人体皮肤的数字红外热像仪

随着照相机技术的改进和降低成本的希望，人们对红外热像仪在医学中应用的人体测温仪产生了重大兴趣。红外热像仪捕获物体在绝对零以上的温度下产生的自然热辐射。红外热像仪在医学上的吸引力是双重的：并且是非侵入性的，提供了一种研究生理效应的手段。它补充了基于X射线和三维（3D）扫描技术（例如CT和MRI）的标准解剖学研究。

在过去十年中，相机的速度和空间分辨率提高了一个数量级。红外热像仪使用由锗等材料制成的专用镜头将热辐射聚焦到红外检测器的焦平面阵列上。必须将基于GaAs技术的量子红外光电探测器（QWIP）阵列冷却至约77K。通过使用斯特林发动机通过电冷却代替液氮，使QWIP摄像机的用途更加广泛。基于微测辐射热计技术的相机无需冷却，并且具有低成本的其他优势。微测辐射热元件阵列必须进行热隔离，以防止热泄漏，从而降低图像的分辨率和对比度，并通过与相机中其他组件的热交换波动引入噪声。来自数字阵列的输出由帧采集器捕获，并存储在计算机中，以通过标准和专用图像处理以及模式识别技术进行处理。生成的图像是一个人的3-D温度分布的空间二维（2-D）图；这种映射会受到许多物理和生理因素的影响。

恒定的核心体温对于保持体内平衡至关重要，这是维持体液和组织的功能和组成所需的相对恒定的环境。任一种方式，核心温度的变化都超过几度就清楚地表明了身体机能障碍，并且温度变化超出此范围可能会破坏体内的基本化学过程。

图为红外热像仪图

体温由下丘脑控制，它平衡热量的产生和热量的流失。它与脑干末端附近的脑基部垂体相连。下丘脑起负反馈回路的作用，它是植物神经系统的一部分。下丘脑中的专门神经元充当热感受器，并不断根据内部设定点监视血压。此温度设置可能会因人而异，并且会不时变化。例如，在发烧时会增加。体温在早上的典型值35.5°C和晚上的典型值37.7°C之间变化。热量是由新陈代谢和肌肉收缩产生的，并通过血液循环在整个身体中传递。下丘脑前部的一小块区域检测到血液温度升高并发送神经元信号以激活热损失的方法，例如血管舒张，出汗，呼气和代谢率降低。皮肤通过血管的热传导被加热，血管舒张使热传导和辐射增加，尽管这些作用并不大。当人体浸入水中时，传导损耗会更大，而水中的导热率要高于空气。在强制对流的情况下，排汗是最有效的散热方式。下丘脑后部的一小块区域检测到血液温度降低，并且当头发上升并捕获空气隔离层时，可通过引发血管收缩来减少热量损失。肌肉活动如发抖可能会产生热量。

红外热像仪是一种非侵入性技术，可作为人体测温仪检查可能与血液灌注有关的皮肤温度分布，并提供有关生理过程的信息。它是对解剖学研究的补充，并且在解剖学正常时通常会发现问题。解释温度记录图时需要格外小心，因为它们是非特异性的，可能会揭示过去的创伤以及当前的问题。图像处理和模式识别的计算机技术是临床医生用于记录热点和冷点并显示不对称或特征温度分布的重要工具。诸如使用人体测温仪测量血管痉挛指数之类的定量指标对于监测疾病的进展非常重要。而且，要产生可重复且有意义的温度记录图，必须使用标准协议。