紅外熱成像在醫(yī)學(xué)疼痛中的應(yīng)用

胡珊¹， 薛朝霞²， 李曉潔¹， 陸諦³（1.山西醫(yī)科大學(xué)麻醉學(xué)院； 2.山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院疼痛科； 3.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院麻醉科）

摘要：紅外熱成像是一種無接觸，無輻射，相對(duì)便宜的新型檢查方式，它將人體對(duì)外輻射出的紅外熱轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字和圖像信號(hào)，準(zhǔn)確的表現(xiàn)身體各部位的溫度高低，將主觀化的疼痛轉(zhuǎn)變?yōu)榭陀^化的數(shù)據(jù)，尤其適用于慢性疼痛，痛敏感，游走性疼痛，對(duì)疼痛的診斷和療效評(píng)估均有一定的參考價(jià)值。本文綜述了紅外熱成像的工作原理以及在醫(yī)學(xué)疼痛中的應(yīng)用，包括軟組織疼痛、帶狀皰疹及帶狀皰疹性神經(jīng)痛、關(guān)節(jié)炎、頸腰椎病、原發(fā)性骨質(zhì)疏松等，并總結(jié)了紅外熱成像在臨床應(yīng)用中的優(yōu)勢和不足。在未來的疼痛診療過程中，紅外熱成像將發(fā)揮不可替代的作用。

關(guān)鍵詞：紅外熱成像；軟組織疼痛；帶狀皰疹性神經(jīng)痛；關(guān)節(jié)炎；頸腰椎病；皮膚溫度

溫度的研究在醫(yī)學(xué)和科學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，紅外熱成像在測量實(shí)時(shí)體表溫度方面占有巨大優(yōu)勢，一幅紅外熱圖可包含數(shù)千個(gè)溫度點(diǎn)，在幾分之一秒內(nèi)就能記錄大范圍體表溫度。人體是恒溫的，通過產(chǎn)熱或散熱等自身調(diào)節(jié)和增減衣物等行為調(diào)節(jié)從而維持核心溫度相對(duì)穩(wěn)定，而通過測量皮膚溫度可以在一定程度上體現(xiàn)出調(diào)節(jié)的過程。在疼痛學(xué)科領(lǐng)域，可以用熱成像診斷一些疾病，這些疾病的皮膚溫度可以反映底層組織炎癥的存在，或由于臨床疾病導(dǎo)致的血流增加或減少。對(duì)于慢性疼痛的患者而言，長時(shí)間的疼痛可能導(dǎo)致精神壓力較大、痛覺過敏、植物神經(jīng)功能紊亂等，而主觀的疼痛評(píng)分和痛閾測量可能不太準(zhǔn)確，紅外熱成像便可以作為一種客觀的評(píng)價(jià)工具去評(píng)估治療效果。許多治療手段可以改善循環(huán)、緩解肌肉痙攣、減輕肌內(nèi)壓力和炎癥，紅外熱成像實(shí)際上可以揭示這些治療所致的皮膚溫度變化。大多數(shù)的治療方法（如短波激光、按摩、沖擊波、銀針導(dǎo)熱治療等）似乎都能改善皮膚表面的溫度，但實(shí)際上它們已經(jīng)深入到組織中。原則上，熱成像可以應(yīng)用于醫(yī)學(xué)疼痛，既可以作為診斷工具，也可以用于臨床試驗(yàn)的結(jié)果衡量。紅外熱成像因其完全不接觸、無輻射、操作簡便等特點(diǎn)，在臨床上越來越受到重視，現(xiàn)就ITI的原理及其在醫(yī)學(xué)疼痛中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1.1 紅外熱成像簡介

自1957年，有學(xué)者首次發(fā)現(xiàn)乳腺腫瘤的皮膚溫度高于正常組織的皮膚溫度以來，紅外熱成像得到了醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。目前，ITI被應(yīng)用于多個(gè)臨床科室，包括兒科、疼痛、腫瘤（乳腺癌、甲狀腺）、血管疾病（糖尿病、深靜脈血栓、雷諾氏現(xiàn)象）、風(fēng)濕病、發(fā)熱監(jiān)控等，應(yīng)用前景十分廣闊。

