人體核心溫度的測量方法研究進(jìn)展

劉 博 唐曉英 劉偉峰 王璐璐

（北京理工大學(xué)生命學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，北京 100000）

人體核心溫度的測量方法研究進(jìn)展

劉 博 唐曉英#?劉偉峰 王璐璐

（北京理工大學(xué)生命學(xué)院生物醫(yī)學(xué)工程系，北京 100000）

體溫是人體四大生命體征之一，成為人們判斷人體健康與否的重要依據(jù)；保持恒定的體溫，是保證新陳代謝和生命活動正常進(jìn)行的必要條件。所以，人體溫度是反映身體健康狀況的晴雨表，有效地監(jiān)測人體體溫成為一個(gè)重要的話題。臨床上所指的體溫是指平均核心溫度。在人們?nèi)粘Ｉ钪?，一般測量的是腋下、口腔和額頭的溫度，這些溫度嚴(yán)格的意義上說的是體表溫度，本身與核心溫度存在一定的誤差，況且又受周圍環(huán)境、個(gè)人著裝等多方面因素的干擾，所以并不能準(zhǔn)確地代表人體核心體溫。而人體核心溫度才真正地和人類的新陳代謝更加關(guān)系緊密，所以急需一種高效、快捷的方法來實(shí)時(shí)地監(jiān)測人體核心溫度。針對該問題，分析總結(jié)國內(nèi)外核心溫度監(jiān)測的研究現(xiàn)狀，可以分為兩大類：一是直接測量溫度數(shù)據(jù)，在忽略一定誤差的情況下，近似地以人體某一部位溫度來代替人體核心溫度；二是間接估算法，利用人體體表溫度或者心率等一些生理數(shù)據(jù)，通過建模計(jì)算分析，推算出人體內(nèi)部的實(shí)際溫度。分析各方法的精確度，比較各方法的優(yōu)缺點(diǎn)，并給出相應(yīng)的結(jié)論。最后，預(yù)測核心溫度監(jiān)測方法將來的發(fā)展趨勢。

核心溫度；測量方法；發(fā)展趨勢

引言

醫(yī)學(xué)和臨床上所說的體溫，指的是人體內(nèi)部的溫度，稱為人體核心溫度。人體核心溫度定義為人體內(nèi)部胸腔、腹腔和中樞神經(jīng)的溫度。體溫是物質(zhì)代謝的產(chǎn)物。三大營養(yǎng)物質(zhì)在氧化過程中釋放能量，其中50%左右的能量變?yōu)轶w熱以維持體溫，并以熱能的形式不斷散發(fā)于體外；另有45%的能量轉(zhuǎn)移到三磷酸腺苷（ATP）的高能磷酸鍵中，供機(jī)體利用。機(jī)體利用的最終結(jié)果仍需轉(zhuǎn)化為熱能散出體外，這就是產(chǎn)生體溫的由來［1］。

正常人的體溫是相對恒定的，它通過大腦和丘腦下部的體溫調(diào)節(jié)中樞和神經(jīng)體液的共同作用，使產(chǎn)熱和散熱保持動態(tài)平衡。在正常生理狀態(tài)下，體溫升高時(shí)，機(jī)體通過減少產(chǎn)熱和增加散熱來維持體溫相對恒定；反之，當(dāng)體溫下降時(shí)，則產(chǎn)熱增加而散熱減少，使體溫維持在正常水平［2］。體溫是人體四大生命體征之一，成為人們判斷人體健康與否的重要依據(jù)；保持恒定的體溫，是保證人體新陳代謝和生命活動正常進(jìn)行的必要條件。由于受外界環(huán)境和機(jī)體各種不良因素的影響，常常會造成人體體溫過高或者過低，影響人體新陳代謝的正常進(jìn)行，導(dǎo)致生命活動紊亂，甚至危害生命健康。所以，人體溫度是反映身體健康狀況的晴雨表，有效的監(jiān)測人體體溫成為一個(gè)重要的話題［3］。

