红外热成像：从军事侦测到栓塞筛查

近年来，随着光电、计算机及数字成像技术的发展，越来越多的光学技术被用于医学诊断领域。广州呼吸疾病研究所钟南山院士领导的团队，在红外热成像（IRTI）技术和光学相干断层成像技术 （OCT）诊断肺血管病方面做了大量工作，本期A9~A10版特邀钟院士组稿，对以上工作进行介绍。

IRTI技术最初用于军事领域，后逐渐用于工业、医学、科研等领域。近10年来，IRTI技术发展迅速。作为一种功能成像技术，IRTI能够通过温度变化了解肢体血流状态，将其用于肢体深静脉血栓形成 （DVT）的检测，可有效识别DVT。由于功能改变早于结构改变，因此功能成像检测可早于结构成像检测发现血管病变。我们的研究也显示，对于部分病例，IRTI检测早于超声、血管造影发现血管问题。 IRTI技术对DVT的应用，可以说是从“军事侦测到栓塞筛查”的“转化医学”研究。

典型病例

患者女性，47岁，行“子宫肌瘤切除术”后出现左下肢反复肿胀，因疼痛10天入院。

IRTI检测与多普勒血管加压超声（CPUS）检测均诊断为DVT，并于治疗后分别用IRTI和CPUS进行疗效评价（图1、2）。

红外热成像技术检测原理

IRTI是一种新型功能成像技术，是集医学、红外遥感、光电、计算机、信息和图像处理技术于一身的一种能被动截取和解读人体热场信息的医学功能影像装置。

人体是一个天然的生物发热体，由于解剖结构、组织代谢、血液循环和神经功能状态的不同，人体各部位的温度也不同。因此，从人体表面不同部位能够辐射出不同强度的红外线，在体表形成不同温 度的热场，再通过“光-电转换技术”，用红外采集镜头接收辐射出的红外线，并转换成温度，从而形成热图像。这些热图像是物体本身的热辐射通过IRTI系统形成的，它把不可见的物体表面热分布以人 眼可见的图像形式显示出来，将人眼的视觉范围扩展到红外区域。同时，IRTI还可给出目标物体的温度值信息。因此，借助于热图像，可以快速获得被测物的状态和温度信息，并记录下来，以便进行进 一步分析，并根据温度的状态与变化来诊断疾病和评价人体功能状态。

红外热成像技术在医学中的应用

事实上，从最早的水银温度计到采用大规模集成电路芯片的快速红外探测器，IRTI技术用于医学已有近两个世纪的历史。至今，水银温度计仍是最为普遍使用的记录人体温度的工具，而现代的IRTI技 术可以清晰地记录人体瞬间向外辐射的热能信息，通过非接触遥感接收实施动态监测。

从水银温度计到非接触式红外测温仪，再到红外热成像图的发展，这不仅是从点的温度到线的温度、再到面的温度的扩展，也不仅局限于从刻度温值到数字温度、再到数字图像温度的巨大飞跃，更是 科技进步的充分体现，正是这种非接触式、准确、快捷的数字温度或数字图像温度的红外技术，在发生重大突发性公共安全事件（如传染性上呼吸道感染）时的早期检测中起到了重要作用，被用于诸多 公共场所，如机场、口岸、医院等，对高度可疑者进行排查与筛检。

由于表皮温度与肢体血流量密切相关，而肢体温度主要依赖于外周的血流量。基于IRTI对肢体血管性疾病具有高度敏感和相对特异的突出优势，我们开发出“红外热成像-动静脉血管筛查系统”，以 用于肢体动静脉疾病（深静脉栓塞和动脉闭塞等）的筛查。

红外热成像技术优势与特性

为被动接收装置，敏感、高效、准确、无害

由于红外线对于人眼是不可见的，人们对它没有像对可见光那样的直接感受，必须用对红外线敏感的红外探测器才能接收到。

IRTI正是一种被动接收辐射的仪器，它不能向被摄目标发送任何光（波）束或射线，无辐射、无创伤、无侵袭、非接触、不改变被测目标的性状，患者无痛苦，对人体没有任何危害，被称为“绿色” 检测。它把我们的视觉从可见光延伸到了红外光，使我们能看到发热物体自然发出的光。

近年来，随着科技的进步与发展，IRTI检测更加快捷、方便，且信息量大，重复性好，不受环境等因素的限制。此外，只要物体在绝对零度（-273℃）之上，就会产生红外热辐射，其所发出的红外光 就会被被动接收，因此，IRTI是高度敏感的，具有高效、准确的优势，且能够清楚地显示出目标物体当前的功能状态。

可反映机体功能状态，有利于疾病的早期诊断

目前，影像检测如磁共振成像（MRI）、CT、X线及多普勒超声等均是针对机体解剖结构的检测技术。尽管这些检测可以透视到机体内部，并可达到多角度、全方位的视角，以提供机体结构异常和病理 信息，但它们都只能显示机体组织形态结构的异常，却不能完全反映出机体组织的功能变化。事实上，当机体内部发生结构性病变时，机体组织器官已经发生了质的变化，即，在机体内部组织形态发生 变化之前，其功能性病变已经发生。

此外，MRI、CT、X线及血管加压超声（CPUS）检测观察的是静止状态下机体的结构，而IRTI技术则是一种生理学检测，通过检测机体辐射出的不同强度红外线在体表的成像来观测机体的功能状态，并 准确反映出机体细胞代谢水平的能量变化特点和规律。

由于功能变化是生理动态的过程，无论人体多么复杂，体内的热量总会通过热传导到达机体表面，其热分布是许多简单概数分布的叠加，故身体机能的动态观测比静态观测更具有“先兆性”。目前， 初步认为IRTI技术具有以下几个特性，即：“血管功能成像”、“敏感性”、“准确性”、“预警”和“示踪”特性。

与上述结构影像检测技术相比，IRTI除了是“绿色检测”外，还具有无可比拟的优势：检测方便（如同照相）、成像速度快（30祯/秒）、检查时间短（3~10分钟）、成本低等，IRTI与CPUS检测的比 较见表。这种早期的功能性检测有望用于基层单位对DVT等实施大范围的健康普查，对DVT的早期筛查、早期防治具重要意义。
本文来自医学论坛网-药械编辑发布

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