红外热像仪在激光整形美容治疗中的温度测控应用

医学激光技术的发展已有四十多年历史，近二十年来作为一种选择性光治疗手段被广泛用于激光美容领域。面部及全身的整形美容治疗，主要作用机制是基于“选择性光热分解”、“选择性光热凝固”、光动力治疗、弱激光照射等原理及方法。除了非热效应的激光疗法外，基于“选择性光热分解”和“选择性光热凝固”方法及激光外科手术方法如剥脱性点阵激光、超脉冲CO2激光等治疗方法在实施治疗的同时都会对人体病灶的皮肤及粘膜等器官带来不同程度的光热效应，从而对皮肤和粘膜产生一定程度的热损伤，引起相应的组织破坏及修复反应，导致临床上出现治疗区域的各种不良反应及副作用、并发症等。

从短期的红斑、水疱等不良反应，到皮肤色素异常，毛发脱落，皮肤和粘膜纹理改变，疤痕形成，面肌萎缩等并发症。如何减少或减轻这些不良反应及并发症是激光在医学上应用时得到越来越多关注的问题及亟待研究的课题。以“选择性光热分解”原理开展的激光治疗为例，激光治疗中有几项重要参数，如波长，脉冲宽度，光斑直径，能量密度等。其中，波长，脉冲宽度，光斑直径由病灶的性质、位置和严重程度决定，而能量密度则需要根据病灶性质及皮肤粘膜的实际情况进行个性化调整。

皮肤中的主要靶色基包括黑色素及血红蛋白。Nanni等的研究指出，皮肤的黑色素密度是决定其所能承受的激光能量密度的主要因素。而黑色素密度在不同个体，甚至是同一个体的不同部位之间及不同组织层次和结构中都存在差异。表皮中的黑色素细胞吸收激光能量并升温，较高的能量可以在一定程度上提高单次治疗效果。如果能量过高，会造成治疗区病灶周围组织的升温过高，产生水疱和结痂，从而带来色素减少或沉着，疤痕形成等副反应。

现有的几种皮肤黑色素密度评价方法包括光声诊断法，可见光反射光谱法，比色法。尽管这些方法可以提供如表皮吸收系数，表皮黑色素密度以及表皮厚度等一系列参数，临床医生仍需要更多的信息才能判断能量密度的大小和副作用出现之间的关系。为了明确他们之间的关系，研究者建立从激光传导、产热到产生组织损伤一系列过程的体外模型。在这个模型中，研究者需要假定损伤机制明确，组织视觉参数值，组织损伤率以及制冷剂的制冷效率等均已知。因此，这个相对详尽的模型需要一系列的假设作为支撑。如此复杂和繁琐的假设可能是该模型无法广泛应用于临床的重要原因之一。

同样，在治疗血管性疾病时，患者病灶内血红蛋白密度直接反应出相应病灶处皮肤以及深层组织对于激光能量的吸收多少。而血管组织的密度及血红蛋白含量、血液流速也都是影响血管性病灶靶组织吸收光能的重要因素。与黑色素密度的评价类似，血红蛋白密度的评价同样需要一系列参数的假设和模型推导。值得注意的是，由于血红蛋白密度具有可变性和不可预测性，其影响因素更多，例如患者体位，环境温度等，所以即使建立血红蛋白密度评价的一种较精密模型，其临床应用价值必然也受到更多假设和未知参数的制约。

Verkruysse等在一项探索个体激光照射安全剂量的研究中，试图寻找一种相对简便，客观且不需额外建模的非接触式温度监测技术。他们发现，利用脉冲式红外热像仪进行皮肤温度测量安全有效。James等的研究比较了红外热像仪和热敏检测装置在运动员皮肤温度测量中的效用，提出红外热像仪更适用于被测量物相对静止的情况。继而，Mohammed等利用红外热像仪测量婴幼儿血管瘤的表面温度，根据测量温度与基线的差值多少推断病灶是否进入消退。Mohammed认为，红外热像仪是一种检测婴幼儿血管瘤可靠而有效的手段，且具有无创、方便和婴儿易耐受的特点，适合于日常的临床应用，并推断红外热像仪实时而客观的监测结果将来可用于常规温度监控及治疗效果评价等方面。类似的，Sibbald等将红外皮肤测温仪运用于足部皮肤温度监测，探索糖尿病足的足部温度与局部创伤后是否发生溃疡的关系。

因此可以通过非接触式温度监控确定治疗副作用的出现原因，从而对各类激光整形美容治疗用于不同皮肤类型的安全能量密度进行研究。

值得注意的是，“选择性光热凝固”治疗及激光光刀和剥脱性激光治疗时，激光能量由水作为靶色基大量吸收，从而对皮肤及粘膜的热损伤最大且严重。但是迄今为止，对上述各种激光治疗技术和手段在临床应用时缺乏一种无创的实时温度测控的系列研究。

1.研究目标

激光治疗技术和手段在临床应用时缺乏一种无创的病灶范围整体的实时温度测控的系列研究。研究通过现有的环境科学领域应用的便携式红外热像仪进行激光整形美容治疗过程中的患者皮肤或粘膜区域温度测控的系列研究，从而了解各种激光治疗过程中皮肤组织升温图像的实时热点温度及曲线探索不同类型激光治疗中参数设置与并发症的关系，以期为激光整形美容治疗领域的安全治疗参数范围划定提供参考。

2.结果

2.1热成像图

红外热像仪实时显示伪彩色状态下的热成像图，并进行记录。（图1）热像仪监控区域内以单个像素点对应实际面积为监测单位的温度值，测量精度为0.4℃热像仪配套软件以直方图形式显示温度分布情况。

 

图1红外热像仪呈现的术前及术中患者面部伪彩色图像

图中可以观察到，图像以伪彩色形式直观显示测量区域内各像素点温度，色调由冷至暖对应温度从低到高。视频动态记录过程中，伪彩色随患者面部局部区域温度变化实时调整，并有十字标记定位测量区域内最高温和最低温的绝对值，精确至0.4°C。

 

图2软件处理临床采集的视频及图片资料，生成直方图，直观显示测量区域内不同温度像素点的数量多寡

3.总结与展望

随着激光和光电技术在面部及全身的整形美容外科领域的广泛应用，治疗不当时出现的不良反应和并发症便时有发生，临床也并不少见。本文对几种代表性的整形美容外科领域常用的激光和光电技术应用中的皮肤温度变化情况进行了红外热像仪监测，并进行统计及曲线绘制。

采用“选择性光热分解”、“选择性光热凝固”等原理进行激光整形美容治疗，都是利用靶色基吸收激光能量后产生物理及化学变化，并产生一系列生化反应的过程。因此，治疗过程中的剂量不准确、皮肤光敏感性一过性增加等原因均有可能导致热量过多释放到靶色基周围组织，引起皮肤不良反应，严重者出现并发症。

本文中的研究采用的红外热成像仪，使用方便，成像效果好，在测量时便可直观地观察到皮肤温度的瞬时变化情况。仪器采用伪彩色显示，且彩色转换灵敏，对数据的后续记录和处理带来很大方便。

本文中的统计显示目前主流激光整形美容仪器在推荐治疗剂量下，对于皮肤分型III型的皮肤安全性良好。同时也不能忽视仍偶有不良反应的发生。目前，本研究已经获取大量临床激光整形美容治疗的皮肤温度数据，并仍在不断完善中，将为进一步研究并建立个性化治疗方案奠定基础。