車站紅外熱像儀體溫異常篩查管理的探討

曹雪玲，張妮萍

（中國鐵路上海局集團有限公司 上海鐵路疾病預防控制所，上海200071）

0 引言

新型冠狀病毒肺炎(以下簡稱“新冠肺炎”)疫情是新中國成立以來在我國發(fā)生的傳播速度最快、感染范圍最廣、防控難度最大的一次重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件。在新冠肺炎防控中，對新冠病毒感染者早發(fā)現(xiàn)、早報告、早隔離、早治療是控制傳染源的有效手段。發(fā)熱是新冠肺炎感染者主要臨床表現(xiàn)之一，車站進出口采用紅外熱像儀進行體溫篩查，對體溫異常者迅速采取體溫復核、流行病學調(diào)查等相關措施，對阻止新冠肺炎疫情通過鐵路傳播具有重要意義。

車站體溫篩查工作既要保證較高的體溫異常檢出率，又要在此基礎上保證通行便利，避免旅客擁堵、聚集，需要在兩者之間尋找平衡點[1]。紅外熱像儀采用的是一種遠距離非接觸式溫度測量技術[2]，該技術的應用一方面可避免車站工作人員與人流直接接觸，預防交叉感染，另一方面可實現(xiàn)快速、大面積體溫異常篩查，不影響通行效率，適合車站這種人流密集的場所。紅外熱像儀體溫測量結(jié)果受環(huán)境因素、運行參數(shù)等多種因素影響[3]。因此，本文就如何科學使用紅外熱像儀、正確發(fā)揮其在車站進出口體溫篩查的作用進行探討。

1 紅外熱像儀工作原理及技術要求

1.1 工作原理

紅外測溫是利用紅外探測器將目標發(fā)出的紅外熱輻射轉(zhuǎn)變成電信號，再經(jīng)過放大處理后得到目標溫度[4]。紅外熱像技術是利用人體自身為天然紅外輻射源的特點，通過光學掃描系統(tǒng)采集人體體表的紅外輻射能量，并經(jīng)過一系列光電信號的轉(zhuǎn)化處理，最終將人體體表的紅外輻射信息以紅外熱圖的形式記錄下來的一種的非接觸成像探測技術[5]。當被測溫度達到或超過預設警示溫度值時進行警示，以達到快速篩查的目的。

目前鐵路車站體溫篩查多以人體額頭溫度為準。紅外熱像儀攝像探頭采用固定的方式，在被測人行進過程中捕捉其額頭溫度信息。人體溫度分為體溫和體表溫度，體溫指肺部動脈、食管末端、膀胱、耳道、口腔、直腸或腋下溫度，體表溫度指皮膚表面溫度。紅外熱像儀測量模式有物表模式和體溫模式2種，物表模式檢測體表溫度，與體內(nèi)溫度存在一定差距。有研究發(fā)現(xiàn)，在適宜的外界條件下(環(huán)境溫度在10～30℃之間、環(huán)境濕度50%左右，空氣對流穩(wěn)定)，體溫正常人(36.5℃左右)無劇烈運動情況下，85%的人腋下溫度比額頭溫度高2.5℃以內(nèi)[2]。采用物表模式時，由于額頭皮膚表面裸露于空氣中，受空氣流動、汗水等影響，溫度存在變化，一般冬季15℃室內(nèi)環(huán)境溫度下，額頭超過35℃即存在發(fā)燒的可能。因此，優(yōu)化升級紅外熱像儀測量系統(tǒng)，通過大量的人體測溫數(shù)據(jù)積累并結(jié)合大數(shù)據(jù)分析，得出測溫補償規(guī)律，采用測溫補償算法調(diào)整測溫值至更便于理解的人體體內(nèi)溫度，即體溫模式。