在日常生活中，一般測量的是腋下、口腔和額頭的溫度，這些溫度從嚴(yán)格的意義上說應(yīng)該是體表溫度，本身與核心溫度存在一定的誤差，況且又易受周圍環(huán)境、個(gè)人著裝等多方面因素的干擾，所以并不能準(zhǔn)確地代表人體核心體溫。而人體核心溫度才真正和人的新陳代謝關(guān)系緊密，所以更希望實(shí)時(shí)監(jiān)測人體核心溫度。一般人體核心溫度的監(jiān)測方法有核磁測溫、直腸測溫、耳蝸測溫、食道測溫、肺動脈測溫等。這些測溫方法雖然能較接近地測出核心溫度，但是存在測量不方便、需要侵入人體內(nèi)部、無法測量人體動態(tài)時(shí)的溫度等缺點(diǎn)。最近新興起的一種測核心溫度的方法為CorTemp核心體溫監(jiān)測系統(tǒng)，被測人員吞咽下形似小藥丸的傳感器，即可讀取人體內(nèi)的核心溫度，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到手持式的無線接收器監(jiān)測裝置，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測被測人員的核心溫度［4］。除了直接測量外，還可用間接估算的方法來測量核心溫度，典型的有單通道熱量流動模型、雙通道熱量流動模型、人體雙節(jié)點(diǎn)測量模型、人體多節(jié)點(diǎn)測量模型等。這些方法都是通過體表溫度進(jìn)行建模計(jì)算，用來估測出人體核心溫度。除了利用體表溫度，還有一種通過心率來估測出人體核心溫度的方法［5］。

1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

現(xiàn)在國內(nèi)外有多種直接或者間接測量人體核心溫度的方法，將其進(jìn)行歸納分析，如圖1所示。

圖1 人體核心溫度的測量方法Fig.1 The measurement of human core body temperature

每種方法都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，現(xiàn)對這些方法進(jìn)行簡要介紹。

1.1 直接測量

1.1.1 核磁測溫

磁共振無創(chuàng)測溫技術(shù)是一種新興的溫度測量技術(shù)，如圖2所示。鑒于低場開放式磁共振成像（MRI）系統(tǒng)價(jià)格上的優(yōu)勢，以及已經(jīng)大量應(yīng)用到介入式治療中的現(xiàn)狀，無創(chuàng)測溫在低場MRI中具有更加廣闊的應(yīng)用前景。目前，磁共振無創(chuàng)測溫技術(shù)主要有3種基本方法：測分子擴(kuò)散系數(shù)D、測質(zhì)子共振頻率的漂移（PRF）和測縱向弛豫時(shí)間T1。其中，測D的方法已經(jīng)不常用。測PRF雖然在高場MRI中能夠達(dá)到較高的測量精度（＜1℃），但是這種方法的溫度敏感度與場強(qiáng)成正比，在低場MRI中應(yīng)用有很多困難。測T1的方法，溫度敏感度在低場中比高場中更高，并且在脂肪中溫度準(zhǔn)確性要好于測PRF。采用測T1的方法時(shí)，利用平衡磁化強(qiáng)度M0與溫度的關(guān)系，可以增加信號S的溫度敏感度，因此普遍采用的是M0-T1的方法［6］。

圖2 磁共振無創(chuàng)測溫技術(shù)Fig.2 NMR temperature measurement technology

1.1.2 直腸、耳蝸、食道、肺動脈測溫

直腸、耳蝸、食道、肺動脈測溫都屬于侵入式測溫方法，如圖3所示。通常使用高精度溫度傳感器，伸入人體直腸、耳蝸、食道、肺動脈中進(jìn)行溫度的測量。因?yàn)橹蹦c、耳蝸、食道、肺動脈都屬于人體的內(nèi)部環(huán)境，所以這種方法測量的核心溫度值較準(zhǔn)確。但這幾種測量方法的缺點(diǎn)是測量時(shí)需要侵入人體內(nèi)部，人體會有不適感，且需要被測人員長時(shí)間保持靜止?fàn)顟B(tài)，無法對運(yùn)動狀態(tài)的人體進(jìn)行溫度測量。而且，溫度計(jì)探針需要做好消毒工作，防止發(fā)生交叉感染［7］。

