廖結英，王天芳△，李 站，呂宏蓬，楊瑩瑩，韓鵬鵬

(1. 北京中醫(yī)藥大學，北京 100029； 2. 北京中醫(yī)醫(yī)院懷柔醫(yī)院，北京 101400)

物體溫度大于絕對零度(-273.15 ℃)就會有紅外輻射，而紅外輻射與溫度有關。人體是恒溫動物，是天然的生物紅外輻射源，如何跨過視覺障礙，將不可見的紅外輻射轉化成有形可見的具體熱像就產(chǎn)生了醫(yī)學紅外熱像學[1]。醫(yī)用紅外熱成像技術(Infrared thermography, IRT)是一門結合醫(yī)學、物理和計算機學等綜合科學技術，它運用光電技術探測人體熱輻射的紅外線特定波段信號，經(jīng)過一系列信號處理，將體表溫度轉化為視覺可分辨的圖像和圖形，并計算出溫度值，有助于疾病的研究及早期發(fā)現(xiàn)等[2]。

1 IRT在醫(yī)療學上的發(fā)展歷程

早在公元前480年西方醫(yī)學之父Hippocrates就提出：“人體某部分感覺過熱或過涼，表示這部分有疾病存在?！?593年伽利略發(fā)明了第一只溫度計；直到18世紀，英國William Hersch爵士發(fā)現(xiàn)太陽光譜包含的波長比用棱鏡觀測到的紅光波長更長；1840年威廉爵士的兒子Herschel用文字記載了不可見波長的存在；1934年Hardy描述了人體皮膚的紅外波長發(fā)射率超過4 nm，證明人體輻射集中在長波紅外波段，首次利用紅外輻射原理準確測量到人體皮膚溫度；1954年Winsor描述了一種熱敏電阻，它適用于通過傳導測量溫度的醫(yī)療用途，可用作輻射計；1950年英國外科醫(yī)生Lawson發(fā)現(xiàn)乳腺癌患處的皮膚溫度較高，1957年他用紅外熱圖掃描儀證實了乳腺患處溫度高于正常部位，也因此開創(chuàng)了臨床醫(yī)學熱成像這一領域，因此被稱為現(xiàn)代醫(yī)用紅外熱像之父；1960年Wallliam用輻射溫差電堆檢測了100例乳房病變患者，結果發(fā)現(xiàn)在57例乳腺惡性病變中檢測出54 例；1960～1961年，阿爾伯特愛因斯坦醫(yī)學中心的Gershon-Coheng發(fā)起了合作研究，以探索熱成像作為診斷工具的整體潛力；1963年在美國紐約成立了熱像圖研究機構，并開啟了臨床應用；1970年全世界約260家醫(yī)療研究機構研究紅外熱圖的疾病診斷；1972年歐洲熱像協(xié)會成立；1974年在阿姆斯特丹舉辦了首次醫(yī)學熱像會議，并提出紅外熱像儀的檢查指南；到20世紀80年代，熱像圖的專有名詞Thermography出現(xiàn)；1982年FDA批準IRT檢查可作為乳腺癌的一種輔助篩查方法；1997年世界上第一臺具有熱斷層功能的熱掃描成像系統(tǒng)由美國貝億公司開發(fā)完成，2002年美國決定用熱斷層技術來監(jiān)測乳腺癌的療效[1,3-6]。IRT的臨床應用已有60多年，在我國作為一種醫(yī)用診斷技術的研究始于20世紀60年代，70年代中期我國研制成功了首臺紅外熱像儀并應用于臨床診斷[7]。

2 現(xiàn)代醫(yī)學視角下IRT疾病診斷與療效評估

人體是一個天然的發(fā)熱體，通過體表不斷向周圍輻射紅外線，體表溫度受多種因素的影響，內(nèi)在因素如人體解剖結構、組織新陳代謝、皮下血液循環(huán)、皮膚熱傳導性及神經(jīng)狀態(tài)等[8-9]，外界因素如溫度、濕度等。人體具有一定的調(diào)節(jié)能力，當這些因素的影響超過這一調(diào)節(jié)能力，機體就會出現(xiàn)病變產(chǎn)生某些癥狀，而體表溫度變化就是判斷是否健康的重要標志之一。IRT作為監(jiān)測體表溫度變化的診斷技術，是繼B超、CT、X光、核磁共振等影像診斷技術的一個嶄新分支。B超和X射線等只有在病變發(fā)生到一定體積、密度時，才能被檢測出這種異常的結構與形態(tài)的變化，而IRT能夠實現(xiàn)從組織代謝或器官功能變化時的診斷，從疾病發(fā)生發(fā)展的進程看，功能的改變先于結構和形態(tài)，因此IRT具有能實現(xiàn)疾病早期診斷的優(yōu)勢[7]。隨著計算機技術的發(fā)展，IRT成像的質(zhì)量與速度得到了很大提升，應用范圍也擴展到醫(yī)學的各個領域，包括腫瘤學如乳腺癌、皮膚癌、疼痛學，血管相關疾病如糖尿病、雷諾氏病、炎癥疾病、風濕病、燒傷、藥物療效檢測與運動醫(yī)學等[6]。

