英语原文共 14 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

红外温度计作为医学研究中的一种工具

K. Lloyd Williams

米德塞克斯医院，伦敦，英国

由于红外波是根据已知的物理规律从表面辐射出来的，并且与该表面的绝对温度成比例，所以表面温度可以通过红外探测器在一定距离内测量。 因此，扫描机构是可能的，其将产生黑白图片，其中图片中的黑色和白色的等级表示观察表面的辐射等高线。 这些辐射照片被Lawson称为1温度记录图，以及生成热图，热成像或热表面映射的技术。

根据我们在过去三年英国的经验，本文的目的是研究热成像在医学研究中的应用。

在任何新技术的发展过程中，在“先进技术”的逻辑发展过程中都可以识别出几个阶段。 首先，由设备的设计和开发或多或少地遵循最初的想法或概念，以实现该概念。 下一个阶段是应用该问题的设备; 反过来，这又产生了更多的问题，并且通常需要重新审视基本概念并修改设备以满足新发现的要求。 最后在很晚的时候，对技术作为临床工具的价值和地点进行了批判性评估。

现在我们已经进入了第三阶段的艺术发展。 我们知道热扫描是可行的; 我们现在需要知道它在应用于临床医学时是否有任何价值。 我们需要知道哪些医疗领域值得探索，通过热扫描和一些成功的前景，对技术可能出现的障碍和误解以及设备的哪些修改可能会使其更有效。

知道一个乳腺癌已被证明是热的是没有意义的。 我们需要知道有多少癌是热的，有多少热图形显示，在哪些标准条件下。 只有当我们掌握了所有这些知识时，我们才能评估事实是否具有重要的医疗价值。

在临床实践中，皮肤温度测量一直被证明是一种圈套和妄想，因为不可能建立基线。

隔离的皮肤温度读数意味着什么; 皮肤温度不是一个常数，而是反映了热量产生和热量损失之间的动态平衡，这两个因素在很宽的范围内变化。 这是因为皮肤温度是无限可变的，因此人类可以在不断变化的环境中作为自由生物体活动。 然而，在标准化的临床条件下，尽管单独测量皮肤温度没有多大价值，但在相同的对侧区域中温度的比较将证明偏离双侧对称性，或提供热量流量的指示，并且这些是生理学的基本标准目的。

为了了解皮肤温度测量如何被用作生理工具，我们需要知道身体的正常热调节机制。 实际上，这由一个被水蒸汽环绕的绝缘覆盖物组成。 通过绝缘层通过血管的热交换系统。 这些血管的口径由中央温度调节中心通过交感神经系统控制。 血管壁的肌肉除了对身体和心脏的局部刺激都有反应

新陈代谢，也适用于循环荷尔蒙，如去甲肾上腺素。 用于冷却身体表面的另一种方式是通过汗液的蒸发，汗液的分泌也在温度调节机构的控制下。 在30°C以下不会出现由出汗引起的热量损失。 因此低于此温度的热损失的主要途径是辐射和对流。 这种热损失的控制是通过皮肤血管的交感神经血管收缩来实现的。 在引起反射性血管收缩的环境条件下，任何干扰该反应的异常都会产生局部温度差异，并且在存在最大血管收缩的情况下会更大。 巴恩斯2重新指出，冷却状态下的皮肤温度模式反映了特定个体的血管分布和脂肪分布，并且这些可能对于该特定个体是相当恒定的，一种热成像指纹，并且我们的观察结果会同意有了这个。

在受控的环境条件下，身体的任何两个相同的对称皮肤区域处于相同的温度。

1. 血管结构异常
2. 血管控制异常
3. 局部对血管的影响
4. 组织热导率的变化
5. 增加在组织中产生热量。

（a）船只结构异常。 这包括先天性瘘管或肿瘤血管（可能不会对寒冷的生理压力产生正常反应）。 由血栓形成或动脉硬化引起的血管口径改变可能减少来自身体其他部位的热量流动。 如果阀门无能，脉管中的逆流可能会与热对称性相背离。

（b）血管控制异常。 预计这些会表现为温度异常。 因此，直接或反射产生的热或冷对血管的影响，或由交感神经刺激，去神经支配或血管舒缩控制产生的血管舒缩异常可能会改变温度模式。 （c）船只上的当地出口。 组织代谢物可局部否定由于寒冷导致的血管收缩血管收缩，从而引起“热”区域。 局部热量产生血管舒张，类风湿性关节炎，甲状腺毒症和脓肿引起局部代谢率升高。 组织创伤可能产生局部血管异常，血管舒张或血管收缩，

随之而来的是热模式的变化。

1. 导热系数的变化。 这可能出现在正常的sulation层已被删除作为下面的Thiersch移植或自由基mastec tomy，或改变组织的一致性改变。
2. 本地热量产量增加。 这可能发生在脓肿，某些肿瘤和类风湿性关节炎，并导致局部热点。

乳房疾病

我们对热扫描的兴趣开始于试图展示我们通过一种更简单的方法显示的乳房恶性肿瘤（Lloyd Williams）a4上出现的温度差异，这种差异早已被Lawson描述过5

