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红外成像仪原理--人体产热和散热机制

                                                     红外成像仪原理--人体产热和散热机制

人体产热与散热是保持生理平衡的,因机体内存在着体温的自动调节机制,这种平衡失调就会导致体温的变动。

一、产热过程

人体的热量来自体内所进行的生物化学反应。由于化学反应的不断进行热量也不断地产生。产热*多的器官是骨骼肌和肝脏。骨骼肌产热量因机体活动情况的不同而有较大幅度变动。肝脏是机体内代谢旺盛的器官,因此产热也很多(安静状态下,肝脏的血温比主动脉血温高0.4~0.8℃)。在安静状态下,机体一些器官产热量的比例大致如下:心脏及呼吸器官16%,肝脏、脾脏及消化器官30%,肾脏5.6%,脑、脊髓18.4%,骨骼肌25%,其它5%。产热过程与基础代谢、肌肉活动、***腺**(甲状腺素和肾上腺皮质**等)及交感神经活动有关。交感神经强烈兴奋时,可使代谢率增加40~50%之多。红外成像仪原理--人体产热和散热机制

二、人体散热的形式

人体绝大多数代谢反应都是放热的,除少部分(4%)之外由其它形式散热,人体向体外散热主要有四种散热形式。红外成像仪原理--人体产热和散热机制

1.辐射散热:即机体以发射红外线方式来散热,约占散热总量的44%。除了处于优良零点度(-273.16℃)的物体以外,宇宙间所有物体都能发射红外线。人体向周围发射红外线,而周围物体如墙壁等也向人体发射红外线。辐射散热的多少直接取决于体表温度和环境温度之间的平均温度差的大小。当人体周围有高于人体体表温度的物体时,人体表面则从这些物体吸收红外线,体温因而升高,如于炉前作业的工人、烈日下野外劳动者;反之,环境温度过低,散热过多,也会导致体温下降。人体是良好的辐射体,也是良好的吸收体。红外成像仪原理--人体产热和散热机制

2.传导和对流:约占散热的31%。传导是指体热由体表直接传导给与体表相接触的物体,如衣服、床、椅子等。由于这些物体为热的不佳导体,就防止了体热的过多丧失。对流系指体热传给与皮肤相接触的空气,即通过空气的流动来实现的。当体表温度与空气温度相等之后,对流也就停止。对流散热的多少取决于风速。红外成像仪原理--人体产热和散热机制

3.蒸发:约占散热的21%。当外界温度等于皮肤温度时前三种散热(辐射、传导、对流)形式基本停止。若环境温度高于皮肤温度,身体表面的水分由液体状态转化为气体状态,这就是蒸发。蒸发通过出汗及不感性蒸发(皮肤、呼吸)来调节。

三、人体体表温度的变化

1.体壳、体核温度:人体各部分的温度是不同的,体壳部分的温度为体表温度(*外层是皮肤温度)。体核部分(包括心、肺、脑、腹腔器官,肝脏温度*高)的温度为体核温度。皮肤温度是不稳定的,容易受环境温度、衣着等条条件影响,温度波动也较大,不同部位于的差异也较。红外成像仪原理--人体产热和散热机制

大。体核温度比体表温度高、稳定,不同部位虽也有差异,但多维持在一个较恒定的范围。由体表温度到体核温度之间,存在着温度梯度,当外环境温度变化时,两者间也合出现微妙的变化。如图所示,在外环境20℃和35℃时,人体温度分布模式发生显著的变化,即外环境温度升高,体核温度分布范围扩大。

2.体内器官温度差异:体内各脏器温度是有差别的,如肝脏是体内温度*高器官,其温度为38℃ ,脑接近38℃,肾、胰腺、十二指肠等器官次之,直肠温度更低。体表温度以胸、腹、面部为高,四肢较低;四肢温度上肢 >下肢,近端 >远端;躯体温度胸面 >背面。由于血液循环的原因,体内各脏器的温度保持相对恒定,趋于一致,因此体核温度可基本上代表深部脏器的温度。

图2-1 人体温度野 A:室温为20°C B:室温为35°C

3.人体体温调节:主要通过体温调节**来实现的。体温调节**接受来自皮肤等处的传入冲动后,通过对产热和散热两个过程的调节使体温维持正常水平。对产热过程的调节主要是通过骨骼肌紧张度增加及寒战来实现的。而对散热过程的调节主要是通过改变皮肤血流量来完成的。

皮下脂肪组织,导热系数甚小,可将其视为身体的绝热系统。机体深部的热量只有通过血流才能传导至皮肤表面。体表皮肤的温度取决于局部血流量和局部组织代谢机能。皮肤血液循环的特点是,分布至皮肤的动脉穿过绝热系统(脂肪),在皮肤**下层形成动脉网,皮下****异常弯曲,进而形成丰富的静脉丛,皮下还有大量的动静脉吻合枝。此外,在人体深层动静脉之间还存在着一个热量交换的逆流机制,即静脉以网状围绕着动脉,这样血温高的动脉血,与血温低的静脉血就发生了热量交换,结果使动脉血温度降低,而静脉血温度升高,以减少热量的损失。在决定局部血流量的诸多因素中,小动脉的收缩或舒张状态起了决定性作用,而小动脉收缩或舒

张受控于植物神经的调节。因此,除局部血流量、组织代谢外,体表皮肤温度还反映了植物神经功能状态。当上述三个因素出现异常时,首先会在体表温度即皮温上显示出来。红外成像仪原理--人体产热和散热机制

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