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红外成像体温筛检仪测温准确度影响因素的研究

来源:中华实用医药杂志 作者:匡维华汪亮 2006-8-20
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摘要: 【摘要】 目的 研究可能影响红外成像体温筛检仪测温准确度的因素,为准确测量提供依据。 方法 对可能影响测温准确度的测温仪预热时间、测量距离、测量角度、测量对象静止或运动状态等因素,以及多个被测对象相互间有无影响进行对比研究,用红外体温筛检仪的测量值与医用水银温度计测量的腋温进行比较分析。 结果 预热时间......


  【摘要】 目的  研究可能影响红外成像体温筛检仪测温准确度的因素,为准确测量提供依据。 方法  对可能影响测温准确度的测温仪预热时间、测量距离、测量角度、测量对象静止或运动状态等因素,以及多个被测对象相互间有无影响进行对比研究,用红外体温筛检仪的测量值与医用水银温度计测量的腋温进行比较分析。 结果  预热时间、测量距离与红外体温筛检仪的准确度有关,仪器充分预热50min以上、测量距离控制在6m以内,红外成像体温筛检仪的测量值与腋下温度值无差异,测温准确度较高;在一定范围内改变测量角度,测量对象的(静止或运动)状态以及同一测温视野内有多个测量对象均对测温结果影响不大。 结论  红外成像测温仪是目前较理想的体温检测设备之一,为保证红外筛检仪测量的准确度,使用前必须充分预热,并控制其测量距离和测量角度。
    
  【关键词】  红外筛检仪;测温准确度;影响因素
           
  The influential factors and countermeasures of the infrared thermoscope's accu-racy of temperature measurement
     
  KUANGWei-hua,WANG Liang.

  Shunde Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Shunde,Guangdong528303,China

    【Abstracts】 Objective To study the factors that may effect the accuracy of the infrared thermoscope,and provide a basis to measure temperature more accurately.Methods Registerd values that were measured in different preheating times,different measurement distances,different measurement angles or many heat units in the visual field,and com-pared the values with the ones were measured by medical mercury thermometer that were looked as the people's body temperature.Results The accuracy of tempeture measurement was effected by preheating times and measured dis-tances,There were no significant differences between measured values and true values after50minutes'preheating,measured distances were among6meters,changed the measurement angles within limits,changed the states of measur-ing objects,many objects in the visual field.Conclusions Infrared thermoscope is the best one of the body tempera-ture measurement equipments,In order to ensure the accuracy of the infrared thermoscope,it must be enough preheat-ed before working,and control the measurement distances and measurement angles strictly.
  【Key words】 infrared thermoscope;accuracy of temperature measurement;influential factors
      
  日益频繁的国际交流和人员流动,使许多传染病在国际间高速并大面积地蔓延、传播和流行。因防控“非典”而诞生的红外成像体温筛检仪(以下简称“筛检仪”),给传染病的检疫带来了深刻的影响。针对许多传染病具有发热这一临床最常见症状的特点,利用筛检仪实施有效的体温监测,以便从发热人群中筛检出传染病人,从而确保对有发热症状者的处理能够做到“早发现、早诊断、早治疗”,这对有效控制传染病的传播起到非常积极的作用。筛检仪已在港口、机场、车站等国际国内口岸以及影院、医院、大型商场等公共场所广泛应用。筛检仪测温的准确度,直接关系到传染病检疫的有效性,但可能影响红外测温结果的因素有很多,本文通过对比试验,分析可能影响筛检仪准确性的因素,指导筛检仪的正确使用,从而提高筛检仪在传染病检疫中的有效性。

