Are the IR cameras FLIR ONE suitable for clinical applications?

R. Vardasca1,3, C. Magalhaes2, P. Silva2, B. Kluwe3, J. Mendes1

1LABIOMEP, INEGI-LAETA, Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, Portugal

2Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto, Porto, Portugal

3Medical Imaging Research Unit, Faculty of Computing, Engineering and Science,

University of South Wales, Pontypridd, United Kingdom

SUMMARY

BACKGROUND: Infrared Thermography (IRT) has been used in clinical environments for at least six decades. In 2014 affordable and attractive low-cost infrared cameras were introduced into the market that facilitated the ability of being attached to mobile devices such as tablets and smartphones. Despite these cameras do not satisfy the minimum specifications recommended for clinical use they have already been used in clinical applications. It is therefore important to verify the performance of these devices. In this paper the start-up stability and the absolute temperature offset, in particular within the temperature range of the human body, are evaluated using the android and iOS OEM connection versions of the FLIR ONE IR 2nd generation and compared from the end user point of view.

MATERIALS AND METHODS: Four FLIR ONE IR 2nd generation cameras were used, two developed to be attached to android systems and the other two to apple iOS systems.Astart-up drift test at 30 єC and a temperature sweep from 20 єC to 40 єC in steps of 1 єC, representing the human body temperature range, were carried out. For the temperature performance assessments, a blackbody Isotech Hyperion R Model 982 was used as temperature reference (uncertainty of ±0.1°C). It was first set at 30єC temperature reference for the start-up drift test, the cameras along with the attached devices were switched on and measurements were taken at five-minute intervals for one hour at a distance of 30 cm from the blackbody target. For the temperature sweep, the blackbody reference was set to 20єC. Images were then taken with the IRT imaging devices and readings were taken while the blackbody setpoint was increased in steps of 1єC up to 40єC, waiting 15 minutes in between each step for blackbody temperature stability.

RESULTS: The FLIR One 2nd generation thermal cameras overestimate the temperature reading during the start-up offset drift test and take around 15 to 20 minutes to reach measurement stability with an average difference from the blackbody indicated temperature of 0.9 єC. In the human body temperature offset drift test there is a higher difference from the calibration source at temperatures below 24 єC, where the temperature readouts are more than 2.0 °C above the real temperatures set at the blackbody. There is a high interclass correlation between the thermal cameras' readings and the calibration source set temperatures and also between the measurements of the two OEM versions of the thermal cameras studied. The span of limits of agreement (LOA) of the measurements of all FLIRONE2nd generation cameras with the blackbody temperature was 2.23 єC.

CONCLUSIONS: Despite these systems being attractive in price and manufacturer provided features, their operational performance does not comply with the required standards for clinical use. The thermal information provided by these imaging systems should only be taken into account for monitoring purposes, as some previous research demonstrated, and not as an input for diagnostic judgments, if they require absolute temperature values to be correct. It is important to note that the cameras provider does not advertise them as medical devices.

KEY WORDS: Affordable IR cameras, FLIR ONE 2nd gen, Infrared thermography, mobile thermography

EIGNEN SICH DIE INFRAROTKAMERAS DER SERIE FLIR ONE FÜR DEN KLINISCHEN EINSATZ?

HINTERGRUND: Die Infrarot-Thermographie (IRT) wird seit sechs Jahrzehnten für klinische Untersuchungen eingesetzt. Im Jahr 2014 wurden erschwingliche und attraktiv kostengünstige Infrarotkameras auf den Markt gebracht, die einfach an mobile Geräte wie Tablets und Smartphones angeschlossen werden können. Obwohl diese Kameras nicht die für den klinischen Einsatz empfohlenen Mindestspezifikationen erfüllen, wurden sie bereits im klinischen Einsatz verwendet. Daher ist es wichtig, die Leistung dieser Geräte zu überprüfen. In diesem Beitrag werden die Anlaufstabilität und für den Temperaturbereich des menschlichen Körpers die absolute Temperaturabweichung der Android- und iOS OEM-Versionen der FLIR ONE Infrarotkameras (IR) der 2. Generation bewertet und aus Sicht der Endanwender verglichen.

MATERIALIEN UND METHODEN: Vier FLIR ONE IR-Kameras der 2. Generation wurden verwendet, von denen zwei entwickelt worden waren, um an Android- Systeme angeschlossen zu werden. und die anderen zwei für Apple iOS-Systeme. Für 30 °C wurde die Anlaufstabilität getestet und der Temperaturbereich des menschlichen Körpers zwischen von 20 °C und 40 °C in Schritten von 1 °C überprüft. Zur Beurteilung der Temperaturerkennung wurde ein Schwarzkörperstrahler Isotech Hyperion R Model 982 als Temperaturreferenz verwendet (Unsicherheit von 0,1°C). Es wurde zunächst eine Referenztemperatur von 30°C für die Untersuchung der Anlaufstabilität gewählt, dann die Kameras zusammen mit den angeschlossenen Geräten eingeschaltet und Messungen im Fünf-Minuten-Takt eine Stunde lang in einem Abstand von 30 cm vom Schwarzkörper durchgeführt. Für die Überprüfung des Temperaturbereichs wurde die Referenztemperatur des Schwarzkörperstrahler auf 20°C gesetzt. Dann wurden mit allen Infrarot-Kameras Bilder aufgenommen und daraus Messwerte ausgelesen. Dieser Vorgang wurde wiederholt, nachdem der Sollwert des Schwarzkörpers in Schritten von 1°C bis 40°C erhöht und zwischen jedem Schritt 15 Minuten auf die Temperaturstabilität des

Schwarzkörperstrahlers gewartet worden war.

ERGEBNISSE: Die Wärmebildkameras der 2.Generation von FLIR One überschätzten den Temperaturwert während des Tests der Anlaufstabilität und brauchten etwa 15 bis 20 Minuten, um die Messstabilität mit einer durchschnittlichen Differenz von 0,9 °C zur Referenztemperatur des Schwarzkörpers zu erreichen. Im Abgleich des Temperaturbereichs des menschlichen Körpers fanden sich höhere Unterschiede zur Kalibrierquelle bei Temperaturen unter 24 °C, wobei die Temperaturwerte mehr als 2,0 °C über den realen Temperaturen des Schwarzkörpers lagen. Es zeigte sich eine hohe Korrelation zwischen den Klassen der Messwerte der Wärmebildkameras und den eingestellten Temperaturen an der Kalibrierquelle, aber auch zwischen den Messungen der beiden OEM-Versionen der untersuchten Wärmebildkameras. Die Spanne der Übereinstimmungsgrenzen (LOA) der Messungen aller FLIR ONE Kameras der 2. Generation mit der Schwarzkörper-Temperatur betrug 2,23°C.

FAZIT: Obwohl diese Systeme im Preis und in den vom Hersteller bereitgestellten Funktionen attraktiv sind, entspricht ihre Leistung nicht den erforderlichen Standards für den klinischen Einsatz. Die von diesen Bildgebungssystemen bereitgestellten thermischen Informationen sollten nur zu Überwachungszwecken berücksichtigt werden, wie einige frühere Untersuchungen gezeigt haben, und nicht als Ausgangspunkt für diagnostische Beurteilungen, die für die korrekte Beurteilung absolute Temperaturwerte erfordern. Es muss betont werden, dass der Kameraanbieter die Geräte nicht als Medizinprodukte bezeichnet.

SCHLÜSSELWÖRTER: erschwingliche Infrarot-Kameras, FLIR ONE 2. Generation, Infrarot-Thermographie, Mobiltelephon-Thermographie

Thermology international 2019, 29(3) 95-102