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２００７．５

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首都醫(yī)藥

ＣＡＰＩＴＡＬ ＭＥＤＩＣＩＮＥ

醫(yī)用紅外熱像儀讓人體變“透明”

■

本刊記者  陳錚

醫(yī)用紅外熱像儀可以被動接受人體發(fā)

出的

８～１６ｕｍ

的遠紅外線，

在

５～１０

秒的

時間內(nèi)將人體的溫度熱圖掃描出來，

由計

算機處理后成為一幅人體的紅外熱圖。

人

體全身任何的**變化均會有不同的溫度

變化，

只要有０．０５

攝氏度的改變，

儀器就

可以掃描出來，

并以不同的顏色分布來顯

示，

醫(yī)生可以根據(jù)此圖詳細(xì)判斷**的發(fā)

生部位及**的發(fā)展期。

它適用于早期腫

瘤、風(fēng)濕病、神經(jīng)及血管**、乳腺、前

列腺、

疼痛、

斷肢再植等多方面**的診

斷。據(jù)文獻報道，在發(fā)現(xiàn)腫瘤方面，它比

ＣＴ、核磁早

６～１２

個月。

它又是疼痛及軟

組織損傷的惟一可查儀器。

目前，

協(xié)和醫(yī)

院普外科、**總醫(yī)院、同仁醫(yī)院、空軍

總醫(yī)院等均配備有醫(yī)用紅外熱像儀，

韓國

醫(yī)院有

８００

臺醫(yī)用紅外熱像儀，

分辨精度

在

０．１

攝氏度。

目前我國的醫(yī)用紅外熱像儀的溫度分

辨率已經(jīng)達到并超過了０．０５攝氏度，

屬于

國際**水平，Ｗ

Ｐ

系列醫(yī)用紅外熱像儀

已經(jīng)發(fā)展為兩大系列

６

種產(chǎn)品，

獲得國家

全部的生產(chǎn)及銷售證書。

中華醫(yī)學(xué)會于去

年

７

月成立了中華醫(yī)學(xué)會紅外熱像分會，

并將紅外熱成像技術(shù)列入醫(yī)科大學(xué)課程。

醫(yī)用紅外熱像技術(shù)

源于偵察衛(wèi)星

*早這種紅外成像技術(shù)屬于**偵察

技術(shù)。紅外偵察衛(wèi)星可以通過對地面發(fā)

射的紅外線進行照相掃描，確認(rèn)與地表

溫度不同的物體，或者與周圍溫度有差

異的區(qū)域，從而發(fā)現(xiàn)敵人有生目標(biāo)或者

特定建筑。

凡是溫度高于**零攝氏度的物體均

可發(fā)射出紅外輻射。

人的體溫

３７

攝氏度，

人體皮膚的發(fā)射率０．９８，

在基線溫度為３７

攝氏度的紅外線顯示屏上可近似為一種

３００Ｋ

的黑色。

當(dāng)室溫低于體溫時，

人體即

通過皮膚發(fā)射出肉眼看不見的紅外輻射能

量，該能量的大小及分布與溫度成正比。

當(dāng)人體某些部位患病時，

通常存在溫度的

變化，

有的溫度升高（如炎癥、

腫瘤等），

有

的溫度降低（如脈管炎、

動脈硬化等）。

借助

于紅外成像技術(shù)可以清晰、

準(zhǔn)確、

及時地

發(fā)現(xiàn)人體由于不同原因而引起的微小的溫

度變化。

物體內(nèi)部或物體之間存在溫差即可引

起熱量傳遞過程。傳熱的基本方式有導(dǎo)

