紅外熱成像的起源可追溯到1800年,威廉·赫歇爾(William Herschel)發(fā)現(xiàn)了熱輻射,而這種不可見光被稱為后來的紅外。但僅在六十年代中期,紅外熱成像才成為溫度制圖技術(shù)。他證明了這種稱為紅外線的輻射遵循與可見光相同的定律。后來,這種現(xiàn)象與普朗克和斯特凡定律有關(guān)。基于熱電偶和熱電堆原理的第一批此類輻射探測(cè)器是在1830年左右開發(fā)的。1970年,第一臺(tái)用于商業(yè)用途的紅外熱像儀問世。第一批模型由基于技術(shù)的熱釋電管組成,該熱釋電管具有光學(xué)紅外而不是經(jīng)典元件。如今,這些概念已通過電子和計(jì)算領(lǐng)域的新技術(shù)得到改善。紅外采集系統(tǒng)可以達(dá)到很高的幀速率。主要論點(diǎn)是紅外熱成像法是否可以確定熱變化以進(jìn)行足夠的定量分析。使用復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析來創(chuàng)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng),以確保高質(zhì)量的結(jié)果,并提高熱敏性,從而促進(jìn)了紅外熱成像技術(shù)的發(fā)展。
多年以來,紅外熱成像已成為一種強(qiáng)大的調(diào)查工具,可以檢查從機(jī)械,電氣,軍事,建筑和醫(yī)療應(yīng)用等許多應(yīng)用程序。由于其非侵入性特征,紅外熱成像(IRT)可以被定義為分析非接觸數(shù)據(jù)的科學(xué)。紅外熱像儀可檢測(cè)電磁頻譜紅外范圍內(nèi)的輻射,并產(chǎn)生該輻射的圖像,稱為熱譜圖。該方法提供實(shí)時(shí)的實(shí)時(shí)可視圖像,并在更大的距離上測(cè)量表面溫度。
圖為運(yùn)動(dòng)員比賽前后左右膝蓋的紅外熱成像
很少有使用紅外熱像儀的研究致力于運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)診斷和運(yùn)動(dòng)病理學(xué)診斷。眾所周知,體育活動(dòng)會(huì)引起復(fù)雜的體溫調(diào)節(jié)過程,其中一部分熱量會(huì)由運(yùn)動(dòng)員的皮膚散發(fā)出去。由于并非所有產(chǎn)生的熱量都可以完全散發(fā)出去,因此會(huì)發(fā)生肌肉加熱,導(dǎo)致皮膚溫度升高。特別是,紅外熱成像方法將使長(zhǎng)期量化游泳中的熱量損失,并考慮中風(fēng)期間的肌肉和能量輸出。
紅外熱成像技術(shù)在皮膚溫度測(cè)量中的第一個(gè)醫(yī)學(xué)應(yīng)用是在1960年。1980年,疾病的早期發(fā)現(xiàn)得到了迅速發(fā)展。在應(yīng)用于體育活動(dòng)的病理學(xué)診斷領(lǐng)域,紅外熱像儀(IRT)的應(yīng)用歷史悠久,主要是肌肉骨骼創(chuàng)傷,病理過程,例如腰部疼痛,椎間盤突出,脊髓病變,外傷性病變,骨折,心血管疾病等。ALBERT等(1964)是第一個(gè)通過紅外熱像儀評(píng)估疼痛的人。此技術(shù)是一種診斷方法,可提供有關(guān)局部和全局正常和異常的感覺和神經(jīng)系統(tǒng),創(chuàng)傷或炎癥的信息。紅外熱像儀顯示的是生理變化而不是解剖變化,并且可能是檢測(cè)膝蓋病理的新診斷工具。
但是,由于設(shè)備和計(jì)算方法的改進(jìn),如今對(duì)紅外熱成像研究的興趣上升了。紅外熱成像研究的特殊之處在于,我們可以獲得有關(guān)皮膚熱方面以及復(fù)雜的溫度調(diào)節(jié)過程的其他信息。紅外熱成像可以評(píng)估體育活動(dòng)的效果并檢測(cè)可能的創(chuàng)傷或功能障礙,這是當(dāng)前常規(guī)方法無法顯示的。紅外熱成像可以測(cè)量發(fā)炎關(guān)節(jié)的皮膚溫度。這項(xiàng)開發(fā)技術(shù)用于檢測(cè)以皮膚表面溫度升高或降低為特征的熱異常。該技術(shù)包括檢測(cè)與人體區(qū)域溫度分布直接相關(guān)的紅外輻射。
參考資料:
Ahlem Arfaoui, Guillaume Polidori, Redha Taiar and Catalin Popa (2012). Infrared Thermography in Sports Activity, Infrared Thermography, Dr. Raghu V Prakash (Ed.), ISBN: 978-953-51-0242-7.