導讀
人體表面積那麼大，每個地方溫度都一樣嗎？究竟哪裡的體溫才真實？耳溫槍測得準嗎？
新型冠狀病毒肺炎讓祖國上下陷入警備狀態，“在家抗疫，避免外出”成為各單位、小區的宣傳口號，耳溫槍成為大街小巷、保安司機、警務醫療等無處不在“守衛利器”，一張合格的體溫單成為出入家宅、行走活動的基本條件。可隨之而來也出現了不少問題——人體表面積那麼大，每個地方溫度都一樣嗎？究竟哪裡的體溫才真實？耳溫槍測得準嗎？
究竟什麼是“體溫”？
說到“體溫”（“body” temperature），若要從字面上理解，這個“體”自便是代表“身體”，但我們都知道，人體是由不同組織和器官構成的混合物，1959年Wilhelm Graf便報道了內臟溫度之間存在差異，那麼這個“體”溫理論上就應該是一組存在差異的數值的集合。我們平常所測的“體”溫更多的是耳溫、腋溫、肛溫等，這些可以代表真正的“體”溫嗎？
在人體正常生理狀態下，機體一天中產生的熱量與消耗的熱量相互平衡，使得機體溫度保持相對穩定。這一規律在恆溫動物（哺乳動物與鳥類等）中相似，主要通過嚴格的體溫調控系統來實現，但在不同物種中溫度波動範圍有所差異——如駱駝體溫可波動在4.5℃以內（35.5-40℃），而人體多在1℃以內（36.5-37.5℃）——機體在正常狀態下，體溫調節點保持在37℃左右，在外界溫度變化時，人體產熱和散熱情況發生變化，造成體溫在一天內出現波動，但保持相對穩定（圖1）；當病理狀態下，如感染等造成體溫調節點升高，使得體溫升高，值得注意的是，生物學上存在體溫調節界值，使得人體體溫最高不超過41℃。
圖1 人體24h體溫波動圖
總結之，“體”溫並不是一個固定“時間”和“位置”的值，而受多種因素影響，且波動變化。反覆多次、分部位測量是判斷體溫的關鍵。
如果人體是一部“機器”
我們知道，體溫調節是“產熱”和“散熱”動態平衡的結果，若把人體比作一部可自行產熱與散熱的“機器”，那麼這個機器的結構是咋樣的？它的原料是什麼，又該如何運作？
1. 機器結構
把人體這個“機器”根據各部位溫度的分佈情況分成兩部分——表面的外殼與核心的實體，前者稱為體殼溫度（shell temperature），後者稱為體核溫度（core temperature）（圖2）。體殼溫度一般低於體核溫度，易受環境溫度影響；皮膚是機體表層的最外層，也是典型的體殼溫度，一般四肢末端溫度最低，越接近軀幹和頭部溫度越高，且受局部血管收縮的影響。體核溫度相對溫度，各部位間差異較小，肝臟體溫最高（約38℃），各臟器可通過血液循環熱量交換使得溫度趨於一致，因此，體核部分血液溫度可代表體核體溫的平均值，也是生理學上所謂的“體溫”。臨床實際操作中，因肝臟等部位體溫不易獲得，直腸、口腔、腋窩等常作為體核溫度的測量部位。
圖2 不同溫度條件下人體從體殼到體核不同位置的溫度情況（溫度降低，核心部分區域縮小，主要集中在頭胸部）
2. 運作方式
（1）產熱：三大營養物質（糖類、脂肪、蛋白質）就是產熱的“原材料”，肝臟、骨骼肌等臟器便是“發熱機”。安靜狀態下，肝臟“發熱”最多；運動或寒冷時，骨骼肌便開始以“戰慄”的形式開展收縮活動，產生熱量；當寒冷或情緒緊張時，人體還可通過申請上級調控（下丘腦戰慄中樞、交感神經興奮等）增加能源補充（甲狀腺激素、腎上腺素、去甲腎上腺素等），促進發熱工程的進展；嬰幼兒中褐色脂肪組織也是產熱的重要組織。
（2） 散熱：皮膚是人體主要的散熱器官，輻射、傳導、對流和蒸發主要的方式，增減衣物、出汗是成年人最常體現的散熱活動。同樣的，人體散熱也受到神經與激素的調控。
3. 神經調控“線路”
通過前文的表述我們已經對人體這個溫度調節“機器”有了大致的瞭解，本段將繼續介紹將這個“機器”各個部件與功能聯繫起來的調控“線路”（圖3）。
圖3 人體產熱和散熱過程
溫度感受器對溫度的感知是整個溫度調節的啟動過程。人體的溫度效應器分佈廣泛，在周圍神經系統中最主要的當為皮膚，其他還包括黏膜和內臟等外周組織的遊離神經末梢中，包括冷感受器（Ad纖維）和熱感受器（C纖維）。此外，在中樞神經系統中尚存對溫度變化敏感的神經元（熱敏和冷敏神經元），即中樞溫度感受器，主要分佈於下丘腦、腦幹網狀結構和脊髓等結構中；其中，視前區-下丘腦前部（PO/AH）以熱敏神經元居多，腦幹網狀結構和下丘腦弓狀核以冷敏神經元居多。
作為體溫調節中樞，以下丘腦PO/AH為主的多個神經系統結構參與決策溫度處理。PO/AH不僅介紹感受器的信號傳入，也接受致熱源、5-羥色胺、去甲腎上腺素和多種肽類物質的刺激，參與體溫調定點的設定。