圖3 核心溫度測量方法。（a）直腸測溫；（b）耳蝸測溫；（c）食道測溫；（d）肺動脈測溫Fig.3 The measurement of core body temperature.（a）rectum；（b）cochlea；（c）esophagus；（d）pulmonary

最近新出了一種膠囊式胃腸道溫度測定方法，如圖4所示。膠囊式胃腸道溫度測定方法，是應(yīng)用膠囊裝一次性無線傳感器測定機(jī)體胃腸道溫度，作為人體核心體溫的方法。被測人員吞咽下CorTemp測溫傳感器，這種形似小藥丸的傳感器可讀取被測人員的身體溫度，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到手持式的無線接收器監(jiān)測裝置，以數(shù)字格式實(shí)時(shí)顯示體溫信息，并可以下載數(shù)據(jù)用于研究。傳感器傳輸距離可達(dá)到90 m。系統(tǒng)配有報(bào)警裝置，當(dāng)受試者的體溫到達(dá)設(shè)定的最低或最高數(shù)值時(shí)將發(fā)出警報(bào)聲。這種監(jiān)測系統(tǒng)可以重復(fù)使用，但通常因?yàn)樾l(wèi)生的問題僅使用一次。該方法測量準(zhǔn)確率高，可以檢測運(yùn)動狀態(tài)時(shí)的人體溫度，但是服用傳感膠囊的人員在短期內(nèi)禁止飲水，而且傳感器和接收器的成本較高，一個(gè)藥丸傳感器需要大概40美元，接收器更是超過2 000美元，不適合日常的檢測使用［8］。

圖4 膠囊式胃腸道溫度測定方法［8］Fig.4 Capsule type temperature measuring method［8］

1.2 間接估算

1.2.1 體表溫度估算

1.2.1.1 單通道熱量流動模型

體溫通?？梢苑譃楹诵捏w溫和體表體溫，在熱中性的條件下，核心體溫要高于體表體溫，熱量通過血液和熱傳導(dǎo)物質(zhì)傳送到人體表面。對于熱傳導(dǎo)效應(yīng)，溫度梯度必須存在。當(dāng)一個(gè)物理性質(zhì)與皮膚相似的材料貼近皮膚時(shí)，可以認(rèn)為熱量從人體內(nèi)部流到皮膚，同樣的也會再流入測試材料［9］，如圖5所示。

圖5 單通道熱量流動模型［9］Fig.5 Single channel heat flow model［9］

因此，可以通過多個(gè)徑向高度不同的位置測得的溫度值來計(jì)算核心溫度（如T1、T3）。熱傳導(dǎo)定律如下：

Rs1和Rs2是兩個(gè)部位的皮膚和皮下組織的熱阻性，R1和R2是相應(yīng)部分襯底材料的阻值。Td是人體核心溫度，T1～T4是不同位置溫度傳感器獲取的溫度值［9］。

1.2.1.2 雙通道熱量流動模型

由于單通道熱量流動模型需要提前計(jì)算獲得相應(yīng)部位的皮膚和皮下組織的熱阻性，所以對于不同的個(gè)體，甚至是同一個(gè)體的不同部位，都需要進(jìn)行重復(fù)計(jì)算。因此，基于單通道熱量流動模型，衍生出了一種新方法——雙通道熱量流動模型［10］。

