Z JAK DUŻEJ ODLEGŁOŚCI MOŻNA MIERZYĆ? 

     Kluczowy jest stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej 

Jeśli niedawno została zakupiona kamera termowizyjna, możesz się zastanawiać, z jak dużej odległości można nią wykonywać pomiary. Enewntualnie chcesz kupić kamerę, ale nie masz pewności, która będzie dokładnie mierzyć cel i jednocześnie zmieści się w budżecie. Odpowiedź na pytanie „Z jak dużej odległości można mierzyć?” zależy od takich czynników, jak rozdzielczość, chwilowe pole widzenia (IFOV), obiektywy, wielkość obiektu i innych. 

Można to porównać do badania wzroku w gabinecie lekarskim. Gdy spojrzysz na tablicę do badania wzroku z krzesła w gabinecie, możesz być w stanie zobaczyć litery w najmniejszym wierszu – ale z jakiej maksymalnej odległości będzie można je odczytać (czyli „zmierzyć” je)? Jeśli masz doskonały wzrok (20/20), możesz odczytać najmniejsze litery z większej odległości. W takim przypadku wzrok 20/20 odpowiadałby kamerze termowizyjnej o wysokiej rozdzielczości. Jeśli Twój wzrok nie jest doskonały, możesz poprawić go okularami (czyli dodać szkło powiększające do kamery) lub podejść bliżej tablicy do badania wzroku (czyli zmniejszyć odległość od celu). 

Ważne jest zrozumienie, czym jest stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej. Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej to wartość informująca o tym, jak daleko można być od celu o określonych wymiarach i nadal uzyskiwać dokładny pomiar temperatury. 

W miarę oddalania się od mierzonego obiektu tracona jest zdolność do dokładnego pomiaru temperatury

Aby zapewnić najdokładniejszy pomiar temperatury, na celu powinno być skupionych jak najwięcej pikseli detektora kamery. Zapewni to więcej szczegółów na obrazie termowizyjnym. W miarę oddalania się od mierzonego obiektu tracona jest zdolność do dokładnego pomiaru temperatury. Im większa rozdzielczość kamery (większa liczba pikseli w celu), tym bardziej prawdopodobne jest uzyskanie dokładnych wyników z większej odlegości. Zoom cyfrowy nie poprawia dokładności, więc wyższa rozdzielczość lub wąskie pole widzenia ma kluczowe znaczenie. 

Załóżmy, że chcesz uzyskać dokładny pomiar temperatury 20-milimetrowego celu znajdującego się w odległości 15 metrów od kamery termowizyjnej. Jak dowiedzieć się, czy dana kamera może to zrobić? Trzeba sprawdzić dane techniczne kamery – pole widzenia i rozdzielczość. Załóżmy, że rozdzielczość kamery wynosi 320 × 240, a obiektyw ma 24-stopniowe pole widzenia w poziomie. 

IFOV jest rzutem kątowym jednego piksela detektora na obrazie w podczerwieni. Powierzchnia, jaką może widzieć każdy piksel, zależy od odległości od celu dla danego obiektywu.

Najpierw trzeba obliczyć IFOV w miliradianach (mrad) z następującego wzoru: 

IFOV = (FOV/liczba pikseli*) × [(3,14/180)(1000)]

* Użyj liczby pikseli, która odpowiada polu widzenia Twojego obiektywu (w poziomie/ pionie) 

Jako że obiektyw ma 24 stopnie FOV w poziomie, należy podzielić 24 przez poziomą rozdzielczość kamery w pikselach – w tym przypadku 320. Następnie trzeba pomnożyć tę liczbę przez 17,44, co jest wynikiem (3,14/180) (1000) z powyższego równania. 

(24/320) × 17,44 = 1,308 mrad

Wiedząc, że IFOV wynosi 1,308 mrad, trzeba obliczyć IFOV w milimetrach z następującego równania:

IFOV (mm): (1,308/1000) × 15 000* mm = 19,62 mm

* Odległość od celu 

Co oznacza ta liczba? Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej wynosi 19,62:15 000. Ta wartość jest mierzalną wielkością jednego piksela (1 × 1). Mówiąc w uproszczeniu, wynik informuje, że kamera może zmierzyć plamkę pomiarową 19,62 mm z odległości 15 metrów.  

