紅外成像課件

1、紅外成像 前言紅外光的發(fā)展史紅外輻射的基本概念基本臨床應(yīng)用紅外熱圖主講人：孔國斌 組員：張維強(qiáng)，張玉璽，張俊升，楊曉偉紅外線這么有用?。≤娛聰?shù)據(jù)傳輸醫(yī)學(xué)文物鑒定天文氣象一、前言一、前言地面10米望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到的慧木碰撞后的紅外圖像一、前言紅外攝像機(jī)拍攝的英軍押解著伊戰(zhàn)俘畫面一、前言紅外云圖一、前言紅外測(cè)溫儀紅外望遠(yuǎn)鏡一、前言一、前言紅外感應(yīng)藝術(shù)鑒定一、前言一、前言數(shù)據(jù)傳輸一、前言醫(yī)學(xué)紅外攝影二、紅外光的歷史1800年，當(dāng)赫胥爾利用牛頓的太陽光譜色散實(shí)驗(yàn)，他發(fā)現(xiàn)有些玻璃濾色鏡可以衰減光，而另一些玻璃濾色鏡則可以減少熱并且也透過光。經(jīng)過一系列試驗(yàn)赫爾胥終于發(fā)現(xiàn)了紅外光。1835年安培宣告了光和熱射線

2、的同一性，在這以后大量研究表明熱射線都具有光線的基本性質(zhì)。通常取可見光譜中紅光末端為760毫微米，比它長(zhǎng)的光就是紅外光或稱為熱射線。二、紅外光的歷史“紅外”一詞最早出現(xiàn)在1880年阿貝尼的文章中，1870年蘭利制成了面積只有針孔大小的探測(cè)器并用凹面反射光柵，巖鹽及氟化物棱鏡來提高測(cè)量色散的能力。這為紅外應(yīng)用的重要方面航空攝影奠定了基礎(chǔ)。1888年麥洛尼用比較靈敏的熱電堆改進(jìn)了赫胥爾的探測(cè)和測(cè)量的方法。為紅外技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。采用近紅外攝影始于1904年，時(shí)至今日，紅外攝影已廣泛應(yīng)用與工業(yè)，醫(yī)學(xué)，軍事等很多部門。二、紅外光的歷史1933年，哥本哈根大學(xué)國家醫(yī)院的哈克塞森首先把紅外攝影技術(shù)用于皮膚病

3、學(xué)的研究，此后人們就把這一方法廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)實(shí)踐醫(yī)學(xué)紅外攝影技術(shù)主要考慮三個(gè)方面： 皮膚和皮下組織對(duì)紅外光的反射、散射和透射特性 能穿透機(jī)體紅外光源的光譜分布 能記錄紅外光的膠片和感光板的光譜響應(yīng)三、紅外輻射的基本概念紅外輻射是一種電磁波近紅外（0.783.0um）中紅外（3.020um）遠(yuǎn)紅外（20100um ）其中醫(yī)用紅外線按波長(zhǎng)分為近紅外和遠(yuǎn)紅外兩種。紅外輻射普遍存在于自然界：紅外輻射的倍頻程比可見光寬：三、紅外輻射的基本概念 任何溫度高于絕對(duì)零度的物體（人體、冰、雪等）都在不停地發(fā)射紅外輻射。倍頻程：若使每一頻帶的上限頻率比下限頻率高一倍，即頻率之比為2，這樣劃分的每一個(gè)頻程稱為1倍

4、頻程，簡(jiǎn)稱倍頻程?？梢姽猓?.380.78um，一個(gè)倍頻程紅外線：0.781000um，商為1282210，10個(gè)倍頻程三、紅外輻射的基本概念 黑體 黑體的紅外輻射率和吸收率為1（客觀世界不存在），其意義體現(xiàn)在為衡量自然物體的紅外輻射和吸收能力建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。假想的全部吸收和輻射紅外電磁波的理想體，其紅外吸收和輻射能力與溫度無關(guān)。 一般物體的紅外輻射率和吸收率都小于1，并且其輻射和吸收能力都與表面溫度和波長(zhǎng)有關(guān)。三、紅外輻射的基本概念 在理論和工程實(shí)踐中，常用物體的比輻射率定量描述物體輻射和吸收紅外電磁波的能力；即物體的實(shí)際紅外輻射與同溫度下黑體紅外輻射之比值，顯然，物體的比輻射率都小于1。三、

5、紅外輻射的基本概念 紅外輻射的三個(gè)規(guī)律 同溫度物體的紅外發(fā)射能力正比于其紅外吸收能力；紅外平衡狀態(tài)時(shí)，物體吸收的紅外能量恒等于它所發(fā)射的紅外能量。 基爾霍夫定律推論：性能好的反射體或透明體，必然是性能好的輻射體。三、紅外輻射的基本概念 斯蒂芬玻耳茲曼定律（1879，1884） 物體輻射的紅外能量密度W與其自身的熱力學(xué)溫度T的4次方成正比，并與它表面的比輻射率成正比：可見，物體的溫度越高，紅外輻射能量越多。三、紅外輻射的基本概念 維恩位移定律 物體的紅外輻射能量密度大小，隨波長(zhǎng)（頻率）不同而變化。與輻射能量密度最大峰值相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為峰值波長(zhǎng)，維恩通過大量實(shí)驗(yàn)得出了峰值波長(zhǎng)和物體熱力學(xué)溫度之間的關(guān)

