赤外線とは？
西暦1800年.三菱の鏡に分光効果があり.白.赤.オレンジ.青.黄.緑.黒の7種類の可視光の波長を識別できることが発見された。
この時.赤色光の上の領域に熱エネルギーが異常に集中していることも発見され.赤外光と名付けられた。
物理的には絶対零度（-273.1
5℃）以上の温度の物体は.エネルギーを外部に放射している。
分光分析では.赤外線（線）は波長によって.近赤外線（0.75～3um）.中赤外線（3～6um）.遠赤外線（6～15
um）に分類される。
生体が放射する電磁波の波長は主に遠赤外線領域にあり.いわゆる遠赤（私たちは総称して赤外線と呼ぶことに慣れています）.遠赤の波長は4～14μmで.ピークは9.34μmです。したがって.波長8～14μmの赤外線検出器を使えば.生体の赤外線放射を容易に検出することができるのです。 1800年.イギリスの天文学者Will.
ハーシェルが赤外線サーモグラフィーを発見し.すぐに領事館.国境.銀行.工場.刑務所などの重要な場所の監視に利用されるようになりました。
監視区域に人間や動物などの異常な体温があると.夜の暗闇の中でも機器に感知されるのです。 人間やほとんどの動物は.熱生産と熱損失の生理的バランスを保つために体温を自動的に調節しているサーモスタットである。
人体における熱生産は.体内の臓器の代謝に由来し.主に様々な生体反応.筋肉の活動.ホルモン.交感神経の活動などが関係している。
放熱には4つの形態があり.そのうち放射が44％.伝導と対流が31％.蒸発が21％である。
また.皮膚の摩擦や下着の締め付け.周囲の温度.空気の流れ.人の精神状態.汗腺の分泌量などによっても.体感温度は変化する。
古くは2000年前に.皮膚の体温を病気の診断に用いたという記録が残っています。
古代ギリシャの医師ヒポクラテスは.患者の体に粘土を塗り.その粘土が乾燥して割れた部分が最も温度が高く.炎症を起こしている可能性があると考え.人体が発する熱を病気の診断に利用できることを発見したのです。
科学の発展に伴い.医療用赤外線画像技術は広く診断を助けるために様々な臨床専門分野で使用されており.画像診断の8つの技術の一つとなっています。1956年.米国のローソンは人間の乳がんの診断のために赤外線画像技術を使用し始め.21世紀以来.軍の赤外線から医療赤外線変換への機器.新しい医療機能イメージング技術となっています。
医療用赤外線カメラは.人体から放射される赤外線を受信し.結像光学系とコンピュータ技術を駆使して体表面の温度を正確に測定し.体表面の各点の温度を二次元温度場分布として白黒または疑似カラー画像で表示します。
この現代物理学に基づく検出技術は.0.05℃までの分解能と1.5ミリラジアン以上の空間分解能を持ち.体表温度とその分布の変化を敏感に反映することで人体の多くの病態を反映しています（図：サーマルイメージング）。 正常な人体の解剖学的構造と生理的機能により.体表面の熱分布は一定のパターンを持っています。人体の細胞.組織.臓器の状態が異なると.その代謝活動や発生する熱放射は異なります。
健康な人のサーモグラムのパターンは.頭と顔の温度が高く.次に体幹.四肢の末端が低くなっていますが.これは脳への血液供給が豊富なためで.体幹は近位端にあり.四肢の温度より高くなります。
原則的には両側対称で.脂肪や骨.筋肉などの部位は温度が低く.鎖骨上.腋窩.鼠径部.N窩などの表在血管があり血流が豊富な部位は温度がやや高くなる。
背中の平均温度値は32.58℃±0.91℃であり.顔の平均温度値34.04℃±1.68℃より低くなっています。
背中の左右と体幹の左右側面の温度対称性は良くなっており.左右の温度値に統計的に有意な差は見られなかった。
腰と下肢の正常な赤外線サーモグラムは.特に太った体型の人の場合.腰部にほぼ一様な冷たい領域があり.腰椎と仙骨の位置に薄赤色の熱い領域があることもあるが.温度は34℃を超えないという特徴を持っています。
下肢の赤外線サーモグラムのパターンは.両大腿部の平均温度が29.79℃±0.59℃.下腿部の平均温度が29.37℃±0.34℃で.大腿部の温度は下腿部の温度より約0.4℃高くなる。
