红外成像-课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,红外成像,前言,红外光的发展史,红外辐射的基本概念,基本临床应用,红外热图,主讲人：孔国斌,组员：张维强，张玉玺，张俊升，杨晓伟,红外成像 前言红外光的发展史红外辐,1,红外线这么有用啊！,军事,数据传输,医学,文物鉴定,天文,气象,一、前言,红外线这么有用啊！军事数据传输医学文物鉴定天文气象一、前言,2,一、前言,地面10米望远镜观测到的慧木碰撞后的红外图像,一、前言地面10米望远镜观测到的慧木碰撞后的红外图像,3,一、前言,红外摄像机拍摄的英军押解着伊战俘画面,一、前言红外摄像机拍摄的英军押解着伊战俘画面,4,一、前言,红外云图,一、前言红外云图,5,一、前言,红外测温仪,一、前言红外测温仪,6,红外望远镜,一、前言,红外望远镜一、前言,7,一、前言,红外感应,一、前言红外感应,8,艺术鉴定,一、前言,艺术鉴定一、前言,9,一、前言,数据传输,一、前言数据传输,10,一、前言,医学红外摄影,一、前言医学红外摄影,11,二、红外光的历史,1800年，当赫胥尔利用牛顿的太阳光谱色散实验，他发现有些玻璃滤色镜可以衰减光，而另一些玻璃滤色镜则可以减少热并且也透过光。经过一系列试验赫尔胥终于发现了红外光。,1835年安培宣告了光和热射线的同一性，在这以后大量研究表明热射线都具有光线的基本性质。,通常取可见光谱中红光末端为760毫微米，比它长的光就是红外光或称为热射线。,二、红外光的历史1800年，当赫胥尔利用牛顿的太阳光谱色散实,12,二、红外光的历史,“红外”一词最早出现在1880年阿贝尼的文章中，,1870年兰利制成了面积只有针孔大小的探测器并用凹面反射光栅，岩盐及氟化物棱镜来提高测量色散的能力。这为红外应用的重要方面航空摄影奠定了基础。,1888年麦洛尼用比较灵敏的热电堆改进了赫胥尔的探测和测量的方法。为红外技术奠定了基础。,采用近红外摄影始于1904年，时至今日，红外摄影已广泛应用与工业，医学，军事等很多部门。,二、红外光的历史“红外”一词最早出现在1880年阿贝尼的文章,13,二、红外光的历史,1933年，哥本哈根大学国家医院的哈克塞森首先把红外摄影技术用于皮肤病学的研究，此后人们就把这一方法广泛地应用于医学实践,医学红外摄影技术主要考虑三个方面：,皮肤和皮下组织对红外光的反射、散射和透射特性,能穿透机体红外光源的光谱分布,能记录红外光的胶片和感光板的光谱响应,二、红外光的历史1933年，哥本哈根大学国家医院的哈克塞森首,14,三、红外辐射的基本概念,红外辐射是一种电磁波,近红外（0.783.0um）,中红外（3.020um）,远红外（20100um）,其中医用红外线按波长分为近红外和远红外两种。,三、红外辐射的基本概念红外辐射是一种电磁波近红外（0.78,15,红外辐射普遍存在于自然界：,红外辐射的倍频程比可见光宽：,三、红外辐射的基本概念,任何温度高于绝对零度的物体（人体、冰、雪等）都在不停地发射红外辐射。,倍频程：若使每一频带的上限频率比下限频率高一倍，即频率之比为2，这样划分的每一个频程称为1倍频程，简称倍频程。,可见光：0.380.78um，一个倍频程,红外线：0.781000um，商为12822,10,，10个倍频程,红外辐射普遍存在于自然界：三、红外辐射的基本概念 任,16,三、红外辐射的基本概念,黑体,黑体的红外辐射率和吸收率为1（客观世界不存在），其意义体现在为衡量自然物体的红外辐射和吸收能力建立一个标准。,假想的全部吸收和辐射红外电磁波的理想体，其红外吸收和辐射能力与温度无关。,一般物体的红外辐射率和吸收率都小于1，并且其辐射和吸收能力都与表面温度和波长有关。,三、红外辐射的基本概念 黑体 黑体的红外辐射率和吸收,17,三、红外辐射的基本概念,在理论和工程实践中，常用物体的比辐射率定量描述物体辐射和吸收红外电磁波的能力；,即物体的实际红外辐射与同温度下黑体红外辐射之比值，显然，物体的比辐射率都小于,1,。,三、红外辐射的基本概念 在理论和工程实践中，常用物体的,18,三、红外辐射的基本概念,红外辐射的三个规律,同温度物体的红外发射能力正比于其红外吸收能力；红外平衡状态时，物体吸收的红外能量恒等于它所发射的红外能量。,基尔霍夫定律,推论：性能好的反射体或透明体，必然是性能好的辐射体。,三、红外辐射的基本概念 红外辐射的三个规律 同温度,19,三、红外辐射的基本概念,斯蒂芬玻耳兹曼定律（1879，1884）,物体辐射的红外能量密度,W,与其自身的热力学温度,T,的,4,次方成正比，并与它表面的比辐射率成正比：,可见，物体的温度越高，红外辐射能量越多,。