红外热成像仪在新型冠状病毒肺炎防控中的应用

王元，孟令广

郑州大学附属肿瘤医院医学装备部 （河南郑州 450008）

2019年12月，湖北省武汉市部分医院陆续发现多例不明原因的肺炎病例，随后证实是新型冠状病毒引起的呼吸道传染病[1-2]。2020年1月20日，国家卫生健康委将该病纳入《中华人民共和国传染病防治法》规定的乙类传染病，并按甲类传染病管理[3]。2020年2月11日，世界卫生组织（World Health Organization，WHO）将新型冠状病毒所致的疾病命名为新型冠状病毒肺炎（corona virus disease 2019，COVID-19）[4]。COVID-19的主要传播途径是呼吸道飞沫和接触传播，患者的临床表现包括发热和（或）呼吸道症状、肺炎影像学特征及白细胞和淋巴细胞数量变化等[5-6]。因此，加强体温筛查，特别是对医疗机构、大型商场、学校、银行、车站等密集型场所人员的体温监测对防控疫情具有十分重要的意义。

体温监测的常用方法包括水银温度计、便携式红外线测温仪及红外热成像仪等[7-8]。（1）水银温度计具有测量精度高、操作简单、价格便宜、性能稳定等特点，多数医疗机构仍然采用；但水银温度计存在测量时间较长、易碎、易发交叉感染风险等不足，不适用于密集型场所人员体温的快速筛查[9]。（2）便携式红外测温仪具有操作简单、容易携带、测量速度快等优势，但存在受环境影响较大的问题[10]。（3）红外热成像仪具有测量时间短、非接触式远距离测量、灵敏度相对较高等优势，比较适用于密集型场所人员体温的快速筛查[11]。本研究探讨COVID-19疫情下，运用红外热成像仪在密集型场所筛查发热人员的可行性，首先，安装调试红外热成像仪，确定最佳测量区域并进行测温参数配准；其次，以医疗机构门诊的就诊患者为研究对象，红外热成像仪筛查出体温>37.3 ℃的就诊人员，同时用水银温度计进行复测，记录两种方法的测量结果；最后，对两种测量结果进行对比分析，科学评价红外热成像仪的精确性及可重复性。

1 材料与方法

1.1 材料

（1）武汉华中数控股份有限公司红外热成像仪（HY-2005B）：非制冷焦平面探测器，探测像素640×512，温度分辨力0.05 ℃，测温范围20～50 ℃。（2）JQ-70MYZ1B 黑体：工作温度40 ℃（环境温度5～50 ℃可调），有效辐射面70 mm×70 mm，温度稳定性±（0.1～0.2）℃/30 min，有效发射率0.97。（3）东阿阿胶阿华医疗器械有限公司生产的水银体温计。

1.2 研究对象

2020年1月31日至4月20日，运用HY-2005B 红外热成像仪筛查出的体温>37.3 ℃的就诊人员100名。

1.3 测量方法

运用HY-2005B 红外热成像仪对就诊人员进行体温初筛，对于体温>37.3 ℃的人员，向其说明需要进行水银温度计复测的原因，取得就诊人员的合作，水银温度计测量腋下温度10 min，记录数据[12]。

1.4 统计学处理

2 红外热成像仪的安装调试

2.1 最佳测量范围

根据红外热成像仪的安装环境，设置合理的人员通道，吊装高度为2.2 m，垂直视场角25°。通过试验分析距离对红外热成像仪测量精确度的影响，并根据试验结果，设置最佳测量点，以保证测量的精确性。

2.1.1 试验方法

将JQ-70MYZ1B黑体温度设置为35 ℃，高度调节为1.7 m，从距离2 m 处开始测量，每隔1 m 测量1次，随后将黑体温度设置成37、40 ℃，重复上述步骤。

