医学红外热成像技术用于人体检测

医学红外热成像技术用于人体检测

医学红外热成像技术是对病人身体表面及热区温度进行检测、记录、成像的一种手段。图像可以提供解剖区域的温度对比信息。此程序所使用的仪器可以对温度区域进行定性和定量检测。

医学红外热成像技术没有离子辐射，静脉注射，也没有其他入侵程序。此技术完全是无害、无毒、非入侵的技术。作为一种功能性成像技术，乳房部位的红外热像图可以提供交感神经系统的生理机能是否正常的信息，血管系统和其他炎症情况。

物理学

所有高于绝对温度(-273K)的物体都会发射红外辐射，霍尔兹-波兹曼发现红外辐射及温度之间的关系。物体表面发射的红外辐射与物体表面的辐射率及绝对温度成正比。人体的辐射率接近1%，类似黑体，即几乎能100%辐射红外能量。这样就可以通过人体皮肤的红外辐射得出人体温度分布。红外热成像技术利用这个原理来检测身体表面温度。

仪器设备

在电子波普中红外线存在的范围是从0.75μm-1mm，而人类皮肤辐射红外线集中在2-20μm的波普范围，平均峰值在9-10μm[5].根据普朗克定律计算发现人体对红外线的辐射的波长主要在6-14μm。

选择临床红外热成像系统需要考虑很多重要的技术因素(大部分是本章节以外的内容)，但至少从研究阶段设备的标准已经建立，应用到红外物理和人类生理参数。肯定的是，空间分辨率，温度分辨率和热稳定性以及在电脑上成像的程序是值得考虑的几个参数。然而所有参数的基础都要先考虑探测器的波长。探测器波长选择什么范围取决于被测物体和检测所在的环境条件。考虑到所检测的对象是人皮肤的温度，根据普朗克定律我们选择波长为6-14μm的探测器。如果用红外在3-5μm范围内检测皮肤温度，结果并不可信因为此光谱范围内人体皮肤与黑体相差较远[8，9]。检测环境要注意排除有可能导致检测错误的因素。使用短波范围(7μm以下)的探测器要考虑人工测量环境中的反射因素导致的检测错误[10]。因此，使用在9-10μm长波范围的探测器检测乳房和全身比较好。

第一代红外热成像系统所遇到的问题，比如检测不准确，温度漂移，校准，模拟端口等已经解决了20多年。现代的红外热成像系统可以监测热辐射每分钟的变化，并提供高质量的图像，还能上传到计算机进行分析处理。

实验室及病人准备协议

为了得到高质量的红外热图像，实验室和病人的前期准备必须严格按照协议执行。红外热成像系统必须放在封闭的环境中，主要原因是会影响人的生理。外部环境的变化，服装等会产生热影。为了让病人准备好红外拍摄，病人在拍摄前避免日晒，做胸部治疗，不要涂抹化妆品，油，清香剂，除臭剂，避免做锻炼，不能沐浴。

热成像室需要控制温度和湿度，温度控制在18-23℃，波动小于1℃。室内温度保证病人不热也不会冷。室内避免引起热源的因素，比如日照。地面要铺设地板，或者病人需要穿鞋防止生理变化。

最后，在检测前病人要现在成像室内呆15分钟，让身体达到热平衡。病人的检测不问不能穿衣服。最后5分钟病人要将两手放到头顶之上便于胸部成像。

处于病人病理要求，所有相关乳房的部位都需要成像。总而言之，实验室及病人准备协议必须签署，避免了前期一些准备的揭示。

成像

红外热成像过程是红外探测器接收乳房区域发射的红外线进行检测。处于便于分析的需要，至少要拍摄一系列的红外热图像。一系列的图像包括前胸，左侧面，右侧面。从前面拍摄的图像作为基准图进行比较使用。斜侧面拍摄(探测器与拍摄位置夹角为45°)的图像。有必要的话，红外热像仪可选的近焦镜头可以拍摄近距离和高分辨率的热图像。所有图像综合在一起，可以充分的分析乳房表面的病理情况。

病人胸部正前面的红外图片拍摄比较简单，让病人坐在或者站在制定的位置，坐在热像仪前面，病人需将两胳膊抬起露出前胸部位。此时放置一把旋转椅子或者站在事先指定好的位置比较方便图像的拍摄。

由于每个病人病情的不同，有时需要对特殊部位进行重点拍摄。