雙通道熱量流動模型是：在同一個(gè)以熱敏電阻為材料的襯底上，選取兩個(gè)不同的熱量通道，使用的襯底材料為氯丁二烯橡膠［11］，如圖6所示。

圖6 雙通道熱量流動模型［11］Fig.6 Double channels heat flow model［11］

為了使實(shí)驗(yàn)效果更加準(zhǔn)確，需要減少橫向的熱流散失，所以本實(shí)驗(yàn)外加了一個(gè)1.0 mm厚度的鋁制外殼。因?yàn)閮蓚€(gè)選取的熱路徑比較接近對方，所以可以合理地假設(shè)Rs1＝Rs2。結(jié)合單通道熱量流動模型的熱傳導(dǎo)定律，因此可以得出

式中，k是兩個(gè)熱路徑的熱阻性的比值，定義為k＝

值得注意的是，最初在式（2）分母的最后一項(xiàng)是T1-T3，將它改為T1-T2來修正橫向熱流帶來的誤差。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)之前，利用理論上的改善和仿真檢查了模型的形態(tài)，其結(jié)果證實(shí)了修正參數(shù)為T1-T2可以大大降低橫向熱流帶來的誤差，證明模型可以運(yùn)用到實(shí)際當(dāng)中。

1.2.1.3 人體雙節(jié)點(diǎn)測量模型

這種測量模型以人體熱輻射模型為基礎(chǔ)，將人體分為核心節(jié)點(diǎn)和皮膚節(jié)點(diǎn)［12］，如圖7所示。

用人體雙節(jié)點(diǎn)測量模型，計(jì)算每一個(gè)單位間隔時(shí)間內(nèi)的核心節(jié)點(diǎn)和皮膚節(jié)點(diǎn)的熱量交換。皮膚節(jié)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)的熱量變化dTskin可以表示為

式中，mskin表示皮膚節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，cskin表示皮膚節(jié)點(diǎn)的特定熱容量，Abody表示身體表面面積，qcond表示傳導(dǎo)熱量，qblo表示血流傳導(dǎo)熱量，qdiff表示無感汗蒸發(fā)熱量，qrsw表示汗液損失熱量，qconv表示對流散失熱量，qrad表示輻射散失熱量。

圖7 人體雙節(jié)點(diǎn)測量模型［12］Fig.7 Doublenode measurement model［12］

同理，核心節(jié)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)的熱量變化dTcore可以表示為

式中，mcore表示核心節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，ccore表示核心節(jié)點(diǎn)的特定熱容量，Abody表示身體表面面積，Mtotal表示新陳代謝產(chǎn)生的總熱量，W表示機(jī)體工作消耗的熱量，qres表示呼吸消耗的熱量，qcond表示傳導(dǎo)熱量，qblo表示血流傳導(dǎo)熱量［13］。

對于各個(gè)分量的計(jì)算，都有相應(yīng)的模型公式。

除了具體熱量的計(jì)算，人體雙節(jié)點(diǎn)測量模型還存在著個(gè)人參數(shù)的設(shè)置，有pr1～pr7總共7個(gè)個(gè)人參數(shù)指標(biāo)，每個(gè)人的參數(shù)都不盡相同。進(jìn)行個(gè)人參數(shù)設(shè)置，可以使測量結(jié)果更準(zhǔn)確、更具有實(shí)用性［14］。

1.2.1.4 人體多節(jié)點(diǎn)測量模型

人體多節(jié)點(diǎn)測量模型以人體雙節(jié)點(diǎn)測量模型為基礎(chǔ)，將人體劃分得更加細(xì)致，包含有4個(gè)圖層，分別為核心層、肌肉層、脂肪層、皮膚層。每一層都分布有若干個(gè)測量點(diǎn)，測量點(diǎn)越多則測量結(jié)果越準(zhǔn)確［15］。

人體的外形是一項(xiàng)影響熱輻射和熱傳導(dǎo)的重要指標(biāo)。65節(jié)點(diǎn)測量模型將人體外形分為兩種類型，如圖8所示，左圖為具體熱輻射仿真，右圖為簡體熱輻射仿真。具體熱輻射仿真有4 396個(gè)表面用于熱輻射分析，一般核心溫度計(jì)算中用不到如此多的表面。簡體熱輻射仿真有1 542個(gè)表面用于熱輻射分析，對于計(jì)算核心溫度已經(jīng)足夠了，具有較好的準(zhǔn)確性［16］。

