红外热成像在膝骨关节炎中的应用探析

寇赵淅　赵明宇　张向东　廉杰　赵启　王秋生

【摘 要】 自红外热成像技术在临床医学应用以来，弥补了诸多疾病在诊疗中存在的缺陷和不足，促进了医学的发展。探析红外热成像技术在膝骨关节炎的早期辅助诊断、辨证分型、病灶区的分布规律及疗效评价中的应用，分析其影响因素及目前存在的问题与不足，以期为膝骨关节炎的临床诊疗及研究提供有益借鉴。

【关键词】 骨关节炎，膝;红外热成像;应用探析;综述

膝骨关节炎（knee osteoarthritis，KOA）是以关节软骨退行性变及软骨下骨增生退变为主的退行性疾病，是临床骨伤科常见病、多发病。膝关节肿胀、疼痛及起蹲、上下楼等功能受限为主要临床表现，病程反复、迁延难愈，久治不愈可致关节畸形，且多发于中老年女性，严重影响中老年人的生活质量[1]。因此，早期诊断和及时、精准治疗的重要性不言而喻。红外热成像（infrared thermography，IRT）技术利用红外遥感原理，感应并采集人体体表红外辐射信号，通过数字转化形成伪色彩热图，然后由专业医师对其分析，从而判断病变部位、疾病性质、分布规律及病变程度，辅助疾病诊断与治疗。本文从IRT技术在KOA的早期辅助诊断、辨证分型、病灶区的分布规律及疗效评价中的应用等4个方面进行论述，分析其影响因素及目前存在的问题与不足，为临床诊疗及研究提供有益借鉴。

1 IRT技术在KOA早期辅助诊断中的应用

现代研究表明，骨关节炎并非单一的临床病变，其发生、发展涉及软骨、肌肉、滑膜等组织，病理机制极为复杂[2]。临床KOA的诊断基本建立在临床症状（膝关节肿胀、疼痛、功能受限）与现代影像学检查（X线、CT及MRI示半月板、交叉韧带、副韧带等软组织损伤、骨髓水肿、关节间隙变窄、骨刺及畸形）基础上，但是结构性改变多在KOA病变中晚期出现，加之患者拖延就诊，往往会错过早期治疗，所以早期诊断非常重要。IRT技术可捕获人体表面温度分布差异，了解与人体生理病理密切相关的组织热学、代谢，可辅助判定膝关节病变的早期征兆，为提供早期、及时而准确的治疗方案奠定基础。有研究指出，髌骨区域的表面温度变化与KOA的病变程度有一定相关性[3]。基于此，金超等[4]从KOA早期疼痛症状着手，利用IRT成像原理并结合生理病理学、生物传导学，经临床数据处理、分析，研究出以髌骨区为中心的子区热成像筛查方法，为KOA早期诊断及热生理学提供有益参考，进一步可为KOA大规模早期筛查及体检所用。郑锋礼[5]研究发现，患膝的温度變化与其肿胀、疼痛、畸形，以及X线是否有关节间隙狭窄密切相关，而与性别、发病部位无明显关联性;而且通过止血带加压测得的温度变化证实，加压后患膝的血流瘀滞变缓，局部温度升高，认为KOA的形成与血流状态的改变有一定关联。相关研究证实，虽然X线依然是骨关节炎的标准临床诊断技术，但热成像技术有望在X线能看出关节变化之前检测出该类疾病出现的骨与关节病变[6]。张冀东等[7]亦认为，疾病在器质性病变前就有组织代谢及血流等改变，因此在体表温度上会呈现出异常变化，IRT技术借此捕捉温度差异，可分析出早期病变，这在中医“治未病”领域有独特优势。IRT在医学的应用与发展尚处于初步阶段，笔者认为，虽然IRT可为KOA早期诊断提供依据，但IRT仅仅提供与疾病相关的热生理状态信息，无法捕获其结构病变。IRT应该只是较X线提早诊断，而核磁共振和超声在KOA早期可提供半月板、交叉韧带、副韧带等软组织损伤、骨髓水肿等详情。目前，尚无IRT、MRI及超声对KOA诊断的数据对比研究报道。笔者认为，作为早期辅助诊断，IRT技术与现代影像技术相结合的诊断方法将提高KOA的诊断率，也是下一步探索的方向。目前，IRT技术探索KOA早期诊断的临床报道较少，有待进一步深入探究。

