相量热成像技术用于捕捉患者生命体征，可实现早期癌症检测
2025-04-03 15:54:19 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
佐治亚理工学院研究项目显示，其相量热成像（PTG）方法“利用高光谱辐射建模、全谐波热相量分析和热分解来增强纹理提取、材料分类和精确温度测量”。
据麦姆斯咨询报道，美国佐治亚理工学院（Georgia Institute of Technology）的一个项目开发出一种改进的红外热成像平台，能够更好地评估患者的生命体征，以便及早发现疾病或其它不良健康状况。
尽管红外热成像和人体红外热辐射的捕获已广泛应用于医疗保健研究，但根据上述项目研究显示，其临床应用仍然存在一些挑战。
“尽管取得了重大进展，但传统的红外热成像系统仍面临局限性，主要是由于红外热成像中的光谱模糊性。”佐治亚理工学院研究团队在Cell Reports Physical Science期刊上发表的论文中评论道，“来自目标物体和环境散射的热辐射表现出广泛且重叠的发射光谱，导致重影效应，纹理细节被浸没，因此难以察觉。”
佐治亚理工学院研究团队的红外热成像解决方案涉及相量分析，这是一种已经用于简化复杂荧光寿命数据的数值方法。波鸿鲁尔大学（Ruhr University Bochum）的一个项目最近将基于相量的技术应用于检测环境中的污染物。
佐治亚理工学院研究项目显示，其相量热成像（PTG）方法“利用高光谱辐射建模、全谐波热相量分析和热分解来增强纹理提取、材料分类和精确温度测量”。
相量热成像系统使用一系列滤光片来捕获长波长红外光谱不同部分的10张图像。获取这10张图像之后，从信号处理中借用的热相量分析数学工具可以解析小于1mm的三维纹理。这种细节水平可以区分细微的热变化——区分面部皮肤、头皮附近的浓密头发、眉毛较细的头发，甚至人类眼镜的金属边框。
经处理的相量热成像图像揭示了温度和衬衫材料的额外细节和轮廓
在室温环境下进行活体受试者的试验中，相量热成像平台显示出完全被动和可靠地检测人体各个部位的温度、心率和呼吸频率等生命体征。
“我们使用红外热像仪和滤光片来获取高光谱图像数据，因此它是可扩展的。”佐治亚理工学院机械工程学院Dingding Han说道，“您可以将此设置集成到几乎任何红外热成像平台之中。”
高光谱相量方法还可以通过上转换技术和硅探测器扩展到近红外和中红外光谱区域，从而进一步扩大其适用性。Dingding Han设想该技术可以很容易地适用于现有的临床工作流程，并且问题很少，其正在开发一种适合发现乳腺癌肿瘤的原型系统。
“红外热成像技术可以为我们在早期癌症检测方面提供优势，因为它可以非侵入性地检测出表明早期癌症的异常细胞活动。”Dingding Han说道，“肿瘤细胞需要更多的氧气来繁殖，因此它们的温度会比正常组织略高。通过这种相量热成像方法，我们可以发现这一点。这可能是下一代生物医学热成像的第一步，用于早期检测和诊断癌症。”
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