红外热成像技术在临床疼痛评定标准中的应用进展

疼痛虽然是一种主观感觉，但其相对应的组织或器官一般都会出现炎症（感染性或非感染性炎症）反应，局部会产生热态（热场）的变化，只是由于以往缺少相应的疼痛检测技术，临床医师难以了解与掌控疼痛及其疗效判断。目前先进的红外设备温度分辨率已达到 0.05 ～ 0.08℃，对组织器官的热态变化检测非常敏感，这为临床开展疼痛研究和诊疗工作提供了新的影像技术手段 , 且该技术为非接触性、低耗能、无辐射、无损伤、安全有效，便于信息储存，是一项具有前瞻性的研究项目和值得推广的新技术。本文就红外热成像技术在评定运动系统疼痛中的应用进展作一综述。

1.体热医学历史

人体皮肤表面布满丰富的神经、血管末梢，自主神经通过调节皮下血管流量维持人体不同部位的温度。如果人体有某些病理、生理变化，往往出现体表温度的变化。历代诸多学者关注人体局灶皮肤温度变化，特别是人体不对称性温度改变。公元前 400 年稀腊Hippocrates 已掌握了人体体表温度分布规律，在体表涂抹薄层黏土，优先干燥部位提示病灶位置，这就是体热诊断技术的创始。此后，更精确的体温测试仪器陆续问世，1592 年，Galileo 开始发明Thermoscope， 后来 Jean Rey（1630）、Roemer（1702）、Fahrenheit（1714）、 Celsius（1742）等发明创造了各种温度测试仪器。临床医学用体温计于 1871 年由 Wunderlich 首先发明。与此同时，William Herschel 于 1800 年发现了红外线，40 年后，他的儿子 John G. Herschel 研究了红外线处理方法，并且命名为红外热图。关于红外线应用技术从第二次世界大战后开始广泛应用，Leo Massopurt 于 1948 年开始临床使用接触人体的红外热成像技术。1956 年，Lawson 依据 1929 年 Czerny 开发研制的 Evaporograph 观察了乳腺癌组织高温度成像。最初皮肤温度测试采用不同金属的 Thermocoupling 或者用油的 Evaporograph，后来采用便宜又灵敏的液晶近红外检查的神经根性热成像现象。1985 年，Mills 针对腰椎管狭窄症采用了单纯彩色热图比较构图基础，对上、下肢划分具体部位，测试了更加客观的温度差异。然而，液晶体热检查温度色彩变化变性因素多，特别是体表凹凸部位及广面积体热测试较困难。随着电子计算机的出现及电子理工技术的发展，计算机红外热成像诊断系统已得到成功开发。再不必经人体接触，可以自然姿态进行检测，而且也可以测定人体病灶细微的温度变化。

2.红外热成像技术的应用价值

红外热成像诊断原理是检测人体皮肤表面自然放出的极微量红外线，以彩色图像显示的方法利用电子计算机检查人体疼痛部位及其他疾病部位细微的温度变化。即对受刺激的感觉神经纤维有无疼痛做出客观视觉评价、测定的有效诊断方法。红外热成像诊断技术正在持续发展，目前主要用于评估脊髓及周围神经损伤等神经系统疾病、静脉瘤及深部血栓症等血管疾病、肌腱膜疼痛综合征、类风湿关节炎等关节骨骼疾病以及运动损伤、乳腺癌等肿瘤早期诊断及相关多种疼痛综合征及皮肤病的诊断。值得一提的是，近来国外有关法医学问题，鉴别真伪疼痛方面应用急剧增多，在案件侦破及量刑时起到了关键性的作用。在口腔科、耳鼻喉科及预防医学等领域的应用也在探索中。此外，最近我国中医学术界也在积极研究红外热成像中医学诊断技术，重整中医基础理论“寒热”概念及“经络”、“经穴”的客观化， 针灸及药物治疗前后经过比较分析，在协助中医辨证施治理论研究，协助提高疗效、缩短疗程方面得到广泛应用。红外热成像诊断技术不同于检查人体解剖结构的CT 或者MRI 等影像学装备，检查不是采用放射线而是检测人体自然放出的波长 8～12µm 的红外线，所以具有非侵袭、安全、可反复检测的优点，同时对其他临床检查方法有良好的辅助诊断作用。

3.红外热成像技术的主要应用

目前上述红外热成像技术使客观诊断疼痛及相关综合征成为可能 , 并且可以对各种疾病治疗前后进行比较。越来越多的医务人员开始应用该技术对疾病的治疗过程及治愈状况进行量化（表1）。

 