圖8 兩種人體熱輻射分層［16］Fig.8 Two kinds of human body thermal stratification chart［16］

計(jì)算每一層之間的熱量交換，建立相應(yīng)的模型，可以較準(zhǔn)確地根據(jù)體表溫度估計(jì)出核心溫度。

1.2.2 其他數(shù)據(jù)估算

除了使用體表溫度估測核心溫度以外，還可以使用其他生理數(shù)據(jù)來估測核心溫度，這里介紹一種通過心率來估測核心溫度的方法。利用一個(gè)卡爾曼濾波器（KF）的建模方法，通過含有“噪聲”的非侵入性心率信號來測算人體生理學(xué)內(nèi)部溫度（Tcore）［17］。

從生理學(xué)知識可以知道，當(dāng)人體開始做體力勞動時(shí)，肌肉需要更多的氧氣，心臟相應(yīng)地也會增加一定的心率。工作的增加會導(dǎo)致更多代謝熱的產(chǎn)生，這些代謝熱要么存儲在身體內(nèi)部導(dǎo)致Tcore上升（通常在3～4℃的變化范圍內(nèi)），要么散失到周圍的環(huán)境中。隨著工作的繼續(xù)，身體將會加快血流速度，高熱的血流在皮膚表面通過對流冷卻或蒸發(fā)機(jī)制來散發(fā)一定的熱量，而血流的增加也會額外導(dǎo)致心率的增加［18］。假設(shè)心率和運(yùn)動產(chǎn)熱的總量和體溫調(diào)節(jié)所散失的總量有關(guān)，那么核心溫度的變化量和心率的關(guān)系可以表示為

在式（5）中，心率是一個(gè)可被觀測的量，Tcore是一個(gè)不能被直接觀測的量，這個(gè)公式建立了二者之間的關(guān)系［19］。在每個(gè)單位時(shí)間長度，KF模型使用更新的時(shí)間值和更新的測量值來提供一個(gè)當(dāng)前的Tcore和誤差方差。更新的時(shí)間值使用的是上一次估計(jì)的Tcore及其已知動態(tài)預(yù)測當(dāng)前值，有

測量更新階段用一個(gè)含有“高斯白噪聲”的實(shí)測值來重新定義一個(gè)預(yù)測值。最初，通過式（6）可以計(jì)算出觀測值和預(yù)測值之間的測量誤差，將它們映射到測量空間函數(shù)，有

通過單位時(shí)間間隔的計(jì)算，最后預(yù)測的核心溫度是由式（7）得出的Tcore經(jīng)過加權(quán)測量誤差調(diào)整后得到最終的結(jié)果，有

計(jì)算離散KF模型的最優(yōu)化卡爾曼增益是基于方差的誤差u和v的比率，以及前一個(gè)時(shí)間步長方差誤差。估計(jì)更新的方差誤差如下：

所以，最終卡爾曼增益K的計(jì)算如下：

為了定義KF模型算法，映射矩陣G和H和噪聲分量u和v都是由大量的訓(xùn)練數(shù)據(jù)所估計(jì)測算出的。從人體熱慣性模型可知，矩陣G被定義為一個(gè)恒等矩陣，用來通過前一個(gè)時(shí)間間隔測量值來預(yù)測當(dāng)前的Tcore［20］。