  1 仪器与方法
    
  1.1 仪器 医用水银温度计、武汉高德光电有限公司IR235红外成像快速测温系统(软件版本1.02,测温误差±0.1℃ [1] )。该仪器是目前比较普遍使用而且用户反映比较好的测温系统之一,该仪器能快速自动追踪并测量人体表面外露部分温度最高的部位———人体额面部———的温度。由于人体额面温度(33~34℃ [2] )和医学上常用的腋下温度(36~37℃ [2] )存在着差异,厂家已经针对这种差异设计了补偿模块,仪器可通过补偿得出一般医学上所述的人体体温———腋下温度,即仪器显示的温度可认为就是腋下温度。1.2 方法 筛检仪布置在室内环境,空调控制温度23℃、风速0m/s、湿度60%;被测者进入测温环境静坐15min以达到温度平衡 [3] ;温度补偿采用自动差值档(即仪器显示温度就是腋下体温)。对不同预热时间、不同距离、不同测量角度、不同的运动状态(静止或运动),以及多个被测对象相互间有无影响等情况进行对比试验,记录筛检仪的测量值,并分别与医用水银温度计测得的腋下体温进行比较,运用SPSS10.0软件对数据结果进行统计分析。

  2 结果
    
  2.1 预热时间对筛检仪测量值的影响 8名被测者在正对测温探头5m处静坐。从筛检仪开机工作开始计时,连续测量90min,每10min记录筛检仪对各被测者的测量值。使用水银温度计每15min为各被测者测量腋温1次,取平均值 作为腋下体温T,结果见表1。

  表1 不同预热时间筛检仪测量值和被测者腋下体温记录表(略)

    2.2 测量距离以及不同运动状态对筛检仪测量值的影响

  (1)静止对象:被测者分别在距离测温探头1m、2m、3m、4m、5m、6m、7m、8m、9m、10m、11m共11个测量点处面向测温探头,静止1min,记录被测者在各不同距离时筛检仪的测量值。

    (2)运动对象:被测者从距离测温探头11m处面对测温探头匀速前进(被测者步速约1m/s,以模拟体温筛检仪的实际工作时的情况),分别记录被测者在上述11个标记点时筛检仪的测量值,见图1。
 
  图1 不同测量距离时的温度测量值腋下体温T 1 =36.4℃ 略   
      
  用水银温度计分别于试验前、试验中、试验后测量被测者腋下温度,取平均值为腋下体温T 1 。
   
  2.3 不同测量角度对筛检仪测量值的影响 保持体温筛检仪测温探头与静止的被测者始终处于同一竖直平面,并使被测者离测温镜头水平距离固定为4m,通过调节测温探头支架将探头在竖直平面内转动不同角度(测温探头长轴与水平面的夹角),分别在0°、15°、30°、45°、60°记录测量值,各角度分别测量6次取平均值作为各角度的测量值。用水银温度计分别于试验前、试验中、实验后测量被测者腋温,取平均值为腋下体温T 2 (图2)。
 
  图2 镜头旋转不同角度筛检仪的测量值腋下体温T 1 =36.4℃ 略   
      
  如果是悬挂设置(后面所述),则水平方向基本是正对旅客前额部,这里不再赘述。
   
  2.4 同一测量视野中多个测量对象间是否有影响 被测试者静坐于离探头5m的正前方,分别记录无其他测量对象和有一个、多个测量对象进入测量视野时,筛检仪对原被测者的测量值。

    当进入测量视野的其他被测者体温高于被测试者体温时,体温仪无法自动显示原被测者的测量值,而显示了温度较高者的测量值,通过移动光标读取数据,发现此时筛检仪对原被测者的测量值没有变化;当进入测量视野的其他被测者温度低于被测试者体温时,仍显示原被测试者的体温测量值,且数据值没有随其他测量者的进入而发生改变。用其他的温度较高或较低的热辐射源进行试验,出现和上述一样的情况。

  3 分析和讨论
    
  3.1 预热时间的影响。表1数据显示在预热初始阶段,筛检仪测量值的波动较大,稳定性和准确性较差,测量值与腋下体温差均大于仪器的测量误差。随预热时间的延长,测量值逐渐稳定。对表1中各预热时间的实测结果进行重复测量设计的方差分析(见表2),结果显示不同预热时间的测量值之间差异存在显著性(F=230.589,P<0.01)。提示若测量前的预热时间不足,则筛检仪测量值有可能低于被测者腋下体温,这样测量时就可能出现假阴性而造成漏检。

