编辑推荐：
本研究通过头对头比较，评估了主动（冷刺激）和被动红外热成像技术在鉴别良恶性皮肤病变中的诊断效能。结果显示，主动热成像通过增强热对比，其诊断灵敏度（91.1%）和总体准确性（AUC = 0.871）显著优于被动热成像（灵敏度17.9%），展现了其作为低成本、无创辅助工具用于皮肤癌分诊或早期筛查的潜力。
1. 引言
皮肤癌是全球最常见的恶性肿瘤，约占巴西所有确诊癌症的三分之一。主要亚型包括基底细胞癌（BCC）、鳞状细胞癌（SCC）和皮肤黑色素瘤，均与累积紫外线（UV）暴露密切相关。黑色素瘤虽然仅占病例的4-6%，但因其高转移潜力仍是最具侵袭性的形式。早期发现至关重要，治愈率可超过90%。
目前，可疑病变的初步评估主要依赖于临床检查和皮肤镜，后者虽能提高诊断准确性，但仍依赖于临床医生的专业知识和主观判断。误判可能导致诊断延迟或不必要的切除，因此需要客观的辅助工具来支持临床决策。
红外热成像作为一种无创成像技术，能够捕捉与肿瘤过程相关的热异常，因而重新获得关注。皮肤病变可能因血管化、代谢活性或炎症改变而呈现不同的温度模式。目前常用两种方法：被动热成像，在热平衡状态下捕捉自发热辐射；以及主动（动态）热成像，应用受控热刺激（如冷却）以增强病变与周围组织之间的对比，揭示与灌注相关的差异。通过放大热梯度，主动热成像可提高在稳态下不明显的细微恶性变化的检测能力。
尽管已有研究探索红外热成像在皮肤病学及皮肤癌检测中的应用，但文献结果分散，存在方法学不统一、诊断阈值多变、病变类型异质等问题。这种差异性限制了研究间的可比性，阻碍了临床转化。此外，以组织病理学为金标准，系统量化诊断准确性指标（包括灵敏度、特异性）的研究较少。
2. 材料与方法
本研究为一项开放标签、非随机诊断准确性研究，在Barretos肿瘤医院开展，旨在使用组织病理学检查作为参考标准，比较被动和主动红外热成像在区分良恶性皮肤病变中的诊断性能。研究纳入18岁以上、至少有一个临床怀疑为恶性且计划手术切除的皮肤病变的成年人，排除了溃疡性病变、直径>10厘米的病变等特定情况。总计评估了100个病变，最终有68个病变（56个恶性，12个良性）纳入诊断准确性分析。
热成像过程在温控室（22°C）中进行。使用Optris Xi400长波红外相机（光谱范围8–14 μm）。被动热成像在稳态热条件下无外部刺激时获取图像。主动热成像则在被动成像后立即进行，将冷却至0°C的凝胶包直接应用于病变及周围至少1-2厘米健康皮肤15秒，移除冷却刺激后立即恢复红外图像采集，以捕捉动态热恢复阶段。选取恢复阶段病变与邻近健康皮肤之间最大温度差（ΔT）的图像进行分析。
所有病变均按规程手术切除，并由认证病理学家评估，组织病理学诊断作为良恶性分类的金标准。图像处理中，提取病变区域（Tlesion）和周围健康皮肤区域（Thealthy）的平均温度，计算温度差ΔT = Tlesion? Thealthy，如所示。
诊断分类规则基于预设标准：如果病变（i）显示清晰可见的热点，或（ii）ΔT ≥ 0.5°C，则被归类为热成像恶性。统计分析以灵敏度、特异性、总体准确性和平衡准确性作为主要结局指标，并使用受试者工作特征（ROC）曲线分析ΔT作为连续分类器的性能。
3. 结果
共纳入64名个体，贡献了100个皮肤病变。经热采集质量控制后，68个病变（56个恶性，12个良性）符合诊断准确性分析条件。
样本特征方面，参与者平均年龄为65.54 ± 14.90岁，53.1%为女性。面部和头皮是最常受累的解剖区域（48%）。在初始评估的100个病变中，68%确诊为恶性，23%为良性，9%为癌前病变。基底细胞癌是最常见的亚型（48%），其次是鳞状细胞癌（18%）和黑色素瘤（2%）。温度差（ΔT）分析显示，主动热成像中恶性病变的ΔT值明显高于良性病变，产生了更大的热对比，如所示。被动热成像的ΔT值大多接近零，良恶性病变区分有限。
诊断性能方面，主动热成像正确识别了56个恶性病变中的51个，而被动热成像仅识别出10个。对于良性病变，被动热成像与组织病理学完全一致（12个全正确），而主动热成像产生了3个假阳性分类。具体诊断准确性指标为：主动热成像灵敏度91.1%（95% CI, 80.4–97.0），特异性75.0%（95% CI, 42.8–94.5），总体准确性88.2%。被动热成像灵敏度仅为17.9%（95% CI, 8.9–30.4），但特异性为100%（95% CI, 73.5–100），总体准确性32.4%。配对比较显示，主动热成像在灵敏度上显著优于被动热成像。
ROC分析证实了主动技术的优越性。主动热成像的曲线下面积（AUC）为0.871，显示出对良恶性病变的强区分能力，最优截断值（由约登指数确定）为0.70°C，对应灵敏度0.911，特异性0.750。被动热成像的AUC为0.650，其最优截断值（-0.20°C）对应的特异性较低（0.500），如所示。
4. 讨论