1.2 警示溫度設置

在車站設置的紅外熱像儀是為了快速篩查體溫高于正常水平的人群，而不是要得到每個人體溫的精確信息。紅外熱像儀警示溫度值的設置直接影響篩查結(jié)果，減少誤檢、漏檢的關鍵在于判斷異常的警示溫度值。例如，紅外熱像儀采用物表模式時，如果將發(fā)燒篩查的標準定為37.3℃，適宜的環(huán)境條件下額頭溫度與體溫差值定為2.5℃，則將報警溫度設為34.8℃就可能篩查出體溫異常的人群。但是，在特殊的環(huán)境條件下，如環(huán)境溫度很低時，額頭溫度與腋下溫度差值變化較大，有研究發(fā)現(xiàn)當外界環(huán)境條件為-2℃，從外面進來的人額頭溫度與腋下溫度差值達6～10℃[2]。如果采用物表模式，警示溫度值應隨著外界環(huán)境的變化設為浮動值，即在滿足熱像儀使用環(huán)境條件的基礎上，結(jié)合當前環(huán)境條件分別測量若干體溫正常人員(不少于10人)額頭溫度及腋下溫度，取兩者溫度差平均值，將37.3℃減去該溫度差平均值設為警示閾值。

警示溫度的設置與體溫篩查的漏檢和誤檢相關，熱像儀采用體溫模式時，依據(jù)測量精度將警示溫度設置為37℃或37.2℃，以提高篩檢的靈敏度。同時，還需考慮防控的精準性，避免誤檢率過高造成車站人力資源及醫(yī)療資源的浪費。

1.3 測量準確性、穩(wěn)定性和一致性

按照《紅外人體表面溫度快速篩檢儀》(GB/T 19146—2010)[6]的要求，在規(guī)定的工作環(huán)境條件中，篩檢儀的實驗室誤差應不大于0.4℃。紅外熱像儀在長期使用的過程中會受外部因素影響造成測溫誤差，可以用黑體來校準。黑體是一種紅外輻射溫度參考源，其有效發(fā)射率近似等于1[2]。車站紅外熱像儀配置的黑體是一個可調(diào)、恒溫設備，溫度一般設置為35℃，作為熱像儀的溫度實時校準設備，可以提高測溫的精度。

紅外熱像儀作為篩查設備，需要保持連續(xù)測溫的穩(wěn)定性和一致性。測溫穩(wěn)定性是指紅外熱像儀在持續(xù)長時間工作時，不同時間測量同一溫度的結(jié)果是一致的。測溫一致性是指在熱像儀視場內(nèi)的不同區(qū)域，溫度測量結(jié)果是一致的(不超過±0.2℃)，即同一人出現(xiàn)在紅外熱像儀畫面中的任何位置，所測結(jié)果是一致的，不能因為所處位置差異導致測得體溫不同。

2 紅外熱像儀體溫篩查的影響因素

紅外熱像儀測溫的準確性與被測表面特征(發(fā)射率、吸收率)、大氣透射率、大氣發(fā)射率、背景溫度、大氣溫度等因素有關[7]。同時車站采用行進中測量的方法，還需考慮測量個體行進速度、方向、測量距離等因素的影響[2]。

2.1 環(huán)境因素

紅外熱像儀接收到的有效輻射包括目標自身輻射、環(huán)境反射輻射和大氣輻射，其測量精度與被測物體的表面特征、背景環(huán)境特征、大氣特征等環(huán)境因素有關[8]，適用于與外界相對隔離的穩(wěn)定環(huán)境，不適用于有氣流、強電磁干擾或振動的環(huán)境等。因此，紅外熱像儀在環(huán)境溫度、濕度恒定，大氣流動穩(wěn)定的情況下方可獲得較理想的測量結(jié)果。此外，還應考慮環(huán)境因素對被測者皮膚狀態(tài)的影響，如果剛從寒冷的空氣或太陽曝曬下走入監(jiān)測區(qū)域，所得測量結(jié)果會有較大誤差，故環(huán)境因素需考慮2個方面，對熱像儀的影響和對皮膚的影響。對熱像儀的影響，可以通過紅外熱像儀溫度補償進行消除或通過限制熱像儀的使用條件而減少。對皮膚的影響表現(xiàn)在額頭溫度隨外界環(huán)境因素的變化而變化，不僅受到環(huán)境溫度、濕度、氣流等因素的影響，還與體表下血液循環(huán)、導熱狀況及表面換熱條件等人體自身因素有關。對暴露于另一溫差較大環(huán)境下的被測者，目前可采用在測溫條件下靜候5～10 min后再測，以保證測量結(jié)果的準確。