2.1 IRT應用于腫瘤

腫瘤是機體在致瘤因子作用下，局部組織細胞增生形成的新生物，與周圍正常細胞比較，腫瘤細胞代謝快。腫瘤的診斷原理可根據(jù)代謝率異常和動靜脈吻合產(chǎn)生的高溫皮膚區(qū)進行鑒別診斷[9]。醫(yī)用IRT最先用于乳腺癌診斷，在過去20年有多種檢測技術被用于乳腺檢查如X光線，但用某一檢測技術檢測出的假陽性結果，可能用其他檢測技術為陽性，且X線潛在副作用[10]。周婭妮等[11]對125例乳腺疾病進行了IRT、乳腺超聲及乳腺鉬靶 X 線檢查，結果顯示乳腺IRT數(shù)學均值與乳腺的病變程度成正相關，IRT與乳腺超聲與乳腺鉬靶 X 線檢查結果比較，差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，IRT檢查對乳腺疾病的診斷一定程度上比乳腺超聲檢查更敏感。任珊瑛等[11]對1000例乳腺病患者進行了IRT檢查，結果發(fā)現(xiàn)乳腺癌和乳腺纖維瘤診斷符合率分別高達85%和100%。該研究指出，IRT能檢測出早期乳腺癌，因為癌組織的代謝變化比腫塊形成與血管變化要早，對較小的乳腺腫瘤能進行良性和惡性診斷，這對于其他檢查技術是很大挑戰(zhàn)。Magalhaes等[13]對14篇IRT用于檢測皮膚腫瘤的文章進行綜述發(fā)現(xiàn)，IRT已被用于描述和區(qū)分惡性與良性腫瘤以及不同類型的皮膚癌。IRT對微小腫瘤也有很大診斷價值。Balasubramaniam等[14]發(fā)現(xiàn)，局限性脈絡膜血管瘤(CCH)紅外成像顯示有暗珠狀空間，通過測量紅外圖像上存在的腫瘤內(nèi)脈絡膜血管環(huán)和血管叢，并確定腫瘤內(nèi)脈絡膜血管環(huán)對CCH的IRT診斷的敏感性和特異性，結果表明95.5%的CCH紅外熱圖上有血管環(huán)，瘤內(nèi)血管對CCH紅外熱圖的敏感性為95.4%，因此紅外成像的血管環(huán)對CCH的診斷靈敏度高，且紅外熱圖缺少血管叢，有助于排除CCH的診斷。

2.2 IRT應用于風濕、關節(jié)和疼痛性疾病

炎癥既可為感染性也可為非感染性，既可能是有益的防御反應，也可能是有害的自身攻擊反應，常表現(xiàn)為紅、腫、熱、痛和功能障礙等。出現(xiàn)炎癥時，由于血管擴張導致充血而使局部溫度升高。王曉非等[15]選擇31例手或足自覺發(fā)涼而無明確風濕性疾病體征者進行相應部位的IRT檢查，紅外檢測有58%(18例)的異常改變率，而機體免疫指標檢查結果發(fā)現(xiàn)，18例異常者中大部分存在機體免疫指標異常，而13例紅外為異常者中僅4例異常。由于風濕性疾病病變在血管炎性改變，疾病早期的血液循環(huán)異?；蛭⒀h(huán)障礙無法用肉眼觀察，而采用IRT檢查為爭取預防和治療帶來有利時機，這對早期風濕性疾病的診斷具有重要意義。非甾體類抗炎藥和甾體類抗炎藥用于風濕病關節(jié)炎的臨床試驗發(fā)現(xiàn)，IRT作為一種客觀的檢查手段，可以通過監(jiān)測溫度間接檢驗藥物劑量大小對疾病的療效[16]。Spalding等[17]發(fā)現(xiàn)，溫度升高與三維圖像檢測到手指關節(jié)腫脹高度吻合，對關節(jié)炎腫脹的診斷敏感性為67%，特異性100%。朱學才[18]受IRT肺癌診斷研究的啟發(fā)，首次對呼吸道炎癥性疾病進行IRT檢查，選取30例呼吸道炎癥患兒的胸、背熱圖，結合X射線檢查(陽性率為96.7%)，對熱區(qū)溫差在0.4 ℃或以上作為熱圖陽性，陽性率為66.7%，結果顯示紅外熱圖僅能顯示患部溫度升高，而不能像X線能顯示肺紋理增生，表明IRT檢查對診斷小兒呼吸道炎癥性疾病有一定的輔助診斷價值。李自立等[19]對IRT診斷脊柱疼痛性疾病，如頸椎病、腰椎間盤突出癥、強直性脊柱炎等特點進行了分析，根據(jù)疼痛的區(qū)域和范圍，指出代謝旺盛、血液循環(huán)豐富，如炎癥、腫瘤等疾病IRT溫度高；代謝較旺盛、血液循環(huán)較豐富的疾病，如肌肉勞損等紅外熱圖溫度次于前者；而代謝和血管循環(huán)功能低下、局部缺血的熱圖，如骨轉移痛則表現(xiàn)為明顯的低溫區(qū)域。

