Introduzione

La termografia è una tecnica di acquisizione immagini che sfrutta l’infrarosso. Con il termine termografia si intende la visualizzazione grafica bidimensionale della misura di irraggiamento (1).

Attraverso l’utilizzo di una termocamera ad infrarosso si eseguono controlli non distruttivi e non invasivi. Le termocamere rilevano le radiazioni nel campo dell’infrarosso e compiono misure correlate con l’emissione di queste radiazioni. La termocamera ad infrarosso è in grado di rilevare le temperature dei corpi analizzati attraverso la misurazione dell’intensità di radiazione infrarossa emessa dal corpo in esame. Tutti gli oggetti ad una temperatura superiore allo zero assoluto cioè -273°c emettono radiazioni nel campo dell’infrarosso. Questa relazione è quantificabile e resa visibile grazie alla termocamera ad infrarosso. La termografia permette di visualizzare valori assoluti e variazioni di temperatura degli oggetti, indipendentemente dalla loro illuminazione nel campo del visibile. La quantità di radiazioni emessa aumenta proporzionalmente alla quarta potenza della temperatura assoluta di un oggetto. La termografia permette l’individuazione di anomalie nell’emissione dell’energia e quindi, a parità di emissività (2) di anomalie termiche da parte dei corpi presi in esame. Già da anni le analisi termografiche vengono impiegate in campo medico, veterinario e sportivo per diagnosticare una serie di patologie quali il tumore al seno, funzionalità della tiroide, infiammazioni muscolari e articolari, problemi di microcircolazione, fibromialgia.

La termografia è una tecnica di analisi non invasiva: il paziente non è esposto a radiazioni. Il risultato dell’analisi è una immagine a colori che permette al soggetto di visionare direttamente lo stato del suo corpo.
L’immagine mostra la distribuzione delle temperature sulla parte del corpo analizzata ed evidenzia differenze di temperature che potrebbero essere causate da una patologia.

Art.3-Termografia-page-002

L’analisi termografica in campo medico consiste nell’esaminare il corpo del paziente con una termocamera, che rileva l’energia radiante del corpo e la trasforma in una misura di temperatura, e mediante un software dedicato, questa poi viene elaborata ed interpretata. Il corpo umano, come tutti gli oggetti irradia energia, e questa viene interpretata dallo scanner per poi mutare graficamente in una distribuzione di temperatura, che visivamente viene caratterizzata da colori diversi.

Da cosa viene influenzata la temperatura superficiale del corpo?

Dalla traspirazione e dalla circolazione sanguigna che agisce attraverso la vasodilatazione e vasocostrizione dei vasi. Un’alterazione dei tessuti sottostanti la pelle viene evidenziata, a causa della conseguente variazione della circolazione sanguigna, da una non uniforme temperatura della pelle. Si possono così rilevare una serie di problemi e patologie che interessano il corpo umano.

Uso dello scanner termografico in riabilitazione e fisioterapia:

La termografia offre una serie di vantaggi nel monitoraggio del processo riabilitativo e dell’efficacia dell’intervento fisioterapico.

Un’analisi dello stato del paziente può mostrare e “fotografare termicamente” una flogosi, un edema o gli esiti di un trauma; ovviamente con tutte le limitazioni del caso.

L’analisi può anche evidenziare non solo l’infiammazione che il paziente sente, ma nascenti stati infiammatori causati dallo squilibrio nella struttura muscolare indotto dal trauma.

Si prevengono in questo modo delle ulteriori infiammazioni muscolari che possono svilupparsi mentre si cura quella del trauma.

Analisi termografiche successive possono mostrare e dimostrare i progressi ottenuti con la fisioterapia e creare una storia termica e visibile del trattamento.

Un’analisi dinamica (filmato termografico) del corpo può mostrare come i muscoli vengono impegnati e evidenziare squilibri nella postura e potenziali futuri problemi.

Questo approccio è particolarmente interessante per gli atleti professionisti.

Al contrario di altri tipi di analisi, non si sottopone il corpo a radiazioni e si ottiene una visione d’insieme. Mentre la radiografia e l’ecografia si limitano di solito alla parte dolente la termografia mostra l’insieme e quindi è meno limitativa, oltre che assolutamente non nociva.

La termografia viene usata efficientemente come test oggettivo, non invasivo nella valutazione del dolore.