1.2 紅外熱成像的工作原理

紅外熱成像儀通過檢測人體向外輻射的紅外熱，將不可見的體表溫度轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姷?span style="font-size: 16px; color: rgb(0, 0, 0); font-family: arial, helvetica, sans-serif; text-align: justify;">紅外熱成像圖，直觀的顯示體表溫度，其結(jié)果表示為彩虹色圖像，紅色代表熱，黑色代表冷。健康人體皮膚溫度分布一般呈對(duì)側(cè)對(duì)稱性，由于右利手人群的右上肢肌肉較為發(fā)達(dá)，溫度較左上肢略高。不對(duì)稱圖像應(yīng)被視為一種預(yù)警信號(hào)，除非是雙側(cè)對(duì)稱性病變（如強(qiáng)直性脊柱炎，雙側(cè)對(duì)稱肌筋膜炎等），但雙側(cè)病變的圖像一般與周圍相鄰組織存在溫度過渡帶，便于識(shí)別病變部位。局部炎癥以血管擴(kuò)張、毛細(xì)血管通透性增加和血流增加為特征，與局部高溫表型一致，溫度偏高多為炎癥，偏低多為缺血，甚至當(dāng)臨床癥狀還未出現(xiàn)，紅外熱成像即可在早期發(fā)現(xiàn)陽性結(jié)果，既可以作為診斷檢查，也可以衡量臨床試驗(yàn)的結(jié)果。

2.1 軟組織疼痛

Merla等可能首先為肌筋膜疼痛的診斷提供了運(yùn)用ITI的臨床意義，他利用紅外熱成像儀測量并對(duì)比了健康受試者和肌筋膜疼痛患者在最大自愿握緊期間的雙側(cè)溫度差，發(fā)現(xiàn)健康受試者的溫度差變異性遠(yuǎn)低于肌筋膜疼痛患者，可以利用紅外熱成像準(zhǔn)確地區(qū)分出健康受試者和肌筋膜疼痛患者；有研究發(fā)現(xiàn)正常人雙足溫度對(duì)稱且均勻過渡，而足底肌筋膜炎患者溫度分3種：溫度偏高、混合溫度、溫度偏低，可能與發(fā)病時(shí)程相關(guān)。慢性肌筋膜炎常常表現(xiàn)為皮膚溫度降低，急性肌筋膜炎表現(xiàn)為皮膚溫度升高，而反復(fù)發(fā)作的肌筋膜炎表現(xiàn)為混合溫度。Ali等利用ITI測量去神經(jīng)支配的足下垂腿部溫度，發(fā)現(xiàn)足下垂患者的腿部去神經(jīng)背屈肌對(duì)應(yīng)區(qū)域的皮膚表面溫度明顯下降，這與去神經(jīng)后肌肉萎縮，產(chǎn)熱減少有關(guān)。肌肉收縮產(chǎn)熱是人體熱增加最重要的來源，因此肌肉的收縮和放松在很大程度上影響了皮膚表面溫度分布變化。急性肌肉損傷可以被認(rèn)為是由于創(chuàng)傷早期狀態(tài)的炎癥引起的溫度升高；而持久的損傷和疤痕出現(xiàn)在低體溫區(qū)域，這是由于肌肉收縮減少，從而減少了熱量的產(chǎn)生。有研究利用紅外熱成像測量足底肌筋膜炎患者的足跟溫度，發(fā)現(xiàn)患側(cè)足跟部溫度高于健側(cè)，足跟部平均溫度高低與疼痛程度無相關(guān)性，而與足踝殘疾指數(shù)呈負(fù)相關(guān)，認(rèn)為足跟部溫度可以反映足底筋膜微血管增生及足部退行性變程度，并用來評(píng)價(jià)足部臨床功能。李莉等利用紅外熱成像評(píng)價(jià)依托芬那酯凝膠超聲透入治療軟組織疼痛的療效，發(fā)現(xiàn)療程治療后疼痛明顯減輕，溫度明顯降低。

有研究表明，通過皮膚溫度測量可以成功診斷手部腱鞘炎和肱骨外上髁炎，并通過紅外熱成像結(jié)果改變判定療效。肘部尖端的急性滑囊炎也可以通過靠近鷹嘴的一個(gè)強(qiáng)烈的熱點(diǎn)檢測到。有研究采用紅外熱成像測量肱骨外上髁炎患者的肱骨外上髁后外側(cè)、橈骨頸外緣、肱橈關(guān)節(jié)間隙與肱骨小頭等皮膚溫度，發(fā)現(xiàn)這些檢測點(diǎn)的溫度均明顯低于健側(cè)。其研究認(rèn)為，肱骨外上髁炎是局部組織微小創(chuàng)傷長期積累導(dǎo)致的局部慢性無菌性炎癥，表現(xiàn)為局部組織增生，微循環(huán)障礙，故在紅外熱成像上顯示溫度降低，采用紅外熱成像定位肱骨外上髁炎的治療靶點(diǎn)可提高其準(zhǔn)確性，通過早期干預(yù)改善預(yù)后。陳菲等采用紅外熱成像測量并計(jì)算肱骨外上髁炎患者雙側(cè)肘部的溫差，發(fā)現(xiàn)溫差與疼痛強(qiáng)度呈正相關(guān)，提倡用溫度來量化疼痛，避免疼痛評(píng)估過于主觀化。