熱、對流傳熱和輻射傳熱。導(dǎo)熱：溫度不

均勻的物體內(nèi)部或不同溫度的物體，

直接

接觸時，

由于物質(zhì)的分子、

原子運動而引

起熱量的傳遞，從高溫區(qū)向低溫區(qū)傳遞。

正常人體的表面溫度趨于恒定，

呈平衡狀

態(tài)，

當(dāng)體內(nèi)的器官或組織發(fā)生病變時，

熱

平衡受到破壞，

由于導(dǎo)熱作用，

病區(qū)附近

的皮膚溫度將發(fā)生明顯變化，升高或降

低。

測量出這種變化，

找出變化的規(guī)律，

確

定某些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，

即可實現(xiàn)**的早期

診斷。

對流傳熱：流體流過固體表面時與

固體表面之間的傳熱過程，

是流體的宏觀

運動（對流）和微觀運動（導(dǎo)熱）共同作用的

結(jié)果。

輻射傳熱：凡是溫度高于**零度

的任何物體均向外界發(fā)射出各種波長的電

磁波，

其能量稱為紅外輻射能。

輻射能不

需要任何物體作為介質(zhì)，可在真空中傳

播。

輻射傳熱的特性，

符合上述紅外輻射

定律。

當(dāng)輻射能通過空氣傳播時會受到衰

減。

主要由于空氣中的水蒸汽、

二氧化碳

的吸收以及空氣中的分子、

懸浮微粒散射

造成的。

由于人體表面到紅外熱像儀的距

離近，

空氣對紅外輻射的衰減作用可忽略

不計。

人體的紅外輻射包括導(dǎo)熱和輻射傳

熱兩個過程，

在形成一種穩(wěn)定狀態(tài)后被紅

外熱像儀接收。

有時，為了使圖象更加清晰，突出病

區(qū)的層次和邊界，

需減小背景干擾的輻射

強度。

這就要降低測試環(huán)境溫度，

增加對

比攝氏度，

或用酒精棉輕擦皮膚，

以便得

出更清晰的圖象。

識

別

熱

圖

分

辨

病

灶

紅外熱像儀，

將人體發(fā)出的不可見紅

外輻射能量，

通過光機掃描系統(tǒng)、

光電轉(zhuǎn)

換探測器、

信號處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷膱D

象信號，顯示在監(jiān)視器上，稱為熱圖。

圖象的色度表示溫度的高低，

用亮表

示溫度高，

暗表示溫度低，

或用暖色和冷

色表示溫度高低。

人體臟腑器官或體內(nèi)組織發(fā)生病變

時，如有溫度的變化，通過導(dǎo)熱，在皮膚

科學(xué)探秘

ｋｅｘｕｅｔａｎｍｉ

一項曾用于**偵察的、

頗具神秘色彩的特殊技術(shù)，

近年來已逐漸在人類**的檢查中使用。

它通過極其靈敏的檢測儀器，

以無創(chuàng)的

檢測方式，

及時捕捉到人體發(fā)生**初期時其病變部位所產(chǎn)生的微小溫度變化，

并在顯示器上用不同的顏色顯示出來，

為臨床醫(yī)生早期診

斷提供準(zhǔn)確的病變位置和病變狀況。

這就是代表世界醫(yī)學(xué)檢測高精尖水平的醫(yī)用紅外熱像儀。

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表面產(chǎn)生溫度變化，

在其對應(yīng)的體表或穴

位出現(xiàn)熱區(qū)或冷區(qū)。然后通過輻射傳熱，

被紅外熱像儀接收，以熱圖形式表現(xiàn)出

來。

從物理學(xué)上講，

熱

ＣＴ、

熱透視是不存

在的。

熱圖的識別及病灶的分辨，

需要臨床

經(jīng)驗的積累和與其他診斷方法的比對等。

溫度高低程度和病灶的對應(yīng)關(guān)系十分復(fù)

雜，

需要學(xué)者和臨床醫(yī)生們找出一些規(guī)律

和制定出一些標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。

中華醫(yī)學(xué)會影

像分會紅外學(xué)組的醫(yī)學(xué)專家們，

在這方面

已有許多經(jīng)驗和范例，

同時正在總結(jié)整理

廣大臨床醫(yī)生的經(jīng)驗和病例。

醫(yī)

用

紅

外

熱

像

儀

的

組

成

紅外熱像儀主要由兩維光機掃描機構(gòu)、

**次和**次光學(xué)會聚系統(tǒng)、

調(diào)制器、

紅

外傳感器、

信號放大及轉(zhuǎn)換處理電路，

以及

計算機圖象處理等部分組成。

兩維光機掃描機構(gòu)：人體的紅外輻射

通過紅外窗以后，先由馬達帶動的幀掃描

平面鏡，

進行幀掃描，

然后將其反射到由馬

達帶動的行掃描平面鏡上進行掃描，以完

成對空間的掃描，

保證所要求的視場范圍。

光學(xué)會聚系統(tǒng)：光學(xué)會聚機構(gòu)包括第

一次會聚系統(tǒng)和**次會聚系統(tǒng)，

**次會

聚系統(tǒng)為球面反射鏡，

其位置可前后移動，

實現(xiàn)調(diào)焦，

其焦點為**焦點。

為了進一步

提高光學(xué)成像質(zhì)量和系統(tǒng)布局的要求，

設(shè)置

**會聚系統(tǒng)，

由兩塊鍺透鏡組成，

以完成

校正像差的作用。

紅外傳感器：采用高靈敏度光導(dǎo)碲鎘

汞紅外探測器，

其作用是把照射在其上的紅

外輻射信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?