La temperatura cutanea a riposo è principalmente controllata dal sistema nervoso simpatico (nervi vasocostrittori) che si accompagna alla distribuzione dei nervi somatici.

Perciò, quando certe sindromi dolorose sono presenti e influenzano il sistema nervoso simpatico, si presentano anche dei cambiamenti nel flusso sanguigno cutaneo e nella sua temperatura che riflettono la risposta fisiologica al dolore.

L’analisi termografica può produrre una oggettiva documentazione della disfunzione sensoriale e simpatica dei nervi sensoriali. Le aree di malfunzionamento possono essere identificate attraverso la variazione della temperatura cutanea.

È relativamente veloce: viene preceduto da una esposizione della parte del corpo alla temperatura ambiente (che non deve superare i 23°C) per circa 15 minuti.

L’emissività (∑) deve essere impostata a 0,97 o 0,98.

La termografia non sostituisce altre tecniche di analisi ma le integra permettendo di completare il quadro analitico.

La termografia offre quindi:

  • Una forma oggettiva di evidenza che aiuta il terapista nella sua valutazione e nella scelta della terapia più appropriata;
  • Permette un coinvolgimento del paziente in una facile interepretazione del suo “status”, e che può essere oggettivamente documentata e comparata successivamente;
  • Monitoraggio oggettivo della risposta del paziente ad una terapia, specialmente se il paziente a difficoltà di esprimersi (ad es. nell’Ictus e Alzheimer).

Dolore miofasciale:

La sindrome miofasciale (MPS) è una condizione dolorosa muscoloscheletrica caratterizzata da dolore locale e riferito, descritto come sordo e profondo, determinato dalla presenza di trigger points miofasciali (Trps) in una qualsiasi sede corporea. La termografia permette di individuare i trigger points e quindi di formulare una terapia adeguata. Il trigger point è, generalmente, caratterizzato da una temperatura più elevata rispetto all’area circostante e può quindi essere rilevato dalla termocamera.

Quali sono alcune patologie che possono essere esaminate con la termografia?

  • Funzionalità della tiroide;
  • Problemi legati alla micro e macro circolazione (Vene varicose, carotidi, trombosidelle vene profonde);
  • Muscolatura (infiammazioni, contratture); o Tendiniti;
  • Sindrome del tunnel carpale;
  • Infiammazione di colonna vertebrale e muscolatura;
  • Fenomeno di Reynaud e sclerodermia;
  • Dolore miofasciale – fibromialgia;
  • Analisi postura; o Analisi fascite del piede;
  • Patologie delle articolazioni (atralgia patello femorale);
  • Patologie infiammatorie e degenerative osteoarticolari;
  • Traumi muscolari e articolari;
  • Chirurgia plastica (perdita silicone dalle protesi);
  • Patologia mammaria; o Tumori delle parti molli;
  • Pleuriti neoplastiche; o Infiammazioni dentarie;
  • Disfunzioni della articolazione tempero mandibolare;
  • Sinusiti;
  • Ecc.

Tecniche di Misurazione Termografica: taratura di una termocamera

Il primo passaggio fondamentale nell’esecuzione di una termografia è determinare l’emissività dell’oggetto misurato. Se è possibile applicarvi sopra un nastro isolante nero (quello da elettricista) il problema si risolve immediatamente: il nastro isolante è uno dei migliori materiali ad emissività nota pari a 0,96-0,97. Se invece tale operazione non è possibile, o si ricorre alle tabelle di emissività oppure (soluzione consigliata) è necessario procedere come nel seguito indicato:

Art.3-Termografia-page-005

A. Determinare la temperatura apparente riflessa: Esistono diversi metodi per determinare la temperatura apparente riflessa. Un esempio di metodo è questo:

  • Per prima cosa è necessario predisporre un foglio di alluminio da cucina prima appallottolato e poi ridisteso. È possibile applicare il foglio di alluminio anche su un pezzo di cartone, l’importante è che la superficie riflettente sia rivolta verso la termocamera;
  • Sulla termocamera si imposta una emissività pari a 1 e si rileva il valore di temperatura sul foglio di alluminio: quello è il valore della temperatura apparente riflessa in quel punto.

