人体红外热像诊断学ppt课件.ppt
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1、人体红外热像诊断学人体红外热像诊断学-1-1 检查信息检查信息 与与 临床诊断临床诊断 远红外热成像技术是利用热敏感元远红外热成像技术是利用热敏感元件在一定条件下测定人体各部位组织细件在一定条件下测定人体各部位组织细胞维系生命活动时所产生的热量传导或胞维系生命活动时所产生的热量传导或辐射到皮肤的温度差来了解组织细胞功辐射到皮肤的温度差来了解组织细胞功能信息的一种新学科能信息的一种新学科生物热学。生物热学。治疗医学治疗医学 与与 预防医学预防医学历史背景历史背景 希伯克拉狄最先将水与泥的搅拌物涂在希伯克拉狄最先将水与泥的搅拌物涂在人体皮肤表面观察认定最先干燥的部位为病人体皮肤表面观察认定最先干燥
2、的部位为病变所在部位。变所在部位。水银体温计、电子体温计测量体温。水银体温计、电子体温计测量体温。1950年英国年英国R Lawson发现乳癌局部皮温发现乳癌局部皮温升高;升高;56年原子蒸发仪试获证据未成功。年原子蒸发仪试获证据未成功。1960年年K.L.Williams用辐射温器电堆对用辐射温器电堆对100例乳房疾病进行皮肤温度测定;例乳房疾病进行皮肤温度测定;57例恶性例恶性疾病中疾病中54例是用这种方法检查出来的,并发例是用这种方法检查出来的,并发表文章。表文章。基础原理基础原理:实验证明任何物体的温度与周围环境的温度失去平衡时,该物体就会放出或吸收红外辐射能。根据量子理论:辐射能的物
3、质基础是由不连续的能量最小单位量子所组成。量子的能量与频率相关:E=h E=量子能量 h=普朗克常数 =频率 以上看出频率越高,能量越大。u常物体温度和辐射峰值波长常物体温度和辐射峰值波长:物体名称 温度/K 辐射峰值波长m/m太 阳 5900 0.49波音707发动机喷嘴 890 3.62M46坦克尾部-473 6.13人体(37)310 9.66冰水(0)273 10.3液氮 77 37.6红外线的传输红外线的传输:红外线在传播中遇到物体可出现散射、红外线在传播中遇到物体可出现散射、吸收和透射。前两者使能量衰减;吸收和透射。前两者使能量衰减;透射率比较高的波段称透射率比较高的波段称透射率比
4、较高的波段称透射率比较高的波段称为透射窗口为透射窗口为透射窗口为透射窗口可被热敏感元器件探测可被热敏感元器件探测可被热敏感元器件探测可被热敏感元器件探测 到。到。扫描型远红外线热成像仪工作原理与温度灵敏度扫描型远红外线热成像仪工作原理与温度灵敏度u基本定律:基本定律:A:普郎克定律:普郎克定律:M T=2 h c2/5 1/(e h c/k t-1)即即:M (T)=C1/5 (e h c/T-1)M(T)=光谱辐射强度:物体单位表面光谱辐射强度:物体单位表面积在单位波长间隔中辐射出的能量、积在单位波长间隔中辐射出的能量、K=绝对温度绝对温度 =波长波长(m)普郎克常数普郎克常数 h=(6.6
5、2620.0005)10-34W S2 波尔兹曼常数波尔兹曼常数 K=(1.380540.00018)10-23 W K-1 光速光速 C=(2.9979250.000003)1010 cm s-1 第一辐射系数第一辐射系数C1=2 h c2=(3.74150.0003)104w cm-2 m4 第第二辐射系数二辐射系数C2=h c/k=(1.438790.00019)104 m ku斯忒藩斯忒藩波尔兹曼定律:波尔兹曼定律:即-普朗克公式从0无穷大积分。W=2 5k4/15C2h3 T4=T4 其中斯忒藩波尔兹曼常数 =(5.66970.0029)10-12 w cm-2k-4 物体的辐射通量