有必要采用标准冷却技术，必须排除直射阳光，不得有气流，并且任何温度明显升高或降低的辐射表面都必须排除在患者的视线之外。 温度差异通过增加冷却而加剧，并且热敏图中的温度对比度通常由于过度冷却而增加。 这很好

如_数字I所示，其中显示了同一患者的两张温度记录图。 图1a是在21℃室内自然冷却20分钟后。 这位女性患有晚期乳腺癌，涉及整个乳房，周围有内侧卫星结节，其中两个正在坏死。 _数字1b是用蘸有冰水的毛巾人工冷却胸壁后同一患者的温度记录图。 请注意，热对比明显增加。 有趣的是，右乳头几乎是乳房最热的部位，坏死结节显得很冷。 我们发现，如果肿瘤不位于乳晕下方，乳头温度升高具有不利的预后意义。 偶尔温度升高包围肿瘤肿块如晕，并且在肿块本身不明显_（数字2）。 温度记录仪通常比串行温度测量显示得更好。 有时可以通过温度升高显示继发性沉积物在锁骨上窝，但是我们在证明腋窝沉积物方面取得的成功较少，

B

图l。 晚期右乳癌的温度图，比正常左侧高3.5°C; （a）20分钟后。 室温自然冷却21℃（lop）; （b）使用湿毛巾进行人工冷却后（底部）; 扫描时间20秒。

图2.右乳房斜视角癌。 肿瘤2.5厘米。 直径，比对面热1.75°C。 肿瘤周围最大温度，肿瘤中心不热; 20分钟。 自然冷却室温度22℃20秒。 扫描。

图3.乳房的结核性脓肿; S°C比另一侧热20分钟。 冷却。

可能是因为腋窝通过手臂交叉辐射维持较高的温度。 乳房中的脓肿表现为炎热的部位，有时囊肿可能表现为寒冷的圆形区域。 结核病或所谓的“冷脓肿”也很热。 图3中描绘的是在内部乳腺中出现的颈圈脓肿，并且是5℃。 比对面热。 到目前为止，我们的技术和我们的设备都没有被证明是足够标准化的，因此我们无法试用乳房扫描作为乳房疾病筛查试验的功效。

伯恩斯Lawson6首次证明，失活的地区会减少红外线的发射。 到目前为止，工作主要由Roehampton的圣玛丽医院烧伤科进行，我对此感激不尽，因为图4显示了大腿上的火灾燃烧。 温度记录图将全厚度烧伤区域显示为较暗的区域。 在这里，温度记录可以证明在损伤较轻的区域区分血管破坏的区域。 然而，在临床实践中遇到的大多数灼伤中，除了组织的热破坏外，还存在可变量的污染

图4.左大腿的“烟花”烧伤。 全厚度烧伤面积可以在温度记录仪中显示为hlacker（冷却器）区域。（由伦敦Roehampton皇后玛丽医院烧伤科提供）

通过烟尘，污垢，化学物质或急救材料，对皮肤发射率有未知但可能显着的影响。在可以评估作为临床工具的方法的可靠性之前，需要大量的研究。

周边血管疾病

热成像的另一个用途是研究人体内的热流和传热机制。 例如，静止时，肢体的温度很大程度上由通过血液供应从其他区域传递到其中的热量维持。 因此，肢体的温度可以在适当的控制下用作血液供应的评估。 它可以用于通过块体部位皮肤温度的急剧下降（一个很好的例子由Ba rnes证明）2来证明周围容器中块体的位置，并且可能使用评估选择在缺血肢体截肢的部位。 温度测量也可能表明在手术过程中如皮肤根治性乳房切除术中提高皮肤皮瓣的皮肤的生存力。 通过过度冷却皮肤，可以由于小血管移除热元件，并且通过这种方式，可以使更深的结构例如动脉和静脉通过将热量直接传导到表面来证明它们的存在，并且通过例如肱动脉，桡动脉和尺骨动脉可以被可视化。

静脉曲张

在静脉曲张中，人们可以证明在无能力穿孔静脉中有逆流，并且通过快速扫描仪可以证明这些每个鼓膜的位置。 我们使用的方法是在肢体抬高的情况下人为地冷却皮肤，然后通过下垂腿部或者锻炼肌肉，不合格的瓣膜允许血液从腿内部到达肢体的表面并且加热它，产生与无能力阀门有关的热区域。 图5显示了具有静脉曲张的肢体的三张温度记录图。 肢体已经升高并用冰水冷却。 在图5a中，肢体被描绘为升高，并且显示“热”血液从膝盖以下5英寸处的前穿孔器泄漏回扩张的静脉曲张中。 图5b示出了在膝盖静脉曲张以下膨胀，显示热量扩散到冷却组织中。 在图的最低部分显示了一个圆形的白色区域，临床上认为它是带有可触及筋膜的小腿穿孔器！ 缺陷。 图5c是在止血带在箭头水平处应用后以相同的方式产生的，表明“临床穿孔器”实际上是在腹股沟中无力的长隐静脉上吹出的。

