Тепловизор это что: Тепловизоры. Разновидности и применение. Как выбрать. Особенности

Сферы применения и использования тепловизоров

Тепловизор — это сложный и точный прибор, предназначенный для определения картины распределения тепла на исследуемой поверхности. При этом используется бесконтактный метод обследования, который обеспечивает бесперебойную работу оборудования. Это особенно важно для диагностики движущихся систем и механизмов.

Диагностика температуры контактов

Отличным примером может служить необходимость измерения температуры на контактах. Выше Вы видите результат такого измерения. Как Вы можете заметить, самым горячим элементом системы является контакт HS1.

Сферы применения тепловизоров

Все тепловизоры могут различать изменения тепла на расстоянии, практически не завися от погодных условий и абсолютно при любом освещении. Это обуславливает множество различных направлений, в которых используется тепловизионное оборудование.

Мы предлагаем рассмотреть каждое из направлений применения подробно, чтобы осознать, насколько широко распространена эта техника.

Электроэнергетика

Для того, чтобы измерить температуру контакта или проводника стандартными способами, нужно его обесточить. Это приведет к остыванию и, как следствие, к низкой точности измерения. Таким образом, необходимо использование технологий для бесконтактного определения температуры. С этим отлично справляются тепловизоры промышленного и частного назначения.

Диагностика температуры проводов

Оценка теплоизоляции при строительстве

Часто можно услышать, что строители что-то не доделали, а что-то сделали из рук вон плохо. При этом в квартире или офисе постоянно гуляют сквозняки, а зимой становится по-настоящему холодно. Для того, чтобы аргументированно доказать качество теплоизоляционных свойств стен и утеплителя, имеет смысл воспользоваться тепловизионным прибором. С помощью тепловизора можно быстро и точно определить место утечки тепла и обеспечить дополнительное утепление этого участка.

Утечка тепла из квартиры в углу

В результате Вы сможете избавиться от конденсата на окнах, изменив расположение расчетной «точки росы» с помощью утепления дома. Коммунальные службы с применением тепловизора смогут оценить общее состояние теплоизоляции здания.

Чрезвычайные ситуации

В условиях сильной задымленности всегда сложно сориентироваться и спасти человека. Тепловизоры широко распространены в отрядах МЧС и пожарных службах. Это позволяет спасателям увидеть человека, в каком бы состоянии он не находился, в темноте и дыму. Также с помощью тепловизора пожарный может определить наиболее безопасный путь отступления, минуя самые опасные и жаркие места.

Использование тепловизоров при пожарах широко распространено на Западе

Военные действия

В настоящее время новая техника, поступающая на вооружение войск, зачастую снабжается тепловизионными камерами по-умолчанию. Это позволяет вести боевые действия в условиях ограниченной видимости (туман, дым, темнота) с большим успехом. Тепловизоры без труда обнаруживают живые силы противника и его технику. Также такие приборы используются на беспилотниках и другой техники, предполагающей дистанционное управление.

Использование тепловизоров в военных операциях

Охота и туризм

Охотничьи тепловизоры сейчас стали скорее нормой, чем исключением. Конечно, многие охотники против такого оборудования, объясняя это тем, что зверю тоже нужно дать шанс и не усложнять и так неважные условия его жизни. Однако все больше и больше молодых охотников прибегают к использованию тепловизионных приборов на охоте. Это упрощает пристрелку прицела, обеспечивает наблюдение за целью независимо от мешающих веток и тумана.

Тепловизионный прицел упрощает охоту

Помимо этого, сейчас замечается частое применение этих приборов в туризме. Ведь гиду очень просто найти отставшего туриста в лесу или избежать встречи с хищником, используя тепловизор. В результате, как бы не общественность не была против, использование тепловизоров в охоте и туризме уже сейчас очень распространено. Через 10 или 15 лет все может измениться еще больше.

Медицинское обследование

Использование тепловизора в медицинском обследовании — это не слишком новый способ его применения. Разработки медицинских тепловизоров велись еще во времена СССР на территории Советского Союза. На западе также проводились такие исследования. В результате сейчас обследование организма таким способом не является редкостью.

