通过非接触式红外热成像技术早期发现皮肤癌
利用红外显微镜研究识别细微热变化以进行早期皮肤癌诊断
皮肤癌的热特征：探索癌组织中的热量变化
皮肤癌是一种始于皮肤细胞的癌症，通常是由于长时间暴露于太阳或日光浴床等人造光源的紫外线 (UV) 辐射而导致的。当皮肤细胞中的 DNA 受损，导致细胞异常生长时，就会发生这种疾病。皮肤癌主要分为三种类型：基底细胞癌 (BCC)、鳞状细胞癌 (SCC) 和黑色素瘤。BCC 和 SCC 更常见，通常侵袭性较低，而黑色素瘤不太常见，但由于其极有可能扩散到身体的其他部位，因此危险性显著增加。皮肤癌通常表现为皮肤变化，例如新生长、无法愈合的溃疡或现有痣的变化。早期发现和治疗至关重要，因为许多皮肤癌如果及早发现，尤其是侵袭性较低的皮肤癌，都可以成功治疗。
由于与肿瘤生长相关的几种生理变化，癌性皮肤会产生更多热量。主要原因之一是癌细胞的代谢活动增加。这些细胞的代谢率高于正常细胞，因为它们分裂迅速，需要更多能量，从而产生更多热量作为副产品。
另一个因素是血管生成，即新血管的形成，肿瘤诱导新血管为快速生长的癌细胞提供必要的氧气和营养。流向肿瘤区域的血流量增加通常会导致周围组织温度升高。此外，炎症通常发生在癌组织周围，导致局部温度升高。对异常癌细胞的免疫反应会引发炎症，导致受影响区域进一步产热。
癌变皮肤和正常皮肤之间的温差可能有所不同，但在受癌症影响的区域中，温差通常高出约 1 至 3°C。
红外热成像技术在皮肤癌研究中的应用：检测热特征以进行早期诊断
红外热成像是一种非侵入性成像技术，用于皮肤癌研究，以检测皮肤表面的异常温度变化，这可以表明存在癌变病变。这种方法依赖于所有物体根据其温度发射红外辐射的原理。在人体中，皮肤发射红外辐射，热成像摄像机可以捕捉和测量。这些摄像机将红外辐射转换成热图像，其中温度变化以不同的颜色或灰色阴影显示。
红外热成像利用了癌组织通常表现出比正常组织更高的代谢活动这一事实。在手术过程中，红外热像仪对患者的皮肤进行成像，并分析生成的热图像以识别具有异常热模式的区域，这可能表明存在皮肤癌。这种技术可以检测出肉眼可能尚不可见的早期皮肤癌，使红外热成像成为早期诊断的宝贵工具。
在一项研究计划中，设计了一种热成像引导工具来诊断和描述皮肤癌病变，旨在在临床环境中提供标准化、可重复的结果，从而提高皮肤癌诊断的效率。该设备利用主动红外热成像结合热激发（特别是冷却）来分析皮肤病变的再加热模式。这种方法利用癌细胞中增加的代谢活动和血管生成，产生独特的热特征，可以使用红外成像进行捕获和分析。
该设备集成了红外热像仪 Optris Xi400，它在捕捉皮肤的高分辨率热图像方面起着至关重要的作用。Xi400 配备了显微镜光学元件，可以进行近距离成像以检测皮肤病变中的微小细节。它具有非制冷微测辐射热计探测器，热灵敏度小于 80 mK，使其对微小的温度变化具有高度响应。该热像仪以 382 × 288 像素的分辨率和 27 Hz 的帧速率捕获 16 位 RAW 热图像，确保实时捕获详细的热数据。
Xi400 的手动马达对焦和在 90 mm 至 110 mm 距离之间对焦的能力可实现精确成像，这对于准确评估皮肤病变的边界和深度至关重要。该设备的设计包括一个距离固定器，可与皮肤保持 100 mm 的一致距离，确保测量的一致性。这种精确的成像能力与设备的冷却系统相结合，使 HypIRskin 能够有效检测和区分恶性和良性皮肤病变。
使用 Optris Xi400 显微镜进行红外热成像识别黑色素瘤和癌症
红外热成像技术在识别恶性黑色素瘤、基底细胞癌和鳞状细胞癌（最常见的皮肤癌类型）方面特别有效。当与其他诊断方法（如皮肤镜检查和活检）一起使用时，它可以提高皮肤癌检测和监测的准确性，从而改善治疗效果。
该筛查设备在临床研究环境中的成功应用凸显了其作为皮肤癌表征强大工具的潜力。该设备提供快速测量，总时间约为三分钟，使其在临床上非常实用。其可调节的冷却负荷和持续时间可实现灵活的、针对具体病例的测量。然而，保持均匀的冷却负荷对于确保均匀和可重复的结果至关重要。
研究人员与 Optris 合作，利用 Optris Xi400 红外热像仪，因为它提供了通过红外热成像准确检测和表征皮肤癌病变所需的精度和灵敏度。Optris Xi400 配备了高分辨率热成像功能，这对于捕捉健康组织和癌变组织之间的细微温差至关重要。
这款热像仪的非制冷微测辐射热计探测器的热灵敏度 (NETD) 小于 80 mK，使其能够检测到非常细微的温度变化，这是识别皮肤癌热特征的关键要求。此外，Xi400 还具有显微镜光学元件和手动马达对焦功能，可对皮肤病变进行详细的特写成像。
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