本研究评估了主动和被动红外热成像鉴别皮肤良恶性病变的诊断性能，证明主动热成像显著优于被动成像。这一发现与先前研究一致，即动态或应激诱导的热成像通过揭示在热平衡下不明显的异常血管反应来增强生理对比。主动方法91.1%的高灵敏度与热成像的既定机制原理相符，即冷却诱导的热恢复放大了恶性与非恶性组织之间的代谢和血管生成差异。
与许多先前孤立评估被动或动态热成像的研究不同，本研究在同一临床队列中对主动和被动红外热成像进行了直接头对头比较，使用相同的采集条件和组织病理学诊断作为金标准。这种设计最大限度地减少了研究间的变异，并允许更严格地评估动态热刺激的增量诊断价值。
相比之下，被动热成像仅检测到一小部分恶性病变（17.9%），其性能远低于早期探索性研究报告的数值。这种差异可能反映了病变特征的差异。本队列中的大多数癌症是早期基底细胞癌和鳞状细胞癌，它们通常表现出比转移性黑色素瘤或炎症性肿瘤更低的静息热对比。重要的是，最近的可行性分析进一步表明，被动热对比特别容易受到环境噪声、相机分辨率和数据退化效应的影响，可能会降低现实筛查条件下的诊断可靠性。
本研究中观察到的ΔT模式也反映了热成像文献中描述的情况。恶性病变，尤其是在冷却后，表现出更高的ΔT值，这反映了皮肤癌已充分记录的代谢和血管行为。恶性病变中观察到的广泛ΔT范围（-1.6°C至17.5°C）与非黑色素瘤皮肤癌血管生成的已知异质性相符。不同组织病理学亚型间的差异提供了进一步见解。基底细胞癌在热成像上较不明显，这与形态学研究显示BCCs血管稀疏且主要呈外周血管分布的结果一致。相比之下，鳞状细胞癌表现出最高的ΔT值，这证实了其相对于BCCs具有更密集的血管网络和更高的血管内皮生长因子（VEGF）表达的报道。癌前病变表现出中间的热行为，在主动阶段类似于恶性模式，而在被动条件下则更接近良性模式。这种双重性反映了血管生成的部分激活，不足以在静息时产生强烈的热特征。
本研究中观察到的被动热成像的高特异性（100%）与先前研究结果相当，表明被动成像可能更适合确认良性而非检测恶性。相反，主动热成像的中等特异性（75%）源于少数表现出ΔT升高的良性病变。类似的发现在其他热成像研究中也有报道，可能反映了炎症过程、反应性血管变化或冷却时的解剖变异，而非真正的恶性。
ROC衍生的截断值应被解释为探索性和数据驱动性的，在临床应用前需要外部验证。在本研究中，ΔT ≥ 0.5°C的阈值是预设的，并基于既定的热成像原理应用于主要的二元分类。相比之下，为主动热成像确定的0.70°C截断值是事后通过ROC分析和约登指数得出的。这一区别很重要，因为预设阈值反映了理论依据的参考值，而ROC衍生的截断值代表了该特定队列内的统计优化。
从转化角度来看，最近评估红外热成像结合人工智能的系统综述表明，机器学习分类器在多种肿瘤学应用中 consistently 优于手动或基于阈值的方法。此外，在头颈癌和乳腺癌人群中，人工智能增强的热成像框架在治疗相关毒性和恶性肿瘤检测方面显示出有希望的预测性能。这些数据表明，将主动热成像采集与自动特征提取或深度学习相结合，可能进一步提高诊断鲁棒性，超越本研究中观察到的性能。
研究人群来自三级癌症中心的预选队列，导致良恶性病变分布不平衡（56例 vs. 12例），这可能限制这些发现在基于人群的筛查环境中的普适性。这种分布反映了该机构的转诊性质，其中恶性疾病的患病率 inherently 高于筛查人群。在这种不平衡数据集中，总体准确性和预测值可能受疾病患病率影响。因此，灵敏度和特异性被优先作为类条件指标，ROC分析被用作与患病率无关的区分度评估。尽管如此，良性病变数量相对较少可能降低了特异性估计的精确度。还应认识到其他局限性。如先前研究所述，在不同解剖区域实现均匀一致的冷却具有技术挑战性，可能导致了ΔT的变异性。此外，缺乏详细的病理学参数（如Breslow厚度、Clark分级、溃疡状态或瘤周炎症）限制了对热成像行为更精细的分析。纳入此类参数的研究已证明热特征与生物学侵袭性之间存在有意义的关联，表明未来的研究可以通过整合详细的组织病理学数据来加强诊断解释。病变亚型之间的不平衡也限制了比较分析，这反映了热成像研究中的一个常见限制，即SCCs和黑色素瘤相对于BCCs往往代表性不足。最后，“良性病变”的指定涵盖了一个异质性群体。特别是炎症性良性病变可能表现出与恶性肿瘤重叠的热成像模式，这方面在本研究中未进行系统评估，值得进一步研究。
5. 结论
在这项诊断准确性研究中，与被动热成像相比，主动红外热成像在区分良恶性皮肤病变方面表现出更优的性能。冷却诱导的热恢复显著增强了温度差，从而获得了更高的灵敏度、改善的总体准确性和有利的ROC特征，而被动热成像尽管特异性高，但灵敏度有限。这些发现表明，动态热刺激对于揭示与皮肤恶性肿瘤相关的生理相关的血管和代谢改变至关重要。
尽管红外热成像不应取代已确立的诊断方法，但主动热成像可能是一种有用的辅助手段，特别是在分诊或筛查导向的环境中，非侵入性和低成本的方法是可取的。需要进行更大队列、标准化采集方案以及与临床、皮肤镜或计算策略相整合的进一步研究，以更好地确定其在皮肤癌早期检测的多模式诊断途径中的作用。