2.3 IRT應用于腺體和血管相關疾病

陳丁山等[20]對88例甲狀腺疾病患者采用彩色多普勒超聲和醫(yī)用紅外熱像儀檢查，結果二者對甲狀腺疾病的診斷符合率分別為79.5%和71.6%，而二者結合的診斷符合率為90.9%，大于2種單一檢查(P<0.05)，能提高甲狀腺疾病的診斷準確性。彭玲玲等[21]利用遠紅外熱像儀對18例涎腺(唾液腺)疾病患者進行了術前IRT拍攝和術后病理檢查，對照發(fā)現(xiàn)二者診斷符合率為81%，其中涎腺疾病越重診斷正確率越高，惡性腫瘤達100%。機體因內(nèi)外因素會導致血液循環(huán)不暢，血流堵塞產(chǎn)生的發(fā)炎、腫脹、靜脈曲張形成靜脈團等癥狀。IRT可用于血行障礙疾病或癥狀，如閉塞性血管癥、動脈狹窄、動靜脈血管畸形等，還可用于評估治療血行障礙的藥劑和各種療法的效果，以及判斷皮膚移植的成活狀況等[3]。IRT用于血管疾病診斷的優(yōu)勢能直觀反映病變部位的血液循環(huán)、微循環(huán)和組織代謝等狀態(tài)與變化[6]。Selvarani等[22]對1型糖尿病患者進行了紅外熱圖研究，他們通過對1型糖尿病和正常健康人的舌頭進行飯前飯后的紅外熱圖分析發(fā)現(xiàn)，正常舌在進食前后的熱活性區(qū)增加，因此認為通過舌頭紅外熱圖像能早期診斷糖尿病。

2.4 IRT應用于其他疾病

此外IRT還用于早孕診斷。黃東暉等[23]研究發(fā)現(xiàn)，早期宮內(nèi)妊娠婦女的紅外熱圖在子宮區(qū)呈現(xiàn)團塊狀高溫區(qū)，高溫區(qū)與周圍皮膚平均溫差明顯高于未孕婦女；早孕婦女的紅外熱圖在乳腺區(qū)呈現(xiàn)熱引流型高溫，高溫區(qū)與周圍皮膚平均溫差明顯高于未孕婦女。這對于妊娠婦女和胎兒是一種非接觸、無創(chuàng)與利于優(yōu)生優(yōu)育的早孕診斷方法。任時俊等[24]對45例陰囊部疾病進行了紅外熱圖檢查，診斷符合率86%。這一研究表明，紅外熱圖診斷對陰囊良性與惡性病變鑒別、精索靜脈曲張和不育癥等有診斷參考價值。Ortiz-Dosal等[25]通過對8名重癥監(jiān)護室的休克患兒使用數(shù)字IRT檢查發(fā)現(xiàn)，與沒有休克的重癥患者和健康兒童比較，休克患兒的遠端溫度顯著下降(下降至少7 ℃)，表明紅外熱像儀可用于監(jiān)測重癥監(jiān)護室患者的體溫，以便在早期發(fā)現(xiàn)休克而提前采取醫(yī)療措施。淺度燒傷和深度燒傷的臨床檢查存在一定問題。Singer A J等[26]使用IRT技術預測燒傷深度，對39例燒傷患者在第1天和第2天進行IRT檢查，非深度燒傷1～2 d平均溫度升高(1.5±2.3 ℃)，深度燒傷1～2 d平均溫度降低(-1.5±2.0 ℃)。1～2 d下降任意溫度都預示為深度燒傷，而升高任意溫度都預示為非深度燒傷。以最終燒傷深度為標準，IRT的整體診斷符合率明顯高于臨床檢查，分別為87.2%和54.1%。結果表明，在預測燒傷深度方面，使用IRT比臨床檢查更準確，而且有可能免除不必要的手術與降低手術的延誤。