除神經系統調節下的體溫變化外，機體還可根據環境溫熱帶來的舒適感進一步採取體溫調節行為，如增減衣物、尋找廕庇等自主行為。
溫度的測量與監控
體溫是人體生理病理狀態強烈的提示徵象，體溫調節點不變而體溫升高為發熱（fever），體溫調節點改變引起的體溫過高或過低分貝稱為體溫過高（hyerthermia）和體溫過低（hypothermia）。如發熱是感染常見的臨床表現；而低溫過低可能出現在膿毒血癥患者中，並且作為其預後不佳的徵象；室內體溫過低可出現在麻醉復甦後、早產兒和體弱的老年人中，而當暴露於室外寒冷環境（如雪崩事故、浸於冷水中、高山環境等）時也有可能出現意外低體溫，當體核溫度<28℃時心臟驟停風險升高。因此，體核溫度的測量對於疾病的預測與評估十分關鍵。但測量方式與測量部位的選擇、混雜因素的控制是體溫監測可靠性和準確性的重要考核依據，如何選擇最佳測量手段？
1. 體殼溫度和體核溫度的檢測
（1）體殼溫度
皮膚溫度常別作為體殼溫度，皮膚溫度檢測是一類非侵入性的簡便的體溫檢測方式，在臨床廣泛應用。其檢測技術包括接觸式傳感器測溫法（通過在皮膚表面粘貼熱敏電阻或熱電偶傳感器）以及非接觸式紅外溫度計（通過紅外探測器檢測能量並將其轉換為溫度顯示）。
（2）體核溫度
目前關於體核溫度的標準存在爭議，主要由於作為體核溫度的標準部位仍不明確。若將人體體溫調節中心——下丘腦溫度作為體核溫度標準，因下丘腦為大腦半球深部中心體積較小的一部分灰質結構，直接溫度測量可行性欠佳，但因腦組織位於顱骨內，不受環境影響，動脈血流勻速快速對腦組織進行灌注，動脈血溫度和大腦溫度具有可比性。
在實際操作中，直腸、食道、肺動脈、膀胱、大腦、舌下常為用於檢測，研究還可將消化道（放射性藥物遙測）用於體核溫度檢測（表1）。而鼓膜（通過外耳道）和顳動脈覆蓋區皮膚的溫度檢測可作為替代指標，其相關研究見表2。通過不同研究發現，正常人體核心溫度約為36.9℃左右。
表1 健康成人不同部位體核溫度研究彙總
表2 住院患者“體核”部位與“替代”部位（灰色區域）溫度的相互關係
注：表格中的數值為參考點（左列）減去比較點（頂行）的差值，負值表示參考點低於比較點。
2. 體溫檢測設備
（1）數字體溫儀（Digital thermometers）
傳統的水銀體溫計因潛在的危險性逐漸被臨床淘汰，取而代之的是數字溫度儀。目前臨床最為常用的手持式數字溫度儀（電阻溫度檢測器，常用鉑作為電阻金屬，可用於校準熱敏電阻和熱電偶），而在重症監護室或麻醉室等特殊區域還有特殊的可通過探針將傳感器（熱敏電阻和熱電偶）置於患者體內（食道、肺動脈、腦室、腦白質等部位）的設備，在檢測患者體溫的同時還可同時輸出多個參數（如壓力、氧含量等），便於對患者的病情進行更進一步的詳細監測（圖4）。
圖4 嚴重創傷性腦損傷(TBI)患者接受有創腦內多參數監測
（Tti=深部白質溫度，TbrV=腦室溫度，Trec=直腸溫度，pO2-ti=腦組織氧分壓）；Tti、TbrV和Trec曲線表明在受傷後190小時內大腦和其他體核部位溫度存在對應關係，也說明直腸溫度可作為替代檢測指標；該患者pO2較低，考慮腦組織缺氧，但其變化模式與Tti、TbrV和Trec類似。
（2） 紅外溫度儀（Infrared thermometry）
紅外溫度儀目前已在醫學上廣泛使用，其基本原理是通過探測器接收人體在電磁光譜紅外區域內發出的輻射。紅外光（Infrared radiation，IR）位於可見光（visible spectrum，波長約為0.4-0.7 mm）和微波（microwave）之間，不可被肉眼識別，但可通過部分特殊儀器如夜視鏡等檢測到紅外線，即物體散發出的熱能（輻射）。任何高於絕對零度（-273.15℃或0°K）的物體均可產生紅外輻射，均可被檢測到。醫院常用的紅外溫度儀可檢測8-14毫米之間的波長。
圖5 光譜
（最左端波長最短、頻率最高、能量最高，為γ射線；最右端為長波）
（3）熱成像儀（Thermography）
紅外溫度儀可作為溫度計為臨床醫生提供溫度值，而紅外熱成像技術（或數字紅外熱成像）可通過一種特殊類型的配備熱（輻射）能量傳感器的照相機，將能量顯示為由像素組成的圖像。其像素分辨率因裝置而不同，最高為640*480至1280*1024像素。圖像越熱，相機屏幕上顯示的顏色就越亮（圖6）。
圖6 熱成像儀照片
成年男性暴露於寒冷(A: 14°C)和溫暖(B: 22°C)條件下雙手血管充盈情況及溫度變化。
熱成像儀無輻射，不會發出任何已知會對細胞造成傷害的電離輻射，且非接觸式，較為安全，在醫學上用於觀察皮膚表面的溫度分佈，監視疾病或損傷對其產生的血流和代謝變化。但紅外熱成像按技術僅能探測皮膚表面溫度，對於體核溫度檢測仍存在侷限性。
