医用红外热像仪让人体变得“透明”

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２００７．５

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首都医药

ＣＡＰＩＴＡＬ ＭＥＤＩＣＩＮＥ

医用红外热像仪让人体变“透明”

■

本刊记者  陈铮

医用红外热像仪可以被动接受人体发

出的

８～１６ｕｍ

的远红外线，

在

５～１０

秒的

时间内将人体的温度热图扫描出来，

由计

算机处理后成为一幅人体的红外热图。

人

体全身任何的**变化均会有不同的温度

变化，

只要有０．０５

摄氏度的改变，

仪器就

可以扫描出来，

并以不同的颜色分布来显

示，

医生可以根据此图详细判断**的发

生部位及**的发展期。

它适用于早期肿

瘤、风湿病、神经及血管**、乳腺、前

列腺、

疼痛、

断肢再植等多方面**的诊

断。据文献报道，在发现肿瘤方面，它比

ＣＴ、核磁早

６～１２

个月。

它又是疼痛及软

组织损伤的惟一可查仪器。

目前，

协和医

院普外科、**总医院、同仁医院、空军

总医院等均配备有医用红外热像仪，

韩国

医院有

８００

台医用红外热像仪，

分辨精度

在

０．１

摄氏度。

目前我国的医用红外热像仪的温度分

辨率已经达到并超过了０．０５摄氏度，

属于

国际**水平，Ｗ

Ｐ

系列医用红外热像仪

已经发展为两大系列

６

种产品，

获得国家

全部的生产及销售证书。

中华医学会于去

年

７

月成立了中华医学会红外热像分会，

并将红外热成像技术列入医科大学课程。

医用红外热像技术

源于侦察卫星

*早这种红外成像技术属于**侦察

技术。红外侦察卫星可以通过对地面发

射的红外线进行照相扫描，确认与地表

温度不同的物体，或者与周围温度有差

异的区域，从而发现敌人有生目标或者

特定建筑。

凡是温度高于**零摄氏度的物体均

可发射出红外辐射。

人的体温

３７

摄氏度，

人体皮肤的发射率０．９８，

在基线温度为３７

摄氏度的红外线显示屏上可近似为一种

３００Ｋ

的黑色。

当室温低于体温时，

人体即

通过皮肤发射出肉眼看不见的红外辐射能

量，该能量的大小及分布与温度成正比。

当人体某些部位患病时，

通常存在温度的

变化，

有的温度升高（如炎症、

肿瘤等），

有

的温度降低（如脉管炎、

动脉硬化等）。

借助

于红外成像技术可以清晰、

准确、

及时地

发现人体由于不同原因而引起的微小的温

度变化。

物体内部或物体之间存在温差即可引

起热量传递过程。传热的基本方式有导

热、对流传热和辐射传热。导热：温度不

均匀的物体内部或不同温度的物体，

直接

接触时，

由于物质的分子、

原子运动而引

起热量的传递，从高温区向低温区传递。

正常人体的表面温度趋于恒定，

呈平衡状

态，

当体内的器官或组织发生病变时，

热

平衡受到破坏，

由于导热作用，

病区附近

的皮肤温度将发生明显变化，升高或降

低。

测量出这种变化，

找出变化的规律，

确

定某些标准和规范，

即可实现**的早期

诊断。

对流传热：流体流过固体表面时与

固体表面之间的传热过程，

是流体的宏观

运动（对流）和微观运动（导热）共同作用的

结果。

辐射传热：凡是温度高于**零度

的任何物体均向外界发射出各种波长的电

磁波，

其能量称为红外辐射能。

辐射能不

需要任何物体作为介质，可在真空中传

播。

辐射传热的特性，

符合上述红外辐射

定律。

当辐射能通过空气传播时会受到衰

减。

主要由于空气中的水蒸汽、

二氧化碳

的吸收以及空气中的分子、

悬浮微粒散射

造成的。

由于人体表面到红外热像仪的距

离近，

空气对红外辐射的衰减作用可忽略

不计。

人体的红外辐射包括导热和辐射传

热两个过程，

在形成一种稳定状态后被红

外热像仪接收。

有时，为了使图象更加清晰，突出病

区的层次和边界，

需减小背景干扰的辐射

强度。

这就要降低测试环境温度，

增加对

比摄氏度，

或用酒精棉轻擦皮肤，

以便得

出更清晰的图象。

识

别

热

图

分

辨

病

灶

红外热像仪，

将人体发出的不可见红

外辐射能量，

通过光机扫描系统、

光电转

换探测器、

信号处理系统转变为可见的图

象信号，显示在监视器上，称为热图。

图象的色度表示温度的高低，

用亮表

示温度高，

暗表示温度低，

或用暖色和冷

色表示温度高低。

人体脏腑器官或体内组织发生病变

时，如有温度的变化，通过导热，在皮肤

科学探秘

ｋｅｘｕｅｔａｎｍｉ

一项曾用于**侦察的、

颇具神秘色彩的特殊技术，

近年来已逐渐在人类**的检查中使用。

它通过极其灵敏的检测仪器，

以无创的

检测方式，

及时捕捉到人体发生**初期时其病变部位所产生的微小温度变化，

并在显示器上用不同的颜色显示出来，

为临床医生早期诊

断提供准确的病变位置和病变状况。

这就是代表世界医学检测高精尖水平的医用红外热像仪。