後外側N窩部は.N動脈が分布し.血液供給が豊富で.皮膚ヒダが放射状に存在するため冷却が悪く.生理的高温域は30.52℃±1.70℃と高くなることがあります。
膝関節の膝蓋骨前部は.放熱しやすい目立つ部位であるため.28.45℃±1.66℃と最も低く.生理的低体温帯を形成していることがわかる。
両下肢の赤外線サーモグラフィーでは.左右の対応部位は基本的に対称であり.膝関節の前側は低温.後側は比較的高温のゾーンを示しています。 局所的な代謝亢進や血流促進は.炎症.腫瘍.神経狭窄.血管拡張など.赤外線サーモグラフィの色調を異常に高める原因となります。
検査中.施術者は関連する条件を同じレベルに保つように心がけ.より客観的な結果を得ることができるようにします。 痛みは神経からの異常信号であり.神経の異常の部位と原因を探し出して取り除くこと.すなわち痛みを引き起こす原因を明確に診断し治療することが.ペインドクターの責任です。
赤外線サーモグラフィは.これまで目に見えず.手の届かなかった体の状態や痛みに対する神経機能の反応を正確かつ客観的にカラー表示することで.痛みの臨床評価に新たな科学的・視覚的ツールを提供します。
赤外線サーモグラフィは.人体組織に熱的変化をもたらすすべての疾患を検査することができ.局所赤外線の異常減衰を示す場合は.組織への血液供給不足.体液蓄積.血管収縮.交感神経過活動など.程度の差はあれ局所温度の低下が起こっていることを示します。
疼痛患者の体表温度の変化は.皮膚への局所微小循環血流の量.神経の陥没.組織の炎症.代謝活動.交感神経の興奮性など.さまざまな要因に影響される可能性がある。
私たちは.赤外線サーモグラムの特徴的な変化が.患者の訴えや臨床症状・徴候.MRIやCT検査などの診断と高い整合性を持ち.痛みの具体的な部位や程度を客観的に示すことができることを発見しました。
痛みの程度
赤外線サーモグラムの異常熱源のパターンや傾向.温度差の値を分析することで.医師は患者の痛みの部位.原因.健康状態を把握し.総合的な治療計画を立てることができます。
これは.慢性疼痛患者や高齢者の場合.多くの感覚やプロセスを表現しても.痛みをうまく表現できないことが多いという難点を克服している。
赤外線サーモグラムをもとに医師が患者さんに的を絞って問診・診察することで.神経に起きている炎症の場所や性質をより早く判断することができ.患者さんの医療へのコンプライアンスを高めることができます。
医師が痛みの原因をより正確に判断し.それに基づいてより完全な治療計画を立てることができれば.患者は驚き.納得し.協力的になるということが臨床的に分かっています。 椎間板疾患の赤外線サーモグラムは.脊椎の対応する部分の温度が異常に高く.対応する神経が支配している上腕や下肢の皮膚の温度が異常に低いことが特徴的であることを発見しました。
椎間板ヘルニアの解剖学的および病態生理学的変化の分析から.赤外線サーモグラム上の脊椎の異常高温は.椎間板環状組織の破裂.髄核ヘルニアの刺激による脊柱管周囲の筋膜および神経炎症物質の浸潤.組織の微小血管の拡張.血流速度の増加によるものと考えられる。
脊椎の局所熱帯の範囲が広く.温度が高いほど.椎間板や神経根の病変は深刻である。
脊髄神経には交感神経が付随しており.患部の脊髄神経根が圧迫されると.神経に付随する交感神経が刺激される。
その結果.脊髄神経支配領域の組織の温度が低下し.病変が長引くと神経変性筋萎縮や栄養性筋萎縮を起こし.赤外線サーモグラフィーで患肢の体積減少が確認される。
したがって.臨床的な痛みの訴えは限局していないが.赤外線サーモグラムで異常な低温を示し.神経経路の近位に限局した高熱や限局した圧迫痛が認められる場合は.神経性陥没痛の可能性があると考え.さらなる画像診断と標的解放療法を行う必要がある。
(図5
腰椎椎間板ヘルニア）
筋膜性疼痛症候群は.原因が多岐にわたり.症状も複雑です。
従来.筋肉痛の範囲や程度を直接.客観的に描写できる機器がなく.医師が適切に診断.治療.深掘りすることが困難になっていました。