B. Determinazione del valore di emissività del materiale dell’oggetto:

  • Sulla termocamera viene impostato un valore di temperatura apparente riflessa pari a quello rilevato al punto precedente;
  • Si posiziona un pezzo di nastro isolante ad emissività nota su un campione di materiale uguale a quello di cui si intende misurare la temperatura;
  • Si scalda il campione ad una temperatura maggiore di circa 20° C rispetto a quella ambientale;
  • Si posiziona il campione di materiale nello stesso punto in cui è stato posizionato il foglio di alluminio per la rivelazione della temperatura riflessa e si rileva la temperatura del nastro isolante mediante la termocamera;
  • A questo punto si inquadra nell’obiettivo della termocamera il campione di materiale e si impostano diversi valori di emissività finché la termocamera non rileva la stessa temperatura misurata sul nastro isolante;
  • A questo punto l’emissività del materiale in oggetto è nota.

Tecniche di misurazione termografica: Ambiente ed isolamento della zona corporea in analisi

A. Utilizzare uno sfondo nero per isolare la zona in oggetto di studio: garantisce che riflessi i.r. interferenti      alterino l’acquisizione dei dati;

B. Distanza ottimale per misurazione sulla cute: da 20 cm fino a massimo 90cm-100cm;

C. Temperatura e pressione atmosferica: Questa può essere misurata con un termometro e barometro.

Fonti di errore nella misura degli infrarossi

I seguenti fattori possono alterare il risultato della vostra misura degli infrarossi:

  • Impostazione scorretta dell’emissività;
  • Non impostazione scorretta della RTC (emissività e temperatura riflessa);
  • Immagine termica non chiara;
  • Errato calcolo della distanza di misura di messa a fuoco (troppo grande o troppo piccola);
  • Errori nel percorso di trasmissione (es. inquinamento atmosferico, coperture, ecc.);
  • Effetto di fonti di radiazione esterne (es. bulbi luminosi, sole, caloriferi, ecc.);
  • Erronea interpretazione dell’immagine termica a causa della riflessione;
  • Fonti d’interferenza (utilizzare sfondo nero): disattivare
  • schermare le fonti d’interferenza ogni qualvolta possibile,
  • tenere conto della loro influenza nell’analisi dell’immagine termica;
  • Repentini cambiamenti della temperatura ambiente;
  • Condensa sulla lente.

NOTE

(1) In termodinamica ed elettromagnetismo, per irraggiamento si intende il trasferimento di energia tra due corpi a mezzo di onde elettromagnetiche. Nel caso dell’irraggiamento di energia termica, si parla più precisamente di irraggiamento termico.

(2) La emissività di un materiale (di solito indicata con ) è la frazione di energia irraggiata da quel materiale rispetto all’energia irraggiata da un corpo nero che sia alla stessa temperatura. È una misura della capacità di un materiale di irraggiare energia. Un vero corpo nero avrebbe un mentre qualunque oggetto reale ha (corpo grigio). L’emissività dipende da fattori quali la temperatura, l’angolo di emissione, la lunghezza d’onda e la finitura superficiale del corpo osservato. In generale i metalli hanno emissività piuttosto bassa e crescente con la temperatura, mentre i non metalli (in cui vanno inclusi anche gli ossidi metallici) hanno emissività relativamente elevata e decrescente al crescere della temperatura. Con finitura superficiale si intende sia la rugosità della superficie (valore medio, forma e direzione delle asperità) del corpo che l’eventuale presenza di inclusioni estranee o zone chimicamente o fisicamente alterate. Una rugosità elevata e senza direzioni preferenziali aumenta l’emissività e la rende meno sensibile a variazioni di angolo di emissione. Ne consegue che non è sempre possibile stabilire univocamente l’emissività di un corpo: nel caso ci siano forti variazioni risulta più corretto parlare di emittanza in un dato punto, in una certa direzione, a una certa temperatura e a una data lunghezza d’onda. Comunque una tipica semplificazione ingegneristica è di considerare che per una stessa superficie l’emissività e il coefficiente di assorbimento non dipendano dalla lunghezza d’onda, così che l’emissività sia una costante. Questa è nota come ipotesi del corpo grigio. Quando si trattano superfici non nere le deviazioni dal comportamento di un corpo nero ideale sono determinate sia dalla struttura geometrica sia dalla composizione chimica, e seguono il principio per cui l’emissività uguaglia il coefficiente di assorbimento (principio conosciuto anche come Legge di Kirchhoff): in questo modo un oggetto che non assorbe tutta la luce incidente emetterà anche meno radiazione rispetto a un corpo nero.