6、系：的單位是um，T是物體的絕對(duì)溫度，單位是K。四、基本臨床應(yīng)用靜脈攝影 結(jié)合常規(guī)的攝影技術(shù)，紅外攝影方法可以顯示出靜脈曲張的特征性異常表現(xiàn)。它表現(xiàn)為在正常小腿上能見到比較細(xì)直的分枝，形成多邊形的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。在靜脈曲張病例中，常見到蜿蜒彎曲的分枝增粗成靜脈小島，它在紅外照片中清楚地顯示出來，而用普通攝影或肉限是看不出來的。四、基本臨床應(yīng)用血液循環(huán)的研究 利用紅外照片來記錄乳房和腹部淺表靜脈的圖形和大小變化，可以研究血液運(yùn)行狀況。比如，初產(chǎn)婦和多產(chǎn)婦在妊娠時(shí)，紅外照片上的血流狀況是不一樣的。 由于血液中各種成分對(duì)紅外光的吸收作用不同，可作臨床疾病的更深入研究。 比如硝基苯胺中電會(huì)引起小腿血管郁滯，

7、紅外照片可以清楚地顯示出來；腎上腺素對(duì)正常人和高血壓病人有影響，可以從指甲的紅外照片上反映出來；此外，紅外照片還可探索結(jié)核菌素和其它皮膚試驗(yàn)的反應(yīng)。四、臨床基本應(yīng)用 透照技術(shù) 采用黑白和彩色紅外透照技術(shù)檢查兒童 頭顱疾病，不僅毫無痛苦，而且比腦室造影檢查安全。其中，彩色紅外透照方法特別有價(jià)值，因?yàn)樗梢酝瑫r(shí)把可見光和紅外光的透射部分記錄下來，而且，在照片上顯示出重要的顏色差別。用這種方法可以將腦積水與更為嚴(yán)重的腦內(nèi)積水加以監(jiān)別。四、臨床基本應(yīng)用肝病理學(xué) 紅外攝影對(duì)肝硬化的診斷有很大幫助，它可以把肝硬化與肝癌等區(qū)別出來。早期的肝硬化，沒有明顯的側(cè)支循環(huán)，而晚期的肝病中有非常清晰的分枝靜脈圖像，成

8、為肝硬化病癥的特征。腫瘤的研究 應(yīng)用黑白和彩色紅外攝影技術(shù)常?？梢园l(fā)現(xiàn)腫瘤。生長(zhǎng)在體表上或接近體表的早期惡性腫瘤，其周圍會(huì)有血管增多或異常條紋，表示了腫瘤血液的供給有不同程度的增加，這可作為確定有否惡性瘤的輔助手段。四、臨床基本應(yīng)用乳腺癌 臨床上已證實(shí)乳腺癌在紅外照片上顯示為供血增多，病變一側(cè)可清晰看到肉眼不能看到的靜脈充血。皮膚病學(xué) 紅外攝影首先用于醫(yī)學(xué)方面的是檢查皮膚疾病，它可以提供淺表痂皮下面愈合過程和皮下靜脈情況。四、臨床基本應(yīng)用 牙科 牙齒的紅外照片，釉質(zhì)一艇比牙質(zhì)顯得陰暗，而齲齒前向的退化釉質(zhì)則相反，健康的門齒邊緣呈白色，在正常情況下隨著牙質(zhì)的增加光亮度也均勻增加，釉質(zhì)不均處的色調(diào)

9、較淡。退化釉質(zhì)對(duì)紅外光有很高的反射率，并有中等的紅外發(fā)光強(qiáng)度。與牙齒有關(guān)的成份如磷灰石的反射率和發(fā)光強(qiáng)度都很低。四、臨床基本應(yīng)用眼科 對(duì)紅外光的反射率隨眼睛色素的顏色而異。 臨床實(shí)踐表明，用彩色紅外膠片進(jìn)行眼科 學(xué)研究是一個(gè)卓有成效的方法。在彩色紅外幻燈片上正常眼底呈現(xiàn)黃綠色，伴有棕紅色的靜脈和黃色的動(dòng)脈。血管紋理在照片上呈紫灰色。五、紅外熱圖正常人體頭部遠(yuǎn)紅外熱圖鎖骨處及淋巴處代謝旺盛，出現(xiàn)正常均勻的熱區(qū)，兩乳正常，溫度微低。五、紅外熱圖正常人的腿部，雙腿基本對(duì)稱，雙足由于負(fù)重過久而血流不暢，導(dǎo)致低溫正常人體腹部，兩側(cè)溫度分布基本對(duì)稱，臍部為正常的熱區(qū)，脂肪厚的地方溫度較低，兩乳為正常微冷區(qū)五、紅外熱圖下窩處為正常的熱區(qū)，對(duì)肝病正常乳房熱像，兩側(cè)乳房基本對(duì)稱，兩乳判斷的時(shí)候要注意考慮此問題。乳頭為正常的冷區(qū)。在乳腺早期癌變尚未形成明顯的腫塊時(shí)，其局部組織即會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如局部血管增生、擴(kuò)張、迂曲（熱圖顯示為血管倒粗或環(huán)狀和網(wǎng)狀血管），局部組織代謝旺盛，其溫度即可升高。五、紅外熱圖腰肌勞損，腰椎體兩旁韌帶呈條索狀增溫，病變范圍局限（箭頭所示），溫差在0.71.0。 肝癌患者的腹部遠(yuǎn)紅外熱像圖，