3 IRT與中醫(yī)辨證分型與療效評估

3.1 IRT的中醫(yī)理論基礎

IRT應用于中醫(yī)藥研究，最早于對人體經(jīng)絡腧穴的研究，主要服務于臨床辨證和辨病[27]。IRT可作為中醫(yī)四診中望診的延伸[28]，如關于紅外熱成像的健康人與中風患者的面診研究等[29-30]，都符合中醫(yī)診斷的基本原理，如司外揣內(nèi)、見微知著和以常衡變。IRT通過獲取人體表面輻射的紅外熱能，通過信號處理，結合計算機技術將體表溫度轉化為可視、定量的紅外熱圖，通過觀察外部體溫變化以“司外揣內(nèi)”得知相應部位的病變狀況；根據(jù)人是恒溫動物，正常人體溫度分布具有一定的穩(wěn)定性和對稱性[31]，通過監(jiān)視機體體溫變化或者溫差的出現(xiàn)，“以常衡變”機體的健康狀態(tài)；同時，通過局部具體溫度變化，如局部皮膚溫度下降，結合其他癥狀和體征，可“見微知著”判斷血管阻塞或供血不足，從中醫(yī)整體觀的角度對病灶做出診斷。辨證論治是中醫(yī)診斷和治療疾病的思維方法與過程，而八綱辨證是其基礎。《黃帝內(nèi)經(jīng)》有“善診者，察色按脈，先別陰陽”“治病必求于本，本于陰陽”。陰陽兩證是其他六綱表、里、寒、熱、虛、實的總綱，而陰陽的典型表現(xiàn)就是寒熱，在紅外熱圖中寒表現(xiàn)為涼偏離，熱表現(xiàn)為熱偏離，寒熱越明顯偏離越顯著，因此根據(jù)“人體是一個紅外熱輻射”理論，IRT通過觀察體表溫度變化推斷機體病變狀態(tài)就有了中醫(yī)的理論基礎[26]。

3.2 IRT與中醫(yī)辨證分型

IRT用于中醫(yī)辨證分型的疾病種類多，如胃痛、胃食管反流、女性盆腔炎、多囊卵巢綜合征、腰椎間盤突出、骨關節(jié)炎、腫瘤、高血壓、腦供血不足等[32-39]。如許艷巧等[40]對130例胃痛患者8個證型的紅外熱圖分析發(fā)現(xiàn)，與健康組比較，寒邪客胃組和脾胃虛寒組相應的穴位溫度較低(P<0.05)，而濕熱蘊胃組和胃陰虧虛組相應的穴位溫度較高(P<0.05)，而其他證型與健康組溫度比較差異無統(tǒng)計學意義。因此，IRT檢查對于寒熱有關的證型診斷較有意義。王軼蓉等[41]通過對88例多囊卵巢綜合癥患者4種證型的經(jīng)穴紅外溫度對比發(fā)現(xiàn)，肝郁組和痰濕組乳中穴溫度左右兩側有差異，且乳中穴和帶脈穴相對溫度高于其他各組(P<0.05)；腎虛組腎俞穴和神闕穴的相對溫度明顯低于其他各組(P<0.05)；痰濕組中脘穴相對溫度低于其他各組，足三里相對溫度高于其他各組(P<0.05)。結合上述研究發(fā)現(xiàn)，IRT檢查對與寒熱無明顯關系的辨證分型也可能有鑒別價值。張信成等[42]對120例腰椎間盤突出癥患者的4種證候進行IRT鑒別，以健康人為對照組，對大腿外側和小腿后外側記錄兩側同區(qū)域溫度，結果與對照組比較各組的雙側溫差均高(P<0.05)，寒濕組溫差大于腎虛證組，血瘀組溫差大于濕熱證組，但差異均無統(tǒng)計學意義；血瘀組的下肢溫差高于寒濕組、腎虛組，差異有統(tǒng)計學意義。腰椎間盤突出癥的中醫(yī)證型與紅外熱圖溫度有一定的對應關系。宋青鳳等[43]對200例腰椎間盤突出患者進行辨證分型，對腰骶部和小腿進行IRT分析發(fā)現(xiàn)，各證型之間的腰骶部和患肢神經(jīng)支配區(qū)的溫度差異無統(tǒng)計學意義。胡思彥等[44]選取54例腰椎間盤突出癥患者進行類似研究發(fā)現(xiàn)，腰骶部和小腿的IRT溫度差異也無統(tǒng)計學意義。上述3個研究的結果有差異性，表明IRT對腰椎間盤突出的辨證分型存在局限性。宋青鳳和胡思彥的研究結果相似，這可能與紅外拍攝所選取部位、樣本量選取或試驗過程中的質(zhì)量控制等有關，還需要進一步的研究證實。