由大量數(shù)據(jù)得來的Tcore和HR之間的線性關(guān)系如圖9所示［21］?？梢钥闯?，對Tcore和HR的訓(xùn)練數(shù)據(jù)使用回歸函數(shù)，將會產(chǎn)生一個(gè)梯度項(xiàng)太小的映射函數(shù)。理論上，對于任何給定的HR，對應(yīng)的Tcore都應(yīng)該接近最優(yōu)值。但是，因?yàn)樵趯?shí)際測量中，訓(xùn)練數(shù)據(jù)都是動態(tài)的，即HR和Tcore變量不容易達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，對任何一個(gè)給定的HR都有許多對應(yīng)的Tcore值。因此，對于低值的HR，最優(yōu)Tcore值應(yīng)該選用其中一個(gè)較低值；反之，當(dāng)HR值高時(shí)，Tcore選用一個(gè)較高值。使用這一假設(shè)，定義一條直線H連接A點(diǎn)（低HR 值56 beats/min，均Tcore值-1SD 36.5℃）和 B 點(diǎn)（高 HR 值 190 beats/min，均Tcore值 +1SD 39.9℃）［22］。

圖9 Tcore和HR之間的線性關(guān)系［19］Fig.9 A linear relationship between Tcoreand HR［19］

定義H直線的表達(dá)方程為

利用幾個(gè)軍事訓(xùn)練活動期間收集的數(shù)據(jù)和長跑運(yùn)動員的運(yùn)動數(shù)據(jù)，估計(jì)離散KF模型的相關(guān)參數(shù)［23］。KF模型方法的好處是它只需要一個(gè)當(dāng)前狀態(tài)的輸入，而現(xiàn)今的估算模型通常需要多個(gè)輸入值，包括個(gè)人的人體測量學(xué)、代謝率、服裝特征和環(huán)境條件等。這種計(jì)算狀態(tài)估計(jì)生理學(xué)問題的方法，說明了人工智能和動態(tài)生理監(jiān)測之間潛在的合作共贏關(guān)系。

2 方法的評估與比較

上述幾種測量人體核心溫度的方法，由于方法的不同，所得結(jié)果的精度和準(zhǔn)確性也各不相同。

核磁測溫的最大優(yōu)點(diǎn)就是不需要侵入人體內(nèi)部，在低場 MRI中，精度為1℃，誤差為±（2～3）℃，但由于機(jī)體深部的體溫較為恒定和均勻，通常變化不超過3～4℃，所以其誤差還是較大。而且核磁測溫的測量成本高，不利于普遍推廣［24］。

直腸、耳蝸、食道、肺動脈測溫都屬于侵入式測溫方法，所以其測量精度取決于溫度傳感器的精度，通常精度可達(dá)0.007 8℃，誤差為±（0.2～0.3）℃［25］。但是，其缺點(diǎn)也是它的侵入性，人體會有不適感，且需要被測人員長時(shí)間地保持靜止?fàn)顟B(tài)，無法對運(yùn)動狀態(tài)的人體進(jìn)行溫度測量。而且，溫度計(jì)探針需要做好消毒工作，防止發(fā)生交叉感染。

單/雙通道熱量流動模型經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在單向方差分析上兩種溫度測量方法的均值是不同的。單通道熱量流動模型的誤差為±0.27℃，雙通道熱量流動模型的誤差為±0.16℃。單/雙通道熱量流動模型的優(yōu)點(diǎn)是都不需要侵入人體內(nèi)部，操作簡單，成本低廉；其缺點(diǎn)是對測量硬件要求較高，需要選取合適的熱敏電阻作為襯底材料。

人體雙、多節(jié)點(diǎn)測量模型通過采集的52個(gè)實(shí)際實(shí)驗(yàn)來評估模型的性能，由7名測試者佩戴著傳感器在10天不同的情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，測得的數(shù)據(jù)平均誤差為±0.07℃。人體雙、多節(jié)點(diǎn)測量模型的優(yōu)點(diǎn)是都不需要侵入人體內(nèi)部，操作簡單，成本低廉；其缺點(diǎn)是需要多項(xiàng)輸入數(shù)據(jù)，對個(gè)人體質(zhì)因素要求較高。