Медицинские тепловизоры выглядят так

Тепловизионные камеры позволяют произвести диагностику не только местного воспаления, но и раковых опухолей и других болезней. Помимо этого приборы используются для определения в толпе зараженного человека по его температуре. Это позволяет поместить опасного для общества человека в карантин и лечить его без угрозы распространения вируса.

В каких отраслях можно применять тепловизор

Помимо перечисленных направлений, тепловизоры используются во многих других отраслях промышленности, медицины и повседневной жизни. Вы можете самостоятельно проанализировать ту или иную задачу и увидеть, что использование тепловизионных приборов здесь необходимо.

Именно поэтому сейчас выпускается множество тепловизоров, не разработанных специально для какой то отрасли. Ведь сфера применения прибора ограничивается лишь фантазией и навыками его владельца.

Что такое тепловизионная камера? Как это работает?

Тепловизионная камера захватывает и создает изображение объекта, используя инфракрасное излучение, излучаемое объектом, в процессе, который называется тепловизором. Созданное изображение представляет температуру объекта. Технология, лежащая в основе тепловизионных камер, была впервые разработана для военных.Однако изобретение тепловизора связано с историей термографии, которая началась в 1960 году сэром Уильямом Гершелем, астронавтом, который открыл инфракрасный свет.

В 1860 году американский астроном Сэмюэл Пирпонт Лэнгли изобрел болометр – устройство, измеряющее инфракрасное или тепловое излучение. А в 1929 году венгерский физик Кальман Тиханьи изобрел чувствительную к инфракрасному излучению электронную телевизионную камеру, которая могла снимать тепловые изображения.

Как инфракрасное излучение, так и видимый свет являются частью электромагнитного спектра, но, в отличие от видимого света, инфракрасное излучение не может восприниматься человеческими глазами напрямую.Это объясняет, почему на тепловизионную камеру не влияет свет, и она может дать четкое изображение объекта даже в темноте.

Тепловидение – это преобразование инфракрасного света в электрические сигналы и создание изображения с использованием этой информации.

В то время эта технология была революционной, но сегодня она широко используется. Но как этим устройствам удается захватывать эту невидимую визуальную информацию? Давай проверим.

Как работают тепловизоры?

Сегодня общепринятым стандартом для тепловизоров является отображение более теплых объектов желто-оранжевого оттенка, которые становятся ярче по мере того, как объект становится более горячим.Более холодные объекты отображаются синим или фиолетовым цветом.

Инфракрасная энергия имеет длину волны от примерно 700 нанометров до примерно 1 мм. Волны короче этой длины становятся видимыми невооруженным глазом. Тепловизионные камеры используют эту инфракрасную энергию для создания тепловых изображений. Линза камеры фокусирует инфракрасную энергию на детекторы, которые затем создают детальный рисунок, называемый термограммой. Затем термограмма преобразуется в электрические сигналы для создания теплового изображения, которое мы можем видеть и интерпретировать.

использует тепловизионное изображение для обнаружения COVID-19> U.С. ДЕПАРТАМЕНТ ОБОРОНЫ> Новости Министерства обороны

Министерство обороны на протяжении десятилетий использовало тепловидение множеством способов. Теперь он задействован для выявления COVID-19.

Тепловизор использует тепловые сигнатуры для формирования изображения или видео на основе разницы температур.

В рамках реагирования на COVID-19 три армейские программы – Армейские силы быстрого снаряжения, Солдат исполнительного офиса программы и Центр C5ISR U.Командование развития боевых возможностей армии США – возглавило инициативу по использованию тепловизионных устройств для определения повышенной температуры тела персонала, входящего в военные объекты.

Эти возможности удаленного тепловидения обеспечивают значительные преимущества по сравнению с ручными термометрами, потому что существует безопасное расстояние между операторами и объектами, и они требуют меньше рабочей силы. Технология, не требующая физического контакта, быстро обрабатывает информацию.В результате поток транспорта в здания и сооружения ускоряется. Проверка занимает всего несколько секунд. Температуру можно измерять на расстоянии от 6 до 8 футов с помощью инфракрасного датчика, установленного на штативе.

