近年來，隨著光電、計算機及數字成像技術的發展，越來越多的光學技術被用於醫學診斷領域。廣州呼吸疾病研究所鍾南山院士領導的團隊，在紅外熱成像（IRTI）技術和光學相幹斷層成像技術（OCT）診斷肺血管病方麵做了大量工作，本期A9~A10版特邀鍾院士組稿，對以上工作進行介紹。

　　IRTI技術最初用於軍事領域，後逐漸用於工業、醫學、科研等領域。近10年來，IRTI技術發展迅速。作為一種功能成像技術，IRTI能夠通過溫度變化了解肢體血流狀態，將其用於肢體深靜脈血栓形成（DVT）的檢測，可有效識別DVT。由於功能改變早於結構改變，因此功能成像檢測可早於結構成像檢測發現血管病變。我們的研究也顯示，對於部分病例，IRTI檢測早於超聲、血管造影發現血管問題。IRTI技術對DVT的應用，可以說是從“軍事偵測到栓塞篩查”的“轉化醫學”研究。

　　典型病例

　　患者女性，47歲，行“子宮肌瘤切除術”後出現左下肢反複腫脹，因疼痛10天入院。

　　IRTI檢測與多普勒血管加壓超聲（CPUS）檢測均診斷為DVT，並於治療後分別用IRTI和CPUS進行療效評價（圖1、2）。

　　紅外熱成像技術檢測原理

　　IRTI是一種新型功能成像技術，是集醫學、紅外遙感、光電、計算機、信息和圖像處理技術於一身的一種能被動截取和解讀人體熱場信息的醫學功能影像裝置。

　　人體是一個天然的生物發熱體，由於解剖結構、組織代謝、血液循環和神經功能狀態的不同，人體各部位的溫度也不同。因此，從人體表麵不同部位能夠輻射出不同強度的紅外線，在體表形成不同溫度的熱場，再通過“光-電轉換技術”，用紅外采集鏡頭接收輻射出的紅外線，並轉換成溫度，從而形成熱圖像。這些熱圖像是物體本身的熱輻射通過IRTI係統形成的，它把不可見的物體表麵熱分布以人眼可見的圖像形式顯示出來，將人眼的視覺範圍擴展到紅外區域。同時，IRTI還可給出目標物體的溫度值信息。因此，借助於熱圖像，可以快速獲得被測物的狀態和溫度信息，並記錄下來，以便進行進一步分析，並根據溫度的狀態與變化來診斷疾病和評價人體功能狀態。

　　紅外熱成像技術在醫學中的應用

　　事實上，從最早的水銀溫度計到采用大規模集成電路芯片的快速紅外探測器，IRTI技術用於醫學已有近兩個世紀的曆史。至今，水銀溫度計仍是最為普遍使用的記錄人體溫度的工具，而現代的IRTI技術可以清晰地記錄人體瞬間向外輻射的熱能信息，通過非接觸遙感接收實施動態監測。

　　從水銀溫度計到非接觸式紅外測溫儀，再到紅外熱成像圖的發展，這不僅是從點的溫度到線的溫度、再到麵的溫度的擴展，也不僅局限於從刻度溫值到數字溫度、再到數字圖像溫度的巨大飛躍，更是科技進步的充分體現，正是這種非接觸式、準確、快捷的數字溫度或數字圖像溫度的紅外技術，在發生重大突發性公共安全事件（如傳染性上呼吸道感染）時的早期檢測中起到了重要作用，被用於諸多公共場所，如機場、口岸、醫院等，對高度可疑者進行排查與篩檢。

　　由於表皮溫度與肢體血流量密切相關，而肢體溫度主要依賴於外周的血流量。基於IRTI對肢體血管性疾病具有高度敏感和相對特異的突出優勢，我們開發出“紅外熱成像-動靜脈血管篩查係統”，以用於肢體動靜脈疾病（深靜脈栓塞和動脈閉塞等）的篩查。

　　紅外熱成像技術優勢與特性

　　為被動接收裝置，敏感、高效、準確、無害

　　由於紅外線對於人眼是不可見的，人們對它沒有像對可見光那樣的直接感受，必須用對紅外線敏感的紅外探測器才能接收到。

　　IRTI正是一種被動接收輻射的儀器，它不能向被攝目標發送任何光（波）束或射線，無輻射、無創傷、無侵襲、非接觸、不改變被測目標的性狀，患者無痛苦，對人體沒有任何危害，被稱為“綠色”檢測。它把我們的視覺從可見光延伸到了紅外光，使我們能看到發熱物體自然發出的光。

　　近年來，隨著科技的進步與發展，IRTI檢測更加快捷、方便，且信息量大，重複性好，不受環境等因素的限製。此外，隻要物體在絕對零度（-273℃）之上，就會產生紅外熱輻射，其所發出的紅外光就會被被動接收，因此，IRTI是高度敏感的，具有高效、準確的優勢，且能夠清楚地顯示出目標物體當前的功能狀態。

　　可反映機體功能狀態，有利於疾病的早期診斷

　　目前，影像檢測如磁共振成像（MRI）、CT、X線及多普勒超聲等均是針對機體解剖結構的檢測技術。盡管這些檢測可以透視到機體內部，並可達到多角度、全方位的視角，以提供機體結構異常和病理信息，但它們都隻能顯示機體組織形態結構的異常，卻不能完全反映出機體組織的功能變化。事實上，當機體內部發生結構性病變時，機體組織器官已經發生了質的變化，即，在機體內部組織形態發生變化之前，其功能性病變已經發生。

　　此外，MRI、CT、X線及血管加壓超聲（CPUS）檢測觀察的是靜止狀態下機體的結構，而IRTI技術則是一種生理學檢測，通過檢測機體輻射出的不同強度紅外線在體表的成像來觀測機體的功能狀態，並準確反映出機體細胞代謝水平的能量變化特點和規律。

　　由於功能變化是生理動態的過程，無論人體多麼複雜，體內的熱量總會通過熱傳導到達機體表麵，其熱分布是許多簡單概數分布的疊加，故身體機能的動態觀測比靜態觀測更具有“先兆性”。目前，初步認為IRTI技術具有以下幾個特性，即：“血管功能成像”、“敏感性”、“準確性”、“預警”和“示蹤”特性。

　　與上述結構影像檢測技術相比，IRTI除了是“綠色檢測”外，還具有無可比擬的優勢：檢測方便（如同照相）、成像速度快（30禎/秒）、檢查時間短（3~10分鍾）、成本低等，IRTI與CPUS檢測的比較見表。這種早期的功能性檢測有望用於基層單位對DVT等實施大範圍的健康普查，對DVT的早期篩查、早期防治具重要意義。