红外热成像技术在医疗领域中的应用

热成像技术在医疗领域中的应用

一、医用热像图的理论基础

热成像技术（Thermography）又称温差摄影，是利用红外辐射照相原理研究体表温度分布状态的一种现代物理学检测技术。与精密的解剖学相比，热成像系统在反映人体生理的改变以及新陈代谢的进程方面有着独一无二的特性。

人是恒温动物，能维持一定的体温。用物理学的观点来看，人体就是一个自然的生物红外辐射源。它不断地向周围空间发散红外辐射能。当人体患病或某些生理状况发生变化时，这种全身或局部的热平衡受到破坏或影响，于是在临床上表现为组织温度的升高或降低。因此测定人体温度的变化，也就成为临床医学诊断疾病的一项重要指标。

医用热成像技术就是采用焦平面热探测器阵列（或光机扫描）将红外辐射能量转为电子视频信号，经过处理后形成被测物体的红外热图像，这种图像可在彩色监视器上显示，同时可送入计算机进行相应的数据处理，或存贮在硬盘或软盘上，也可由打印机打印成照片。红外热像图的诊断原理正是利用红外辐射能照相来研究体表温度分布状态，并将病变时的人体热像和正常生理状态下的人体热像进行比较，从而为某些疾病的诊断提供客观依据。

红外热成像探测的是人体自身皮肤辐射出的红外线，检查时既无创伤，又无不适，快速方便。它是绝对被动和不伤害人体的，这一点对于诊断工具来说，是非常重要的。

二、医用热像仪的应用领域

从热像仪的工作原理可知，热像仪探测的是人体表面的热辐射，皮肤是一个良好的红外辐射体，其比辐射率可达0.99以上，所以，体内器官的温度差异是可以经过热传导至体表从而被热像仪探测到的；同时，当体内深层器官的病变严重时，在体表也能探测到温度的差异，因此，医用热像仪不仅能诊断体表或接近体表的一些疾病，如皮肤、乳房、甲状腺肿瘤、血管疾病、关节病变等，而且对深层器官疾病的病变也起到很好的临床诊断作用。

医用热像技术用于临床诊断已有几十年历史，现已成为了诊断浅表肿瘤、血管疾病和皮肤病症等的有效工具。现就几个典型病症的诊断来进行简要的介绍。

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1、乳腺瘤的诊断：红外热像仪引入医学领域，首先从检查乳腺开始。对于健康的妇女，两侧乳房的热像图是对称的，任何乳房热图的不对称性往往与疾病和细胞活性有关，更多地与肿瘤有关。恶性肿瘤周围血管丰富，其温度大多高于正常组织。研究表明，乳腺癌的热图像具有明显的不对称性，患侧的乳房热图像呈明显的局域性热区，乳晕周围也明显出现高温。据上海乳腺疾病专家医疗会诊中心对276例临床检测资料介绍，他们用热像仪（温度分辨率<0.1℃）检查276例育龄妇女，乳腺热图大体上分为三个类型，即网状型、多血管型和少血管型。其中临床拟诊为乳腺癌的4例，热图检测均表现为显著的局域性热区，温差均在 1.0℃以上，与临床和病理诊断一致，该组检测的准确率达100％。实验证明，由于肿瘤组织代谢旺盛，供血丰富，其热量势必从局部向外辐射。因此，使用热像仪探测乳腺癌具有独特的优点。由于近年来乳腺病发病率不断增高，而早期诊断和普查是相当重要的，所以医用热像仪的应用有着巨大的市场潜力和发展意义。

2、血管疾病的诊断：人的肢体温度主要由血液循环状态所决定的，当存在血管病变时，血循环发生障碍，皮温降低。如闭塞性脉管炎、动脉栓塞、动脉瘤等，通常表现为病变部位温度异常，用红外热像仪可清楚显示出病变部位及范围。

闭塞性脉管炎是一种慢性全身疾病，多发生在下肢，更多见于趾端。中小动脉内膜发生炎症，引起血栓，使动脉闭塞，病变部位血液循环障碍，皮温降低。用热像仪很容易诊查出病变部位及范围，立体感强，人为误差小。特别是对早期脉管炎的诊断，由于其临床症状尚不十分明显，一般方法检查不出，但用热像仪，不但能显示出病变的存在，而且能看出各趾病变的程度和范围。通过早期诊断和及时治疗，可避免肢体发生严重损害，如溃疡和坏死。

动脉瘤大多是由外伤所致，局部隆起。由于动、静脉血具有一定的温差，所以在红外热图上有显示出血管瘤的外形、大小及周围血管分布的状况。例如，一运动员右膝外伤后局部隆起，日渐增大，历时已两年有余，拟诊为血管瘤，但X光平片显示不清，而用热像仪检查发现正视有一明显局部温升、色泽鲜艳的隆起区，侧视周围有众多血管分布，并有向上波及趋势，从而诊断为动脉瘤。

