熱像儀通過探測物體本身發出的紅外輻射(8~14微米波長),將物體表面溫度分布形成視頻圖像。物體的溫度越高,其紅外輻射能量越大,熱像儀即通過接收到的紅外線能量來獲得物體表面的溫度分布。
在人體,特別是在接近皮膚表面的淺組織區域,發生病變、炎癥等情況下,體表溫度分布通常會發生變化,例如,乳腺癌可導致局部體表溫度升高2度,通過熱像儀可提前發現。在圖1的人體熱像圖中,使用不同的灰度或色彩表示不同的溫度,由此可直觀顯示體表溫度和血管的分布,專用軟件還可提供深入的分析,為診斷和治療提供幫助。

圖1 熱像儀用于對體表病變、炎癥等檢測
近年來,熱像儀在醫學領域獲得了更多應用研究。例如,美國某癌癥研究中心采用巨哥電子MAG62熱像儀分析化療劑量和人體表面溫度的關聯。化療導致的人體反應包括紅疹,色素沉積,毛細管擴張,潰瘍等,熱像儀可在這些癥狀顯現之前提前發現,為化療劑量的合理使用提供參考。實驗過程中,研究者對放射區域內外的體表溫度進行記錄和對比,發現放射區域內的人體溫度升高高于放射區域外,并且和放射劑量具有很強的正相關性。圖2中,通過匹配熱成像圖和CT圖,對照放射劑量分布,研究者得到了高達0.9的相關系數。研究者認為,通過熱像儀監控體表溫度的變化,可有效監控和驗證放射劑量的合理性。

圖2 熱像儀用于化療劑量的監控
在我國,隨著人們對身體健康的關注程度越來越高,熱像儀還被用于體檢、針灸治療等領域。通過體表溫度的分析,獲得對人體健康或治療效果的直觀評價,幫助制定和改進治療措施。

圖3:熱像儀用于體檢以及對針灸、艾灸、推拿等治療效果的評價
熱像儀每幅圖像包含幾萬或幾十萬個點的溫度信息,圖像直觀,且采用非接觸的成像方法,使用便利。在埃博拉、禽流感等疾病擴散時期,熱像儀成為有效的體溫測量設備,其優點是不需要對人群進行干擾,在圖像中實時顯示每個人的體溫。目前大多國際機場都安裝了熱像儀進行實時監控,防止埃博拉等病毒的入侵。圖3為國內某火車站安裝的巨哥電子MAG32熱像儀,對大規模人流進行實時監控,及時發現高體溫者。實際應用中,熱像儀還提供溫度分析、自動報警、圖像存儲等功能。近期埃博拉出現全球蔓延趨勢,根據模型預測,中國在最有可能受到埃博拉病毒襲擊的國家中名列第16位,熱像儀為出入境管理、各種大型國際會議、展會、運動會以及各種形式的跨國交流提供了有效的疾病防疫手段。

圖4:熱像儀用于預防埃博拉、禽流感的傳播
對于固定空間內的固定人員,如醫院、看守所等,熱像儀被用于不間斷監控人體體溫的變化,對人員高燒、失溫(生命體征衰減)等現象提前預警,保護被看護人員的人身安全。通過設置多個監控區域,可對不同人員進行單獨監控。

圖5:熱像儀不間斷監控某看守所內人員體溫
以上應用中,熱像儀采用的是非接觸的成像手段,被動接收人體本身發出的紅外輻射,因此對人體完全無害,而其價格遠低于動輒數百萬元的其他醫療儀器,是理想的輔助醫療設備。隨著技術的進步,熱像儀正越來越多地應用于醫療檢測領域。