2.2 帶狀皰疹及帶狀皰疹性神經(jīng)痛

有學(xué)者觀察到，紅外熱成像圖上，急性期帶狀皰疹和皰疹后神經(jīng)痛（PHN）在沿神經(jīng)支配的區(qū)域均表現(xiàn)為單側(cè)不規(guī)則條帶，受影響的區(qū)域大部分較對(duì)側(cè)偏熱，少數(shù)個(gè)體可能較對(duì)側(cè)偏冷，也可能與對(duì)側(cè)無差別。紅外熱成像可以早期預(yù)測PHN，尤其是早期僅有局部疼痛還沒有出現(xiàn)明顯皰疹的時(shí)候。急性狀態(tài)下疼痛越嚴(yán)重，紅外熱成像所示的不對(duì)稱區(qū)域越寬，溫差越大，PHN發(fā)生率越高。利用紅外熱成像測量并計(jì)算帶狀皰疹急性期患側(cè)與健側(cè)溫度差△T，對(duì)比患者治療前后△T，發(fā)現(xiàn)△T降低幅度越大的患者，出現(xiàn)帶狀皰疹后神經(jīng)痛的可能性越低，表示免疫炎癥恢復(fù)快，預(yù)后好。有研究利用ITI觀察高電壓長時(shí)程雙極脈沖射頻對(duì)PHN局部皮膚溫度的影響，發(fā)現(xiàn)治療后，術(shù)前較健側(cè)溫度升高的區(qū)域術(shù)后溫差下降，但仍較健側(cè)偏高。尚蕓等利用紅外熱成像觀察臭氧聯(lián)合鎮(zhèn)痛藥物注射治療PHN患者的療效，發(fā)現(xiàn)治療前、后患者紅外熱成像圖溫度與VAS和ODI（Oswestry功能障礙指數(shù)）均呈正性相關(guān)，認(rèn)為紅外熱成像可以作為評(píng)價(jià)PHN療效的有效指標(biāo)。

2.3 關(guān)節(jié)炎

當(dāng)關(guān)節(jié)急性發(fā)炎時(shí)，關(guān)節(jié)表面溫度發(fā)生明顯變化，而炎癥的加重或減輕可以直接表現(xiàn)為溫度的輕微升高和降低。這意味著因治療引起的變化，無論是藥物、物理或手術(shù)治療，都可以被紅外熱成像客觀地測量。在一系列使用皮質(zhì)醇類和非甾體類藥物治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的實(shí)驗(yàn)中，通過熱成像對(duì)患者組進(jìn)行溫度測量，并客觀地確定炎癥減輕的持續(xù)時(shí)間和程度，使受影響關(guān)節(jié)的溫度變化作為療效客觀的評(píng)價(jià)指標(biāo)。Varju等比較了手部骨關(guān)節(jié)炎患者的熱像圖和X線片，認(rèn)為關(guān)節(jié)表面溫度隨骨性關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度而變化，輕微的退化性變溫度增高，而溫度降低則意味著病變加重。張斌青等對(duì)325例骨關(guān)節(jié)疾病患者表現(xiàn)為高溫的紅外熱圖資料進(jìn)行分析，從熱圖形態(tài)、邊界清晰程度進(jìn)行分型，認(rèn)為高溫紅外熱成像圖可分為充血型、混合型、淤血型3類，充血型先冷療、后熱療，淤血型熱療，混合型冷熱交替治療，治療效果滿意。此分型可為臨床冷熱治療的選擇提供客觀指導(dǎo)依據(jù)。臨床上，膝骨性關(guān)節(jié)炎的常用影像學(xué)檢査（X線、CT、MRI等）主要是檢測關(guān)節(jié)的組織形態(tài)結(jié)構(gòu)，而早期骨性關(guān)節(jié)炎往往沒有組織結(jié)構(gòu)的改變，因此為了避免延誤病情，紅外熱成像技術(shù)為膝骨性關(guān)節(jié)炎的早期診斷提供了一種新思路。金超等通過對(duì)177例膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的紅外熱圖數(shù)據(jù)分析，認(rèn)為紅外熱成像初步診斷準(zhǔn)確率達(dá)91.6%，識(shí)別異常關(guān)節(jié)熱分布的靈敏度為93.5%，可以對(duì)膝關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎進(jìn)行早期篩查。馬碧濤等發(fā)現(xiàn)急、慢性期膝骨關(guān)節(jié)炎紅外熱成像溫度明顯增高，且急性期的溫度和疼痛程度均高于慢性期，患者膝關(guān)節(jié)區(qū)域平均溫度與VAS評(píng)分呈正相關(guān)。劉薛峰等利用ITI評(píng)價(jià)細(xì)銀質(zhì)針和傳統(tǒng)玻璃酸鈉注射治療膝骨關(guān)節(jié)炎的療效，發(fā)現(xiàn)細(xì)銀質(zhì)針治療后膝周溫度升高，紅外熱成像可以幫助醫(yī)生判斷病變嚴(yán)重程度并指導(dǎo)治療。蔣春梅等觀察了曲安奈德關(guān)節(jié)內(nèi)注射治療痛風(fēng)性關(guān)節(jié)炎的療效，治療后雙側(cè)溫差減小，炎癥反應(yīng)和疼痛感減輕。以膝關(guān)節(jié)疼痛為主要表現(xiàn)的髕骨軟化癥也可以用紅外熱成像診斷，表現(xiàn)為髕骨區(qū)域明顯低溫改變，且敏感度高于MRI。