赤外線サーモグラフィは.筋筋膜痛の病変部が通常より著しく高温になるパターンを示します。例えば.急性の筋筋膜損傷時に局所の炎症や皮膚神経への刺激による血流増加.あるいは慢性筋膜の癒着痕が皮膚神経を捕えて神経炎症を起こしているかどうかにかかわらず.患者は筋肉の解剖学的位置に一致したパッチで異常な高温を呈します。
痛みと身体検査の臨床的特徴と組み合わせて.他の炎症性疾患や腫瘍性疾患を除外した上で.確定診断と標的治療を行うことができます。
しかし.赤外線サーモグラフィは.局所の炎症や代謝・血流の変化などの体温を反映するだけであり.体温変化は局所の瘢痕.関節炎.静脈瘤.あるいは衣類の絞扼といった多くの外部要因にも影響を受けるため.施術者は患者の局部を詳細に調べ.この部位の高体温を否定する必要があります。
この技術では炎症の良性.悪性を特定することはできないので.医師は病歴や他の補助的な検査データに基づいて具体的な分析を行う必要があります。 私たちは.長年の疼痛治療の臨床の中で.「神経からの異常信号としての痛み」という新しい概念を構築し.この概念を用いて.神経障害の部位と原因の発見と診断.脱因果療法を中心に疼痛治療に取り組んでいます。
赤外線サーモグラフィは.医師が痛みの部位.すなわち神経障害の部位を特定するのに適したツールです。
神経障害.特に神経エントラップメントの部位を客観的かつ敏感に把握でき.すぐに結果が出るので.医師が痛みの原因を迅速に診断する時間を確保することができます。
赤外線サーモグラフィーの所見に基づいて.診察.身体検査.他の検査や治療法の選択などを調整することができます。
赤外線サーモグラフィーの客観的な性質により.神経痛.筋膜痛.関節痛.血管疾患.癌性疼痛.狭心症.乳房の腫脹.癌.肝臓疾患.骨盤内炎症性疾患.前立腺炎.肺炎.肝炎など.患者が説明したり見落としたりする疾患をさらに確認・発見することがしばしばあります。 赤外線受光素子は.人体から放射される遠赤外線を受動的に受信して画像を作成するため.医師と患者の双方に非接触.非侵襲.無痛.無公害のグリーン検査技術である。
また.赤外線サーモグラフィのマイクロコンピュータ処理機能により.患者を繰り返し.長期間.連続的.動態的に追跡し.客観的に記録することができるため.医師が病気.特に体内の腫瘍や炎症性病変の経過を観察するのに非常に有効です。
私たちは.赤外線サーモグラフィが臨床医学.特に痛みの治療や研究にさらに貢献することを願い.薬剤や治療法の反応や効果をモニタリングするための科学的データを提供するために.その可能性を追求し応用することに努めています。 赤外線サーモグラフィーの基本原理は.人体から放射される赤外線を受信し.結像光学系とコンピュータ技術を用いて.人体表面の異なる温度分布を白黒または疑似カラー画像で表示・記録することにあります。 絶対零度（-273.1
5℃）以上の温度を持つ物体は.エネルギーを外部に放射しています。人体が放射する電磁波の波長は.主に遠赤外線領域で.波長範囲は4～14μm.ピークは9.34μmです。したがって.波長8～14μmの赤外線検出器を使えば.簡単に
人体から放射される赤外線を検出することができます。
医療用遠赤外線サーモグラフィの主な撮影原理は.人体から放射される赤外線を受信し.体表面の温度を正確に把握することです。
各点の温度は2次元の温度場.すなわち熱画像として表現されます。
温度分解能は0.05℃.空間分解能は1.5ミリラジアン以上で.体表温度の変化とその分布を敏感に反映する。
体内の病変が体表温度の変化を引き起こす場合.遠赤外線サーモグラフィはサーモグラムを通じてそれを反映させることができます。
人体の赤外線画像は.21世紀以降.外国の軍事用赤外線技術を医療用赤外線技術に転換して開発された医療用機能画像技術である。
人体の赤外線画像化の原理を利用して.体表面の温度分布を調べる現代物理学的な検出技術である。
1800年のイギリスの天文学者ウィル・ハーシーの発見から.1956年のアメリカの天文学者ウィル・ハーシーによる発見まで。