  表2 不同预热时间筛检仪测量值比较的方差分析 略
        
  将不同预热时间筛检仪测量值与被测者腋下体温进行配对比较(见表3),结果显示当预热时间达到50min后,筛检仪器测量值和被测者腋下体温之间的差异无显著性(P>0.05),即筛检仪使用前预热50min以后,测量结果能准确反映被测者的腋下体温。
    
  表3 配对样本检验(略)
          
  由于测量时采用的是自动差值档,从上述的分析及仪器的工作原理可以认为:仪器在没有经过充分预热时,仪器自动补偿的温度是不够的或者说测量值是偏低的,只有经过充分的预热,测量值才是被测者的实际腋下体温。因此在没有充分预热的情况下使用时,不能采用自动差值档,而应该用手动差值档适当调高温度补偿值(根据实验数据,比自动差值档相应的补偿值再多补偿1.5~2.0度),以免测量体温偏低出现假阴性而漏检。当预热时间足够时,改用自动差值档。仪器的使用说明上要求仪器使用前要预热也充分的说明了这一点。但说明书上要求预热30min,在我们的试验中,认为这是不够的,应该预热50min以上。

    在实际工作中,要求预热50min,哪怕就是30min,都是不十分现实的  谁能在每天上班前提前30min、50min到达?因此认为使用手动补偿是比较现实的办法。但随着预热时间的逐渐增加,需要补偿的温度应越来越小,在使用的过程中不断调整补偿温度值也是不方便的。因此我们也认为如果使用(上班前)筛检仪定时启动装置可能是一个较好的解决办法(从这个意义上来说,实际是电脑的定时启动,应该不难实现。在这里也建议生产厂家给予改进)。

    3.2 测量距离的影响 由图1可以看出,无论是定点静止测量还是在移动过程中测量,测量距离在1~6m时,筛检仪在各测量点的测量值与腋下体温T 1 的差值均在仪器测量误差允许范围内变动,超过6m的测量值与腋下体温T1的差异超出仪器测量误差范围,测量距离为11m时实测值已经明显偏离腋下体温T 1 。说明体温测量时,测温探头与被测者的距离不能超过6m。

    3.3 被测者运动状态的影响 对图1两组数据进行均数比较(见表4),双侧P=1>0.05,故对同一测温仪可认为被测 者处于静止和运动两种状态时测得的温度数据差异无显著性。说明体温筛检仪测温扫描的响应时间较短,数据采集及处理迅速,已完全能满足对被测者正常步行速度下准确测温的要求,可以在被测者毫不受干扰的情况下(无需停留)完成测温工作。
    
  表4 均数比较结果(略)
    
    3.4 测量角度的影响 由于筛检仪测量的是额面温度,因此一般的测量应在测量者的前方,但筛检仪置于旅客通道上无疑有诸多的不便,同时会出现前后遮挡现象,而侧面也一样存在前后及左右遮挡等问题,因此考虑将筛检仪的测温探头悬挂于旅客通道的上方,探头正对行进旅客的前额。从图2可以看出,固定距离仅改变测量角度(上下方向),当角度小于45°时测量值均在仪器测量误差允许范围之内。对图2测量值与腋下体温T 2 进行T检验,P=0.058>0.05,认为探头在0°到45°范围内上下旋转时测量值与被测者腋下体温无显著差异。当镜头转动角度超过45°时,测量值逐步明显下降,当达到60°时,测量值仅为35.5℃,严重偏离腋下体温T 2 。我们认为如果俯视测量的角度小于45°,一方面角度的变化对测温结果没有影响,即使受头发及帽子等遮挡而影响测温的机会也不是太大,同时在通道上便于安装,也便于管理(不会被人碰撞、甚至随便乱动)。因此认为测温探头可以悬挂设置,但俯视测量的角度不要大于45°,水平方向正对旅客即可。

