Основні складові тепловізора
Детектор - фотоприймальний пристрій, який складається з фотоприймального модуля, вакуумної частини оптичного кріостата.
Фотоприймальним елементом служить фокальна матриця напівпровідникових конденсаторів на основі арсеніду індію (InAs) (мал. ). Камера призначена для вимірювання температур і аналізу статичних і змінних в часі картин теплового стану об'єктів.
Фоточутлива матриця реєструє власне інфрачервоне випромінювання будь-яких нагрітих тіл, у тому числі власне випромінювання шкірних покривів людини.
М
ал.
4. Будова фотонного приймача
В 1982 року вчені запропонували новий тип інфрачервоного радіометра. В його основі - плівковий термоелемент, який працює при кімнатній температурі, володіє постійною чутливістю в широкому діапазоні довжин хвиль. Недоліком термоелемента є низька чутливість і велика інерційність.
Теплова картина людського організму
В людському організмі внаслідок екзотермічних біохімічних процесів в клітинах і тканинах, а також за рахунок звільненої енергії, пов'язаної з синтезом ДНК і РНК, виробляється велика кількість тепла-50-100 кКал/грам. Це тепло розподіляється всередині організму за допомогою циркулюючої крові та лімфи.
Кровообіг вирівнює температурні градієнти. Кров завдяки високій теплопровідності, що не змінюється під час руху, здатна здійснювати інтенсивний теплообмін між центральними і периферичними областями організму.
Найбільш теплою є змішана венозна кров. Вона мало охолоджується в легенях і, розповсюджуючись по великому кругу кровообігу, підтримує оптимальну температуру тканин, органів і систем. Температура крові, що проходить шкірними судинами, знижується на 2-3° С. При патології системи кровообігу ця закономірність порушується.
Зміни виникають вже тому, що підвищений метаболізм, наприклад, у вогнищі запалення збільшується перфузія крові, отже, теплопровідність на термограмі відображається появою вогнища гіпертермії.
Температура шкіри має свою топографію. В новонароджених термотопографія шкіри відсутня. Найнижчу температуру (23-30 ° С) мають дистальні відділи кінцівок, кінчик носа, вушні раковини. Найвищою вважається: температура пахвової області, промежини, області шиї, епігастрію, губ, щік. Інші ділянки мають температуру 31-33,5 ° С.
Добові коливання температури шкіри в середньому складають 0,3-0,1 ° С і залежать від фізичного і психічного навантажень, а також інших чинників. За інших рівних умов, мінімальні зміни температури шкіри спостерігаються в області шиї і лоба, максимальні – в дистальних відділах кінцівок, що пояснюється впливом вищих відділів нервової системи. В жінок часто шкірна температура є нижчою, ніж в чоловіків. З віком ця температура знижується і зменшується її мінливість під впливом температури навколишнього середовища.
При всякій зміні постійності співвідношення температури внутрішніх областей тіла, включаються терморегуляторні процеси, які встановлюють новий рівень рівноваги температури тіла з оточуючим середовищем.
В здорової людини розподіл температур є симетричним відносно середньої лінії тіла. Порушення цієї симетрії і служить основним критерієм тепловізійної діагностики захворювань. Кількісним вираженням термоасиметрії служить величина перепаду температури.
Основні причини виникнення температурної асиметрії:
Природжена судинна патологія, включаючи судинні пухлини.
Вегетативні розлади, що приводять до порушення регуляції судинного тонусу.
Порушення кровообігу у зв'язку з травмою, тромбозом, емболією, склерозом судин.
Венозний застій, ретроградний струм крові при недостатності клапанів вен.
Запальні процеси, пухлини, що викликають місцеве посилення обмінних процесів.
Зміни теплопровідності тканин у зв'язку з набряком, збільшенням або зменшенням шару підшкірної жирової клітковини.
Існує так звана фізіологічна термоасиметрія, яка відрізняється від патологічної меншою величиною перепаду температури для кожної окремої частини тіла. Для грудей, живота і спини, величина перепаду температури не перевищує 1,0°С.
Як було сказано вище, терморегуляторні реакції в людському організмі, керовані гіпоталамусом. Окрім центральних, існують і місцеві механізми терморегуляції. Шкіра завдяки густій сіті капілярів, що знаходяться під контролем вегетативної нервової системи і здатних значно розширювати або повністю закрити просвіт судин, міняти свій калібр в широких межах, - прекрасний теплообмінний орган і регулятор температури тіла.
Температура шкіри і прилеглих тканин може мати мозаїчний характер внаслідок неоднорідності температур внутрішніх органів або навіть окремих ділянок того або іншого органу. Слід звернути увагу на високі термоізолюючі властивості шкірного покриву, який завдяки розгалуженій підшкірній судинній сітці, перешкоджає контактній передачі термічних дій вглиб тіла і у зворотному напрямі. Всі ці загальні і місцеві механізми терморегуляції роблять вплив на фізичні і фізіологічні чинники, що обумовлюють в результаті, особливості тепловипромінювання шкіри, а отже, і характер тепловізійної картини.
Розподіл і інтенсивність теплового випромінювання в нормі визначаються особливістю фізіологічних процесів, що відбуваються в організмі, зокрема в поверхневих, і глибоких органах.
Різні патологічні стани проявляються термоасиметрією і наявністю температурного градієнта між зоною підвищеного або зниженого випромінювання і симетричною ділянкою тіла, що відображається на термографічній картині. Цей факт має важливе діагностичне і прогностичне значення, про що свідчать численні клінічні дослідження.