此外，热像仪对静脉瓣膜功能不全症、雷诺氏病、大动脉炎等血管疾病均能进行有效诊断。

3、皮肤损伤病症的诊断：红外热图一般反映皮肤本身温度的分布，很自然，皮肤病

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症的诊断是热像仪应用的一个合适领域。例如，用热像仪很容易查出皮肤冻伤面积，其准确性接近100％。因为冻伤部位坏死，无血供应，其温度比周围皮肤明显低，这种温差能在热像图中清楚地显现出来。

4、头部疾病的诊断：

a, 头痛

头痛原因多，机理也复杂。一时诊断有困难，如血管性头痛，浅动脉炎就是常见疾病之一，热图可明显反应头部血管投影和高温区。少数枕大神经痛可出现在同侧肩骨角内缘有一个痛点和热区。

b, 脑梗塞

国外专家早在1965年报告颈动脉血循环障碍时同侧前额眉上部皮肤温度下降。这是由于颈内动脉一—眼动脉一—眼窝上动脉血流障碍的结果。我们通过许多病例证实了这一发现。

c, 脑痛

通过头部颈外动脉热像图的检查，可以发现颅内肿瘤有无颅外血供，特别对脑膜瘤，有时可作定性诊断或了解务供情况，便于术中充分思想准备，尤其对儿童解决了一次有创伤痛苦、危险性较大、穿刺困难的脑血管造影。

5、脊髓监测：热图像对脊髓损伤的监测，解决了脊髓损伤后植物神经功能紊乱所致的皮肤排汗功能障碍及血循环、温差等问题。我们可以将脊髓植物性神经损伤的程度分为三型：（1）高温型。表现皮肤温度高，出汗多，皮肤湿润；（2）低温型。临床表现皮肤温度低，不出汗，皮肤干燥（3）稳定型。皮肤温度、出汗、湿润性基本上和正常人一样，无明显差别。由此，取得三种不同的热像图。有的能很清楚的看到不同的温差。为科研、临床提供了诊断、随访和疗效的客观依据。

6、男性会阴部疾病：通过会阴部热图，可以发现副睾、睾丸、精囊、血管等病变。如精索副睾尖、缺血性睾丸坏死、睾丸肿瘤、鞘膜积液、不育症等。曾经有这样一个病例，一患者因施行输精管结扎后，一侧睾丸发凉，缩小，影响性功能，发生医患纠纷四年，未获解决。医生不承认手术有什么误差，认为纯属患者精神因素造成；患者缺乏输精管结扎后病态的直观依据，医患之间的纠纷政府部门也无法解决。而红外热像图提供

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了科学的证据：发现一侧精索动脉误扎所致，解决了长期医患之间的纠纷。

7、各种炎症的诊断：急性炎症由于局部充血，皮温上升，容易被热像仪显示出来。但需与肿瘤皮肤温度升高相区别。炎症皮温高于周围皮温，而在炎症中心点的皮温更高于炎症区皮温，这是炎症热像的特征。炎症和肿瘤的鉴别可用如下方法：在热像拍照前，局部先冷却，然后观察温度回升速度。肿瘤温度回升慢而炎症温度回升较快。此外，用热像技术还可鉴别各种关节炎的类型，探测出发炎面积大小的热变化程度。

热像仪在医学上的应用范围，远不止上述几个方面，其应用领域还在不断扩大。例如，热成像技术还可用于针灸原理和经络现象的研究、胎盘的定位、器官移植排异反应监视、骨折挫伤诊断等许多方面。

我国红外热像仪整机技术已成为国际一流水平，但我国医用热像图的研究、应用及普及，目前仍处于起步阶段。

作为国内最大的红外热像仪厂家，广州飒特公司专业生产有热电致冷红外焦平面型热像仪、非致冷红外焦平面型热像仪以及光机扫描型热像仪，非常希望与专业医疗机构开展合作，进行医疗热像的研究。相信经过不断的努力和开发，热像图诊断将在医学科学的研究和临床应用中，发挥越来越大的作用。

三、医用热像仪的选取

医用热像仪的主要关键性能指标包括温度灵敏度、图像清晰度（探测元的数量）、帧频。医用热像仪的主要功能指标包括温度分析软件功能、图像显示功能、数据存储功能、信号输出接口功能等。另外还须考虑设备的操作方便程度，是否需要易耗品及附件的配备程度。

对于临床诊断应用来说，医用热像仪的温度分析功能必须完备，典型的功能是：图像任意点的温度值显示、多点温度值显示、最高温度值的显示、等温图显示、高温区域的温差分析、热图的相互比较、直方图显示、任意线的波形图显示等。

目前，市场上的热像仪的型号很多，有光机扫描型、热电致冷红外焦平面型以及非致冷红外焦平面型，价格从二、三万美元至十几万美元。其中热电致冷红外焦平面型热像仪灵敏度最高，效果最好，价格也最昂贵；非致冷红外焦平面型热像仪灵敏度其次，效果较好，价格适中；光机扫描型热像仪相对逊色，但价格便宜。

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