura di una lesione cutanea sospetta, nella grande maggioranza dei casi il percorso clinico dopo l’analisi dermoscopica porta a una biopsia, una procedura chirurgica invasiva che lascia cicatrici, è causa di disagi per i pazienti, comporta costi sanitari significativi e, in molti casi, risulta non necessaria, poiché spesso rivela che la lesione è benigna. Questa tesi presenta la progettazione e la realizzazione di un microscopio confocale in riflessione, uno strumento in grado di produrre immagini della pelle con risoluzione cellulare e in maniera non invasiva, per applicazioni diagnostiche di dermatologia. In questo lavoro è stata progettata e assemblata l’architettura ottica ed elettronica del sistema e ne sono state validate, in modalità di trasmissione, la sincronizzazione degli scanner, le procedure di allineamento e la pipeline per l’acquisizione dei dati, la ricostruzione e la visualizzazione delle immagini. Il prototipo è stato testato su target di calibrazione e su campioni biologici, mostrando una scansione stabile e ricostruzioni affidabili. Il percorso di ritorno in riflessione è demandato a lavori futuri per abilitare l’acquisizione confocale e completare il sistema per l’imaging in vivo.