2.1.2 试验结果

如表1所示，测量距离对红外热成像仪的测量精度影响较大，距离过大或过小均会影响测量的精确度。在红外热成像仪吊装高度为2.2 m、被测黑体高度1.7 m 的情况下，9 m 及以外区域超过有效距离，无法进行精准测量；在4 m 以内及7 m 以外的测量有效距离内，测量误差相对较大；测量距离为5～7 m 时，测量结果最接近于黑体真实温度。

表1 距离对红外热成像仪精确度的影响

2.1.3 设置最佳温度测量点

根据试验结果，红外热成像仪高度设置为2.2 m，垂直视场角为25°，人员通道中距离红外热成像仪6 m 左右的区域设置为最佳温度测量点。

2.2 测温参数配准

红外探头只能测量物体表面的温度，而实际需要的是腋下温度，HY-2005B 可通过温差曲线将体表温度转换成腋下温度，即输入几个顶点的体表温度与腋下温度的对应值，系统自动线性插值生成温差曲线，温差曲线由9个温度点将曲线分为8个温度段，范围为32.0～41.9 ℃，每个温度段内的温度值视为一种线性关系。

3 结果

3.1 两种方法的测量结果比较

100名就诊人员中，红外热成像仪测量结果为（37.556±0.241）℃，水银温度计测量结果为（37.341±0.400）℃，差异有统计学意义（t=7.183，P<0.05）。

3.2 两种方法测量结果之间的线性关系

运用Origin 软件对两种方法的测温结果进行线性分析，发现水银温度计与红外热成像仪测量结果成正相关（r=0.665），见图1。

图1 两种方法测量结果之间的线性关系

3.3 红外热成像仪筛查效果评价

3.1结果表明，两种方法测量结果之间有统计学差异，红外热成像仪不能完全替代水银温度计，但如表2所示，红外热成像仪与水银温度计测量差值在0.4 ℃以内的人员占84%，说明两种方法测量结果非常接近（红外热成像仪测量结果略高于水银温度计），可以起到很好的体温筛查效果。我们对两种方法测量结果偏差较大的人员进行调查发现，人员剧烈运动、室内外温差较大等因素均会影响红外热成像仪的准确性。

表2 红外热成像仪与水银温度计的测量差值分布

4 讨论

体温监测是防止COVID-19传播的有效方式，有利于疫情防控。红外热成像仪因具有响应快、非接触、灵敏度高等优势，受到普遍关注。本研究通过对红外热成像仪的安装调试及对我院就诊人员体温的筛查结果进行分析，得出以下结论。（1）测量距离对红外热成像仪的测量精确度影响较大，距离过大或过小均会影响测量的精确度；确定红外热成像仪吊装高度2.2 m 及垂直视场角25°等因素后，利用黑体找出最佳测量范围，即测量距离为5～7 m 时，测量误差较小，结果最接近于真实体温。（2）红外热成像仪安装位置尽量避免室内外交界、风口等温度变化较大的地点，温度变化较大会影响仪器的测量精确度，合理的人员通道及安装位置是精确测量的基础，应引起充分的重视。（3）由于红外探头只能测量人员体表的温度，需要通过温差曲线将体表温度转换成腋下温度，为消除红外热成像仪测量不确定度、环境影响等因素造成的发热患者漏筛，疫情防控期间，可以适当调节温度校准因子，使得红外热成像仪测量结果略高于真实体温，达到更好的筛查效果。（4）运用HY-2005B 红外热成像仪对就诊人员进行体温初筛时，对于仪器测量温度>37.3 ℃的人员，应向其说明原因并立即用水银温度计复测。

本研究结果显示，水银温度计与红外热成像仪测量结果成正相关（r=0.665）；两种方法测量结果比较，差异有统计学意义（P<0.05），但红外热成像仪与水银温度计测量差值在0.4 ℃以内的人员占84%，说明两种方法测量结果非常接近（红外热成像仪测量结果略高于水银温度计），可以起到很好的体温筛查效果。

综上所述， COVID-19疫情防控期间，红外热成像仪因具有响应快、非接触、精确度高等特点，适用于密集型场所人员体温的筛查。

［参考文献］

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