血管舒缩控制

我们正在探索的另一个途径是使用热像技术来探测血管舒缩对冷却或加热的反应，如雷诺现象或交感神经切除术后的反应。 有时，在腰椎间盘突出症或阑尾炎的右侧髂窝处，有一部分高海拔地区; 有时候这个区域是用温度记录仪划分的。 似乎这些区域的交感神经张力可能会发生改变，可能是反射性的，因此，随着身体冷却，全面的血管紧张症不会发生，因此它们看起来比其他区域更暖和。 这当然具有很强的推测性，但如果假设证明是正确的，那么可能会指出这项技术在神经学和血管舒缩反射和控制机制研究中的理论价值。

F1GURE 5.长隐静脉功能不全患者的右腿温度图和胫前穿孔。 用冰水冷却升高的肢体后; 20秒扫描。

图6.甲状腺毒症。

图7.类风湿左膝。 连续20秒 不同的控制设置恶魔框架在髌上囊袋最热区域。 黑色线条放下放养。 （礼貌

MRC风湿病科，巴斯。）

甲状腺毒症

图6显示了一例甲状腺毒症病例，其中甲状腺的两个叶片显示出温度升高。 先进的和活跃的甲状腺肿瘤也可以显示热图，但我们还没有足够的经验来说明这种情况发生的频率。

类风湿关节炎

作为各中心研究的结果，受影响的关节的温度上升似乎是疾病活动的有用量度，并且该温度的变化给出了治疗效果的一些量度。 图7显示了在Bath的MRC风湿病部门采取的类风湿性左膝关节。 变化的温度敏感性证明了在髌上袋中的最大活性。 在其他领域中用于临床目的的热成像的价值完全取决于装置在不同场合产生相同临床状况的相同图片的能力，以使得图片的任何变化可以与变化正相关在疾病过程的病理或活动中。 除其他外，这需要控制室内温度和湿度，避免患者周围的气流，精确标准化的冷却方法以及患者皮肤发射率的恒定性。

方法的问题

在这里，我认为应该提及我们遇到的一些问题。

首先涉及皮肤的发射率。 人们普遍认为，皮肤与其发光特性非常接近（JD Hardy）。_{-7 9}巴恩斯2证明，我们已经证实，通过应用各种不同的方法使皮肤变黑是不可能的油漆和颜料的表面。 然而，正如已经指出的那样，发射率的一个非常小的变化（百分之一）产生的辐射能量变化等于由约0.7℃的温度变化引起的辐射能量变化。

我们最近通过直接排放测量（Elam）10证实了哈代的工作，并表明，超过六微米的皮肤是一个完美的黑体。 在三到六微米之间，它吸收并发出的黑体比完美的黑体稍小，这可能与表皮的含水量有关。 图8显示了通过干涉滤光片以窄的（1/2微米）带宽在普通红外线灯的反射辐射中拍摄的三张温度记录图。 上部取5-5.5微米，中间4-4.5和更低3.5-4。 它表明皮肤在这些波长内不完全吸收。 请注意，该系列中的领带从黑色变为白色，从完全吸收到完全反射。

我想要说明的是，发射率变化低于6微米可能会被解释为温度记录仪中的温度变化，这在测量窄带宽时特别有可能发生。 由于大多数适用于快速扫描的当前可用光电导体在较短波长范围内仅敏感，因此这种假设越来越重要。 例如，用液氮冷却的锑化铟探测器仅敏感至5.5微米。

可能是病理状况可能会改变皮肤的发射率。 图9显示了Goodwin窄带宽度下的三幅发射照片

图8.通过治疗性红外灯的辐射，用Pyroscan拍摄的反射照片，frac12;微米波段。 （a）5-5.5微米; （/，）4-4.5微米; （c）3.5-4微米。

左臂接受了疫苗接种反应，左腋下有一些肿大的肿胀的腺体。 奇怪的是，只有在4-4.5微米的图片中，接种反应和扩大的腺体都可见。 我们不知道对此的解释，但显然我们需要在正常和病理条件下进行更多的皮下发射率低于6微米的研究。

A

B

C

图9.带有带通滤波器的窄带带有扩大的腋腺的接种反应左臂的放射照片。 （a）2-6微米; （h）5-5.5微米;

（c）4-4.5微米。 请注意，只有在4-4.5微米的范围内，腺体和炎症才能充分维持恶魔。

图10是Maxwell Cade的一张温度记录图，大约2。5年前在黑暗中拍摄，仅显示他的胡须的一半。 拍摄照片时房间里有一个粉丝，吹过房间墙壁的冷气已经冷却了他的胡须的左侧，并产生了超过1°C的温差。 在他的小胡子的左边和他的脸之间。 这仅仅说明了温度记录，意味着任何事情，都必须在标准化条件下进行。

最后一幅图（图11）是左乳房上部和外部象限癌症女性的早期图片，显示2°C的温差。 用热电堆，但没有显示在温度记录器上。 下胸部中央的哑铃状黑色区域是一种粘在皮肤上的银色六便士标记。 由

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[23888]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word