1800年のハーシーの発見と.1956年のアメリカのローソンによる乳がん診断への利用は.赤外線サーモグラフィー診断の新しい時代の幕開けとなりました。
現在では疼痛治療に利用され.従来は見ることも感じることもできなかった人体の痛みの状態や神経反応をサーモグラムという形で正確に表し.新しい臨床診断・治療手段を提供しています。 生体には自動体温調節機構があり.熱産生と熱放散のバランスが生理的に崩れることで体温が変化する。
熱産生には.体内の臓器の代謝.生体反応.筋肉の活動.ホルモン.交感神経の活動などが関係している。
放熱には4つの形態があり.放射が44％.伝導と対流が31％.蒸発が21％を占めています。
体の細胞.組織.臓器の状態が異なると.代謝活動や発生する熱放射が異なります。
慢性疾患や血液供給不足の時期.あるいは局所的な組織の変性.壊死.液状化などの状態にある場合.そのサーモグラムは程度の差こそあれ減衰し.低下することになります。
一方.疼痛.過形成.炎症.腫瘍など代謝が活発な段階では.一般に高値となる。
赤外線サーモグラフィは.人間の細胞の代謝によって発生する熱放射に対して非常に敏感（0.05℃以下）であり.表面から内部まで独自のイメージングによる層別解析技術により.人体の異常熱源の分布.異常熱源の形態や傾向.温度差値の解析から.人々の健康状態全般を把握することが可能です。 1.健常者の背部と下肢の温度特性
体表温度の変化は.主に皮膚の微小循環血流量.交感神経の興奮度.局所組織の代謝活動などの様々な要因に影響を受け.さらに周囲の温度.気流.人の精神状態.汗腺の分泌活性などの影響を受けて変化する。
より客観的な結果を得るために.試験観測中は条件を同じレベルにコントロールしています。 テストの結果.健常者の背中の平均温度は32.58℃±0.91℃で.顔の平均温度34.04℃±1.68℃より低いが.これは健常者の体表面の温度分布.すなわち頭部と顔が高く.次に体幹.四肢末端が低いことと一致する。
これは.脳に豊富な血液が供給されていることと.体幹が近位端にあり.四肢の温度より高いことによる。また.体表の各部分の温度も.放熱や血液供給の違いにより.多少変化していることがわかる。
健常者では背部の左右の温度値に有意差はなく.体幹の左右の領域の温度値にも統計的に有意な差はないことから.背部の左右および体幹の左右の領域の温度の対称性は健常者の方が優れており.脊椎の片側または両側の疾患の診断に関連する根拠となり得る[1]ことがわかった。 健常者の下肢の温度特性
研究の結果.両下肢の大腿部の平均温度は
(29.79
±
0.59)
℃.ふくらはぎの平均温度は
(29.37
±
0.34)
℃で.大腿部の温度はふくらはぎのよりも約
0.4℃
高くなった。
膝関節の膝蓋骨前部は
(28.45±1.66)
℃と最も低い温度でしたが.これは主にこの部位が体の目立つ部分に属し.放熱しやすいため.生理的低温帯を形成しているからです。一方.後頭蓋窩部は
(30.52±1.70)
℃と高い温度でしたが.これは頭蓋動脈が局在し血液供給が豊富で.互いに放射状の皮膚ひだがあって熱放散が悪く.生理的高温域を形成しているからです[2
]. 健常者の腰部と下肢の遠赤外線サーモグラムでは.特に太った体型の人の腰部に均一な低温域があり.腰椎と仙椎に薄赤色の高温域がありますが.34℃を超えない範囲であることが特徴的です。
温度分布の規則性は.臨床診断や治療に理論的な根拠を与えることができます。 腰椎椎間板ヘルニアの赤外線サーモグラムの特徴は.腰仙部に菱形または矛形の異常熱部が出現し.その色は一様に赤く.多くはL4-5とL5-S1の領域にあり.熱部の範囲が拡大することである。
異常熱帯の中心部の温度は34℃以上.周辺部との温度差は3～4℃以上となります。
下肢の低体温の多くは健常四肢では緑色で.患肢では水色や青色になることがあります。
患肢の大腿骨後面の皮膚温が健側より低いことがある[3]。 これは.椎間板ヘルニアによる神経根や周辺組織の無菌的炎症.局所炎症物質の浸潤.微小血管の拡張.血流の増加.局所温度の上昇などにより.対応するセグメントの皮膚温が上昇するためと思われます。
