红外技术在医疗方面的应用.docx

红外技术在医疗方面的应用.docx

《红外技术在医疗方面的应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《红外技术在医疗方面的应用.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

红外技术在医疗方面的应用

红外技术在医疗方面的应用

摘　　要

随着科学技术的不断发展和医疗水平的不断提高，红外技术在医学检测，人体保健和疾病治疗等方面所发挥的作用越来越大，受到的重视也越来越高。

由于生活质量的提高，人们更加注意人体保健，关注自身的健康情况，因此对红外技术在医学上的应用方面的研究一直在不断深入。

本文通过对红外线基本性质和特点的介绍，阐释了红外线在人体生理方面产生效果的作用机理；说明了利用红外技术在疾病诊断上的应用原理和红外热像仪的基本成像原理以及它的一些优点；同时介绍了红外技术在人体生理保健和疾病治疗上的一些应用以及相关的医学产品。

关键词：

红外线；作用机理；疾病诊断；红外热像仪；医疗保健

Infraredtechnologyinmedicalapplications

ABSTRACT

Asthescienceandtechnologyunceasingdevelopmentandmedicallevelunceasingenhancement,theinfraredtechnologyinmedicaltesting,thehumanhealthprotectionanddiseasetreatmentplayabiggerrole,anditismoreandmoreattention.Becauseoftheimprovementoflifequality,peoplepaymoreattentiononthehumancareandfocusontheirownhealth,theinfraredtechnologyapplicationinmedicalresearchhasbeeninconstantdepth.ThispaperintroducesthebasicpropertiesandcharacteristicsofInfraredray,explainsthemechanismofInfraredeffectsonhumanphysiologicalaspects;explainstheapplicationprincipleofusinginfraredtechnologyonthediagnosisofdiseaseandthebasicimagingprincipleofInfraredthermographyandsomeofitsadvantages;meanwhileintroducessomeapplicationsofinfraredtechnologyonthehumanhealthprotectionanddiseasetreatmentandintroducessomerelatedmedicalproducts.

Keywords：

infraredray；mechanism；diseasediagnosis；infraredthermography；medicalcare

目　　录

1　红外线对人体的影响及作用机理…………………………1

1.1　红外线的基本性质……………………………………………1

1.2　红外线对人体的作用………………………………………1

1.3　红外线治疗的机理…………………………………………1

２　红外技术在疾病检测上的应用……………………………2

2.1　应用原理……………………………………………………2

2.2　红外热像仪基本成像原理…………………………………3

2.3　红外热像仪的优点…………………………………………5

３　红外技术在生理保健和治疗上的应用……………………6

3.1　光浴………………………………………………………6

3.2　两种医用红外线光源………………………………………6

3.3　其他疾病的治疗……………………………………………6

结束语……………………………………………………………８

参考文献…………………………………………………………９

1　　红外线对人体的影响及作用机理

1.1　红外线的基本性质

红外线是不可见光线，波长为自0.76至400微米。

它是一种电磁波，当它通过放射方式辐射到物体时，被物体吸收的辐射能传递给物体内的原子、分子等粒子，使这些粒子发生不规则运动，引起物体的升温作用，称为红外线的一次效应，也称为增温效应。

产生一次效应的同时，物体也随之发生其他的化学、物理等改变，这称之为物体吸收红外线辐射后产生的二次效应，也称为继发效应。

1.2　红外线对人体的作用

红外线对人体皮肤、皮下组织具有强烈的穿透力。

近红外线或称短波红外线，波长0.76～1.5微米，穿入人体组织较深,约5～10毫米能直接作用到皮肤的血管、淋巴管、神经末梢及其他皮下组织；远红外线或称长波红外线，波长1.5～400微米，绝大部分被反射和为浅层皮肤组织吸收，穿透皮肤的深度仅达0.05～2毫米。

外界红外线辐射人体产生的一次效应可以使皮肤和皮下组织的温度相应增高，促进血液的循环和新陈代谢，促进人的健康。

红外线理疗对组织产生的热作用、消炎作用及促进再生作用已为临床所肯定，通常治疗均采用对病变部位直接照射。

近红外微量照射治疗对微循环的改善效果显著,尤以微血流状态改善明显。

从而对改善机体组织、重要脏器的营养、代谢、修复及功能有积极作用。

1.3　红外线治疗的机理

红外线治疗的基础是温热效应。

在红外线照射下，组织温度升高，毛细血管扩张，血流加快，物质代谢增强，组织细胞活力及再生能力提高，具体来说对人体有以下作用：

（1）、激活生物大分子的活性。

在红外光子，特别是2-6微米红外光子的作用下，使生物体的分子能级被激发而处于较高振动能级，这便激活了核酸蛋白质等生物大分子的活性，从而发挥了生物大分子调节机体代谢、免疫等活动的功能，有利于机体机能的恢复和平衡，达到防病、治病的目的。