Тепловизор зарекомендовал себя и в других приложениях. Пожарные Министерства обороны США используют тепловизионные камеры, которые могут видеть сквозь дым, для обнаружения очагов возгорания, чтобы они знали, куда направить воду или пену. Камеры также помогают пожарным видеть, какие зоны следует избегать при навигации в условиях нулевой видимости из-за дыма.Камеры также могут определять местонахождение людей, попавших в огонь.

Министерства обороны США иногда используют тепловизионное изображение для обнаружения неисправных механических или электрических деталей без необходимости разбирать двигатели. Нормальные рабочие температуры сравниваются с тепловыми изображениями, чтобы определить, что-то не так.

Военные США и их союзники используют монокулярный прибор ночного видения AN / PVS-14 для обнаружения людей и объектов, выделяющих тепловые сигнатуры в темноте.Устройство также может быть прикреплено к оружию для ночного прицеливания.

В январе морские пехотинцы на базе морской пехоты Куантико, штат Вирджиния, начали испытания боевых бинокулярных очков ночного видения, которые, как говорят, более эффективны, чем AN / PVS-14, поскольку они улучшают восприятие глубины и улучшают четкость целей в экстремальных условиях. тьма или мракобесие поля битвы. Морские пехотинцы также могут использовать очки для управления транспортными средствами в ночное время, перемещаться через темные здания или туннели и поражать цели после захода солнца.В настоящее время очки производятся в ограниченном количестве для дальнейшего тестирования.

Еще один способ, которым департамент использует тепловидение, – это обнаружение потерь тепла, дефектов конструкции, влажности и других повреждений в зданиях.

Береговая охрана использует тепловые изображения для обнаружения контрабандистов или террористов в портах и ​​на водных путях. Снимки качественные при любой погоде и в полной темноте.

Тепловизоры

OMEGA Engineering предлагает широкий выбор тепловизоров на Тайване.

Почему тепловидение?

Почему я должен использовать тепловизор для измерения температуры в моем приложении?

Почему важно разрешение?

Что мне следует учитывать при выборе тепловизора?

Что подразумевается под полем зрения и почему это важно?

Что такое коэффициент излучения и как он связан с инфракрасными измерениями температуры?

Пять способов определения коэффициента излучения

1. Нагрейте образец материала до известной температуры с помощью точного датчика и измерьте температуру с помощью ИК-прибора. Затем отрегулируйте значение коэффициента излучения, чтобы индикатор отображал правильную температуру.
2. Для относительно низких температур (до 500 ° F) кусок малярной ленты с коэффициентом излучения 0.95, можно измерить. Затем отрегулируйте значение коэффициента излучения, чтобы индикатор отображал правильную температуру материала.
3. Для высокотемпературных измерений в объекте можно просверлить отверстие (глубина которого как минимум в 6 раз превышает диаметр). Эта дыра действует как черное тело с излучательной способностью 1,0. Измерьте температуру в отверстии, затем отрегулируйте коэффициент излучения, чтобы индикатор отображал правильную температуру материала.
4. Если на материал или его часть можно нанести покрытие, матовая черная краска будет иметь коэффициент излучения примерно 1.0. Измерьте температуру краски, затем отрегулируйте коэффициент излучения, чтобы индикатор отображал правильную температуру.
5. Доступны стандартизированные значения коэффициента излучения для большинства материалов. Их можно ввести в прибор для оценки коэффициента излучения материала.

Какой тепловизор подходит для моего применения?

Также имейте в виду разницу между разрешением детектора и дисплея. Некоторые производители могут похвастаться ЖК-дисплеями с высоким разрешением и скрыть свой детектор с низким разрешением, когда разрешение детектора является наиболее важным.

Нужно представить результаты другим? Найдите систему со встроенной камерой видимого света, оснащенной осветительной лампой и лазерной указкой.

Выберите камеру, которая обеспечивает точные и воспроизводимые результаты.

Найдите ИК-камеру, которая хранит и выводит файлы стандартных форматов.