また.神経根の圧迫による局所炎症物質の刺激や痛みにより.局所の筋緊張や痙攣.代謝の亢進が起こり.体表温度が上昇することもある。
腰椎椎間板ヘルニアの遠赤外線サーモグラフィーによる症状は.腰椎椎間板ヘルニアの解剖学的特徴に対応するものです。
熱帯が広く.局所温度が高いほど.椎間板ヘルニアによる炎症性変化が激しく.神経根への影響も大きいことが分かります。 患肢の遠赤外線サーモグラムは.通常.健常側よりも温度が低い低体温帯が特徴的ですが.これはおそらく.患側の神経根が圧迫され.対応する肢に供給する血管の収縮に影響し.低代謝.低血流となり.肢の灌流が低下するためと考えられます。
しかし.少数ながら両下肢の大腿骨後面の皮膚温上昇を認める患者がおり.これは疼痛刺激により局所の皮膚血管拡張と代謝亢進が起こるためと考えられる。
下肢低体温の患者は.下肢の脱力感や感覚低下を訴えることが多い。
下肢遠赤外線サーモグラムの解析は.患者ごとに行い.関節炎や退行性関節変性など.皮膚温度変化に影響を与える他の要因も考慮する必要がある。 サーモグラムの特徴的な変化は.主訴.臨床症状.徴候.MRI.CT.その他の検査のいずれとも高い確率で診断と一致する。
サーモグラムは.痛みの具体的な部位.範囲.程度を示すことができます。
しかし.腰仙部の良性腫瘍や悪性腫瘍など.神経根のいずれかに影響を及ぼす腰仙障害では.すべてのケースで同じサーモグラフィー変化が見られることに注意することが重要です。
そのため.病歴やその他の検査に基づいた具体的な分析が必要となる場合が多くあります。
赤外線サーモグラフィは.腰椎椎間板ヘルニアの確定診断を行うものではなく.特定のセグメントに局在させることはできません。 強直性脊椎炎の赤外線サーモグラフィーの特徴は.強直性脊椎炎患者では仙腸関節部の温度変化が大きくなることです。
強直性脊椎炎は.発症が遅く.経過が長く.障害率が高いのが特徴です。
通常.発症初期は仙腸関節の炎症で始まり.血管拡張.血管透過性の亢進.炎症滑膜組織の過形成.絨毛形成.小血管周囲の形質細胞やリンパ球の浸潤.活発な代謝などの局所病理的変化がみられます。
加温部と周辺組織の温度差は0.3
℃～2.2
℃で.平均温度差は1.2
℃である。
温度分解能は0.05
℃未満で.弱い炎症性変化を示すことがあります。
仙腸関節は皮下にあり.周囲に発熱する組織や臓器がないため.周囲の環境熱源からの干渉を排除できます。
精度が高く.炎症の初期でも温度変化があり.診断適合率は100％です。
加温部と周辺組織の温度差は.患者の血沈の上昇度合いに正比例し.血沈が速いほど温度差は大きくなります[4]。 4.筋膜性疼痛症候群の赤外線サーモグラフィーの特徴
筋膜性疼痛症候群は.原因が多岐にわたり.症状も複雑であるため.従来は痛みを直接客観的に表現できる機器がなく.正しい診断や治療.綿密な研究が非常に困難であった。
筋膜性疼痛症候群の患者さんでは.腰部や患側と隣接部との温度差が正常より有意に高く.赤外線サーモグラフィーが異常または有意に異常であるという研究報告もあります。
筋筋膜炎部位は.損傷した筋肉の解剖学的位置に一致したラメラ状の高温部を示す傾向があります。 疼痛疾患において.赤外線サーモグラフィーの役割は.人体組織に熱変化を起こす可能性のあるあらゆる疾患をこれで検査することができ.臨床診断や検査の指針とすることができることです。
応用範囲が広く.臨床的な価値も高い。
赤外線センサーが人体から放射される赤外線を受動的に受け止めるため.非接触・無侵襲・無痛・無公害で.医師にも患者にも害のないグリーンな検査といえます。
緊急で深刻な患者さんのために.結果と勝負の時間を両方確認することができ.治療や薬の効果のモニタリングや観察.記録のために数回繰り返し確認することができます。
赤外線サーモグラフィのデジタル画像記録と豊富な画像処理機能により.被験者の長期的・継続的・動的追跡が可能となり.痛みの臨床診断と治療に強力なツールを追加することができます。