（2）令水分子活化，提高身体的含氧量。

远红外线能使水分子产生共振，变成独立水分子，提高身体的含氧量，细胞因而能恢复活力，提高抗病能力，延缓衰老。

（3）、促进和改善局部和全身的血液循环。

红外作用于皮肤后，大部分能量被皮肤所吸收，被吸收的能量转化为热能，引起皮温升高，刺激皮肤内热感受器，使血管平滑肌松驰，血管扩张，血液循环加强。

另一方面，由于热作用，引起血管活性物质的释放，血管张力降低，浅小动脉、浅毛细管和浅静脉扩张，血液循环加快，血液循环得以改善。

（4）、增强新陈代谢。

如果人体的新陈代谢发生了紊乱，引起体内外物质的交换失常，那么，各种疾病将会不约而至，给人体造成极大的麻烦。

通过红外的热效应，可以增强细胞的活力，调整神经体液机制，加强新陈代谢，使体内外的物质交换处于平稳状态。

（5）、提高免疫功能。

经临床观察，红外确有提高机体的巨噬细胞吞噬功能，增强人体的细胞免疫和体液免疫功能，有利于人体的健康。

（6）、具有消炎、消肿作用。

红外线治疗慢性炎症时，改善血液循环，增加细胞的吞噬功能，消除肿胀，促进炎症消散。

红外线可降低神经系统的兴奋性，有镇痛、解除横纹肌和平滑肌痉挛以及促进神经功能恢复等作用。

在治疗慢性感染性伤口和慢性溃疡时，改善组织营养，消除肉芽水肿，促进肉芽生长，加快伤口愈合。

（7）、镇痛作用。

红外的热效应，降低了神经末梢的兴奋性；血液循环的改善，水肿的消退，减轻了神经末梢的化学和机械刺激；红外的热作用，提高了痛阈，以上种种原因，均起到缓解疼痛的作用。

２　　红外技术在疾病检测上的应用

2.1　应用原理

近红外线对人体组织有较强的穿透力，而且，近红外线对人体组织具有较高的选择性，人体不同组织学结构的软组织对透照穿过的光线吸收率不同，血红蛋白对近红外线、细胞对可见光等有较强的吸收率。

恶性肿瘤组织中这两种成分都比正常腺体明显增多，所以透照检查时乳房的皮肤、脂肪、血管、正常腺体和异常病灶等会在显示屏上呈现不同的影像。

该技术具有无辐射、快速、简便易行、无损伤、价廉等优点。

人体不同部位的温度各不相同，有炎症和肿胀的部位温度也会有相应的变化。

一般来讲，人的头部和内脏温度较高，其中肝脏温度最高，而人体表面皮肤和肢体末端温度较低，其中脚部的温度最低。

当人体组织有恶性肿瘤或严重病变时，由于血液供应丰富，新陈代谢旺盛，局部温度较周围高，而良性肿瘤则升温不明显。

当体内有炎症时温度也会有相应升高。

图1至图3反映了几种疾病的红外热成像。

图1软组织挫伤　　　　　　　　图2阑尾炎

　图3乳腺肿瘤

近年来有人发现近红外线无创伤检测能灵敏反映早期肝硬化时血、氧含量的变化，早期肝硬化时，血及氧波形节律不规则、自功率谱主频峰位置后移在1．0—1．5Hz间，且出现多峰。

表明近红外线无创伤检测早期肝硬化有一定价值。

还可以通过应用近红外线检测及血乳酸测定手段，探讨多巴胺及去甲肾上腺素在治疗脓毒性休克过程中对全身及局部器官组织氧合及灌注的影响，指导临床更合理、更安全地选择升压药。

2.2　红外热像仪基本成像原理

自然界中凡是温度高于绝对零度（即-273℃）的任何物体都能产生红外辐射，皆可视为红外辐射源，人体也是一个红外辐射源，其辐射的峰值波长为9．348μm，具有很高的辐射本领。