Рассмотрим Bluetooth и Wi-Fi

Эргономические характеристики

Картинка в картинке (P-i-P) ​​и / или слияние изображений

Программное обеспечение для создания отчетов

Диапазон температур

Защитите свои инвестиции

Техническая поддержка и обучение

См. «12 вещей, которые следует учесть перед покупкой инфракрасной камеры. Руководство по инвестированию в инфракрасную камеру» от FLIR, чтобы узнать об этом более подробно.

Инфракрасное тепловидение для обнаружения заболеваний периферических сосудов

Abstract

Температура тела – очень полезный параметр для диагностики заболеваний. Между температурой тела и заболеваниями существует определенная корреляция.Мы использовали инфракрасную термографию для изучения неинвазивной диагностики заболеваний периферических сосудов. У пациентов с сосудистыми нарушениями наблюдаются температурные градиенты в пораженных областях, что указывает на нарушение кровотока в пораженной области. Результаты тепловизора хорошо коррелируют с клиническими данными. В некоторых областях пораженных конечностей наблюдается повышенный температурный профиль, вероятно, из-за воспаления и основных изменений венозного кровотока. В целом температурный контраст в пораженных областях составляет около 0.На 7–1 ° C выше нормы из-за замедленного кровообращения. Результаты показывают, что тепловизионная техника является эффективным методом обнаружения небольших изменений температуры в теле человека из-за сосудистых заболеваний.

Ключевые слова: Кровоток, инфракрасное тепловидение, неинвазивный, температура, сосуды