電信號的大小與

紅外輻射信號成正比。碲鎘汞波長范圍為

８～１２

μ

ｍ，Ｄ＝１０１１ｃｍＨｚ１／２／Ｗ，尺寸為

０．１５ｍｍ

×

０．１５ｍｍ，將它安放在真空杜瓦

瓶內(nèi)，

在液氮溫度下正常工作，

紅外傳感器

安置在**焦點處。

信號放大轉(zhuǎn)換處理電路：信號放大轉(zhuǎn)

換處理電路包括前置放大器、運算放大器

和開關(guān)電路，以及

Ａ／Ｄ

變換電路等。低噪

聲前置放大器是整個信號處理系統(tǒng)中*關(guān)

鍵的部分，

因為它與紅外傳感器直接耦合，

非常微弱的信號可以通過它被放大，通過

紅外傳感器傳遞給處理器，

進行成像處理。

由于低噪聲前置放大器對背景信號同樣敏

感，

所以一般在臨床使用時，

操作人員必須

以低噪聲前置放大器的敏感程度為標(biāo)準(zhǔn)，

調(diào)整紅外傳感器對背景信號的敏感性，以

過濾噪聲信號。

醫(yī)用紅外熱像儀

臨床應(yīng)用廣泛

醫(yī)用紅外熱像儀的發(fā)展不到２０年，

而我

國目前的醫(yī)用紅外熱像儀技術(shù)已經(jīng)達到世界

**水平。

紅外熱成像能**給出人體溫度分布，

用以研究人體健康情況，

是一種無創(chuàng)的檢查

手段。

很多**都會引起溫度改變，所以熱

像檢查適合體檢及臨床應(yīng)用，

頭部、

頸部、

胃腸、

乳腺、

肺部、

肝、

膽、

心血管、

前列

腺、

脊椎、

四肢血管等，

特別是炎癥、

腫瘤、

周圍神經(jīng)**，

作診斷提示，

尤其是療效觀

察，

可以作為醫(yī)患共識。

對疼痛，

腹腔不明

出血等疑難病癥提示尤為突出，對判斷是

充血性炎癥，

還是缺血性炎癥（含婦科）非常

明顯，

以便對癥**，

還是疼痛門診惟一檢

查手段。

由于儀器溫度靈敏度極高，人體功能

性改變，

便可提前發(fā)現(xiàn)陽性改變，

這樣不僅

在臨床階段使用，

而且可以提前到預(yù)防和保

健階段，

這種無創(chuàng)傷檢測手段會越來越受到

關(guān)注和歡迎。

醫(yī)用熱像儀的

現(xiàn)狀及展望

熱像儀不管是**還是民用都從掃描

成像開始發(fā)展，

光機掃描成像熱像儀可以依

據(jù)用途綜合平衡設(shè)計，

用降低某些性能的辦

法提升某些關(guān)鍵性能指標(biāo)。

醫(yī)用熱像儀關(guān)鍵性能是溫度分辨率和

空間分辨率，

可以用增大有效通光孔徑、

選

擇高性能紅外傳感器，

提高溫度分辨率和空

間分辨率，

同時也就降低了速度，

相應(yīng)增大

了體積和重量。

為了增大信息量，可以使用雙色傳感

器，

方便地拍出雙光譜熱圖，

這兩幅圖象可

以進行各種數(shù)字運算，

可以提供人體溫度場

與不同波長紅外線的關(guān)系。

一般醫(yī)院使用的

熱像儀是高靈敏低掃描速度的儀器，

只能幾

秒鐘掃描一幅圖象，

因此在某些使用場合是

很難勝任檢測任務(wù)的，

例如心臟搭橋手術(shù)，

當(dāng)打開患者胸腔，

觀測跳動的心臟（*快時

每秒兩次）時，

只能使用每秒拍攝幾十幅的

焦平面熱像儀，

才可以在圖象上看到搭橋成

功的冠狀動脈，

才能幫助手術(shù)醫(yī)生迅速找到

被許多脂肪包住的或埋在心肌下面的冠狀動

脈待搭接的手術(shù)位置。

隨著紅外成像技術(shù)的進步和發(fā)展，隨

著紅外影像技術(shù)在臨床上的應(yīng)用和診斷的規(guī)

范化及經(jīng)驗的總結(jié)與積累，

人類的身體變得

“透明”起來，許多**發(fā)病初期就可以用

這項技術(shù)檢測出來。

醫(yī)用紅外熱像技術(shù)將成

為維護人類健康的重要技術(shù)手段，

成為人體

健康的哨兵?！?

紅外診斷通過不同顏色來表示不同體表溫度

科學(xué)探秘

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