加拿大研究團隊開發新型熱信號檢測系統 以早期識別黑色素瘤

一組加拿大研究人員開發出一種新方法，能在黑色素瘤尚未在皮膚上顯現之前檢測到該癌症，這可能為醫生在對抗這種致命皮膚癌的過程中提供至關重要的先機。這一實驗平台名為 SMEAR-ULM，通過結合微針、納米顆粒和超快速成像技術，識別早期腫瘤產生的微小熱變化。研究人員表示，該系統能在實驗室模型中於腫瘤形成僅四天後檢測到微型黑色素瘤，這一檢測速度遠超過傳統的熱成像系統。

黑色素瘤的存活率在醫生及早發現疾病時會顯著提高。然而，最小的腫瘤在例行檢查中經常與正常皮膚混合，這使得當前的診斷仍然依賴於視覺檢查，隨後再進行活檢。這一過程可能會漏掉早期階段的攻擊性病變，或導致對無害斑點進行不必要的處理。加拿大研究人員專注於腫瘤自然產生的熱量。癌細胞的能量消耗速度快於健康組織，這種代謝活動在皮膚表面上造成微妙的温度差異。科學家們多年來已知道這一效應，但現有的熱成像相機缺乏將其轉化為可靠診斷工具的精確度。

SMEAR-ULM 改變了這一局面。

SMEAR-ULM 技術顯著提高黑色素瘤檢測的準確性

專注於超快速成像和生物光子學的 Jinyang Liang 表示：「我們的目標是提供一種微創工具，以檢測非常小但仍具攻擊性的黑色素瘤。」Liang 表示，許多危險的黑色素瘤仍然過小，無法通過視覺篩查檢出，這使得患者暴露於不斷增長而未被注意的癌症中。該系統通過一小片無痛的微針貼片置於皮膚上，這些針頭將稀土納米顆粒放置在表面之下，創造出研究人員所描述的臨時「智能紋身」。

納米顆粒充當微觀温度傳感器，當研究人員將近紅外光照射到皮膚上時，這些納米顆粒會發出可見光。該光的持續時間根據當地的温度而變化。

SMEAR-ULM 隨後在單次超快速快照中捕捉這一反應，並將其轉換為詳細的熱圖。傳統的微針感應系統往往需要重複掃描，這使得它們在活組織中難以使用。常規的紅外成像也因為模糊的解析度和圖像噪聲而遇到困難。大多數熱成像系統僅能檢測到大於五毫米的腫瘤，這樣的腫瘤已經足夠大，醫生在檢查時可以注意到。研究人員表示，SMEAR-ULM 的檢測能力明顯超過了這一限制。Yingming Lai 説：「我們在單次拍攝中捕捉到即時温度圖所需的所有必要信息。」

他指出，該方法即使在複雜的體內條件下也保持穩定。

該技術未來可能擴展至其他生物醫學應用

該研究使用了經過基因突變改造的小鼠模型，這些突變類似於人類黑色素瘤。根據研究人員的説法，結果表明該平台最終可能會向臨牀測試推進。「儘管這項研究是在小鼠中進行的，但這種動物模型重現了人類黑色素瘤中觀察到的基因變化。」Sylvain Meloche 表示。該團隊認為，這項技術最終可能超越癌症檢測。未來的版本可能會監測其他生物信號，包括 pH 值和離子濃度，從而為更廣泛的生物醫學影像應用打開大門。

目前，這項突破專注於一個目標：在肉眼能夠察覺之前發現致命的皮膚癌。來自國家科學研究院的科學家與蒙特利爾大學的研究人員共同發表了該研究成果，發表於《Nature Sensors》期刊。