Einsatzmöglichkeiten der Thermografie in medizinischen Anwendungen

Thermografie ist ein Verfahren zur zweidimensionalen Abbildung der Wärmestrahlung einer Oberfläche. Wärmebildkameras werden meist mit der Industrie- und Wartungsbranche in Verbindung gebracht, aber sie finden jetzt ein breiteres Spektrum an Anwendungsmöglichkeiten. Dieser Artikel befasst sich damit, wie dieselbe Technologie in medizinischen Anwendungen eingesetzt werden können. Denn Krankheiten gehen oft mit einer Änderung der Wärmeverteilung im Körper einher, und sei es auch nur marginal. Die berührungslose der Temperaturverteilung bietet nicht nur Flexibilität bei der Diagnose, sondern auch einen kostensparenden Weg mit preiswerter Ausrüstung.

Was ist Thermografie?

Thermografie oder Wärmebildtechnik ist ein bildgebendes Messverfahren, bei der die von einem Körper bzw. einer Oberfläche abgegebene Infrarotstrahlung in ein zweidimensionales Bild umgesetzt wird. Infrarotstrahlung wird von jedem Objekt emittiert, sobald dessen Temperatur über dem absoluten Nullpunkt 0 Kelvin liegt.

Diese Bedingungen sind perfekt für den Einsatz in einigen Branchen, die als gefährlich eingestuft werden könnten, wie z. B. Rettungsdienste. Feuerwehrleute verwenden Wärmebildkameras, um durch den Rauch hindurch zu sehen, was ihnen ermöglicht, Personen unter schwierigen Bedingungen wie einem brennenden Feuer schnell und sicher zu lokalisieren. Sie werden auch eingesetzt, um den Brandherd zu lokalisieren, indem sie die starken Wärmemuster aus der Bildgebung erkennen und dann eine Strategie zur Kontrolle eines brennenden Feuers anwenden können. Ingenieure für Energieversorgungsunternehmen verwenden diese Art von Ausrüstung auch, um potenzielle Hotspots auf den Stromleitungen zu erkennen, die ein Zeichen für einen möglichen sofortigen Ausfall sind und das Ergebnis eines Stromausfalls für Haushalte und Unternehmen könnte katastrophal sein.

Die Technologie hat sich im Laufe der Jahre in Bezug auf Thermografie-Kameraausrüstungen weiterentwickelt. Die Geräte sind nicht mehr so schwer und unhandlich wie noch vor wenigen Jahren, sondern recht kompakt. Dies ist auf die Verwendung von FPA-Sensoren zurückzuführen, deren Auflösung viel geringer ist als die optischer Kameras, was eine Live-Betrachtung in Echtzeit ermöglicht, anstatt einen Schnappschuss zu machen und Zeit für die Analyse dieser Daten zu benötigen.

Thermografie in der Medizin

Die medizinische Thermografie wird als frühe präklinische Diagnose zur Behandlung von Patienten mit homöostatischem Ungleichgewicht eingesetzt. Mit Hilfe von Hochgeschwindigkeits-Computern und präzisen Wärmebildkameras kann die Temperatur des Körpers detailliert gemessen werden. Medizinische Experten sind dann in der Lage, ein vollständiges Wärmebild des Körpers zu erstellen, um heiße und kalte Bereiche zu analysieren, die mit verschiedenen medizinischen Bedingungen in Verbindung gebracht werden können. Die Digitalisierung ermöglicht auch den einfachen Austausch von Daten zwischen anderen medizinischen Experten oder dem Patienten selbst.  

Der beliebteste Anwendungsbereich der medizinischen Thermografie ist die Erkennung von Brustkrebs. Die Thermografie wird als Screening-Tool bei der Erkennung von Brustkrebs eingesetzt und hat sich im letzten Jahrzehnt durchgesetzt. Seitdem diese Technologie in der Medizin zugelassen ist, hat sie bei der Früherkennung von Brustkrebs Tausende von Leben gerettet. 

Die Diagnose funktioniert, indem die Stoffwechselaktivität des Tumorgewebes erfasst und mit der Temperatur des Gewebes neben dem Tumor und in der gegenüberliegenden Brust verglichen wird. Durch den Vergleich der betroffenen Brust mit einer normalen Brust können abnormale Wärmemuster, die mit dem Stoffwechsel des Tumors zusammenhängen, leicht erkannt werden. Der Temperaturunterschied wird in der Medizin auch als Delta T bezeichnet. 

Diese Art der Früherkennung mittels Thermografie gilt als eine völlig sichere Methode, um Patientinnen mit konventioneller Technik auf Brustkrebs zu untersuchen.

Infrarot-Thermometer

Eine der Thermografie verblüffend ähnliche Technologie sind Infrarot-Thermometer. Sie nutzen den Temperaturanteil der Wärmestrahlung, auch bekannt als Schwarzkörperstrahlung, die von einem Objekt oder einer Person ausgeht. Es handelt sich um berührungslose Thermometer. Sie haben in der Regel einen Ziellaser, um die zu messende Fläche in der Entfernung anpeilen zu können. Wie die Thermografie werden sie seit vielen Jahrzehnten in bestimmten Branchen eingesetzt, die eine berührungslose Messung der Temperatur aus der Entfernung erfordern.

Infrarot-Thermometer werden von Ingenieuren eingesetzt, um thermische Hotspots in mechanischen oder elektrischen Geräten zu erkennen, wo keine Temperatursensoren vorhanden sind. Sie werden gegenüber anderen Methoden bevorzugt, da sie in der Lage sind, Wärmestrahlung von sich bewegenden Objekten zu erkennen, da die Geräte sehr reaktionsschnell sind und fast keine oder nur geringe Verzögerungen beim Ablesen der Temperatur haben.

Ein Beispiel für die Messung von sich bewegenden Objekten könnten Außendiensttechniker sein, die Förderbänder in einer Fertigungsanlage oder andere sich bewegende Maschinen überprüfen, bei denen eine Temperaturkontrolle erforderlich ist.

In jüngerer Zeit wurden sie als medizinisches Hilfsmittel eingesetzt, um die Körpertemperatur von Patienten zu ermitteln, und zwar berührungslos und aus der Entfernung. Seit dem COVID-19-Ausbruch ist die Nachfrage nach diesen Geräten stark angestiegen, da eines der Symptome für COVID-19 eine erhöhte Temperatur ist. Die Möglichkeit, die Körpertemperatur aus der Ferne zu messen, ist nicht nur für die Medizin, sondern auch für den Einzelhandel und das Gastgewerbe von entscheidender Bedeutung, um die Verbreitung von COVID-19 zu verhindern.

Während Infrarot-Thermometer eine bequeme Möglichkeit bieten, die Temperatur eines Objekts oder einer Person zu messen, ist es auch sehr wichtig sicherzustellen, dass sie den richtigen Gerätetyp für die gewünschte Anwendung auswählen, um eine hohe Genauigkeit der Messwerte zu gewährleisten. In der Medizin ist dies von entscheidender Bedeutung, da einige Handthermometer einen Messfehler von +/- 2 Grad Celsius oder 4 Grad Fahrenheit aufweisen können. Es gibt ein spezielles Gerät für das Ablesen von großen Entfernungen und für begrenzte Entfernungen, die beide eine hohe Genauigkeit bieten.

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