近年來，熱成像技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用不斷拓展，但傳統(tǒng)熱成像技術(shù)在檢測細(xì)微溫度變化和復(fù)雜環(huán)境下的精確性方面仍存在局限。如今，佐治亞理工學(xué)院（Georgia Tech）的研究團(tuán)隊(duì)通過開發(fā)一種名為相量熱成像技術(shù)（Phasor Thermo graphy,PTG）的新型方法，成功克服了這些挑戰(zhàn)，為生命體征監(jiān)測和早期疾病檢測開辟了新的可能性。

    技術(shù)突破：相量熱成像如何改變游戲規(guī)則
    相量熱成像技術(shù)的核心在于其先進(jìn)的圖像處理能力。該技術(shù)通過一系列濾光片捕捉長波紅外光譜中不同部分的熱輻射，并利用從信號(hào)處理中借鑒的熱相量分析工具，解析圖像中的熱量模式。通過全諧波相量能量和高階熱相量感知，該技術(shù)能夠顯著銳化圖像中的紋理和細(xì)節(jié)，同時(shí)消除環(huán)境熱量的干擾，從而實(shí)現(xiàn)高分辨率的熱成像。
    與傳統(tǒng)熱成像相比，相量熱成像技術(shù)克服了光譜模糊性的問題，能夠精確分離熱場景中的物理屬性。例如，該技術(shù)可以區(qū)分人體熱圖像中頭發(fā)與金屬邊框的細(xì)微差異，甚至能夠捕捉到頭皮與眉毛之間的溫度變化。這種細(xì)節(jié)級(jí)別的解析能力為生命體征監(jiān)測提供了前所未有的精度。

    非接觸式生命體征監(jiān)測：從實(shí)驗(yàn)室到現(xiàn)實(shí)應(yīng)用
    相量熱成像技術(shù)的一個(gè)顯著優(yōu)勢在于其非接觸式特性。研究人員通過該技術(shù)成功測量了受試者的心率、呼吸頻率和體溫等生命體征。實(shí)驗(yàn)中，該系統(tǒng)能夠在室溫環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，并通過幻影和活體受試者驗(yàn)證了其穩(wěn)健性和可靠性。
    更重要的是，該技術(shù)能夠區(qū)分多人場景中的生命體征，并準(zhǔn)確捕捉運(yùn)動(dòng)前后呼吸頻率的變化。這種能力使其在醫(yī)療環(huán)境中具有廣泛的應(yīng)用潛力，例如在醫(yī)院中實(shí)時(shí)監(jiān)測患者的生命體征，或在公共場所快速篩查發(fā)熱個(gè)體。

    醫(yī)療領(lǐng)域的革命性應(yīng)用：早期癌癥檢測的希望
    相量熱成像技術(shù)的另一個(gè)突破性應(yīng)用在于其對(duì)早期疾病的檢測能力。研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃與醫(yī)生合作，將該技術(shù)應(yīng)用于乳腺癌的早期檢測。腫瘤細(xì)胞由于代謝活動(dòng)增強(qiáng)，其溫度通常略高于正常組織。通過相量熱成像技術(shù)，研究人員能夠非侵入性地檢測到這種溫度異常，從而為癌癥的早期診斷提供重要依據(jù)。
    Han研究員表示：“熱成像技術(shù)讓我們在早期檢測方面占據(jù)優(yōu)勢，因?yàn)樗梢苑乔秩胄缘貦z測出異常細(xì)胞活動(dòng)。這可能是用于早期檢測和診斷癌癥的下一代生物醫(yī)學(xué)熱成像技術(shù)的第一步。”

    技術(shù)兼容性與未來展望
    相量熱成像技術(shù)的另一個(gè)亮點(diǎn)在于其兼容性和可擴(kuò)展性。該技術(shù)與所有主要的紅外熱成像平臺(tái)兼容，并且使用常用設(shè)備，這意味著它可以輕松集成到現(xiàn)有的醫(yī)療環(huán)境中。研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)一步開發(fā)原型系統(tǒng)，并優(yōu)化其在醫(yī)院和診所中的應(yīng)用。
    Han研究員強(qiáng)調(diào)：“我們使用熱像儀和濾光片來獲取高光譜圖像數(shù)據(jù)，因此它是可擴(kuò)展的。您可以將此設(shè)置集成到幾乎任何熱成像平臺(tái)中。”
    佐治亞理工學(xué)院開發(fā)的相量熱成像技術(shù)不僅解決了傳統(tǒng)熱成像的局限性，還為生命體征監(jiān)測和早期疾病檢測提供了全新的解決方案。從非接觸式生命體征監(jiān)測到癌癥早期篩查，這一技術(shù)有望成為未來生物醫(yī)學(xué)診斷的基石。隨著研究的深入和應(yīng)用的擴(kuò)展，相量熱成像技術(shù)或?qū)氐赘淖冡t(yī)療領(lǐng)域的診斷方式，為患者帶來更早的干預(yù)和更好的預(yù)后。
    這項(xiàng)研究發(fā)表在《CellReportsPhysicalScience》上。