梁芳等對(duì)1000例經(jīng)CT/MRI 確診腰椎間盤突出的患者行紅外熱成像檢查，診斷陽性率94.40%。典型的腰椎間盤突出患者紅外熱成像表現(xiàn)為：腰骶部區(qū)域溫度較高，正常的腰脊柱區(qū)紅色菱形區(qū)域面積擴(kuò)大，向周圍延伸；或呈現(xiàn)出顯著的不對(duì)稱性，色彩嚴(yán)重不勻，脊柱力線間斷。當(dāng)出現(xiàn)下肢癥狀時(shí)，患肢溫度明顯低于健康肢體，與突出側(cè)脊神經(jīng)的皮膚神經(jīng)支配區(qū)域一致?？梢哉J(rèn)為紅外熱成像檢測腰椎間盤突出癥具有較高的準(zhǔn)確性，適用于初步檢測。張超等利用ITI觀察雙極射頻聯(lián)合臭氧治療單側(cè)下肢麻木的腰椎間盤突出患者的療效，測量并計(jì)算治療前后雙下肢溫差，發(fā)現(xiàn)治療后小腿前、后、外側(cè)溫差明顯降低，可能由于射頻熱凝治療使突出的髓核變性、縮小，結(jié)合臭氧的酶類失活和消炎鎮(zhèn)痛，使炎癥減輕，溫度降低。

有研究指出，頸椎病患者的紅外熱成像有以下共同點(diǎn)：脊柱力線中斷或消失；熱圖不對(duì)稱：冷熱區(qū)分界明顯；不同類型頸椎病有不同的ITI特征。蔣崇博等發(fā)現(xiàn)神經(jīng)根型頸椎病的突出椎間盤壓迫受累神經(jīng)根后，該神經(jīng)支配區(qū)域表現(xiàn)明顯低溫，即：C4-肩部，C5-肱三頭肌，C6-大魚際，拇指及食指，C7-前臂尺側(cè)緣和手掌，C8-肩胛部、上肢伸側(cè)和手背側(cè)。郭錳等根據(jù)神經(jīng)根型頸椎病患者紅外熱成像結(jié)果，對(duì)高溫區(qū)域進(jìn)行按壓、揉捏、撥伸、彈撥、拍打，對(duì)低溫區(qū)采用敷法、摩擦法、振法、熨法等，以便于推拿過程中，針對(duì)重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)治療，改善血液循環(huán)，舒筋活血，解痙去痛，獲得最佳療效。習(xí)世琴等利用紅外熱成像觀察內(nèi)熱針?biāo)山忸i部軟組織治療頸型頸椎病的療效，發(fā)現(xiàn)治療后患區(qū)紅外熱成像溫度增高，可以用來客觀評(píng)價(jià)治療效果。