3.3 IRT對疾病中醫(yī)治療效果評估

邱揚等[32]采用IRT評估辨證論治98名女性盆腔炎性疾病的臨床療效，結果治療后盆腔紅外溫度顯著下降(P<0.05)，IRT檢測與臨床療效分別為96.9%和99.0%(P>0.05)，2種評估法效能相當。李洪娟等[45-46]研究發(fā)現(xiàn)，艾滋病患者的身體熱結構為督脈溫度下降，表現(xiàn)為上熱下寒，臟腑病變?yōu)樵柌蛔闩c氣血逆亂，中醫(yī)的辨證論治通過調(diào)整機體病變的熱結構，使身體能量分布恢復正常平穩(wěn)狀態(tài)，而IRT即可起到評估身體熱結構平穩(wěn)的作用，使艾滋病復雜的病理變化直觀化和數(shù)字化。宋青風等[41]對200例接受非手術綜合療法的腰椎間盤突出癥患者辨證分型后進行IRT檢查，結果發(fā)現(xiàn)與健康對照組比較，治療后腰骶部溫度降低，患肢神經(jīng)支配區(qū)溫度升高，差異有統(tǒng)計學意義，說明IRT能輔助腰椎間盤突出癥的療效評價。同樣，胡思彥等[42]的研究結果與之相似，表明IRT對腰椎間盤突出癥的療效評價具有積極的指導作用。解國華[47]對30名腎虛寒證的強直性脊柱炎中藥治療前后進行IRT檢測，發(fā)現(xiàn)脊背軟組織在治療前后溫差明顯下降(P<0.05)。李霞[48]對286例腦供血不足患者進行IRT輔助中醫(yī)辨證分型治療，3個月的治療有效率高達96.85%，這些研究均表明，IRT在對疾病療效的評估上具有顯著的輔助作用與參考價值。

4 結語

現(xiàn)代醫(yī)學和中醫(yī)學對IRT的臨床研究內(nèi)容與范圍都在不斷壯大。從疾病診斷角度看，IRT技術為多數(shù)疾病診斷的有效輔助檢查手段，但在某些疾病或癥狀診斷上，如面臨燒傷深度的判定及決定手術與否的臨床問題，卻是目前臨床檢查準確性所不及的。從中醫(yī)證候分型看，在證候特點分析除了對有溫度屬性的寒熱證候IRT區(qū)分比較明顯突出，其他證型的鑒別并沒有規(guī)律性特點，目前尚未見文獻報道IRT對某一疾病的證候分型判斷有明顯規(guī)律性，因此在中醫(yī)辨證方面IRT還存在一定的局限性。從療效評估看，很多疾病采用IRT評估療效顯著，但IRT評估疾病療效的范圍還需要進一步研究。從疾病診斷與篩查的效果看，療效評估與疾病或癥狀的種類和性質(zhì)是相關的，如燒傷患者的治療采用IRT檢查進行療效評估效果應很顯著。

IRT作為一種直觀化、視覺化、數(shù)字化的現(xiàn)代影像學技術，在我國醫(yī)學領域雖已有廣泛的應用，但也存在以下幾點問題：一是研究層次和深度不夠。我國醫(yī)用IRT的研究多集中于中醫(yī)藥方面，且傾向于臨床應用類，缺乏更深層次的機制研究[49]；二是研究證據(jù)等級低。國內(nèi)尚沒有關于IRT證據(jù)最高的隨機對照試驗及其系統(tǒng)綜述；三是缺乏大樣本數(shù)據(jù)。無論是在疾病診斷、病情觀察、療效評估還是健康人紅外熱圖對比分析上都缺乏大樣本研究數(shù)據(jù)支撐；四是IRT技術設備、操作規(guī)范不統(tǒng)一。技術參數(shù)、檢測標準、拍攝環(huán)境等要求缺乏一致性；五是缺乏統(tǒng)一的IRT報告解讀標準。紅外熱圖的解讀受醫(yī)師的經(jīng)驗和主觀性的影響大。未來在IRT相關醫(yī)學研究中，我們還應深入探索，早日進入新的發(fā)展階段。