人们根据人体的热辐射特性，选取与之相匹配（相应敏感波长）的红外探测器探测人体的热辐射，根据测得的辐射能量大小，就能知道温度的高低。

红外热像仪能被动接收人体的红外辐射，并把这种辐射信息转换成人眼能观察到的红外热图像。

图4反映了几种通过红外热像仪拍摄的物体。

图4-1工厂图4-2电动机图4-3牲口

图4几种红外热像仪拍摄的物体

普郎克通过量子理论推导出的波长、温度与黑体辐射能量的关系式，它定量的确定了不同温度的黑体在各个波段中的辐射能量的大小，是红外技术的理论基础其表达式如下：

式中，

，

，

。

图5反映了波长、温度与黑体辐射能量的关系图

图5波长、温度与黑体辐射能量的关系图

医用红外热像仪由红外摄像头、工作台车、内部黑体源、数据处理及控制电路、系统分析软件，计算机主机及显示器打印机等几部分组成其壁本结构。

系统组成如图6所示。

图6医用红外热像仪系统

2.3　红外热像仪的优点

热像仪的以不同颜色代表体温分布状态的多元化信息的红外图，通过采集人体温度变化的信息和对热圈的分析，便可提前发现病变，对人体健康有预警作用．对疾病的诊断有重要的早期提示作用。

为临床诊病提供重要依据。

以往的医学影像设备所产生的x线，r射线，强磁场，核辐射以及所用的造影剂，显像剂对人体都有不同程度的伤害。

而红外热像仪在操作时处于被动接收状态，对人体无任何损害或副作用，频繁使用也不会对人体产生不良影响。

图7是一种红外热像仪。

图7红外热像仪

３　　红外技术在生理保健和治疗上的应用

3.1　光浴

光浴的作用因素是红外线、可见光线和热空气。

光浴时，可使较大面积，甚至全身出汗，从而减轻肾脏的负担，并可改善肾脏的血液循环，有利于肾功能的恢复。

光浴装置可分局部或全身照射两种。

局部浴可改善神经和肌肉的血液供应和营养，因而可促进其功能恢复正常，而全身光浴可明显地影响体内的代谢过程。

根据光浴箱的大小不同，在箱内安装40～60W的灯泡6～30个不等。

光浴箱呈半圆形，箱内固定灯泡的部位可加小的金属反射罩。

全身光浴箱应附温度计，以便观察箱内温度，随时调节。

3.2　两种医用红外线光源

红外线辐射器：

将电阻丝缠在瓷棒上，通电后电阻丝产热，使罩在电阻丝外的碳棒温度升高（一般不超过500℃），发射长波红外线为主。

红外线辐射治疗仪红外线辐射器有立地式和手提式两种。

立地式红外线辐射器的功率可达600～1000瓦或更大。

近年我国一些地区制成远红外辐射器供医用，例如有用高硅氧为元件，制成远红外辐射器。

图8是一种红外线辐射治疗仪。

图8红外线辐射治疗仪

白炽灯：

在医疗中广泛应用各种不同功率的白炽灯泡做为红外线光源。

灯泡内的钨丝通电后温度可达2000～2500℃。

白炽灯用于光疗时有以下几种形式：

立地式白炽灯：

用功率为250～1000W的白炽灯泡，在反射罩间装一金属网，以为防护。

立地式白炽灯，通常称为太阳灯。

手提式白炽灯：

用较小功率（多为200W以下）的白炽灯泡，安在一个小的反射罩内，反射罩固定在小的支架上。

3.3　其他疾病的治疗

软组织损伤：

应用超激光照射治疗，改善了局部的微循环，有利于药物在局部的扩散和组织的利用，肌肉松弛和局部疼痛的缓解阻断了疼痛的恶性循环，有利于患者的治疗和恢复。

近期国外研究表明，近红外线对组织伤口愈合有促进作用。

帕金森疾病的治疗：

发病机理被证实是源于线粒体的功能紊乱。

线粒体的作用通过治疗学方法证实是有用的，目前研究证实实验显示经过近红外线每天两次照射能提高细胞ATP，降低神经元细胞凋亡数量。

由此表明经近红外线处理能够通过提供细胞活性，治疗帕金森相关的由神经毒性导致的神经元损害。

结束语

由于红外线医疗具有提前诊断，价格低廉和对人体无丝毫伤害等优点，而且具有独特的保健和辅助医疗的作用，因而应用在医学上的意义深远，有极大的研究价值。

随着研究的继续深入，红外物理技术的发展将会更加迅猛，在医疗上的应用范围将不断扩大，价格也会越来越低。

我们有理由相信红外技术将在更广阔的医学领域发挥更大的作用。

参考文献

[1]张晓方，刘建军．近红外光无创伤检测早期肝硬化的实验研究[J]．生物医学工程学杂志，2005，22（4）：

795~797

[2]吴丽娟，何权瀛．近红外光检测多巴胺及去甲肾卜腺素对脓毒性休克患者组织氧合的影响[J]．中日友好医院学报，2008，22（5）：

259~262

[3]陈丽华，林峰.近红外线在临床医学应用中的研究进展[J].现代临床医学,2010,36

（1）11~12

[4]XX百科，14:

41创建