Введение

Взаимосвязь температуры тела и заболеваний известна на протяжении веков, но в последние годы, благодаря появлению новых технологий, температура кожи используется как удобный и эффективный диагностический инструмент для выявления заболеваний.[1–2] Температура человеческого тела регистрируется термопарами, термисторами и термобатареями в течение почти 60 лет, и эти датчики очень большие по размеру, медленно реагируют и их трудно прикрепить к коже. [3] Первым задокументированным применением термографии было исследование ранней доклинической диагностики рака груди в 1956 г. [4] Инфракрасная термография, или инфракрасное изображение, или тепловизионное изображение – это бесконтактный инструмент, который отображает температуру поверхности тела или объекта и имеет широкий спектр применений, начиная от мониторинга состояния в промышленности и заканчивая медицинской визуализацией.[5–9] Медицинское инфракрасное тепловидение использовалось для изучения кровотока, выявления рака груди и мышечной активности человеческого тела. [10,11] Тепловые изображения использовались для количественной оценки чувствительных изменений температуры кожи. в отношении некоторых заболеваний. [12] Кровоток можно оценить многими методами, включая технику смыва, лазерную допплеровскую флоуметрию [13] и медицинское инфракрасное тепловидение [14]. Из них инфракрасная термография имеет преимущества, заключающиеся в том, что она неинвазивна [15], быстра, надежна, бесконтактна, способна производить несколько записей за короткие промежутки времени и абсолютно безопасна для пациентов и врачей.Во всех этих исследованиях важны только относительные, а не абсолютные температуры, и относительные температуры необходимо измерять во многих точках на коже, и в этом смысле инфракрасное (ИК) сенсорное устройство имеет много преимуществ по сравнению с обычными устройствами [16]. , 17] ИК-излучение охватывает длину волны от 0,75 мкм до 1000 мкм, среди которых излучения человеческого тела, которые традиционно измеряются в диагностических целях, занимают узкую полосу длин волн от 8 мкм до 12 мкм. Эта область также называется длинноволновым ИК-излучением (LWIR) или инфракрасным излучением тела.Еще одна терминология, которая широко используется в медицинской инфракрасной визуализации, – это тепловое инфракрасное излучение (TIR), когда длина волны превышает 1,4 мкм. В этой области инфракрасное излучение в основном представляет собой тепловое или тепловое излучение. Изображение, созданное с помощью TIR-визуализации, называется термограммой. Ближний инфракрасный (NIR) диапазон занимает длины волн от 0,75 мкм до 1,4 мкм. Хотя области NIR и средневолнового ИК (MWIR) традиционно не используются при скрининге человеческого тела, детекторы нового поколения позволяют использовать мультиспектральную визуализацию в медицине, в которой эти области наблюдаются в различных диагностических случаях.[18,19] Основные уравнения, связывающие абсолютную температуру объекта с интенсивностью и длиной волны испускаемого излучения, даются законами Планка, Стефана Больцмана и Вейна [20]. Энергия излучения согласно закону Стефана Больцмана W = ɛ σ T ⁴ , где ɛ – коэффициент излучения, а T – абсолютная температура. Коэффициент излучения (ɛ) материала – это отношение энергии, излучаемой конкретным материалом, к энергии, излучаемой черным телом при той же температуре.Это мера способности материала излучать поглощенную энергию. Истинное черное тело будет иметь коэффициент излучения, равный единице (= 1), в то время как любой реальный объект будет иметь <1. Коэффициент излучения зависит от таких факторов, как температура, угол излучения и длина волны. Для абсолютно черного тела излучение полной тепловой энергии пропорционально T ⁴ . Совершенное черное тело – идеальный излучатель и идеальный поглотитель для всех излучаемых энергий длины волны, в зависимости от температуры материала. Кожа человека поддерживает температуру тела обычно на уровне 37 ° C.Когда кожа находится в более прохладной окружающей среде, она остывает, выделяя тепло. Точно так же, когда кожа находится в более теплой среде, она поглощает тепло, заставляя тело приспосабливаться к потоотделению, чтобы поддерживать температуру на уровне 37 ° C. Таким образом, в обеих ситуациях кожа действует как черное тело с излучательной способностью 0,98, как и наблюдалось. Было показано, что излучательная способность кожи (черная, белая, обожженная, мужская и женская) независимо от длины волны и ее значение близко к 0,98. [21–23] Следовательно, людей можно рассматривать как настоящие черные тела.Инфракрасное излучение объекта преобразуется с помощью подходящего ИК-детектора и отображается в виде цветного или черно-белого изображения. Цвета – это просто наглядное пособие, показывающее разницу температур в разных регионах на каждом изображении. [24] Медицинская инфракрасная диагностика использует тот факт, что многие патологические процессы в органах человека проявляются как локальные изменения теплопродукции, а также как изменения в структуре кровотока в пораженных органах или тканях. Инфракрасная термография включает в себя запись последовательности термограмм в нескольких стационарных положениях человека, наблюдаемых в его естественном состоянии.Системы на основе матрицы фокальной плоскости (FPA) более эффективны для медицинских приложений, чем системы, ранее использовавшие одноэлементные детекторы. [25–27] В клинической диагностике инфракрасное изображение используется в качестве физиологического теста, который измеряет тонкие физиологические изменения, которые могут быть вызваны многими состояния, например ушибы, переломы, ожоги, карциномы, лимфомы, меланомы, рак простаты, дерматологические заболевания, ревматоидный артрит, сахарный диабет и сопутствующие патологии, тромбоз глубоких вен (ТГВ), заболевания печени, бактериальные инфекции и т. д.Эти состояния обычно связаны с регионарной вазодилатацией, гипертермией, гиперперфузией, гиперметаболизмом и гиперваскуляризацией [18], которые создают источник тепла с более высокой температурой. Тепло, излучаемое на поверхность от источника тепла и окружающего кровотока, можно количественно оценить с помощью уравнения биотоплива Пеннеса:

kΔ2 – cbwb (T – Ta) + qm = 0

(1)

Где k – проводимость, q _м – объемная скорость метаболизма ткани, – произведение удельной теплоемкости и массового расхода единиц крови на объем ткани, T – неизвестная температура ткани, а T – артериальная температура.[21]

Материалы и методы

Пациентам разрешили отдохнуть в комнате, где контролировались относительная влажность и комнатная температура (для достижения уравновешивания температуры тела с температурой окружающей среды). Никакие части тела пациента не контактировали с горячими или холодными источниками. В комнату допускалось только минимальное количество людей. Пациентов держали вдали от источников конвекции воздуха. Эти меры предосторожности были приняты для минимизации переменных, которые могут повлиять на измерение температуры.