,三、红外辐射的基本概念 斯蒂芬玻耳兹曼定律（1879，18,20,三、红外辐射的基本概念,维恩位移定律,物体的红外辐射能量密度大小，随波长（频率）不同而变化。与辐射能量密度最大峰值相对应的波长为峰值波长，维恩通过大量实验得出了峰值波长和物体热力学温度之间的关系：,的单位是um，T是物体的绝对温度，单位是K。,三、红外辐射的基本概念 维恩位移定律 物体的红外,21,四、基本临床应用,静脉摄影,结合常规的摄影技术，红外摄影方法可以显示出静脉曲张的特征性异常表现。它表现为在正常小腿上能见到比较细直的分枝，形成多边形的网状结构。在静脉曲张病例中，常见到蜿蜒弯曲的分枝增粗成静脉小岛，它在红外照片中清楚地显示出来，而用普通摄影或肉限是看不出来的。,四、基本临床应用静脉摄影,22,四、基本临床应用,血液循环的研究,利用红外照片来记录乳房和腹部浅表静脉的图形和大小变化，可以研究血液运行状况。比如，初产妇和多产妇在妊娠时，红外照片上的血流状况是不一样的。,由于血液中各种成分对红外光的吸收作用不同，可作临床疾病的更深入研究。比如硝基苯胺中电会引起小腿血管郁滞，红外照片可以清楚地显示出来；肾上腺素对正常人和高血压病人有影响，可以从指甲的红外照片上反映出来；此外，红外照片还可探索结核菌素和其它皮肤试验的反应。,四、基本临床应用血液循环的研究,23,四、临床基本应用,透照技术,采用黑白和彩色红外透照技术检查儿童 头颅疾病，不仅毫无痛苦，而且比脑室造影检查安全。其中，彩色红外透照方法特别有价值，因为它可以同时把可见光和红外光的透射部分记录下来，而且，在照片上显示出重要的颜色差别。用这种方法可以将脑积水与更为严重的脑内积水加以监别。,四、临床基本应用 透照技术,24,四、临床基本应用,肝病理学,红外摄影对肝硬化的诊断有很大帮助，它可以把肝硬化与肝癌等区别出来。早期的肝硬化，没有明显的侧支循环，而晚期的肝病中有非常清晰的分枝静脉图像，成为肝硬化病症的特征。,肿瘤的研究,应用黑白和彩色红外摄影技术常常可以发现肿瘤。生长在体表上或接近体表的早期恶性肿瘤，其周围会有血管增多或异常条纹，表示了肿瘤血液的供给有不同程度的增加，这可作为确定有否恶性瘤的辅助手段。,四、临床基本应用肝病理学,25,四、临床基本应用,乳腺癌,临床上已证实乳腺癌在红外照片上显示为供血增多，病变一侧可清晰看到肉眼不能看到的静脉充血。,皮肤病学,红外摄影首先用于医学方面的是检查皮肤疾病，它可以提供浅表痂皮下面愈合过程和皮下静脉情况。,四、临床基本应用乳腺癌,26,四、临床基本应用,牙科,牙齿的红外照片，釉质一艇比牙质显得阴暗，而龋齿前向的退化釉质则相反，健康的门齿边缘呈白色，在正常情况下随着牙质的增加光亮度也均匀增加，釉质不均处的色调较淡。退化釉质对红外光有很高的反射率，并有中等的红外发光强度。与牙齿有关的成份如磷灰石的反射率和发光强度都很低。,四、临床基本应用 牙科,27,四、临床基本应用,眼科,对红外光的反射率随眼睛色素的颜色而异。,临床实践表明，用彩色红外胶片进行眼科 学研究是一个卓有成效的方法。在彩色红外幻灯片上正常眼底呈现黄绿色，伴有棕红色的静脉和黄色的动脉。血管纹理在照片上呈紫灰色。,四、临床基本应用眼科,28,五、红外热图,正常人体头部远红外热图,锁骨处及淋巴处代谢旺盛，出现正常均匀的热区，两乳正常，温度微低。,五、红外热图正常人体头部远红外热图锁骨处及淋巴处代谢旺盛，出,29,五、红外热图,正常人的腿部，双腿基本对称，双足由于负重过久而血流不畅，导致低温,正常人体腹部，两侧温度分布基本对称，脐部为正常的热区，脂肪厚的地方温度较低，两乳为正常微冷区,五、红外热图正常人的腿部，双腿基本对称，双足由于负重过久而血,30,五、红外热图,下窝处为正常的热区，对肝病正常乳房热像，两侧乳房基本对称，两乳判断的时候要注意考虑此问题。乳头为正常的冷区。,在乳腺早期癌变尚未形成明显的肿块时，其局部组织即会产生相应的变化，如局部血管增生、扩张、迂曲（热图显示为血管倒粗或环状和网状血管），局部组织代谢旺盛，其温度即可升高。,五、红外热图下窝处为正常的热区，对肝病正常乳房热像，两侧乳房,31,五、红外热图,腰肌劳损，腰椎体两旁韧带呈条索状增温，病变范围局限（箭头所示），温差在0.71.0。,肝癌患者的腹部远红外热像图，肝部明显代谢旺盛，温度升高，此人的右乳也有些增生迹象。,五、红外热图腰肌劳损，腰椎体两旁韧带呈条索状增温，病变范围局,32,五、红外热图,静脉炎是静脉血管发炎，热图表现为局部热区明显扩大。脉管炎是中小动脉血管壁发炎引起的肢端发凉，坏疽，从热图反应手足部及前下肢温度偏低。,左膝关节软组织炎。热图显示左膝关节局部团状增温（箭头所示），温差,0.71.2,度不等。,五、红外热图静脉炎是静脉血管发炎，热图表现为局部热区明显扩大,33,Thank you,Thank you,34,