6、与温度的物体的辐射通量与温度的物体的辐射通量与温度的物体的辐射通量与温度的4 4次方成比例次方成比例次方成比例次方成比例 u维恩位移定律维恩位移定律:即-微分普朗克定律,求出极大值。m T=a m峰侄波长=2897.80.4 m k 维恩定律的另一种形式:辐射峰值强度:Wm=21.20144 C1/C2 5次方 T5=bT5次方 b=1.286210-15W cm-2 m-1k-5 以上是黑体辐射定律;灰体辐射强度相当于相同温度黑体的辐射强度(灰体辐射率)。物体辐射峰值波长可由维恩定律计算:物体辐射峰值波长可由维恩定律计算:物体辐射峰值波长可由维恩定律计算:物体辐射峰值波长可由维恩定律计算:m
7、 m=2898/T=2898/T T=物体绝对温度。上诉公式结论上诉公式结论:人体辐射能功率与皮肤绝对温度(T4)成正比关系维恩位移定率:维恩位移定率:m T=2897 人体辐射能力与绝对温度3100CK的黑体近似波长在5-50m之间,其中46%在8-14m,max=9.5m;不论肤色如何其辐射率都近=1。皮肤是人体内温度的辐射器,辐射是散热最重要的途径,而传导、对流、蒸发推为主要途径。高热量的红外辐射特征信号必将覆盖低热量红外辐射信号。因此,在室温低于体温的条件下测定皮肤辐射红外型号有很大优越性。u在一定温度下,组成物体的分子、原子、离子、电在一定温度下,组成物体的分子、原子、离子、电子等微
8、观粒子的转动、振动的能态跃迁过程中;由高能态子等微观粒子的转动、振动的能态跃迁过程中;由高能态向低能态跃迁过程回发出辐射能;若所辐射的波长在红外向低能态跃迁过程回发出辐射能;若所辐射的波长在红外光谱段光谱段-称为:红外线。称为:红外线。生物界中任何生物界中任何绝对温度绝对温度0的物体都能自发地、不停地辐的物体都能自发地、不停地辐射红外线。射红外线。物体辐射红外线的波长和强度取决与物体的温物体辐射红外线的波长和强度取决与物体的温度的辐射率。度的辐射率。u黑体与灰体黑体与灰体:若一个物体能够若一个物体能够若一个物体能够若一个物体能够100%100%的吸收到达它表的吸收到达它表的吸收到达它表的吸收到
9、达它表面的辐射,称之为黑体;黑体的吸收系数面的辐射,称之为黑体;黑体的吸收系数面的辐射,称之为黑体;黑体的吸收系数面的辐射,称之为黑体;黑体的吸收系数=1=1。一般物体吸一般物体吸收率达不到收率达不到100%,称之灰体,称之灰体。黑体是最好的吸收体,也黑体是最好的吸收体,也是最好的辐射体;是最好的辐射体;黑体的辐射率黑体的辐射率=1。在热平衡条件下,物在热平衡条件下,物体的吸收率体的吸收率=辐射率。物体的辐射率由其材料和表面形态辐射率。物体的辐射率由其材料和表面形态所决定。所决定。=辐射率(发射率)。皮肤温度辐射率(发射率)。皮肤温度=36 时时 =0.98,且不以皮肤颜色不同而不同。,且不以
10、皮肤颜色不同而不同。被动远红外热成像技术特点被动远红外热成像技术特点A 无创伤性无创伤性/无痛苦无痛苦 B 非接触性非接触性C 定量分析检查结果定量分析检查结果D 即查即果即查即果为急为急/重症病人抢得诊治时重症病人抢得诊治时间间E 使用范围广使用范围广F 便于前后比较定性观察、治疗观察便于前后比较定性观察、治疗观察G 科学实验研究可重复性科学实验研究可重复性H 无污染性无污染性 温度名称:温度名称:高热区高热区:菊红色或白色,提示:急性炎症、功能:菊红色或白色,提示:急性炎症、功能亢进、未亢进、未/低分化恶性肿瘤、血供增加、术后组织低分化恶性肿瘤、血供增加、术后组织修复等修复等热区热区:深:
11、深/浅紫色,提示:各类慢性炎症、组织增浅紫色,提示:各类慢性炎症、组织增升或功能亢进、息室、息肉、血管瘤、低升或功能亢进、息室、息肉、血管瘤、低/中分化中分化恶性肿瘤、血供减少、术后组织修复等恶性肿瘤、血供减少、术后组织修复等温区温区:黄中有紫或黄色,提示:功能轻度降低、:黄中有紫或黄色,提示:功能轻度降低、血管瘤、组织增生、血供减少、中血管瘤、组织增生、血供减少、中/高分化肿瘤高分化肿瘤凉区凉区:黄或黄绿色,提示:功能中度减低、囊肿:黄或黄绿色,提示:功能中度减低、囊肿冷区冷区:绿色,提示:组织萎缩、功能明显降低、:绿色,提示:组织萎缩、功能明显降低、囊肿囊肿 红外热学技术临床应用红外热学技