Ten pomiar pojedynczego piksela nazywany jest „teoretycznym stosunkiem odległości do wielkości plamki pomiarowej ” (SSR). Niektórzy producenci podają teoretyczny stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej w danych technicznych produktów. Chociaż można to uznać za rzeczywisty stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej, jest to zwodnicze, ponieważ nie musi to być najbardziej dokładna wartość. Jest tak dlatego, że informuje tylko o temperaturze bardzo małego obszaru w obrębie pojedynczego piksela. Jak wspomniano wcześniej, w celu zapewnienia największej dokładności należy uzyskać jak najwięcej pikseli w celu. Jeden lub dwa piksele mogą wystarczyć, aby jakościowego ustalenia , że istnieje różnica temperatur, ale mogą nie wystarczyć do zapewnienia dokładnego odwzorowania średniej temperatury danego obszaru.  

W idealnej sytuacji odwzorowywany cel powinien pokrywać co najmniej jeden piksel.W celu zapewnienia dokładniejszych odczytów należy pokryć większy obszar, aby uwzględnić dyspersję optyczną rzutowania. 

Pomiar jednopikselowy może być niedokładny z różnych powodów:

• Kamery termowizyjne mogą mieć złe piksele.
• Obiekty odbijają światło – zadrapanie lub odbicie światła słonecznego mogłoby spowodować wynik fałszywie pozytywny oraz fałszywie wysoki odczyt.
• Obiekt gorący – na przykład łeb śruby – może być niemalże tej samej szerokości, co piksel, ale piksel jest kwadratowy, a łeb śruby sześciokątny.
• Żaden układ optyczny nie jest doskonały – zawsze występują jakieś zniekształcenia, które wpływają na pomiary. 

Ze względu na zjawisko zwane dyspersją optyczną promieniowanie z bardzo małej powierzchni nie zapewni jednemu elementowi detektora wystarczająco dużo energii, aby umożliwić uzyskanie poprawnej wartości. Należy upewnić się, że gorący obszar odczytu wartości punktowej ma co najmniej 3 × 3 piksele. Wystarczy pomnożyć teoretyczny stosunek odległości do wielkości plamki pomiarowej w milimetrach przez trzy, co pozwoli uzyskać stosunek plamki pomiarowej 3 × 3 piksele zamiast 1 × 1. Taka wartość będzie dokładniejsza.  

Po pomnożeniu IFOV w mm (19,62) przez 3 uzyskujemy 58,86 mm.

Oznacza to, że można zmierzyć obiekt o średnicy 58,86 milimetra z odległości 15 metrów. 

A teraz załóżmy, że chcemy zmierzyć obiekt o średnicy 20 milimetrów. Z jakiej maksymalnej odległości można dokładnie zmierzyć powierzchnię tej wielkości? Trzeba zastosować mnożenie krzyżowe: 

IFOV w mm: Odległość w mm

(15 m = 15 000 mm)

58,86:15 000

20 mm : x

15000*20 = 58,86*x

300 000/58,86 = x

x = 5096,8 mm, czyli około 5,1 m

Kamerą o rozdzielczości 320 × 240 pikseli można zmierzyć obiekt o średnicy 20 mm z odległości około 5 m od celu.

Ilustracja pola widzenia przy 2,6 mrad i 1,36 mrad. Udostępniona przez Infrared Training Center.

Inni producenci mogą nie używać tej wartości, gdy omawiają IFOV lub SSR, ale w praktyce zapewnia ona dokładniejszy odczyt temperatury anomalii. 

Stosunek odległości do średnicy plamki pomiarowej jest ważny, ponieważ pomaga zrozumieć, czy kamera termowizyjna jest w stanie dokładnie mierzyć temperaturę z wymaganej odległości. Jeśli chcesz mierzyć małe cele z dużej odległości, znajomość stosunku odległości do wielkości plamki pomiarowej czyli odległości dokładnego pomiaru ma kluczowe znaczenie. 

