紅外熱成像技術在西醫學領域的研究進展

張冉 朱勝群 瞿強 余波

[摘要] 近些年來，隨著科學技術的快速發展，紅外熱成像技術在醫學領域的研究越來越多。文章中對紅外熱成像技術的成像原理，應用條件以及在西醫學領域的應用等方面進行綜述，并提出參考性意見，希望紅外熱成像技術可以在醫學領域得到更好的發展。

[關鍵詞] 紅外熱成像技術;應用原理;應用條件;應用實踐

[中圖分類號] TN219 [文獻標識碼] A [文章編號] 1672-5654（2019）02（a）-0197-02

醫用紅外熱成像技術是醫學技術、紅外攝像技術及計算機多媒體技術相結合的產物，通過收集人體產生的遠紅外輻射熱，經計算機處理形成直觀的溫度彩色圖譜。當人體機能發生變化時，病變所在部位的溫度與正常組織相比會發生顯著的變化，這種變化可以通過紅外熱成像技術所捕獲，從而起到輔助診斷疾病、判斷病灶位置及范圍的作用。是一種能夠反映機體代謝的功能影像。具有圖像采集迅速，在較短的時間內可重復測量;具有非侵入性、無輻射、被動、快速、無痛、便宜、非接觸性等這些優點。

1? 醫用紅外熱成像的原理

健康人體是由四肢和多個腔構成的一個開放的熱能相對平衡體。包括人體表面溫度和人體內部溫度。人體通過復雜的下丘腦體溫調節中樞不斷的調節體溫以保持體溫恒定。

正常人體的溫度分布具有一定的穩定性和對稱性。由于解剖結構、組織代謝、血液循環及神經活動狀態的不同，可形成不同的熱場，同時反映到體表。當人體某一部位發生生理或病理性改變時，該部位或全身的新陳代謝、血液循環將發生變化，導致局部或全身的熱平衡分布狀態被破壞，產生溫度異常區域，紅外熱輻射能隨之改變，可能提示存在疾病或損傷。因此，溫度是最常用的觀察與衡量人體功能正常與否的指標之一。

醫學紅外熱成像技術設備通過光學電子系統將人體細胞新陳代謝過程中的熱態的遠紅外光波經濾波聚集、調制及光電轉換，變為電信號，并轉換為數字量，經多媒體圖像處理技術處理，以偽色彩熱成像圖形式顯示人體的溫度場。同時，應用紅外熱成像專用軟件分析，對獲取的溫差進行分析，并以圖像的形式表現出來，通過計算機自動分析技術，對人體體表熱場所對應的組織器官進行熱值、熱態、熱源定位的分析與深度估測。再結合臨床以判斷病灶的部位、疾病的性質、病變的程度。

2? 紅外熱成像應用條件

2.1? 實驗室要求

紅外熱成像技術受環境溫度、濕度和空氣流速的影響較大，因此應嚴格控制實驗室測試條件。使用紅外熱成像技術測試前應提前30 min開機，攝像頭固定在距離受試者1.5～2.5 m的位置，室溫控制在20～24℃左右[1]，濕度保持在50%～60%。受試者身后以黑色或灰暗色、藍黑深色為背板。室內空調避免直吹受檢者身體，減少空氣流速對實驗結果的影響。保持室內光線柔和舒適，避免強光直射受檢者身體[2]。

2.2? 受檢者要求

受檢者應提前15～20 min進入實驗室，適應實驗室環境條件。實驗前一周禁止日光浴。測試前72 h測試部位禁止針灸、推拿、按摩等。測試前24 h禁止服用酒精、咖啡等刺激性食物等[3]。檢查當天避免在測試區域使用化妝品和藥膏，在實驗之前禁止進食，并在實驗開始前去廁所。實驗前進行仔細的體格檢查排除其他疾病的影響，在檢查和觸診時要避免一些壓迫和組織摩擦。

因此，紅外熱成像技術既要控制實驗室條件，避免客觀環境的影響，也要避免受試者自身變化引起的溫度變化，從而保證數據采集的準確性。

3? 紅外熱成像在西醫學的應用

3.1? 紅外熱成像在西醫臨床診斷的應用

紅外熱成像技術應用于醫學領域已有60多年。首次臨床應用是在腫瘤學領域。許多研究已經顯示紅外熱成像技術能夠成功評估乳腺癌，并且Ng等[4]的研究顯示，紅外熱成像技術檢測乳腺癌敏感性和特異性可以達到90%。紅外熱圖像顯示患有惡性腫瘤的皮膚溫度高于正常乳房組織的溫度，可能的原因是在腫瘤的部位或者是腫瘤周圍血流量、新陳代謝活動、血管生成等增加[5]。近年，Hossein等[4]的研究提出了紅外熱成像一種新的診斷乳腺癌組織的模型，利用這一模型可以區分不正常乳腺組織是良性還是惡性，這為乳腺癌的評估提供了更加精確的診斷。此外，紅外熱成像技術還應用于皮膚癌的檢測。Godoy等[1]使用動態紅外熱成像技術檢測皮膚癌，他們的研究發現，紅外熱成像技術對于皮膚癌診斷的特異性和敏感性均能達到99%以上。這為皮膚癌的診斷提供了一種便捷、精確、無創的診斷方法。此外，紅外熱成像還用來診斷血管障礙的可能性、定量雷諾現象中血管痙攣反應等。

綜上所述，紅外熱成像作為一種診斷技術，可以及早發現溫度的變化，對損傷部位的溫度和熱成像進行較準確的呈現。雖然紅外熱像圖可以體現病癥引起的溫度變化，但是尚不能對某些部位進行準確的定位，還需要別的診療技術的輔助。

3.2? 紅外熱成像在西醫臨床療效的應用

1978年，Esselinckx等人[6]在使用一系列強的松龍（所有糖皮質激素）不同類似物的實驗中，采用紅外熱成像技術測量各組患者的體溫，并客觀地確定炎癥減輕的持續時間和程度，以確定最佳的藥物劑量。20世紀七八十年代，一些新的非甾體類抗炎藥物引入風濕病學，紅外熱成像技術也成為證明這些藥物臨床療效的有力工具，通過關節的溫度變化作為客觀評價指標。

許多研究也使用紅外熱成像技術來監測膝關節內置換術后患者。Lambiris等人[7]發現，如果膝關節手術后發生感染，溫度會升高，并且短暫的升高會在4到6周內恢復到正常值。Baic等[8]使用紅外熱成像技術診斷和監測腕管綜合征減壓手術后的恢復過程。他們的研究發現患有腕管綜合征一側的手與正常一側相比呈現高的溫度梯度。此外手術后患者患側腕部溫度分布改善，接近于正常人。因此也證明了減壓術對于腕管綜合征的治療效果。