紅外成像儀原理--人體產熱和散熱機制

    人體產熱與散熱是保持生理平衡的，因機體內存在著體溫的自動調節(jié)機制，這種平衡失調就會導致體溫的變動。

一、產熱過程

人體的熱量來自體內所進行的生物化學反應。由于化學反應的不斷進行熱量也不斷地產生。產熱*多的器官是骨骼肌和肝臟。骨骼肌產熱量因機體活動情況的不同而有較大幅度變動。肝臟是機體內代謝旺盛的器官，因此產熱也很多(安靜狀態(tài)下，肝臟的血溫比主動脈血溫高0.4~0.8℃)。在安靜狀態(tài)下，機體一些器官產熱量的比例大致如下：心臟及呼吸器官16%，肝臟、脾臟及消化器官30%，腎臟5.6%，腦、脊髓18.4%，骨骼肌25%，其它5%。產熱過程與基礎代謝、肌肉活動、***腺**(甲狀腺素和腎上腺皮質**等)及交感神經活動有關。交感神經強烈興奮時，可使代謝率增加40~50%之多。紅外成像儀原理--人體產熱和散熱機制

二、人體散熱的形式

人體絕大多數(shù)代謝反應都是放熱的，除少部分(4%)之外由其它形式散熱，人體向體外散熱主要有四種散熱形式。

1.輻射散熱：即機體以發(fā)射紅外線方式來散熱，約占散熱總量的44%。除了處于**零點度(-273.16℃)的物體以外，宇宙間所有物體都能發(fā)射紅外線。人體向周圍發(fā)射紅外線，而周圍物體如墻壁等也向人體發(fā)射紅外線。輻射散熱的多少直接取決于體表溫度和環(huán)境溫度之間的平均溫度差的大小。當人體周圍有高于人體體表溫度的物體時，人體表面則從這些物體吸收紅外線，體溫因而升高，如于爐前作業(yè)的工人、烈日下野外勞動者;反之，環(huán)境溫度過低，散熱過多，也會導致體溫下降。人體是良好的輻射體，也是良好的吸收體。紅外成像儀原理--人體產熱和散熱機制

2.傳導和對流：約占散熱的31%。傳導是指體熱由體表直接傳導給與體表相接觸的物體，如衣服、床、椅子等。由于這些物體為熱的**導體，就防止了體熱的過多喪失。對流系指體熱傳給與皮膚相接觸的空氣，即通過空氣的流動來實現(xiàn)的。當體表溫度與空氣溫度相等之后，對流也就停止。對流散熱的多少取決于風速。紅外成像儀原理--人體產熱和散熱機制

3.蒸發(fā)：約占散熱的21%。當外界溫度等于皮膚溫度時前三種散熱(輻射、傳導、對流)形式基本停止。若環(huán)境溫度高于皮膚溫度，身體表面的水分由液體狀態(tài)轉化為氣體狀態(tài)，這就是蒸發(fā)。蒸發(fā)通過出汗及不感性蒸發(fā)(皮膚、呼吸)來調節(jié)。

三、人體體表溫度的變化

1.體殼、體核溫度：人體各部分的溫度是不同的，體殼部分的溫度為體表溫度(*外層是皮膚溫度)。體核部分(包括心、肺、腦、腹腔器官，肝臟溫度*高)的溫度為體核溫度。皮膚溫度是不穩(wěn)定的，容易受環(huán)境溫度、衣著等條條件影響，溫度波動也較大，不同部位于的差異也較     紅外成像儀原理--人體產熱和散熱機制

大。體核溫度比體表溫度高、穩(wěn)定，不同部位雖也有差異，但多維持在一個較恒定的范圍。由體表溫度到體核溫度之間，存在著溫度梯度，當外環(huán)境溫度變化時，兩者間也合出現(xiàn)微妙的變化。如圖所示，在外環(huán)境20℃和35℃時，人體溫度分布模式發(fā)生顯著的變化，即外環(huán)境溫度升高，體核溫度分布范圍擴大。

2.體內器官溫度差異：體內各臟器溫度是有差別的，如肝臟是體內溫度*高器官，其溫度為38℃ ，腦接近38℃，腎、胰腺、十二指腸等器官次之，直腸溫度更低。體表溫度以胸、腹、面部為高，四肢較低;四肢溫度上肢 >下肢，近端 >遠端;軀體溫度胸面 >背面。由于血液循環(huán)的原因，體內各臟器的溫度保持相對恒定，趨于一致，因此體核溫度可基本上代表深部臟器的溫度。

圖2-1 人體溫度野 A：室溫為20°C B：室溫為35°C

3.人體體溫調節(jié)：主要通過體溫調節(jié)**來實現(xiàn)的。體溫調節(jié)**接受來自皮膚等處的傳入沖動后，通過對產熱和散熱兩個過程的調節(jié)使體溫維持正常水平。對產熱過程的調節(jié)主要是通過骨骼肌緊張度增加及寒戰(zhàn)來實現(xiàn)的。而對散熱過程的調節(jié)主要是通過改變皮膚血流量來完成的。紅外成像儀原理--人體產熱和散熱機制

皮下脂肪組織，導熱系數(shù)甚小，可將其視為身體的絕熱系統(tǒng)。機體深部的熱量只有通過血流才能傳導至皮膚表面。體表皮膚的溫度取決于局部血流量和局部組織代謝機能。皮膚血液循環(huán)的特點是，分布至皮膚的動脈穿過絕熱系統(tǒng)(脂肪)，在皮膚下層形成動脈網，皮下****異常彎曲，進而形成豐富的靜脈叢，皮下還有大量的動靜脈吻合枝。此外，在人體深層動靜脈之間還存在著一個熱量交換的逆流機制，即靜脈以網狀圍繞著動脈，這樣血溫高的動脈血，與血溫低的靜脈血就發(fā)生了熱量交換，結果使動脈血溫度降低，而靜脈血溫度升高，以減少熱量的損失。在決定局部血流量的諸多因素中，小動脈的收縮或舒張狀態(tài)起了決定性作用，而小動脈收縮或舒

張受控于植物神經的調節(jié)。因此，除局部血流量、組織代謝外，體表皮膚溫度還反映了植物神經功能狀態(tài)。當上述三個因素出現(xiàn)異常時，首先會在體表溫度即皮溫上顯示出來。