2.2 測量距離與行進速度

蘇佳偉等[9]等研究了在環(huán)境溫度、濕度一定的條件下，不同的測溫距離對測量精度的影響。決定熱像儀測溫距離的最重要因素是鏡頭焦距。根據(jù)熱成像原理，熱輻射會隨著距離衰減，距離越遠檢測到體溫也會越低，所以熱像儀做體溫篩檢都會有推薦距離，如熱像儀DH-TPC-BF3221-TB3F4-YZ，鏡頭焦距3.5 mm，推薦使用距離2 m；DH-TPC-BF3221-TB7F8-YZ鏡頭焦距7 mm，推薦使用距離3 m。

車站一般采用行進測量法，李松林[2]研究了行進速度與測量誤差的關系，并建立了理論模型，推導出可允許人行走的最大速度的公式，但實際應用受到有效的測量直徑、身高、角度等因素的影響，并且人行走的方向若偏離了紅外熱像儀視場范圍，將無法測得人體真實的溫度。人體額頭、黑體與攝像機距離一致時，測溫準確性最佳。

3 加強車站紅外熱像儀體溫篩查管理的建議

3.1 明確主體責任，定期維護保養(yǎng)

根據(jù)疫情防控屬地化管理、聯(lián)防聯(lián)控要求，車站紅外熱像儀由地方政府提供或鐵路系統(tǒng)配置。設備管理應以“誰配置誰負責”為原則，明確主體責任。紅外熱像儀受環(huán)境影響較大，對安裝環(huán)境有一定要求，車站應提供相對穩(wěn)定的室內(nèi)環(huán)境，避免陽光直射、廣告牌反射等的影響。按照熱像儀操作手冊標明的環(huán)境條件、技術要求使用設備，如果需要在室外進行體溫篩查工作，搭配帳篷，減少大氣流動、陽光直射等干擾因素；同時要求安裝區(qū)域有足夠光照度，避免逆光、反光、強光變化、遮擋、高溫干擾等影響。責任單位維管人員定期進行巡檢，并聯(lián)系售后服務維護、升級，調(diào)整適宜的測溫模式、報警溫度等。

3.2 健全管理制度，加強現(xiàn)場管理

隨著疫情防控常態(tài)化，熱像儀管理責任單位應建立健全設備日常維護、核查、管理制度，專人負責，掌握熱像儀的測量原理、影響因素、指標設置要求等。熱像儀測溫精度對安裝方式、安裝高度、相機與黑體間距離、環(huán)境及調(diào)試有較高的要求，一旦現(xiàn)場工程師安裝調(diào)試完成后，嚴禁隨意挪動和觸碰設備。建議在熱像儀攝像機和黑體落地三腳架周圍設置圍欄，防止行人意外觸碰。黑體與熱像儀攝像機間不應有遮擋，使用過程中不能在黑體上覆蓋任何物體，不可碰觸黑體輻射面，臟污會導致黑體精度下降或報廢，應避免黑體輻射面劃傷，影響測溫精度。負責測溫工作的人員每天檢查畫面中黑體規(guī)則框位置，以確保溫度校核準確。為確保黑體測溫精度，建議定期(每年)進行專業(yè)校準。

3.3 優(yōu)化客流組織，加強聯(lián)防聯(lián)控

車站做好測溫宣傳及引導，結(jié)合客流特點提前預判客流集中進站和到達高峰時段。由于測量距離和旅客行進速度對測溫精度影響較大，車站應根據(jù)測溫工作要求，采取措施合理規(guī)劃旅客走行方向，將人流引向攝像機位置。例如，可以形成“L”型通道，將熱像儀放置于拐角位置，人員依次通過熱像儀，減緩行進速度，在紅外熱像儀前的固定距離放置測溫標識，當被測旅客到達標識時額頭正面面向攝像機，保證測溫有序準確。同時，合理布局進出站通道數(shù)量，調(diào)整通道寬度，避免人流相互遮擋，對身高較低的兒童提示家長抱起以防止漏檢。優(yōu)化調(diào)整進出站走行流線，盡量減少旅客進出站等待時間。

4 結(jié)束語

體溫篩查是目前防控新冠肺炎疫情的重要手段之一，紅外熱像儀利用紅外成像技術快速測量人體體溫，避免因近距離接觸導致的人群交叉感染，但紅外熱像儀測溫的準確性受多種因素的影響，只有規(guī)范操作、嚴格管控、科學管理，才能真正實現(xiàn)對異常體溫的篩查，阻斷疫情通過鐵路傳播，更好地守護旅客和鐵路職工的安全和健康。