    3.5 多个测量对象之间及其他热辐射源对测量值的影响 体温筛检仪在测量时自动搜索并显示测量视野中具有最高温度的测量点,故而出现上述2.4的试验结果,说明同一测量视野中的多个被测对象之间没有影响,不会影响测温结果。也就是旅客在集体行进中进行测温,只要所有旅客都会进入探头视野就可以完成测温了。

    但筛检仪同一测量视野只显示最高温测量点,因此如果同时有多个发热者进入同一测量视野,也仅显示温度最高者,其他发热者不能直观显示,因此在实际工作中,为防止漏检,应对报警时测温视野内的所有人进行重新筛检。同时为了显示的直观性及防止误报,测量视野内最好不要有超过人体前额温度的其他热辐射源,如反射的太阳光、工作状态的灯管、热水杯等。
    
  4 结论
    
  试验所用红外成像体温筛检仪具有快速、高精度等优点,而且能较远距离、大范围、快速扫描,旅客可在不受任何干扰(集体行进、无须停留)的情况完成测温,再配合自动识别及报警功能,特别适用在公共场所对大量的人群实施体温监测,对人群中的发热症状者进行初筛,是目前较理想的检疫设备之一。但在筛检仪设置和使用中应注意以下几点。

    4.1 筛检仪使用前需要经过充分预热。为保证筛检仪的准确测量,使用前应该进行预热,且预热50min以上才能保证测量的准确度,实际运用中若出现预热不足的情况,必须调低仪器设定的报警值或调高温度补偿值,以扩大对测得值的预警范围,避免假阴性的出现,防止漏检。为实际使用上便于操作,可以考虑使用(上班前)定时自动开机功能以便预热。

    4.2 筛检仪测量距离应在6m以内。在保证测温探头在获得被测对象清晰的额面图像时,须保证测量对象前额与测量探头的最大距离不超过6m。

    4.3 体温筛检仪测温镜头可以并认为有必要悬挂设置,进行俯视测量。这样不仅可以最大限度地减小测温对行人的干扰,同时俯视测量又可以有效避免由于旅客通道上人员多而引起的前后遮挡现象,但此时应该调节测温镜头俯视测量的角度不大于45°。

    4.4 应避免筛检仪测量视野内出现高温辐射源。为了能直观地记录被测者体温,应避免测量视野中存在温度可能超过被测者体温的热辐射源,包括反射的太阳光、工作状态的灯管、热水杯等,这样既可以保证测量的准确性,又能兼顾直观性,也能防止误报、漏报,保证检测的有效性以及出现误报而影响效率及对旅客不必要的影响。

    4.5 鉴于体温筛检仪测量体温时,只显示测量视野中最高温的测量点的温度这一特性,现场监测时一旦发现体温初筛超标者,除必须对该超标者复测体温外,还应对同一测量视野中其他的所有测量对象复测体温,以防止出现漏检的情况。

    4.6 由于额面部皮肤温度受环境条件影响较大,故红外筛检仪的监测结果存在假阳性和假阴性的可能性。从兼顾筛检的有效性和可操作性出发,可适当调低报警温度或调高仪器温度补偿值,尽可能避免因假阴性而出现的漏检可能带来的严重后果;对初筛阳性者通过水银温度计复测体温,并结合医学检查和流行病学调查做出综合判定,以此对因为调低报警温度或调高温度补偿值而出现的假阳性者和真正的具有发热症状者进行辨别。
    
  【参考文献】
    
  1 IR235红外成像快速测温系统产品说明书.武汉高德光电有限公司,2003.

    2 姚泰.生理学.北京:人民卫生出版社,2002,54.

    3 张德云.红外测温仪探热的质量保证.国境卫生检疫杂志,2003,26(5):271-272.

  作者单位:528303广东顺德,顺德出入境检验检疫局

  (编辑:黄 杰)


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