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表面产生温度变化，

在其对应的体表或穴

位出现热区或冷区。然后通过辐射传热，

被红外热像仪接收，以热图形式表现出

来。

从物理学上讲，

热

ＣＴ、

热透视是不存

在的。

热图的识别及病灶的分辨，

需要临床

经验的积累和与其他诊断方法的比对等。

温度高低程度和病灶的对应关系十分复

杂，

需要学者和临床医生们找出一些规律

和制定出一些标准和规范。

中华医学会影

像分会红外学组的医学专家们，

在这方面

已有许多经验和范例，

同时正在总结整理

广大临床医生的经验和病例。

医

用

红

外

热

像

仪

的

组

成

红外热像仪主要由两维光机扫描机构、

**次和**次光学会聚系统、

调制器、

红

外传感器、

信号放大及转换处理电路，

以及

计算机图象处理等部分组成。

两维光机扫描机构：人体的红外辐射

通过红外窗以后，先由马达带动的帧扫描

平面镜，

进行帧扫描，

然后将其反射到由马

达带动的行扫描平面镜上进行扫描，以完

成对空间的扫描，

保证所要求的视场范围。

光学会聚系统：光学会聚机构包括第

一次会聚系统和**次会聚系统，

**次会

聚系统为球面反射镜，

其位置可前后移动，

实现调焦，

其焦点为**焦点。

为了进一步

提高光学成像质量和系统布局的要求，

设置

**会聚系统，

由两块锗透镜组成，

以完成

校正像差的作用。

红外传感器：采用高灵敏度光导碲镉

汞红外探测器，

其作用是把照射在其上的红

外辐射信号转变为电信号。

电信号的大小与

红外辐射信号成正比。碲镉汞波长范围为

８～１２

μ

ｍ，Ｄ＝１０１１ｃｍＨｚ１／２／Ｗ，尺寸为

０．１５ｍｍ

×

０．１５ｍｍ，将它安放在真空杜瓦

瓶内，

在液氮温度下正常工作，

红外传感器

安置在**焦点处。

信号放大转换处理电路：信号放大转

换处理电路包括前置放大器、运算放大器

和开关电路，以及

Ａ／Ｄ

变换电路等。低噪

声前置放大器是整个信号处理系统中*关

键的部分，

因为它与红外传感器直接耦合，

非常微弱的信号可以通过它被放大，通过

红外传感器传递给处理器，

进行成像处理。

由于低噪声前置放大器对背景信号同样敏

感，

所以一般在临床使用时，

操作人员必须

以低噪声前置放大器的敏感程度为标准，

调整红外传感器对背景信号的敏感性，以

过滤噪声信号。

医用红外热像仪

临床应用广泛

医用红外热像仪的发展不到２０年，

而我

国目前的医用红外热像仪技术已经达到世界

**水平。

红外热成像能**给出人体温度分布，

用以研究人体健康情况，

是一种无创的检查

手段。

很多**都会引起温度改变，所以热

像检查适合体检及临床应用，

头部、

颈部、

胃肠、

乳腺、

肺部、

肝、

胆、

心血管、

前列

腺、

脊椎、

四肢血管等，

特别是炎症、

肿瘤、

周围神经**，

作诊断提示，

尤其是疗效观

察，

可以作为医患共识。

对疼痛，

腹腔不明

出血等疑难病症提示尤为突出，对判断是

充血性炎症，

还是缺血性炎症（含妇科）非常

明显，

以便对症**，

还是疼痛门诊惟一检

查手段。

由于仪器温度灵敏度极高，人体功能

性改变，

便可提前发现阳性改变，

这样不仅

在临床阶段使用，

而且可以提前到预防和保

健阶段，

这种无创伤检测手段会越来越受到

关注和欢迎。

医用热像仪的

现状及展望

热像仪不管是**还是民用都从扫描

成像开始发展，

光机扫描成像热像仪可以依

据用途综合平衡设计，

用降低某些性能的办

法提升某些关键性能指标。

医用热像仪关键性能是温度分辨率和

空间分辨率，

可以用增大有效通光孔径、

选

择高性能红外传感器，

提高温度分辨率和空

间分辨率，

同时也就降低了速度，

相应增大

了体积和重量。

为了增大信息量，可以使用双色传感

器，

方便地拍出双光谱热图，

这两幅图象可

以进行各种数字运算，

可以提供人体温度场

与不同波长红外线的关系。

一般医院使用的

热像仪是高灵敏低扫描速度的仪器，

只能几

秒钟扫描一幅图象，

因此在某些使用场合是

很难胜任检测任务的，

例如心脏搭桥手术，

当打开患者胸腔，

观测跳动的心脏（*快时

每秒两次）时，

只能使用每秒拍摄几十幅的

焦平面热像仪，

才可以在图象上看到搭桥成

功的冠状动脉，

才能帮助手术医生迅速找到

被许多脂肪包住的或埋在心肌下面的冠状动

脉待搭接的手术位置。

随着红外成像技术的进步和发展，随

着红外影像技术在临床上的应用和诊断的规

范化及经验的总结与积累，

人类的身体变得

“透明”起来，许多**发病初期就可以用

这项技术检测出来。

医用红外热像技术将成

为维护人类健康的重要技术手段，

成为人体

健康的哨兵。■

红外诊断通过不同颜色来表示不同体表温度

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