Физические основы термографии

У человека тепловое излучение составляет наибольшую долю теплопотерь (около 50%). Максимум излучения приходится на длину волны l = 9,5 мкм.

Мощность, теряемая телом человека при взаимодействии с окружающей средой посредством излучения, рассчитывается по формуле , где S – площадь поверхности, a – коэффициент поглощения, Т₁ – температура поверхности тела или одежды, Т₀ –- температура окружающей среды.

Для одетого человека под температурой Т₁следует понимать температуру поверхности одежды. Рассмотрим следующий пример.

Пример. Для раздетого человека, температура поверхности кожи которого 33 °С (306 К), а площадь поверхности 1,5 м², мощность потерь за счет теплового излучения при температуре окружающей среды 18°С (291 К) равна 122 Вт.

При той же температуре окружающей среды в хлопчатобумажной одежде, температура поверхности которой 24°С (297 К), мощность потерь в несколько раз меньше:

Р_од = 37 Вт.

Тепловое излучение человека может быть использовано как диагностический параметр.

Термография – диагностический метод, основанный на измерении и регистрации теплового излучения поверхности тела человека или его отдельных участков.

Определение различия температуры Т поверхности тела осуществляется двумя способами.

1. Использование жидких кристаллов, физические свойства которых чувствительны к небольшому изменению температуры. По изменению цвета жидких кристаллов можно определить местное изменение температуры.

2. Использование приборов ночного видения, тепловизоров. В технической системе тепловизора используются электронно-оптические преобразователи, предназначенные для преобразования изображения из одной области спектра в другую. На входной элемент системы подается сигнал в области ИК излучения, а воспроизводится на экране телевизора в области видимого света. Части тела с разной температурой различаются на экране либо цветом, либо интенсивностью (тепловой портрет). Современные методы измерения позволяют отличать участки тела, разность температур которых составляет 0,2°.

Исследование распределения температуры кожи важно для функциональной диагностики. При патологических состояниях внутренних органов могут образовываться стойко существующие кожные зоны с измененной температурой. Различные патологические состояния характеризуются термоасимметрией и наличием температурного градиента между зоной повышенного или пониженного излучения и симметричным участком тела, что отражается на термографической картине и имеет диагностическое и прогностическое значение. Термографический метод облегчает дифференциальный диагноз между доброкачественными и злокачественными опухолями. Этот метод является объективным средством контроля за эффективностью терапевтических методов лечения. Так, при термографическом обследовании больных псориазом было установлено, что отдельные папулы, а также псориатические бляшки не всегда обладают повышенной теплопродукцией по сравнению с окружающим кожным покровом. При наличии выраженной инфильтрации и гиперемии в бляшках отмечается повышение температуры. Постепенное снижение температуры до уровня окружающих участков в большинстве случаев коррелирует с клинической картиной заболевания, свидетельствующей о регрессии процесса на коже.