2 IRT技术在KOA辨证分型中的应用

望、闻、问、切四诊合参是中医辨证分型的诊断关键要素。由于受诸多因素影响，中医辨证分型尚需更客观化的依据。唐皓等[8]为探究IRT技术与KOA中医辨证分型间的关联，将150例患者按肝肾不足、筋脉瘀滞证（筋脉瘀滞组），脾肾两虚、湿注骨节证（湿注骨节组），肝肾亏虚、痰瘀交阻证（痰瘀交阻组）分组，每组50例，同时将50例健康者作为对照组，分别用IRT扫描膝关节胫侧、腓侧、前侧面，通过比较各区域体表温度发现，患侧相应区域温度与健侧比较差异有统计学意义（P < 0.05）;筋脉瘀滞组与痰瘀交阻组患膝温度比较，差异无统计学意义（P > 0.05）;湿注骨节组与筋脉瘀滞组、痰瘀交阻组患膝温度比较，差异有统计学意义（P < 0.05）;筋脉瘀滞组、痰瘀交阻组与对照组胫侧温度比较，差异有统计学意义（P < 0.05）;湿注骨节组与对照组腓侧健膝比较，差异有统计学意义（P < 0.05）。通过病变区体表温度检测，IRT技术可作为KOA中医辨证分型的依据，为本病发病机制探索提供新思路，更为辨证论治及疗效评价奠定基础。刘云等[9]分别对热痹组、痛痹组及健康组进行膝关节前侧、外侧、内侧红外线扫描，结果发现，热痹组呈高温充血型，痛痹组呈低温瘀血型，健康组则呈等温型，证明IRT技术可辅助辨证热痹与痛痹，为其辨证分型提供可视化佐证。KOA属中医学“痹证”范畴。李东云等[10-11]详细论述IRT技术在中医痹证中的应用，可辅助早期诊断，为患者精准施治奠定基础。张文征等[12]利用IRT技术辨析不明性质的疼痛以探讨发病机制及分型发现，无论在直观图还是数据论证上，IRT均可作为临床辨证论治的客观指标，不仅可实现中医辨证分型，还可确定西医辨病分型，而且为发病机制探索拓展思路[13-14]。张宜等[15]进一步研究发现，KOA不仅是局部病变，从脏腑辨证看与肾阳虚和心脾阳虚有关，IRT断层扫描技术可辨别阳虚及其兼证，并以此调整用药。张斌青等[16]研究发现，骨关节病的高温红外热成像图可分为充血型、混合型、瘀血型3类，这为KOA治疗提供客观指导依据。张冀东等[17]通过体质研究发现，头面部及四肢是评价阳虚体质的最佳敏感部位，进一步研究证实，IRT技术对膝部、股后区与小腿后区热值差异的研究具有可重复性，这为IRT技术在KOA辨证分型提供有力依据。笔者认为，IRT是基于体表寒热温度差异来实现辨证分型，为中医辨证分型提供佐证，为精准施治提供导向。任何一项新生事物的发展都有待完善，其初步探索存在如下问题：①IRT技术对操作环境有着严苛的要求，操作室内温度、湿度、风速及室内外温度差异、测温距离、墙壁的辐射等影响因素有待进一步研究与规范。②体质差异及患膝体表温度变化不明显等因素，亦有待深入探究。