12、术临床应用1 国际热学会简介国际热学会简介2 红外热学技术简介红外热学技术简介3 工作总结工作总结(图像)(图像)国际热学会议简介国际热学会议简介第第1届届1989年在华盛顿召开。年在华盛顿召开。第第2届届1992年在比利时的根特召开。年在比利时的根特召开。第第3届届1995年在日本的松元召开。年在日本的松元召开。第第4届届1998年在美国的劳德代尔召开。年在美国的劳德代尔召开。第第5届届2001年年4月月28日日30日日在在奥奥地地利利的维也那召开,有各大洲国家参加。的维也那召开,有各大洲国家参加。第第6届届2004年在韩国汉城召开。年在韩国汉城召开。第五次国际热学会议学术内容有第五次国际热
13、学会议学术内容有7个方个方面面:1 温度检测与热像图:未来温度检测与热像图:未来Mr测温预言,激测温预言,激发试验发试验-雷诺氏病雷诺氏病,分析皮温评价交感神经功能分析皮温评价交感神经功能等等。等等。2 热像图在神经系统应用:神内热像图在神经系统应用:神内/外外3 热像图在乳癌的预警价值;热像图在乳癌的预警价值;4 热像图在血管系统疾病的应用;热像图在血管系统疾病的应用;5 热像图在脊柱疾病的应用;热像图在脊柱疾病的应用;6 热像图疗效评定热像图疗效评定:肿瘤肿瘤,烧伤烧伤,2型糖尿病型糖尿病 7 热像图协助诊断与科研项目:除西医外热像图协助诊断与科研项目:除西医外,包包括针灸括针灸,经络等。
14、经络等。2001年年11月月19-22日第一次中华医学日第一次中华医学会影像学分会热学技术组展望会影像学分会热学技术组展望:国外国外比我们起步早,在医学方面的应用比我们也比我们起步早,在医学方面的应用比我们也早。早。不仅用来不仅用来诊断诊断,还用来对,还用来对疗效观察疗效观察和和科科学研究学研究。我国学者回国后设想如下。我国学者回国后设想如下:1、巩固工作和已取得成绩巩固工作和已取得成绩:继续收集资继续收集资料,丰富经验,料,丰富经验,定出检测标准及其它标准定出检测标准及其它标准。2、开展新项目开展新项目:结合病史,体检与其它结合病史,体检与其它检测对红外热像图进行分析,研究,积累资检测对红外
15、热像图进行分析,研究,积累资料,协助诊断料,协助诊断,治疗,疗效判定与科研。治疗,疗效判定与科研。3、对对治疗前有热像图改变治疗前有热像图改变的疾病的疾病,治,治疗后复查,疗后复查,以以提出治疗效果评价。提出治疗效果评价。对对恶性恶性肿瘤定期复查,肿瘤定期复查,以便以便早期发现早期发现复发复发与与转移转移。4、开展对开展对中医理论,气功,针灸中医理论,气功,针灸与与经经络络理论研究工作。理论研究工作。5、积极开展学术讨论会,创造条件成积极开展学术讨论会,创造条件成立立我国医学热学分会,我国医学热学分会,出版发行出版发行我国的热我国的热学杂志。学杂志。我国于我国于2001年年11月月19日正式宣
16、布日正式宣布成立成立中华医学会中华医学会.影像学分会影像学分会.红外热学技红外热学技术组术组同时将此技术同时将此技术正式列入正式列入医学院校教医学院校教材材,加以加以推广推广使用。使用。首届年交流内容1 恶性恶性 鼻烟癌,胃,肝,肺,结肠,骨,乳房癌等12种肿瘤早期诊断,预测与定期监测。2 神经神经 脑供血,早期脑梗塞,偏头痛,交感神经及周围神经疾病等。3 血管疾病:血管疾病:4 妇科妇科/眼科眼科/军事医学军事医学/822例乳图例乳图5 强直性脊柱炎:强直性脊柱炎:6 断肢(指)再植术后成活情况监测等断肢(指)再植术后成活情况监测等7 集注源性疼痛及相关疾病:集注源性疼痛及相关疾病:8 中医
17、经络,气功,针灸的研究。中医,经络,气功,针灸的研究。9 炎症疾病:炎症疾病:急性,慢性等。10 科研项目:科研项目:11 疑难杂症:疑难杂症:12 红外热像技术不能替代其他影象学及红外热像技术不能替代其他影象学及辅助科室技术;辅助科室技术;其他影象学及辅助科室技术目前也不能替代该技术;也不能替代该技术;相互之间有互补性互补性。该技术为医师及研究人员扩大了视野,提供一个认识医学科学的窗口,是一个崭新的影象学分支。13 特点特点:(1)无接触性,对人体无伤害性,无环境无接触性,对人体无伤害性,无环境污染。污染。(2)温度数据准确,科学研究可复性强;温度数据准确,科学研究可复性强;适合各项群体初
