INRS新型超快成像测温技术，可改善活体组织的光热疗法和疾病诊断
这种新型超快成像测温技术可记录发光数据，并实时转换为温度数据。
温度变化引发的成像变化
据麦姆斯咨询报道，一种利用超快速单次曝光相机可在无接触的情况下测量二维表面温度的技术，有望改善光热疗法和疾病诊断。
这项技术是由位于加拿大魁北克大学（University of Quebec）的国家科学研究所（INRS）研发，并将其成果发表于《自然通讯》（Nature Communications）杂志。该技术主要基于掺杂稀土离子的纳米粒子的发光。
“这些纳米粒子被认为是纳米温度计，因为其发光特性会随着环境温度的变化而变化。”INRS的Fiorenzo Vetrone解释道，“同时它们还具有生物相容性。”
这项技术被命名为单次曝光光致发光寿命成像测温（SPLIT），它是根据小范围压缩超高速成像原理发展起来的，本质上依赖于测量发射光衰减的速度。
SPLIT系统的原理图
根据该项目论文，使用发射器的光致发光寿命成像是一种前途光明的温度测量方法，该过程一旦被激发，就能展示随温度而变化的发光物质。更重要的原因在于，相比于基于辐射强度的测量方法，该技术更不易受到杂散光和光漂白的影响。
然而，现有的发光技术迄今还无法满足微米级空间分辨率的移动样本的二维温度传感的挑战。
新方法是通过结合镧系掺杂上转换纳米粒子的双视图光学条纹成像来解决这个问题。这种纳米粒子的发光是通过吸收近红外光子对并发射高能光子，来作为温度指示。接着，温度可以通过发射光衰减的速度来测量，并将压缩传感的信号处理方法应用于其数据处理。
“SPLIT在两个视图中压缩记录了二维视场上的光致发光发射。”论文中写道，“双视图算法重建了空间分辨的强度衰减轨迹，从中提取出光致发光寿命分布以及相应的温度图。”
对SPLIT系统的性能进行量化
应用领域：癌症诊断与治疗
SPLIT可以实时跟踪热现象，甚至可以跟踪移动样品中纳米粒子的发光寿命。
“与现有测温技术相比，SPLIT更快且分辨率更高。”INRS的Jinyang Liang评论道，“这将实现更精确的温度传感，同时是一款先进且经济的解决方案。”
利用SPLIT实现单次曝光温度映射
该技术的一大应用领域是生物医学，主要利用了癌细胞快速新陈代谢导致的组织温度高于正常组织温度的特性。根据该项目，目前检测黑色素瘤和微黑色素瘤的技术能力很有限，现有的诊断方法因其侵入性、分辨率以及准确性的限制，最终导致了大量的非必要活检。
“SPLIT标志着该技术发展迈出了重要一步。”Liang指出，“凭借其高分辨率，这项技术能够用于精确定位癌变瘤。”
此外，在发现黑色素瘤后，可利用SPLIT技术监测某些类型光热疗法治疗期间的光剂量，治疗期间生物组织将暴露于近红外光中。
“我们想要根除癌症，并非周围组织。”Vetrone解释道，“如果组织温度太高，那么治疗可以减少或暂停一段时间。如果组织温度过低，我们可以通过增加光强以获得合适的光剂量。”
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-021-26701-1
延伸阅读：
《新兴图像传感器技术、应用及市场-2021版》
《传感应用的VCSEL技术及市场-2021版》
《癌症诊断初创公司调研-2020版》
相关热词搜索：温度计 成像测温
延伸阅读：
- ·微型无线光子传感器，您身边的温度计(2018-09-27)
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