智能手机热像仪用于医疗的性能评估:探测器稳定性与图像质量的比较研究

【字体: 时间:2025年04月05日 来源:Medical & Biological Engineering & Computing 2.6

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  为探究 SmartIRT 设备用于医疗目的的可靠性,研究人员对比了三款智能手机 IRT 模块(SmartIRT—Hikmicro、FLIR One Pro 和 Seek Thermal CompactPRO)。结果显示,它们性能差异显著,Hikmicro 模块温度读数最稳定。该研究为医疗应用中 SmartIRT 模块的选择提供了重要参考。

  在医学领域,红外热成像技术近年来备受瞩目。它能为多种疾病的诊断和跟踪提供新视角,像缺血、关节炎、发烧,甚至是黑色素瘤等肿瘤疾病,都能借助这项技术发现新的诊疗方向。随着技术的发展,红外成像设备不断小型化,价格也更加亲民,智能手机热像仪(SmartIRT)应运而生。这类设备可与智能手机相连,便于携带且成本较低,在医疗场景中的应用愈发广泛。
不过,问题也接踵而至。不同厂家生产的 SmartIRT 设备性能参差不齐,这使得人们对其用于医疗的可靠性产生了质疑。例如,在诊断糖尿病足溃疡时,虽然有研究表明 SmartIRT 设备与高性能独立热像仪测量结果有较高一致性,但在检测 COVID-19 方面,其表现却不尽人意,有的研究发现它无法区分感染者和未感染者。而且,不同设备的图像质量和分辨率也存在差异,这些都影响了 SmartIRT 在医疗领域的进一步应用。

为了解决这些问题,来自 Masaryk University 的研究人员开展了一项针对 SmartIRT 设备的比较研究。他们旨在评估不同设备的温度稳定性、表面温度变化以及图像的空间均匀性,为医疗应用中 SmartIRT 设备的选择提供依据 。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:
选取三款不同的 SmartIRT 模块(Hikmicro HM-TJ113AMF-Mini1、FLIR One Pro 和 Seek Thermal CompactPRO),连接特定智能手机进行测试;利用校准黑体(BB)作为稳定温度源,设定为 37°C ,从 0.6 米距离测量其温度;通过 VarioCAM HD 红外热像仪记录 SmartIRT 模块的体表温度,分析其变化;使用涂有特定白色涂料、发射率为 0.96 的石膏板,测量红外图像的温度分布均匀性。

下面来看研究结果:

  1. 校准模型 BB - 温度稳定性:研究发现,三款设备在测量 37°C 的校准黑体时,温度均随时间逐渐上升。FLIR One Pro 的温度上升幅度最大,Seek Thermal CompactPRO 次之,Hikmicro 最小。这表明 Hikmicro 模块的温度稳定性最好,而 FLIR One Pro 的稳定性较差。
  2. SmartIRT 模块的体表温度测量:FLIR One Pro 模块的表面温度上升最为明显,运行 10 分钟后温度升高了 7°C,Seek Thermal CompactPRO 升高 5°C,Hikmicro 升高 4°C。说明 FLIR One Pro 模块在运行过程中产生的热量较多,热管理效率相对较低。
  3. SmartIRT 图像的时间和空间均匀性评估:FLIR One Pro 的图像温度从中心对称下降,Hikmicro 的图像存在频繁的局部温度极值,Seek Thermal CompactPRO 的空间均匀性相对较好。此外,FLIR One Pro 和 Seek Thermal CompactPRO 的图像像素数与传感器芯片的原生分辨率不符,是经过软件后处理放大得到的,这可能影响图像质量和空间分辨率 。

研究结论和讨论部分指出,不同型号的 SmartIRT 设备在温度稳定性、表面温度准确性和图像空间均匀性方面存在显著差异。Hikmicro 模块在温度稳定性方面表现最佳,且能提供原始分辨率图像,这对于需要精确温度测量和高分辨率图像的医疗应用来说至关重要。然而,FLIR One Pro 模块虽然在一些研究中应用广泛,但它的温度变化较大,稳定性欠佳,可能限制了其在精确温度测量方面的应用。Seek Thermal CompactPRO 则在空间均匀性上有一定优势。

总体而言,该研究为医疗应用中选择合适的 SmartIRT 模块提供了重要参考。研究结果提醒人们,在使用 SmartIRT 设备进行医疗诊断时,不能仅依据品牌或设备外观来判断其性能,而应综合考虑温度稳定性、表面温度准确性和空间均匀性等多个因素,进行谨慎评估和验证,以确保诊断结果的可靠性和准确性 。
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