在關(guān)節(jié)置換術(shù)中，由植入物引起的感染是一項(xiàng)主要問題。全世界范圍內(nèi)，每年由于關(guān)節(jié)受關(guān)節(jié)炎或創(chuàng)傷嚴(yán)重影響的患者需要植入2.500.000個(gè)全髖關(guān)節(jié)和全膝關(guān)節(jié)假體。到2030年，髖關(guān)節(jié)假體數(shù)量將增加一倍，并且由于我們社會(huì)的老齡化和肥胖人群日益增加，膝關(guān)節(jié)假體數(shù)量將增加六倍。這種類型植入物失敗的主要原因是感染，感染難以治療，尤其由于更多的細(xì)菌菌株對(duì)抗生素產(chǎn)生抗藥性。對(duì)關(guān)節(jié)進(jìn)行加熱會(huì)消除細(xì)菌和酵母菌，但這能通過非侵入式方式實(shí)現(xiàn)嗎？來自萊頓大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（LUMC）整形外科部的Bart Pijls醫(yī)學(xué)博士認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)的解決方案可能是電磁感應(yīng)。他正在與醫(yī)學(xué)中心的微生物學(xué)部門合作，借助熱成像技術(shù)研究電磁感應(yīng)。
LUMC是荷蘭的一所現(xiàn)代化大學(xué)醫(yī)學(xué)中心，專門從事研究、教育和病人護(hù)理，知名度高，科學(xué)定位強(qiáng)。Bart Pijls目前完成了其成為整形外科醫(yī)生的訓(xùn)練，正在開發(fā)一種解決方案，以更好地治療受感染的關(guān)節(jié)置換。“在診所接受培訓(xùn)期間，我親眼所見受感染的全關(guān)節(jié)置換對(duì)患者及其家屬造成的影響，”Pijls解釋說。這促使他有興趣尋找一種方法來根除感染而不損傷金屬關(guān)節(jié)周圍的肌肉、肌腱和韌帶。
全關(guān)節(jié)置換闡述
正常關(guān)節(jié)中的骨骼表面光滑，關(guān)節(jié)兩端由一種稱為關(guān)節(jié)軟骨的物質(zhì)組成，這種物質(zhì)可以讓一根骨頭易于滑向另一根骨頭。關(guān)節(jié)通過一層薄薄的流體進(jìn)行潤滑，這種流體的作用類似于發(fā)動(dòng)機(jī)中的機(jī)油，以保持部件順暢滑動(dòng)。關(guān)節(jié)軟骨磨損、損傷或關(guān)節(jié)液異常時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)問題，關(guān)節(jié)常常變得僵硬和疼痛。這時(shí)則需要全關(guān)節(jié)置換才能恢復(fù)完整無痛的功能。關(guān)節(jié)置換發(fā)生感染時(shí)，患者通常需要經(jīng)歷另一次手術(shù)甚至另一次置換手術(shù)。
使用熱成像技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)引
該項(xiàng)初步研究的目標(biāo)是調(diào)查金屬植入物感染的非侵入式治療。Pijls研究的方法使用電磁感應(yīng)來加熱實(shí)驗(yàn)室中的關(guān)節(jié)并消除細(xì)菌和酵母菌。電磁感應(yīng)僅能加熱金屬關(guān)節(jié)而不會(huì)直接加熱其周圍的組織。但這仍然會(huì)導(dǎo)致傳導(dǎo)性加熱，因此需要采取措施來緩解這些影響。
這項(xiàng)研究的一個(gè)重要部分是找到功效與損害之間的平衡點(diǎn)。有效殺死細(xì)菌而不會(huì)造成（太多）損害的理想溫度是多少？植入物上是否存在過熱或欠熱區(qū)域？是否可選擇性地加熱植入物的一部分？如果可以，熱量如何在金屬植入物進(jìn)行分布？
“在研究的早期階段，我使用紅外測(cè)溫儀來測(cè)量溫度，但這并沒有獲得我需要的所有信息。因此，我尋找另一種解決方案，實(shí)際上第一次時(shí)使用FLIR ONE與我的智能手機(jī)進(jìn)行熱成像測(cè)試，”Pijls說。這款熱像儀雖然不錯(cuò)，但精確度不夠，無法提供Pijls需要的數(shù)據(jù)。于是他又選擇了FLIR T540紅外熱像儀。
“現(xiàn)在，將FLIR T540與ResearchIR軟件結(jié)合使用，對(duì)加速研究和收集數(shù)據(jù)確實(shí)產(chǎn)生了影響。”Pijls說。“ResearchIR使我能同時(shí)測(cè)量和分析關(guān)節(jié)不同部位的溫度，并將其轉(zhuǎn)換為原始數(shù)據(jù)。加熱過程的熱成像非常有助于可視化我正在進(jìn)行的工作。”
溫度挑戰(zhàn)
物體上測(cè)得的溫度受多個(gè)因素影響，包括目標(biāo)材料的發(fā)射率屬性。該屬性是材料發(fā)射或輻射熱能的相對(duì)等級(jí)。一些材料比其他材料發(fā)射的熱能更大；光澤材料或反射材料（如金屬）往往是不良的發(fā)射體。為了確保收集正確的熱數(shù)據(jù)，Pijls用啞光漆對(duì)金屬關(guān)節(jié)進(jìn)行了噴涂。由此產(chǎn)生的測(cè)量更加均勻可靠。
研究持續(xù)
LUMC最近獲得了一筆撥款，繼續(xù)進(jìn)行Pijl的研究。美國和臺(tái)灣的研究小組也發(fā)表了關(guān)于用于感染的電磁感應(yīng)的研究，強(qiáng)調(diào)了這一研究的重要性，
“熱成像技術(shù)的使用在這部分研究中發(fā)揮了重要作用。很高興能夠繼續(xù)進(jìn)行這項(xiàng)研究并進(jìn)入研究的下一個(gè)階段。如果不采用熱成像技術(shù)，這項(xiàng)研究無疑會(huì)更加困難并且需要更多的時(shí)間。”Pijls總結(jié)說。
FLIR T540專業(yè)紅外熱像儀可提供有助于研究人員深入了解目標(biāo)的熱行為所需的高清晰圖像及溫度精度。FLIR T540具有超過160,000個(gè)溫度測(cè)量點(diǎn)、微距模式的精確細(xì)節(jié)以及有用的功能，如單觸式電平/跨度，有助于快速測(cè)試并提供精確結(jié)果。
FLIR T540具有能檢測(cè)溫差小于0.03°C的靈敏度，使研究人員能發(fā)現(xiàn)缺陷并追蹤較小的熱梯度。這款熱像儀提供較寬的溫度范圍，可用于量化高達(dá)1500°C的熱生成和熱耗散。測(cè)量精確達(dá)到±2％，有助于印刷電路板和其他產(chǎn)品的質(zhì)量保證和工廠驗(yàn)收。
借助Wi-Fi或USB上的數(shù)據(jù)流以及增強(qiáng)的數(shù)據(jù)采集，使用FLIR Tools™或FLIR ResearchIR軟件解決方案進(jìn)行分析和共享，F(xiàn)LIR T540針對(duì)嚴(yán)苛的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化。
