Термография в медицине реферат

Обновлено: 05.07.2024

Впервые тепловизионная диагностика в клинической практике была применена Канадским хирургом доктором Лоусоном в 1956 году. Он применил прибор ночного видения использовавшегося в военных целях, для ранней диагностики раковой опухоли молочных желез у женщин. Применение тепловизионного метода показало обнадеживающие результаты. Достоверность определения рака молочной железы составила, особенно на ранней стадии, около 60-70 % .Выявление групп риска при больших массовых обследованиях оправдывало экономичность тепловидения. В дальнейшем тепловидение стало шире применяться в медицине. С развитием тепловизионной техники стало возможным применять тепловизоры в нейрохирургии,терапии ,сосудистой хирургии ,рефлексодиагностике и рефлексотерапии. Интерес к медицинскому тепловидению растет во всех развитых странах, таких как Германия, Норвегия, Швеция, Дания, Франция, Италия, США, Канада, Япония, Китай, Южная Корея, Испания, Россия. Лидерами по производству тепловизионной техники являются США, Япония, Швеция и Россия.

2.Биофизические аспекты тепловидения.

В человеческом организме вследствие экзотермических биохимических

процессов в клетках и тканях, а также за счет высвобождения энергии,

связанной с синтезом ДНК и РНК, вырабатывается большое количество тепла-50-100 ккал/грамм. Это тепло распределяется внутри организма с помощью циркулирующей крови и лимфы. Кровообращение выравнивает температурные градиенты. Кровь благодаря высокой теплопроводности, не изменяющейся от характера движения, способна осуществлять интенсивный теплообмен между центральными и периферическими областями организма. Наиболее теплой является смешанная венозная кровь. Она мало охлаждается в легких и, распространяясь по большому кругу кровообращения, поддерживает оптимальную температуру тканей, органов и систем. Температура крови, проходящей по кожным сосудам, снижается на 2-3°. При патологии система кровообращения нарушается. Изменения возникают уже потому, что повышенный метаболизм, например, в очаге воспаления увеличивает перфузию крови и, следовательно, теплопроводность, что отражается на термограмме появлением очага гипертермии. Температура кожи имеет свою вполне определенную топографию.

Правда, у новорожденных, как показала И.А.Архангельская, термотопография кожи отсутствует. Самую низкую температуру (23-30°) имеют дистальные отделы конечностей, кончик носа, ушные раковины. Самая высокая температура подмышечной области, в промежности, области шеи, эпигастрия, губ, щек. Остальные участки имеют температуру 31-33,5°С. Суточные колебания температуры кожи в среднем составляют 0,3-0,1°С и зависят от физической и психической нагрузок, а также других факторов.

При прочих равных условиях минимальные изменения температуры кожи

наблюдаются в области шеи и лба, максимальные—в дистальных отделах

конечностей, что объясняется влиянием высших отделов нервной системы. У женщин часто кожная температура ниже, чем у мужчин. С возрастом эта температура снижается и уменьшается ее изменчивость под воздействием температуры окружающей среды. При всяком изменении постоянства соотношения температуры внутренних областей тела включаются терморегуляторные процессы, которые устанавливают новый уровень равновесия температуры тела с окружающей средой.

У здорового человека распределение температур симметрично

относительно средней линии тела. Нарушение этой симметрии и служит

основным критерием тепловизионной диагностики заболеваний. Количественным выражением термоасимметрии служит величина перепада температуры.

Перечислим основные причины возникновения температурной асимметрии:

1)Врожденная сосудистая патология, включая сосудистые опухоли.

2)Вегетативные расстройства, приводящие к нарушению регуляции сосудистоготонуса.

3)Нарушения кровообращения в связи с травмой, тромбозом, эмболией,

4)Венозный застой, ретроградный ток крови при недостаточности клапанов вен.

5)Воспалительные процессы, опухоли, вызывающие местное усиление обменных процессов.

6)Изменения теплопроводности тканей в связи с отеком, увеличением или

уменьшением слоя подкожной жировой клетчатки.

Существует так называемая физиологическая термоасимметрия,

которая отличается от патологической меньшей величиной перепада

температуры для каждой отдельной части тела. Для груди, живота и спины

величина перепада температуры не превышает 1,0°С.

Терморегуляторные реакции в человеческом организме управляются

Кроме центральных, существуют и местные механизмы терморегуляции.