在現實生活中，紅外熱成像技術因其可通過皮膚表面非接觸式廣泛溫度評估，可發熱和感染的篩查。在非典、埃博拉、甲流等全球大流行的背景下，許多國家在邊境出入境檢查時便採用了紅外熱成像技術。其檢測的主要目標為額頭，但有研究發現內眼角（眼眶內側、鼻子之間的區域）溫度最高（圖7）。據報道顯示，紅外熱成像技術對發熱檢測的靈敏性為50-70％，特異性為63-81％，陽性預測值為37–68％，部分遊客可服用退燒藥使體溫暫時下降，因此常需結合鼓膜溫度測量、旅客自我健康報道等綜合評估。
圖7 健康者面部紅外熱成像可見內眼角區溫度
色溫位於圖像右側，灰色區域溫度最高。右(R)內眥最大值是35.5℃，左(L)最大值是35.2℃。
此外，熱成像技術還可用於手術部位感染的篩查，指導抗生素的使用；部分研究認為該技術還可用於乳腺癌的診斷。
（4）磁共振波譜（MRS）和磁共振成像（MRI）測溫技術
MRS和MRI最早被用於神經系統疾病如卒中等的檢查，而對於體溫的檢測目前也被認為是一項新技術。MRS基於目標器官內水和參考質子共振之間的質子（1H）化學位移差的方法獲得絕對溫度值（℃）。在健康人群和患者中，N-乙酰天門冬氨酸（NAA）在大腦中含量豐富，可在生理溫度範圍內以2.01 ppm頻率共振，被認為是穩定理想的參照物；水的化學位移幾乎與溫度成線性關係，1H水共振出現在4.7 ppm，水分子共振之間的信號差可用校準曲線轉換為溫度（圖8）。
圖8 人大腦絕對溫度測量技術原理圖
在1.5T或3.0T MRS和MRI中選擇軸位T2加權圖像對給定位置的單體素質子(1H MRS)(四個黑框)進行分析。水(對溫度敏感)的波峰值為4.7 ppm，而化學參考物NAA的波峰值為2.0 ppm。對光譜採用線性擬合(LF)方法進行分析，校正兩個波峰之間的化學位移差，得到絕對溫度(°C)。
MRS和MRI可從器官內不同部位的單個體素中獲得，也可以通過器官不同層面的溫度圖獲得。這種方法參照多種內源性代謝物與水的質子（1H）化學位移來探測絕對內部溫度（點值），克服了局灶性溫度測量的侷限性。該法在醫學實用中具有潛力，但值得注意的是，需將測得的頻移與可靠的參照物相關聯，才能得到精確的溫度值。
總結
通過對人體溫度分佈模式，我們將其分為體殼和體核溫度，由此也出現了不同的檢測方式。結合目前各類研究，人體正常溫度的絕對值仍不清楚，但36.9℃似乎是正常成人的平均體溫（體核溫度）。隨著技術的進步，各種先進的體溫劑量技術不斷被提出，其適用場景、準確性是我們重點需要關注的問題。在實際工作中，收到外界環境、組織器官分佈溫度差異、病理生理狀態等多種因素影響，體溫的準確檢測仍具有挑戰性。反覆多次、多部位測量或許是提高準確性的有效方式。
參考文獻:
[1] Chen Wenxi,Thermometry and interpretation of body temperature.[J] .Biomed Eng Lett, 2019, 9: 3-17.
[2] Słomko J, Zalewski P. The circadian rhythm of core body temperature (part I): the use of modern telemetry systems to monitor core body temperature variability[J]. Polish Hyperbaric Research, 2016, 55(2): 79-83.
[3] Charmaine, Childs. Body temperature and clinical thermometry.[J]. Handbook of clinical neurology, 2018.
[4] Morrison S F, Nakamura K. Central mechanisms for thermoregulation[J]. Annual review of physiology, 2019, 81: 285-308.
[5] Grodzinsky E, Levander M S. Thermoregulation of the Human Body[M]//Understanding Fever and Body Temperature. Palgrave Macmillan, Cham, 2020: 49-65.
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