4.   红外热成像诊断标准

4.1关于体表温度分布的正常数值 体表温度的正常数值在红外热成像诊断时起着非常重要的作用。然而，人体体温随着不同的解剖部位、病理生理变化、环境影响而变化，目前临床实际应用中很难获得绝对的精确数值。这是红外热成像诊断的最大问题之一。外部影响环节主要有热对流、热放射和热蒸发。

4.2 诊断方法

4.2.1左右对比 是测试人体左右对称部位健侧与患侧温差的比较对照的方法。目前这种方法能克服大部分来自外界的影响因素，是在诊断方面最多采用的方法。

4.2.2体表热型（thermatome）血管性热型（angiologic thermatome）：皮肤局部表面温度直接与皮下血流有关，当局部出现动脉、静脉血流异常时可出现局部异常热型；神经性热型（dermatomal thermatome）：肢体皮肤规律带状分布着脊髓锥体束周围神经，当脊髓受损时，通过自主神经反射，调整相应肢体皮下小血管，这时出现局部皮肤温度改变；肌肉性热型（myotomal thermatome）：神经性热型往往伴肌肉性热

型，运动损伤方面局部肌肉急、慢性损伤出现局灶性热图变化；代谢性热型（metabolic thermatome）：局部组织代谢相关的炎症、肿瘤等出现的高温热图。乳腺肿瘤比较表浅，所以容易早期出现局灶性代谢性热图。

4.2.3其他诊断方法  以往检测是在人体与环境保持所谓稳定均衡条件下进行的，但很难维持或排除人体全身及环境因素的影响，如患者食物情况、检测中的声音、光线刺激等， 均无法控制，于是近期出现了各种检测手段。负荷病态生理检测方法：局部或全身增加负荷，改变外环境，如双手放入冷水或热水观察温度变化；动态系列热像检测方法：观察动态热像变化，如服药后通过体热变化观察药效变化等。

5.运动系统热像判读

5.1检查对象  人体骨关节、肌肉、周围神经等运动系统损伤及疾病时出现酸胀、麻木，甚至疼痛时均可行红外热像检查。如骨关节疾病：肩、髋、膝骨性关节炎，颈、腰椎间盘突出症，椎管狭窄症；周围神经疾病：末梢神经炎、偏瘫、四肢骨筋膜软组织损伤及炎症等综合征（图 1）。

 

5.2热像判读方法 获得准确的评估运动系统热像，不仅要掌握运动系统各种热图特性，而且要熟悉相关运动系统疾病的发病机制，因为热图判读需要与临床症状以及其他影像诊断相结合，就能得出准确的功能性和结构性诊断。

判读注意事项：首先整体观察热图，然后根据临床体征对可疑部位仔细检查；四肢左右对称性热图比较，本法判读运动系疾病热图非常有意义；观察局灶性高温或低温区比观察正常体温更重要；如发现左右不对称热型，应测算温差（ΔT）。检测时充分考虑局部解剖学分布特点，判读时注意询问中枢性神经肌肉障碍病史。

美国医学会 (American Medical Association, AMA) 指出，两侧体热不对称分布是红外热成像诊断判读时的关键因素。根据正常生理反应，人体温度通过脊髓神经中枢双侧肢体对称性调节体热分布。一般情况下，左右体部温度差平均在 0.3℃以内。然而体热分布出现明显的非对称时， 临床上认为是病症的表现。关于各种疾病的不同温度差变化， 许多学者做了大量的临床研究（表 2）。

 

红外热成像热图所显示的并非局部的绝对分布温度值， 而是显示即时左右部位相对温度差。此外，随着检查时间的变化，局部温度绝对值改变并不能代表异常征象；而且 ΔT 变化不是简单的疼痛现象表现，而是特征性疼痛综合征现象， 提示机体相关病理生理变化。笔者认为，热图判读原则上应当是当日即时左右对比热图分布变化，才具有重要意义。

6.红外热成像技术展望

现代红外影像技术是近十几年发展起来的 , 属功能性影像技术 , 它与传统的红外影像技术有着本质的认识区别和技术飞跃 , 也不同于B 超、CT、MRI等结构性影像技术，具有动态性特点，定位定量检测有待于继续开发，还没有达到其发展规模和成熟度，因此其临床应用尚需大量的循证医学研究证实，有必要抓住本研究运动系统主要疼痛性疾病建立评估标准。存在的风险与主要问题是热态差值测量的稳定性有待深入研究，在建立评估标准的同时需要不断完善和升级数字红外影像技术的软件分析系统 , 保证定位定量测定的稳定性与建立标准的可靠性。