Jeśli planujesz badanie termograficzne, zastanów się, czy możesz podejść wystarczająco blisko celu, aby uzyskać dokładny odczyt. Dokładny znaczy tyle, co wystarczająco dobry dla prawidłowej interpretacji. Niekoniecznie nawet musi to oznaczać „w zakresie dokładności kamery”. Jeśli nie uwzględnisz stosunku odległości do średnicy plamki pomiarowej, możesz uzyskać odczyt odchylony o kilkadziesiąt, a nawet kilkaset stopni.

Dla wielu operacji użycie znieczulenia miejscowego jest korzystniejsze od znieczulenia ogólnego, ponieważ uważane jest jako bardziej bezpieczne dla pacjenta. Jednak w niektórych przypadkach, środki znieczulające miejscowo działają tylko częściowo lub wcale. W celu określenia skuteczności miejscowych środków znieczulających pacjent poddawany jest ukłuciom za pomocą szpilek. Jeśli pacjent wykazuje odczucia bólu, wówczas miejscowe środki znieczulające są uważane za skuteczne.

Jeżeli pacjent nie jest w stanie się komunikować to sposób ukłucia jest bezużyteczny.

Naukowcy z Centrum Medycznego Uniwersytetu Erazma w Rotterdamie, w Holandii odkryli nowe, obiektywne narzędzie do określenia skuteczności znieczulenia miejscowego: kamery termowizyjne FLIR.

Według dr Ir. Sjoerd Niehof z Zakładu Anestezjologii z Erasmus University Medical Center dokładna ocena skuteczności bloków regionalnych ma kluczowe znaczenie. "Szybka i dokładna identyfikacja nieudanych bloków pozwala anestezjologowi podjąć odpowiednie działania, takie jak podawanie dodatkowych środków znieczulających, we wczesnym etapie. To nie tylko pomaga uniknąć niepotrzebnych opóźnień operacji, ale pomoże również ograniczyć podawanie dodatkowych środków znieczulających w klinicznie uzasadnionych sytuacjach. To ważne, ponieważ podawanie dodatkowych zastrzyków prowadzi do małego, ale wyraźnego ryzyka zachorowalności. Innymi słowy: dokładna ocena bloków regionalnych przyczyni się do ratowania życia ".

Niehof porównał kilka różnych metod, w tym przy użyciu kamery termowizyjnej FLIR: "Termowizja zapewnia natychmiastową informację zwrotną. Personel medyczny może użyć kamery termowizyjnej FLIR w celu obiektywnego określenia skuteczności znieczulenia miejscowego. Jeśli blok regionalny nie jest skuteczny będzie wyraźnie wskazany na obrazie termicznym. "

FLIR i3 i i5

Naukowcy początkowo używali do tego celu kamery termowizyjnej FLIR SC2000- Series z chłodzonym detektorem mikrobolometrycznym, który wytwarza obrazy termalne o rozdzielczości 320 x 240 pikseli przy czułości termicznej 10 mK (0,1 ° C). Późniejsze badania wykazały, że modele niższej klasy, takie jak FLIR i5 FLIR i3, które wytwarzają obrazy termalne o rozdzielczości odpowiednio 80 x 80 pikseli i 60 x 60 pikseli przy czułości termicznej 15 mK (0,15 ° C) również mogą być w tym celu uzywane.

"W odpowiedzi na środki miejscowo znieczulające z naczyniami krwionośnymi, czyli tzw. zjawisko rozszerzenia naczyń", wyjaśnia Niehof. "Prowadzi to do zwiększonego przepływu krwi przy zwiększonej temperaturze skóry w terenie. W naszych badaniach okazało się, że w przypadku pomyślnego bloku regionalnego temperatura skóry wzrasta  4,5 ° C w około 20 minut. W przypadku nie skutecznego bloku maksymalna różnica temperatur była tylko o 0,8 ° C. Ta różnica wzrostu temperatury może być wykrywana i udokumentowana przy użyciu kamery termowizyjnej FLIR ".