18、筛(门、急诊、病房、体检)。适合各项群体初筛(门、急诊、病房、体检)。(3)图像清晰,分析图像可按需要放大或图像清晰,分析图像可按需要放大或色彩变化处理。色彩变化处理。(4)为)为功能性功能性检查检查,检查,检查结果结果早于其它影早于其它影像学检查像学检查3-6个月个月,利于早期诊断,早期治疗。,利于早期诊断,早期治疗。(5)癌症术后原位)癌症术后原位复发复发,转移转移的的早期早期发现、发现、治疗及治疗及疗效判定疗效判定;首诊转移瘤的原发灶的寻;首诊转移瘤的原发灶的寻找找。红外热学技术红外探测器在红外探测器在负负169C工作工作,被动被动摄取摄取体表皮体表皮肤肤红外辐射信号红外辐射信号,经计算
19、机转变为热学图像;经计算机转变为热学图像;测量各种不同组织细胞产生传递到皮肤的温测量各种不同组织细胞产生传递到皮肤的温度度,能获得不同能获得不同热学图像热学图像,可用于指导临床,可用于指导临床粗粗筛筛,预警预警,诊断诊断,疗效判定疗效判定,疾病预测疾病预测,科科学研究等学研究等。阅读热学图像阅读热学图像必须密切结合必须密切结合临床临床表现及辅助科室检查,应用解剖,生理,病表现及辅助科室检查,应用解剖,生理,病理知识理知识,综合分析,使医师获得综合分析,使医师获得“提示提示,诊断诊断,疗效判定与预测疗效判定与预测”。该技术对人体不产生任。该技术对人体不产生任何伤害,在何伤害,在国际上称为国际上称
20、为“绿色检查绿色检查”。*本检查方法有盲区本检查方法有盲区!技术指标技术指标温度分辨率:温度分辨率:0.010.03 空间分辨率:空间分辨率:1.0毫弧度毫弧度(M r)作用距离:作用距离:0.3X(M)视场角度:视场角度:12X12度度扫描速度扫描速度:5秒秒/帧帧制冷方式制冷方式:单幅单幅-液氮液氮显示方式显示方式:伪彩色伪彩色/变色变色记录方式记录方式:计算机内存计算机内存/打印机输出打印机输出环境条件环境条件室内恒温室内恒温:24-25/22-24室内湿度:室内湿度:25%检查前准备检查前准备A 平静等待平静等待3-15分钟分钟 切勿情绪激动切勿情绪激动B 脱去衣服,勿爪挠、搓、揉皮肤
21、脱去衣服,勿爪挠、搓、揉皮肤C 女性检查乳腺与盆腔于月经期后女性检查乳腺与盆腔于月经期后5-10天为好;特殊情况列外。排空膀胱。天为好;特殊情况列外。排空膀胱。D 检查腹部以空腹为好检查腹部以空腹为好松松 树树 样样 鼻鼻 热热 型型宝宝 盖盖 样样 鼻鼻 热热 型型串串 珠珠 样样 鼻鼻 热热 型型生生 理理 热热 区区生生 理理 热热 区区生生 理理 热热 区区生生 理理 热热 区区生生 理理 热热 区区生生 理理 热热 区区生生 理理 热热 区区生生 理理 热热 区区生理热区生理热区生生理理热热区区肿肿瘤瘤维 恩 伟 业 培 训 教 材病病理理:右右肺肺中中心心型型鳞鳞癌癌 中心性肺癌:
22、中心性肺癌:整个胸部、上腹部,右侧腋下、两个锁骨上热区、上胸部出现大片热区(高热区)。区分:1、病变所在的热区病理性热区 2、其它部位出现的热区反应性热区这张热图是一个右侧中心性肺癌的病人,右侧肺门处可见高热区,两侧锁骨上热区范围变大、温度升高。在恶性肿瘤的片子上,反应性热区的温度常常高于病理性热区的温度。右右中中心心性性肺肺癌癌后后位位热热图图 右侧中心性肺癌右侧中心性肺癌后侧:右肺门处可见高热区同病变所在侧后肩部可看到一个片状的高热或者低热区(反应性热区)价值在于有助于:1、临床定性 2、临床定位 周围性肺癌无此现象右右中中心心型型肺肺癌癌 高温高温:32.10 温差温差:1.00右侧中心
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