2.5 原發(fā)性骨質(zhì)疏松

當(dāng)脊柱解剖結(jié)構(gòu)和功能正常時(shí)，紅外熱成像顯示脊柱投影區(qū)域的熱像從上到下會(huì)聚成條狀，分布均勻、對(duì)稱，溫度較周圍組織正常或稍高（生理凹陷）。趙雪圓等觀察到，當(dāng)脊柱節(jié)段椎體移位、韌帶緊張時(shí)，會(huì)出現(xiàn)紅外熱成像截?cái)?、不連續(xù)、非均勻擴(kuò)散、移位、過熱或過冷等現(xiàn)象。脊柱異常的熱狀態(tài)也可以直觀地顯示原發(fā)性骨質(zhì)疏松患者腰痛和壓縮性骨折的位置。其利用紅外熱成像對(duì)比藥物治療和夾脊穴針刺治療原發(fā)性骨質(zhì)疏松，發(fā)現(xiàn)夾脊穴針刺利于改善患者腰背部疼痛，加快康復(fù)，且紅外熱成像對(duì)骨質(zhì)疏松患者的疼痛程度有一定提示作用，并可用于療效評(píng)估。

2.6 其他

在一些循環(huán)紊亂的疾病中，如雷諾現(xiàn)象或手臂振動(dòng)綜合征，對(duì)小血管的損傷和局部血液循環(huán)對(duì)皮膚溫度的影響可以通過熱成像來評(píng)估。尤其是熱激發(fā)試驗(yàn)，適用于量化雷諾現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)的血管痙攣反應(yīng)。測量雙手溫度，然后用塑料手套保護(hù)雙手，在水?。ㄍǔＪ?8～20℃）中浸泡1min，然后監(jiān)測熱恢復(fù)情況。正常健康受試者中，可能導(dǎo)致手指反應(yīng)性充血，而雷諾氏患者反應(yīng)延長約15min。紅外熱成像還可以用于全身體檢，由于腫瘤細(xì)胞分裂快，局部代謝旺盛，可使局部溫度升高，利用這一點(diǎn)可以用于癌癥篩查及轉(zhuǎn)移性癌痛的觀察，目前的研究主要集中于乳腺癌、肺癌、甲狀腺癌等。紅外熱成像還可以用于手術(shù)部位愈合期間的溫度觀察，Romano等研究了9年前植入人工膝關(guān)節(jié)后發(fā)生膝關(guān)節(jié)前疼痛的患者，認(rèn)為紅外熱成像具有監(jiān)測手術(shù)后傷口愈合和篩查術(shù)后早期感染的能力，通過根據(jù)熱圖所示傷口的大小和顏色由時(shí)間變化而發(fā)生的變化來判斷愈合過程，從而可以準(zhǔn)確而間接地觀察傷口及其周圍的生理熱變化。

目前紅外熱成像常用于疾病篩查、診斷以及治療效果的判定。這種檢測手段的優(yōu)勢主要有無痛、安全、可重現(xiàn)、無輻射、相對(duì)便宜、無需接觸（從而降低了從外部感染的風(fēng)險(xiǎn)），在全身大面積或局部小面積均能提供絕對(duì)準(zhǔn)確的溫度圖像，且紅外熱圖的分析相對(duì)簡單；治療以后的隨訪檢查在門診就診時(shí)很容易進(jìn)行，且執(zhí)行效率高。如今的便攜式紅外熱像儀重量輕，易操作，可以在醫(yī)院等場所用作疾病篩查工具。在疾病的進(jìn)展過程中，生理功能的改變往往早于組織結(jié)構(gòu)的改變，足可見紅外熱成像相對(duì)于其他影像學(xué)檢查的優(yōu)勢。但紅外熱成像也有許多局限，如無法精準(zhǔn)定位到身體的某個(gè)部位，需要借助外部標(biāo)記點(diǎn)；同樣溫度條件下，無法區(qū)分炎癥和血供的影響；個(gè)體差異會(huì)對(duì)ITI結(jié)果產(chǎn)生較大影響，如肌肉發(fā)達(dá)程度、脂肪層厚度、自身合并癥等都會(huì)對(duì)人體表面溫度的分布產(chǎn)生較大影響。以中心和外周進(jìn)行對(duì)比，或者左右兩側(cè)對(duì)稱溫差等自我對(duì)比的方式可以在一定程度減小誤差。另外，與X線、CT、超聲等結(jié)構(gòu)型影像相比，紅外熱成像只能提供與疾病發(fā)生發(fā)展相關(guān)的熱生理信息，無法體現(xiàn)具體的結(jié)構(gòu)變化，因此在需要確定結(jié)構(gòu)性改變的時(shí)候，還要結(jié)合超聲、CT等影像學(xué)手段。

----本文摘自《分子影像學(xué)雜志》2021年第44卷第1期

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