Основная цель при подготовке вышеупомянутого протокола заключалась в том, чтобы убедиться, что все переменные, которые могут влиять на тепловое изображение, были исправлены. Пациент был тщательно осмотрен командой врачей, и был зарегистрирован клинический отчет. Пациентов, проходящих тепловизионное обследование, раздевали в зоне поражения на 15 минут, в комнате. Настенный кондиционер обеспечивал необходимую температуру в помещении. Инфракрасная тепловизионная камера располагалась на расстоянии 1 м от пораженной части пациентов и здоровых добровольцев.Стандартные виды были сделаны камерой, установленной на штативе. Интересующие области представляли собой вид спереди, сзади и сбоку. Были сделаны такие же виды соответствующей контрлатеральной области пациента и нормального контроля. Эта же область постоянно отслеживалась на цветном дисплее с псевдоцветом, что позволяло легко различать изменения температуры.

Тепловизионное обследование пациентов проводилось с помощью системы Thermovision-550. Это компактная легкая система на основе матрицы в фокальной плоскости с температурным разрешением 0.1К. Цветное изображение с высоким разрешением предоставляется в режиме реального времени, которое можно просматривать на миниатюрном экране, поставляемом с системой, или с помощью внешнего монитора. Изображение записывается и сохраняется на съемной PC-карте. Профили температуры поверхности пациентов записываются и затем анализируются с помощью программного обеспечения IRWIN. Температурный профиль исследуемой области сравнивается с аналогичной областью того же пациента и той же области здорового добровольца. С помощью точечного измерителя, площади и инструментов профилирования определяется изменение температуры в интересующей области.

Результаты и обсуждения

Случай 1

28-летний мужчина с болью в левой нижней конечности в анамнезе, которая усиливалась при длительном стоянии, был обследован с помощью тепловизора. У него было варикозное расширение вен длинной подкожной вены левой нижней конечности. В течение последнего года пациентка страдала осложнениями варикозного расширения вен. Он использовал креповые повязки.

Пациент имел лихорадку, чувствовал себя комфортно в покое, не курил и не употреблял алкоголь.Дыхательная система (RS), сердечно-сосудистая система (CVS), центральная нервная система (ЦНС) и результаты обследований брюшной полости были нормальными. Местное обследование нижних конечностей показало наличие расширенных вен на тыльной стороне стопы, доходящих до нижней трети голени на правой нижней конечности. На тыльной стороне стопы левой нижней конечности расширены извитые вены. Радиальный пульс, пульс сонной артерии, тыльной поверхности стопы и пульса на задней большеберцовой кости были нормальными.

и покажите тепловое изображение и фотографию левой ноги больного.На вставке профиля линии показан температурный профиль вдоль кончиков пальцев. На тепловом изображении, показанном на, можно ясно видеть, что более низкая температура отмечается в дистальной части (обозначена белой стрелкой). Вероятно, это связано с замедленным кровообращением в пальцах ног и недостаточным оттоком вен из-за варикозного расширения вен. У пациента область, обведенная черной линией, т. Е. Разграниченные темно-зеленые пятна, и синяя линия, т. Е. Разграниченное бледно-зеленое цветное пятно [], показывают аномальные температуры по сравнению с температурой окружающей области к ноге того же пациента и к ноге нормального человека.Температура в этих отмеченных регионах в среднем на 0,7–1 ° C выше нормальной. Аномальная температура вызвана варикозным расширением вен с вероятным легким воспалением, которое не было выявлено при клиническом обследовании. Человеческое тело выделяет тепло в результате метаболической активности, которая является основной реакцией жизни. Кровь в приповерхностных венах нагревает поверхность больше, чем нормальные вены и артерии. Локализованное повышение температуры легче распознать, если человек находится в прохладном помещении не менее 20 минут.В ноге нормального человека можно увидеть равномерную температуру.