心率估測核心溫度模型的性能通過25個(gè)受試者在20～40℃的環(huán)境中參與各種實(shí)驗(yàn)室運(yùn)動來測試評估?？偟膩碚f，KF模型估算的核心溫度均方根誤差為（0.30±0.13）℃，在85%的時(shí)間內(nèi)誤差保持在±0.5℃［26］。這種方法的缺點(diǎn)是測試結(jié)果受環(huán)境干擾較大，需要在特定的環(huán)境下進(jìn)行測試，而且沒有考慮個(gè)人自身的體質(zhì)因素。

3 發(fā)展趨勢

隨著科學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展與進(jìn)步，現(xiàn)在人體生理數(shù)據(jù)的采集與檢測更加地朝著便攜化、小型化、方便化的方向發(fā)展。人體核心溫度作為一項(xiàng)重要的人體生理數(shù)據(jù)，也越來越受到人們的重視?，F(xiàn)在醫(yī)療領(lǐng)域更加傾向于非侵入式的數(shù)據(jù)采集方法，因?yàn)檫@樣能最大程度地保證病人的舒適感與安全感。所以，如何利用非侵入式的方法測算人體核心溫度成為一大熱點(diǎn)，現(xiàn)在主流的方法有體表溫度估測法、心率估測法。相信以后將會發(fā)展得更加多元化，出現(xiàn)其他一些生理數(shù)據(jù)來估測人體核心溫度。同時(shí)，現(xiàn)在的檢測設(shè)備越來越小型化、便攜化，以后將成為人們?nèi)粘Ｉ钪蟹奖銛y帶和使用的家庭式檢測設(shè)備。

［1］ 宋志剛，王德華.人的體溫［J］，科技與生活，2011，32（4）：36-36.

［2］ 馬健.體溫生物反饋儀的研制［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2016：54-56.

［3］ 朱寧波.體溫調(diào)節(jié)中產(chǎn)熱和散熱的分析［J］.生物學(xué)教學(xué)，2016，41（8）：69-69.

［4］ 秦建新.體溫信息無線發(fā)送與接收［M］.北京：北京理工大學(xué)出版社，2015：12-13.

［5］ 孫芮，劉暢，李胄，等.運(yùn)動中人體核心體溫的測定方法［J］，當(dāng)代體育科技，2014，4（26）：16.

［6］ 董紅紅.核磁共振無創(chuàng)測溫［J］.北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，28（3）：249-252.

［7］ Mathieu N，Philippe M，Raymond R.Core body temperature control by total liquid ventilation using a virtual lung temperature sensor ［J］.IEEE Transactions on Bio-medical Engineering，2016，61（12）：2859-2868.

［8］ 李少文.一種新型膠囊式測溫技術(shù)［J］.太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，24（3）：49-52.

［9］ Huang Ming，Tang Zunyi，Toshiyo T.A wearable thermometry for core body temperature measurementand its experimental verification ［J］. IEEE JournalofBiomedical ＆ Health Informatics，2016，54（6）：123-129.

［10］ Kumar S，Hiteshwar R，Bharadwaj A，et al.Continuous core body temperature estimation via surface temperature measurements using wearable sensors：Is it feasible？ ［J］.International Conference on Biodevices，2014，64（2）：23-29.

［11］ Huang Ming，Tang Zunyi，Toshiyo T.Structural optimization of a wearable deep body thermometer：from theoretical simulation to experimental verification ［J］.Journal of Sensors，2016，14（2）：34-36.

［12］ Takashi H，Akira U，Teruo H.Estimating core body temperature based on human thermal model using wearable sensors ［J］.Acm Symposium，2015，5（5）：521-526.

［13］ Satoru T，Hiroaki K，Takayuki M.Thermal model of human body fitted with individual characteristics of body temperature regulation ［J］.Building ＆ Environment，2013，44（3）：463-470.

［14］ Andrei VG，Mark JB，Reed WH，et al.Providing statistical measures of reliability for body core temperature predictions［J］.IEEE Engineering in Medicine and Biology Society，2015，14（2）：545-548.