Znalezienie przedmiotów badań było stosunkowo proste, według Niehof. "Zbliżyliśmy się do pacjentów z University Medical Center, którzy mają poddać się operacji dłoni lub przedramienia i poprosiliśmy  ich o udział. Termowizja to metoda nieinwazyjna, więc jest całkowicie bezpieczna i nie powoduje żadnych niedogodności dla pacjenta, więc łatwo było znaleźć pacjentów skłonnych do współpracy. "

Badanie wykonano na grupie 25 pacjentów, którym podawane są miejscowe środki znieczulające (mepiwakaina 1,5%). Skuteczność środków znieczulających określono za pomocą trzech metod: testowe ukłucie, testowe uczucie zimna oraz badań termowizyjne. Od momentu, gdy środki znieczulające zostały podane, testy skuteczności zostały wykonane co 5 minut przez okres 30 minut. Ostateczna kontrola została wykonana przy użyciu chirurgicznych kleszczy tuż przed operacją.

Dodatnia wartość predykcji 100%

Od 10 minuty i później dla wszystkich przypadków, w których metoda termowizyjna była wykorzystana udany blok regionalny potwierdziły przewidywania chirurgicznie. Oznacza to, że termowizyjna ma dodatnią wartość predykcyjną 100%. Doznanie zimna i metoda ukłucia osiągane były maksymalnie w 25 minut: odpowiednio 68% i 63%.

Metoda termowizyjna osiągnęła maksymalną ujemną wartość predykcyjną 99% w 15 minut. Metoda ukłucia osiągnęła ujemną wartość predykcyjną 99% w 25 minut, ale utrzymuje się na tym poziomie przez znacznie krótszy okres, spada do 93% po 30 minutach. Uczucie zimna osiągnęło maksimum 93% w 20 minut, spada o 90% w 30 minut.

Wskaż i kliknij

Na podstawie tych wyników Niehof stwierdził, że termowizja jest najlepszą metodą oceny regionalnego bloku. "Termowizja osiąga wartości o dużej dokładności i utrzymuje wysokie wartości przez dłuższy okres czasu. Przede wszystkim jest to jedyna metoda, która jest całkowicie obiektywna. Jednocześnie jest to metoda niezwykle łatwa w użyciu. Wszystko, co musisz zrobić, to skierować kamerę termowizyjną FLIR i wcisnąć prawy przycisk. "

Warte inwestycji

Według Niehof każda sala zabiegowa powinna posiadać kamerę termowizyjną FLIR. "Nie rozumiem, dlaczego nie. Teraz już cena nie jest czynnikiem ograniczającym. FLIR poprawił wielkość produkcji, a tym samym zmniejszyły się ceny produktów, szczególnie w modelach, które są używane do takich zastosowań. Biorąc pod uwagę fakt, że to pomoże zmniejszyć ryzyko zachorowalności, unikając niepotrzebnych dodatkowych środków znieczulających chciałbym powiedzieć, że jest to z pewnością opłacalna inwestycja. "

"Kamery termowizyjne mogą być wykorzystane do więcej niż tylko tego konkretnego zastosowania", kontynuuje Niehof. "Technologia termowizji znalazła zastosowanie w wykrywaniu niektórych rodzajów raka, infekcji, uszkodzeń nerwów, urazów tkanek miękkich, itd. W toku badania są stale odkrywane nowe i ekscytujące sposoby wykorzystania technologii termowizyjnej jako medycznego narzędzia diagnostycznego."

FLIR CM83 to przemysłowy miernik cęgowy posiadający funkcje służące do analizy i filtracji. Jest on przeznaczony dla napędów sterowanych.

• Tryb VFD zapewnia najwyższą dokładność pomiarów, które są prowadzone na urządzeniach sterowanych VFD.

• Zaawansowana wydajność mocy i elementów harmonicznych do analizy pomiarów na poziomie systemowym.

• Wydajna, duża lampa umożliwia łatwość pomiaru, ale również może służyć jako podstawowe źródło światła przy pracy.

• Opcja FLIR Tools Mobile łączy FLIR CM83 poprzez Bluetooth z kompatybilnym tabletem, bądź smartfonem *

• Technologia METERLiNK® łączy bezprzewodowo pomiary elektryczne z obrazami w podczerwieni z kamer termowizyjnych obsługujących technologię FLIR.