(a) Изотермическое изображение и (b) Фотография пораженной ноги пациента

Случай 2

Мужчина 31 года, у которого в течение пяти лет в течение пяти лет наблюдались отеки обеих нижних конечностей при длительном стоянии. имел рецидивирующие изъязвления над левой боковой лодыжкой, сопровождающиеся болью и выделением гноя. Четыре года назад пациентка перенесла лечение и операцию по той же жалобе. RS, CVS, CNS и результаты обследования брюшной полости были нормальными.Местное обследование левой нижней конечности показало извилистые расширенные вены, периодически заживающие язвы на левой боковой лодыжке, язвы, покрытые шелушением и выделением гноя. Старые зажившие шрамы были около 8 × 1 см в длину, присутствовали на медиальной стороне нижней конечности. В правой нижней конечности наблюдались расширенные извитые вены, небольшой отек над правым голеностопным суставом, а также старые зажившие рубцы. Пальпируемый артериальный пульс в норме. Полгода назад у пациента была диагностирована системная гипертензия, и он принимал лекарства от этой же болезни.

и покажите дорсальные тепловые изображения и фотографию левой ноги пораженного пациента. Клинически обнаруженные области с варикозным расширением вен отображаются на тепловых изображениях как области повышенного тепла. На тепловых изображениях теплые области также отмечаются на боковой стороне левой ноги, что необычно, поскольку у большинства пациентов варикозное расширение вен только на медиальной стороне ноги. Дистальная область возле пальцев стопы кажется темной или имеет более низкую температуру из-за плохой перфузии крови (обозначено белой стрелкой и объясняется застоем кровообращения из-за варикозного расширения вен).

(a) Изотермическое изображение и (b) Фотография пораженной ноги пациента (вид сверху)

Области, обведенные черными линиями, т. Е. Разграниченное темно-зеленое пятно и синяя линия, т.е. разграниченное бледно-зеленое цветное пятно в показать аномальную температуру по сравнению с температурой ноги нормального человека в той же области. Отграниченная область на тепловом изображении показывает более высокую температуру из-за извилистой венозной артерии, несущей теплую кровь с медленной скоростью, по сравнению с нормальным венозным оттоком и вероятным легким воспалением в этих областях.Изменения температуры, отмеченные на пациенте, не наблюдаются в ноге нормального человека.

Случай 3

Мужчина 48 лет страдает болью в левой ноге (икроножная мышца) в течение последних двух лет. Боль была сильной последние полгода. В анамнезе у него было усиление боли при ходьбе и облегчение боли в покое. При длительном стоянии боли усиливаются. RS, CVS, CNS и результаты обследования брюшной полости были нормальными. Пульс на верхних конечностях ощущался нормально в правой и левой нижних конечностях, dorsalis pedis был в норме в правой, со слабым низким объемом в левой нижней конечности, а пульс на задней большеберцовой кости был в норме справа, с низким объемом в левой конечности. оставил.Пациент периодически курит и употребляет алкоголь. Восемь месяцев назад была травма большого пальца левой ноги. У него была незаживающая язва на большом пальце левой ноги, а на большом пальце была обнаружена гангренозная ткань.

На тепловых изображениях на медиальном виде левой ноги пациента видно повышение температуры из-за тромбоза, состояния, при котором происходит свертывание крови в кровеносных сосудах. Это заболевание может быть потенциально опасным для жизни, если смещение тромба приводит к тромбоэмболии легочной артерии.Это может быть болезнь бургеров из-за артериальной недостаточности. Это артериальная непроходимость. Клинически записанная информация показывает сильную боль в икроножной мышце, область, представленная на тепловом изображении как теплая область, показывает аномальную температуру по сравнению с температурой ноги нормального человека для той же области. Эти изменения температуры не видны на тепловом изображении левой ноги нормального человека.

Случай 4

У 40-летнего мужчины была опухоль на мизинце левой руки, ему было два месяца.Присутствовал отек с колющей болью и выделением гноя из левого безымянного, среднего и указательного пальцев. Боль исходила от левой руки и предплечья к левой груди и дистальным фалангам. RS, CVS, CNS и результаты обследования брюшной полости были нормальными. Местное обследование правой верхней конечности пациента не выявило. Левая верхняя конечность при осмотре гангренозная опухоль с воспалением в левом мизинце, безымянном, среднем и указательном пальцах. Гнойные выделения из ногтевых лож с неприятным запахом.На левой ладони гиперпигментация. Пациент был курильщиком в течение последних 10 лет (10-15 биди в день) и время от времени употреблял алкоголь. В прошлом он не перенес никаких операций. Из-за боли он не мог заснуть, у него снизился аппетит.