［15］ Akgul YS，Kamb C，Stone M.The effect of radial nodal spacing on the performance of a mathematical model of the human temperature regulatory system ［J］. IEEE Transactions on Medical Imaging，2009，18（10）：1035-1045.

［16］ Tanabe S，Kobayashi K，Nakano J.Evaluation of thermal comfort using combined multi-node thermoregulation（65MN）and radiation models and computational fluid dynamics（CFD）［J］.Energy ＆ Buildings，2013，34（6）：637-646.

［17］ Angel C，Oscar C.Determination of heart rate using a highresolution temperature measurement［J］.IEEE Sensors Journal，2006，6（3）：836-843.

［18］ Quenton B，John G，Thomas MW，et al.Towards core body temperature measurement via close proximity radiometric sensing［J］.IEEE Sensors Journal，2012，12（3）：519-526.

［19］ Mark JB，William JT，Reed WH，et al.Estimation of human internal temperature from wearable physiological sensors［C］//Conference on Innovative Applications of Artificial Intelligence.Atlanta：IAAI，2010：1763-1768.

［20］ 楊大生，陳彧暉，鄒豐美，等.基于卡爾曼濾波的高穩(wěn)定度測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2007，24（2）：170-172.

［21］ Nobrega S，Coelho PJ，et al.A parametric study of thermal therapy of skin tissue ［J］.IEEE Journal of Thermal Biology，2016，15（2）：45-48.

［22］ Soo YS，Kwang MJ，Han Byul K，et al.Estimation of circadian body temperature rhythm based on heart ratein healthy，ambulatory subjects ［J］.IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics，2016，32（4）：15-17.

［23］ Bcano CA，Lasagni M，R?merk，et al. Non-invasive measurement of core body temperature in Marathon runners ［J］.Cambridge：IEEE，2013：1-6.

［24］ 唐曉英，曾揚(yáng)，劉偉峰，等.自旋回波序列參數(shù)TR的選擇對低場磁共振測溫準(zhǔn)確性的影響［J］.北京生物醫(yī)學(xué)工程，2016，35（5）：516-520.

［25］ 鐘昊辰.溫度傳感器的設(shè)計(jì)［J］.電子技術(shù)與軟件工程，2016，21（3）：125-125.

［26］ 萬榮榮，李志宇.基于卡爾曼濾波的高穩(wěn)定度測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］. 電子測量技術(shù)，2012，4（3）：29-31.

Review on Human Core Body Temperature Measurement Method

Liu Bo Tang Xiaoying#?Liu Weifeng Wang Lulu
（School of Life Science，Beijing Institute of Technology University，Beijing100081，China）

Temperature is one of the four vital signs of human health.To maintain a constant body temperature is the necessary condition to keep metabolism and normal life activities.The body temperature is a barometer for health.How to monitor the body temperature effectively is becoming an important topic recently.The temperature in clinical refers to the average core temperature.In our daily life，we usually measure the temperature of alar，mouth and forehead.However，the measured temperature is the body surface temperature in a strict way.Influenced by the surrounding environment and personal factors，there is an error between body surface temperature and body core temperature.In order to solve the problem，this paper analyzed the monitoring and research status of core body temperature at home and abroad and divided the methods into two parts.The first part is to measure temperature data directly，replace the core body temperature by the body surface temperature within a certain error range.The second part is to estimate temperature data indirectly，use the body surface temperature or some physiological data such as heart rate to set up a modeling and calculate the actual temperature inside the human body.Then the paper analyzed the accuracy of each method and compared the advantages and disadvantages of each method.At the last，the paper analyzed the development tendency of the core body temperature monitoring method in the future.

core body temperature；measurement method；development tendency

R318 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：0258-8021（2017）05-0608-07

10.3969 /j.issn.0258-8021.2017.05.014

2016-11-29，錄用日期：2017-05-25

國家自然科學(xué)基金（81471743）

#中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會高級會員（Senior member，Chinese Society of Biomedical Engineering）

?通信作者（Corresponding author），E-mail：xiaoying@bit.edu.cn