3 IRT技术在KOA病灶点分布规律中的应用

KOA的疼痛点或病灶区有其自身分布规律，传统单一的触诊及经络辨证缺乏客观化的依据，IRT技术为其提供了新的突破点。董宝强等[18]在经筋理论指导下，采用触诊法找出KOA病灶点，分别对患膝及正常人膝部经筋病灶点体表温度及循行部位进行IRT扫面。结果表明，足阳明经筋、足太阴经筋与KOA有密切关联，髌上、髌外经筋病灶点及患膝周围温度降低明显，这可能与髌骨周围肌肉和血供较少有关，也可能与KOA患者多感受风寒有直接联系。徐琳[19]通过研究亦证实，足阳明筋经和足太阴筋经与KOA有密切关系，其红外高温异常点具有循经筋特性。吴思等[20]研究证实，IRT可测得KOA疼痛部位（以内外侧膝眼、髌上囊及鹅足囊为主），急性期KOA痛点区温度升高，慢性期则温度较低，这与“初病在经”“久病在络”理论不谋而合。初病时，常见膝部肿胀、疼痛、皮温升高，可谓“初病在经”;久病则常见隐痛、畏风怕寒、肢冷，可谓“久病在络”。笔者认为，IRT技术可借助体表温度变化以辨寒热虚实，为KOA痛点或病灶区分布规律提供客观依据，应与临床医师的经验充分结合，以此为导向，选择针对性治疗。

4 IRT技术在KOA临床疗效评价中的应用

以中医药为主的非手术疗法治疗KOA有着良好的疗效，但其疗效评估多以患者自身疼痛感受及功能改善为主，缺乏高质量的客观评价。宋杰等[21]将150例KOA患者随机分为经穴组、经筋辨证组和结合组，分别进行针刺传统经穴、循经筋阿是穴及两者结合等治疗，并在治疗后采用IRT技术分析体表温度变化情况。结果显示，经穴组总有效率为84%，经筋辨证组总有效率为92%，结合组则高达98%。研究证实，IRT技术在评价KOA疗效中有一定佐证意义，基于IRT技术证实了针刺经筋穴及经穴治疗KOA疗效显著。刘云等[22]对20例寒湿痹阻型KOA患者给予桂芍知母汤联合中药熏洗治疗，在治疗前后分别对患者双膝前侧进行IRT扫描，发现所有患者治疗前IRT均为低温瘀血型，治疗后则为等温型，并且治疗后VAS评分降低，JOA评分升高。证实IRT技术在一定程度上反映KOA临床疗效，为中医药治疗KOA提供了客观的疗效评价。刘云等[23]对60例KOA患者采用柔肝化痰法治疗1个月后，膝周压痛指数、关节肿胀度、VAS评分与治疗前比较，差异均有统计学意义（P < 0.05）;治疗前后膝前、后、外侧温度变化与症状改善存在正相关，再次证实IRT可作为KOA疗效评定的辅助工具。赵名媛[24]对23例KOA患者治疗前后患肢膝关节前侧、内侧、外侧温度进行IRT扫描，并采用VAS评分及WOMAC评分进行对比分析，发现KOA的红外热图温度与膝关节疗效评分呈正相关。IRT技术可以作为评定KOA临床疗效的一种客观评价指标，为其提供客观依据。刘立会[25]运用IRT技术对40例KOA患者扫面，记录针灸治疗前后双侧髌骨下、胫骨内髁、髌内下、足三里次、阴陵上、委阳次、承山外等结筋病灶点的红外温度，并比较患者治疗前后VAS评分、WOMAC评分变化，结果提示可以通过结筋病灶点红外温度诊断KOA，并为评价针刺疗效提供客观、可视化依据。

5 小结与展望

综上所述，本文通过对IRT技术在KOA早期辅助诊断、辨证分型、病灶区分布规律及临床疗效评价中进行初步探索，为KOA的诊疗提供了客观性依据，拓展了新思路，但高质量、高级别的相关研究有待深一步开展。IRT在医学实践中还存在种种困惑[26]：①成像检测的局限性，体表温度处于变化中，不是恒定不变的，不同的部位、不同的时间点检测的温度可能也不一样;②缺乏统一、规范的临床诊断指南，多凭临床医师经验;③严苛的操作环境要求，如操作室内的空气湿度、温度、风速、墙壁的厚度及室内外温差、测温的距离等，有待进一步研究与规范;④专业人员的操作技能，医用IRT技术处于萌芽、发展的新阶段，缺乏专门的机构认证，专业人员的技能培训尚处于探索中。尽管IRT技术面临着若干问题，IRT在临床医学中的应用已迈开探索的脚步，希望IRT在KOA发病机制、中医辨证分型、病灶分布规律及疗效评价等方面有进一步深入的探究，为其诊疗提供更有价值的客观依据。

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收稿日期：2019-03-10;修回日期：2019-06-03