光热成像在皮肤疾病诊断中的应用

早在20世纪60年代初，光热成像技术就被认为在皮肤癌检测，尤其是早期黑素瘤诊断中具有很好的发展前景。不幸的是，早期的热成像仪的研究并不尽如人意，假阴性结果的百分比很高，极大地降低了医学界的热情。具体原因在于：早期病变中涉及的潜在热信号变化很小，并且当时还没有高灵敏度的红外成像设备；这种小的热信号变化通常被掩盖在源自皮下组织的较大的热信号变化中。在这种情况下，即使使用当前最灵敏的红外摄像头，也很难检测到小的热点或冷点。

1995年，Di Carlo提出通过主动热成像测量来克服以上困难。他利用脉冲热成像装置，通过接触装有恒温乙醇溶液的气球来刺激皮肤。与周围健康皮肤相比，去除刺激后，黑素瘤和色素沉着的基底细胞癌在几秒内表现出明显的温度差异。几年后，Buzug等用冷凝胶袋和高灵敏度的红外热成像仪重复了Di Carlo的实验。约翰斯·霍普金斯大学的Çetingül和Herman研究了黑素瘤病变的瞬时热信号，通过建立多层热传递皮肤模型，可以从瞬态热信号中提取定量信息。图5-14展示了用脉冲热成像仪检查的位于肩部的色素沉着病变，然而稳态热分析图无法提供任何诊断信息。在去除冷刺激后，所拍摄的红外图像能清晰地展示黑素瘤病变区域。Çetingül和Herman认为此方法能够检测Clark Ⅰ级（原位黑素瘤）病变。

Bonmarin和Le Gal开发了一种基于锁相热成像的装置，专门用于皮肤癌的相关研究。该装置利用气流周期性调节皮肤表面温度，而红外摄像机则记录皮肤所发射的热辐射。与以前基于脉冲刺激的设置相比，锁相热成像具有抑制横向热扩散的能力，从而获得更清晰的温度记录图。图5-15展示了锁相热成像准确检测皮肤癌病灶边缘的能力。(https://www.daowen.com)

图5-14　色素沉着病变的热成像
（a）用脉冲热成像仪检查的位于肩部的色素沉着病变（左：光学照片。右：红外照片）；（b）去除冷刺激后（2 s后），相同区域红外图像
Figure 5-14　Thermal imaging of pigmented lesions
（a）Photograph（left）and infrared image（right）of the shoulder area with a cluster of pigmented lesions and the adhesive window；（b）Infrared images of the same area after cooling（2s after the removal of the thermal stimulation）

图5-15　前额处基底细胞癌（BCC）的光学照片（a）、热成像（b）和相位图像（c）
Figure 5-15　Photograph（a），thermal image（b），and phase image（c）of basal cell carcinoma（BCC）located on the forehead