Технологии на страже здоровья.
Помогают ли тепловизоры в борьбе с пандемией?

Принцип действия тепловизоров

Тепловизор – это устройство, позволяющее визуализировать излучаемое объектами тепло (рис. 1). Цветная или черно-белая палитра дает представление о распределении температуры по поверхности исследуемого объекта. Однако одного такого изображения недостаточно для эффективного выявления людей с повышенной температурой.

Рис. 1. Пример визуализации теплых объектов

Некоторые учреждения используют для выполнения этой задачи портативные тепловизоры. Они выдают на дисплее информацию о температуре поверхности объектов, и их прямым назначением может быть обнаружение утечек тепла. Но использовать подобные тепловизоры для измерения температуры людей не стоит. На то есть как минимум две веские причины:

• Такие системы не обладают достаточной точностью измерения (обычно погрешность составляет ±2 °С).
• Оператор должен самостоятельно выявлять людей с повышенной температурой, ориентируясь на изображение на экране.

Важно отметить, что любой тепловизор измеряет температуру поверхности кожи, которая отличается от температуры тела человека. При этом чем точнее мы сможем измерить значение температуры поверхности кожи, тем более точное расчетное значение температуры тела получим. Некоторые азиатские производители тепловизоров сильно лукавят, «регистрируя» у здорового человека на лбу температуру кожи 36,4…36,6 °С. Ошибочность такого подхода подтверждают изображения распределения температуры по поверхности кожи здорового человека, которые приводят в медицинских справочниках (рис. 2).

Рис. 2. Распределение температуры по поверхности кожи здорового человека

Тепловизионные программно-аппаратные комплексы

Для измерения конкретных значений температуры нужен не просто тепловизор, а калиброванный термограф, позволяющий с высокой точностью определять конкретные значения температуры на поверхности кожи человека. Калибруется термограф с помощью абсолютно черного тела (АЧТ) – устройства, которое поддерживает заданную «эталонную» температуру.

Программно-аппаратный комплекс, включающий в себя термограф, должен в режиме реального времени измерять температуру людей в потоке и выдавать сигнал тревоги оператору в случае превышения порогового значения, таким образом выявляя гипертермальных людей.

Как может выглядеть такой комплекс, показано на рис. 3.

Рис. 3. Схема устройства автоматизированного тепловизионного комплекса

Исполнение комплекса возможно в упрощенном варианте, состоящем только из термографа, АЧТ и монитора (для вывода информации). Встроенный в термограф процессор обеспечивает обработку входящих данных. Комплексы такого типа могут быть интегрированы в высокотехнологичные системы безопасности (видеоаналитика, нейросети).

Точность измерений

Точность – одна из важнейших характеристик тепловизионного комплекса. Точность измерения температуры у лучших моделей портативных тепловизоров составляет  ±1 °С. Если температура человека равна 37,6 °С, то результаты наших измерений будут лежать в диапазоне 36,6…38,6 °С. В таком случае мы не сможем достоверно выявлять людей с повышенной температурой.

Большинство комплексов азиатского производства обладает точностью измерения ±0,3 °С или ±0,5 °С. Это хороший показатель, но расхождение реальной температуры и полученного значения по-прежнему может быть велико.

Наиболее продвинутые комплексы обладают точностью измерения ±0,1 °С. Например, программно-аппаратный тепловизионный комплекс Heat Scanner, разработанный и производимый российской научно-производственной компанией «Фотоника». Отличительной особенностью комплекса является то, что он разработан на основе хорошо зарекомендовавшего себя отечественного серийного модуля VLM384, имеющего оптимальные характеристики по чувствительности (NETD не хуже 25 мК). Улучшенные схемотехника и алгоритмы обработки данных модуля позволяют добиться высокой точности измерения температуры.

Эффективность тепловизионных комплексов

Подобные комплексы не претендуют на то, чтобы заменить собой клинические и лабораторные методы диагностики, но они помогают зафиксировать аномальные превышения температуры людей в местах массового скопления.

Важно отметить, что люди с коронавирусной инфекцией (COVID-19) могут не иметь повышенной температуры – например, на начальной стадии заболевания или при протекании болезни в легкой форме. Выявить таких больных можно либо по другим клиническим признакам, либо с помощью лабораторных тестов. В зависимости от конкретного теста время ожидания результата может составлять от 20 мин. до нескольких дней.

В любом случае принять во внимание средства автоматизации стоит. Тепловизионные комплексы помогают выявлять людей с повышенной температурой в местах массового скопления в режиме реального времени, чтобы оперативно направлять их на клиническое тестирование и принимать меры, предотвращающие распространение инфекции.