До числа інтенсивно розвинутих в нинішній час безконтактних методів дослідження відноситься термографія, суть якої зводиться до вимірювання на відстані з допомогою спеціальної інфрачервоної оптики випромінювання людського тіла, перетворення його в електричні сигнали, які або дають зображення на екрані електронно-променевої трубки, або фіксуються на спеціальному папері. Таким способом одержується температурний рельєф поверхні тіла людини зі всіма основними його особливостями і відтінками, які обумовлені фізіологічними і патологічними процесами, що відбуваються в глибині тіла людини.

Термографія (теплобачення) дозволяє по-новому вимірювати температуру шкіри людини, її реакцію на будь-який патологічний процес. Для діагностичних цілей важливо отримати не стільки абсолютне значення температури тіла, скільки інформацію про порівняльну оцінку рівня температури шкіри над парними органами і на кінцівках.

Температура тіла є одним з основних «свідків» життєдіяльності організму, і прилади для її вимірювання є важливим інструментом в руках діагностиків, клініцистів та експериментаторів.

Дослідженням змін температури шкіри людини лікарі займалися з моменту зародження медицини. Віками досліджувана температурна реакція людського організму на будь-який хвороботворний процес отримує зараз новий якісний і кількісний розвиток.

У більшості людей температура в паховій впадині складає
36,6-36,8°С. Температура внутрішніх органів більш висока і досягає максимуму в печінці і нирках (38-39°С).

Постійність температури тіла – результат реакцій, які безперервно відбуваються в організмі людини і підтримують незмінним його тепловий баланс. Як утворення, так і віддача тепла знаходиться в прямій залежності від температури навколишнього середовища і регулюється дуже чутливими механізмами, якими керує центральна нервова система.

Найкращу термостабільність має людина. При зміні температури навколишнього середовища на 10°С температура її тіла змінюється приблизно на 0,2°С. Для людини споживання кисню із зростанням температури тіла на кожен градус збільшується приблизно на 7%.

Терморегуляція організму є складним і ще не до кінця вивченим процесом. Незрозумілий фізіологічний сенс високої чутливості терморецепторів, що реагують на соті частки градуса, в той час як температура шкіри змінюється в межах 10-15°С.

Просте, здавалося б, питання – чому у людини температура саме 36,6°С, а не 34 або 40°С – не має ще задовільної і однозначної відповіді. Щодо цього поки що є ряд гіпотез. Відповідно одній з них тіло теплокровних тварин підігріте до 37°С, для того, щоб створити найкращі умови для роботи біологічно важливих ферментів. Інша гіпотеза: еволюція вибрала 37°С тому, що це відповідало середньорічним температурам тих районів планети, де йшов перехід від холоднокровних до теплокровних форм живих організмів. Ця температура нібито була найкращою для тепловіддачі.

Запропонована Я. В. Фрайдіним і В. Г. Бочковим гіпотеза заснована на тому, що основною ланкою, тепловим еталоном служить структурний стан води – незмінного компоненту всього живого. Аналіз рівняння для питомої теплоємності чистої води як функції температури показав, що мінімальна теплоємність спостерігається при 36,8°С. Енергетичну доцільність підтримання температури тіла поблизу мінімуму теплоємності можна пояснити економією енергії при терморегуляції. Біологічна доцільність підтримання температури тіла біля 37°С пояснюється мікрофазовими перетвореннями в системі рідина-кристал.

Стан комфорту оголена людина відчуває при 28 – 30°С, а легко одягнена - при 22 – 25°С.

В діапазоні нормальної зовнішньої температури (до 35°С) є оптимальний температурний перепад від внутрішньої частини тіла до поверхні шкіри (звичайно розрізняють внутрішню і зовнішню частини тіла, причому внутрішня частина має приблизно постійну температуру, тоді як зовнішня має коливання температури різних периферійних ділянок залежно від зовнішніх умов).

Температурна топографія тіла людини. Найбільш доступні вимірювання температури в прямій кишці, у паховій впадині і в порожнині роту під язиком. Хоча жодне з цих вимірювань адекватно не відображає температуру внутрішніх органів. Найчастіше за показник функціонального стану організму прийнято вважати температуру глибоких зон тіла (пахова впадина), потім в прямій кишці і в порожнині роту. Ректальна температура вища, ніж пахова на 0,3-0,5°С.

Основний носій температурної константи в організмі — артеріальна кров в лівому шлуночку і великих магістральних судинах. Напевно, правильним (об'єктивним) методом визначення температури було б вимірювання температури артеріальної крові. Однак поки що застосовуються лише непрямі методи.

Частини людського організму мають різну температуру. Значення середніх температур тіла наведені в таблиці 5.1.

Енергія, яка випромінюється предметом, розподіляється у всьому електромагнітному спектрі. В той час як форма розподілу залишається досить постійною, кількість і спектральний розподіл енергії залежать значною мірою від температури. Для будь-якого предмета з певною температурою є лише одна довжина хвилі, для якої випромінююча енергія є максимальною. Біля 75% енергії предмета припадає на довгі хвилі і 25% -на короткі хвилі для цієї максимальної точки.

Таблиця 5.1

Як відомо, всі предмети, що мають температуру вищу за абсолютний нуль, випромінюють електромагнітну енергію. Кількість енергії, що випромінюється, залежить від температури предмета і стану його поверхні та випромінювальної здатності. Чим вища температура, тим більше енергії випромінюється (рис. 5.1):

Рисунок 5.1 – Графік випромінювання

Енергія, що випромінюється предметом, повинна проходити через атмосферу. Оскільки сама атмосфера поглинає і випромінює енергію, то є природні обмеження, які визначають, в якому місці спектра можуть здійснюватися виміри.

Звичайно розрізняють два атмосферних "вікна": одне між 3-5 мікронами (короткі хвилі), а друге між 8-14 мікронами (довгі хвилі). Між цими "вікнами" кількість енергії, яка поглинається і випромінюється атмосферою залежить в основному від кількості наявних водяних парів.

Коли невидима інфрачервона енергія перетворена в електричний сигнал детектором, цей сигнал може використовуватися по-різному.

Самим простим способом є отримання чорно-білого зображення. Для отримання кількісного відображення використовуються кольорові або сірі відтінки для того, щоб показати дискретні рівні теплової енергії.

Інші способи обробки включають аналогову і цифрову реєстрацію і техніку для аналізування даних.

З появою в теплобаченні вимог до кількісних вимірів радіаційних температур були прийняті заходи для створення інформаційно-вимірювального каналу, поліпшення його основних параметрів і функціональних можливостей. У результаті був зменшений час сканування по кадру при одночасному збільшенні числа рядків; знижений і нормований дрейф сигналу, що дозволило реалізувати можливість прямих вимірів радіаційних температур; забезпечено переорієнтацію напрямку кута зору в будь-яку точку простору, виключена необхідність одержання пробних термограм, збільшений діапазон перефокусувань, підвищена точність наведення на різкість і збільшена верхня межа температур, що реєструються. На термограму почали наносити у вигляді цифр чотири параметри термографування: рівень відліку і діапазон температур, що реєструються, ширину ізотерми, номер кадру, а також вертикальний термопрофіль і лінію його вибірки, ізотермічні зони, шкалу напівтонів, що дозволило за виглядом термограми визначати температуру в будь-якій її точці.

ЗМІСТ