Из тепловизионных изображений ясно видно, что температура кончиков пальцев левой руки ниже нормальной температуры тела, что может быть связано с сосудистой недостаточностью. Эти аномалии возникают из-за ишемического некроза (отмирание ткани, пораженной локальным повреждением из-за потери кровоснабжения) дистальных фаланг.Видно, что повышение температуры в руке пострадавшего составило почти 1,5 ° C по сравнению с нормальной рукой.

FLIR и тепловизоры SEEK в биомедицине: сравнительный диагноз с помощью инфракрасной термографии | BMC Bioinformatics

Поскольку изменение нормальной температуры человеческого тела на несколько градусов указывает на возможные заболевания [1, 2], процесс терморегуляции контролирует это изменение температуры физиологически [1, 3]. Так, термометры, измеряющие изменение температуры тела человека ниже 36.3 ° C и выше 37,5 ° C, были обнаружены примерно в семнадцатом веке [4, 5]. Когда Уильям Гершель впервые открыл инфракрасное излучение и записал первое тепловое изображение своим сыном, открылись новые возможности в области измерения температуры [4].

Как известно, объекты и субъекты (например, человеческое тело) с температурой выше абсолютного нуля испускают электромагнитное излучение, известное как инфракрасное или тепловое излучение с длиной волны 0,75–1000 мкм [1]. Поскольку он имеет диагностическое значение для человеческого организма; мы впервые использовали термин «инфракрасная термография», особенно в медицине, в 1960 году [1, 5].Более того, инфракрасная термография позволяет нам распознавать дефекты или аномальные тепловые структуры на поверхностях кожи или подповерхностных слоях [1]. Чтобы интерпретировать тепловые картины и аномалии, тепловые изображения или термограммы создаются с помощью ИК-камер.

ИК-камеры измеряют излучаемое тепловое излучение в зависимости от температуры поверхности на любой поверхности и превращают это излучение в тепловые изображения в различных цветовых форматах, доступных в камере. Более того, ИК-камеры рассчитывают и выявляют неоднородные перепады температур на поверхностях предметов или предметов [6].Последние инфракрасные камеры в промышленности и на рынках представляют собой тепловизионные камеры третьего поколения, в которых используется FPA (матрица фокальной плоскости) и которые состоят из фотонных (охлаждаемых) и тепловых (неохлаждаемых) детекторов вместе [7]. Обычно мы используем тепловизионные камеры с охлаждаемыми детекторами в научных или военных целях, а камеры с неохлаждаемыми детекторами мы используем для транспорта, пожарной безопасности, строительства или биомедицины. Однако с целью биомедицинской диагностики используются модели инфракрасных камер FLIR и SEEK с тепловыми детекторами.Основываясь на нашем обзоре литературы по биомедицинским проблемам, инфракрасные камеры типа FLIR используются для обнаружения чаще, чем инфракрасные камеры типа SEEK, поскольку у них есть детекторы FPA, которые работают с тепловыми детекторами.

Модели камер FLIR воспринимают разницу температур ниже 0,02 ° C (20 мК), предлагая количественные и глубокие измерения для выявления проблем в самых глубоких частях тела или кожи в биомедицине. Благодаря высокой способности обнаружения моделей камер FLIR в биомедицинских приложениях, медицинские исследователи достигают более понятных и точных результатов [8].Однако, поскольку модели камер SEEK с тепловыми датчиками недостаточны для записи тепловых изображений в биомедицинских исследованиях, эти модели камер обычно используются для диагностики зданий, на открытом воздухе, для пожаротушения и в коммерческих целях. Основная причина такой ситуации заключается в том, что модели камер SEEK созданы для того, чтобы напрямую исследовать источники тепла с помощью приложений для смартфонов, и эти приложения могут превратить смартфон в тепловизионную камеру. Еще одна причина предпочтения моделей камер SEEK заключается в том, что они более экономичны, чем другие модели тепловизионных камер [9].В таблице 1 кратко описаны общие различия и сходства двух конкретных моделей инфракрасных камер.