紅外熱像儀通過接收人體的熱輻射進而轉化為可辨溫度的紅外熱圖像。當身體出現病理情況時，如炎癥或腫瘤的代謝增加，會導致局部溫度增高，這個溫度差異就可以被紅外熱像儀檢測到，進而由溫度推斷病理。外科手術中通過對溫度判讀也可實現感興趣區域的解剖定位、血流特征和功能評估。紅外熱像儀具有非接觸、無創傷、快速、利用率高等優勢，相當于醫生的另一雙“眼睛”，可以利用其進行手術過程中溫度的實時觀測和指導。
心臟手術中，紅外熱成像可用于監測冠狀動脈血流、心肌保護、心肌溫度等。通過采集冠心病患者術前及冠狀動脈旁路術中的心機紅外熱圖，并與心電圖、冠脈造影術、心肌斷層核素顯像等影像方法相對比，結果顯示心機缺血區域一致，表明紅外熱成像可應用于冠狀動脈術中的動態監測。在體外循環手術中評價心肌灌注的應用時，通過中心肌溫度及熱像圖圖形分析發現，術中紅外檢測能夠指導手術操作，可視化評價手術效果，減少術后并發癥的發生。
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同樣在器官移植手術中，紅外熱像儀也有用武之地。組織移植手術中了解皮膚和皮下組織血管的位置是移植計劃的必要條件。紅外熱像儀用于監測重建手術中皮瓣存活情況，通過術中監測皮瓣的灌注防止皮瓣缺損的情況出現，從而提高皮瓣存活。在熱像圖上，血流走行區域較周圍表現為高溫，顏色會一定差異，由此可為皮瓣移植術進行血管的準確定位。實驗發現，將帶蒂的皮瓣動脈結扎后，熱像儀在20 min內檢測到四眼區域的溫度由紅變綠，遠早于肉眼可見的變化，表明熱像圖可實時顯示皮瓣的血供情況。
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