Кожа благодаря густой сети капилляров, находящихся под контролем

вегетативной нервной системы и способных значительно расширить или

полностью закрыть просвет сосудов, менять свой калибр в широких пределах,-прекрасный теплообменный орган и регулятор температуры тела.

Термография—метод функциональной диагностики,

основанный на регистрации инфракрасного излучения человеческого тела,

пропорционального его температуре. Распределение и интенсивность теплового излучения в норме определяются особенностью физиологических процессов, происходящих в организме, в частности как в поверхностных, так и в глубоких и органах. Различные патологические состояния характеризуются термоасимметрией и наличием температурного градиента между зоной повышенного или пониженного излучения и симметричным участком тела, что отражается на термографической картине. Этот факт имеет немаловажное диагностическое и прогностическое значение, о чем свидетельствуют многочисленные клинические исследования.

Цель исследования: изучить применение инфракрасного излучения для обследования больных с флеботромбозом,
посттромбофлебитической болезнью и варикозной болезнью нижних конечностей.
Материал и методы: проведено тепловизионное обследование пациентов с венозной патологией в совокупности с оценкой клинической картины и данных цветового допплеровского картирования (ЦДК). Изучены термограммы нижних конечностей 25 практически здоровых лиц и 32 пациентов с тромбозом глубоких вен нижних конечностей. Термографические исследования нижних конечностей были выполнены у 50 больных посттромбофлебитической болезнью в стадии окклюзии и реканализации и 142 больных варикозной болезнью в стадии декомпенсации.
Результаты исследования: на термограммах при флеботромбозе визуализировалась зона выраженной гипертермии на голени, если патологический процесс находился в подколенной вене, и всей конечности, если процесс локализовался в илеофеморальном сегменте. Уровень гипертермии составлял от 39 до 40,8 °С. У пациентов с флеботромбозом отмечалось замедление тока лимфы, вплоть до блокады регионарных лимфатических коллекторов. Показатели минимальной температуры конечностей у пациентов с посттромбофлебитической болезнью нижних конечностей значительно возрастали по сравнению с аналогичными показателями у здоровых людей. На термограммах у пациентов с варикозной болезнью отмечали изменения максимальной температуры во всех сегментах конечностей. На бедре, в нижней и верхней половинах голени с обеих сторон максимальная температура увеличивалась более чем на 2 °С, в нижней половине бедра слева и справа — более чем на 1,7 °С.
Заключение: термография позволяет выявлять не определяемые при визуальном осмотре или маловыраженные патологические изменения, что имеет большое значение для обследования больных с заболеваниями вен нижних конечностей.

Ключевые слова: термографическое исследование, термография, термограмма, флеботромбоз, посттромбофлебитическая болезнь, варикозная болезнь.

Для цитирования: Яровенко Г.В. Термография как метод обследования пациентов с венозной патологией нижних конечностей. РМЖ. 2018;6(II):50-53.

Thermography as an examination method in patients with venous pathology of the lower extremities
G.V. Yarovenko

Samara State Medical University

Aim: to study the change of infrared radiation for the examination of patients with phlebothrombosis, post-thrombophlebitic disease, and lower limb varicose vein disease.
Patients and Methods: thermography in patients with venous pathology was performed in conjunction with the evaluation of the clinical picture and data of Color Flow Mapping (CFM). The thermograms of the lower extremities of 25 healthy persons and 32 patients with deep vein thrombosis of the lower extremities were studied. Thermographic studies of the lower extremities were performed in 50 patients with post-thrombophlebitic disease at the stage of occlusion and recanalization and 142 patients with varicose disease at the stage of decompensation.
Results: on thermograms with phlebothrombosis, a zone of severe hyperthermia was visualized on the lower leg if the pathological process was in the popliteal vein and the entire limb if the process was localized in the iliofemoral segment. The hyperthermia level ranged from 39 to 40.8 °C. In patients with phlebothrombosis, there was a slowdown in lymph flow, to the extent of a blockade of regional lymph node basins. Indicators of the extremities’ minimum temperature in patients with lower extremity post-thrombophlebitic disease significantly increased compared with those in healthy people. On thermograms in patients with the varicose disease, changes in the maximum temperature were noted in all segments of the extremities. On thigh, on either side of the lower and upper half of the lower leg, the maximum temperature increased by more than 2 °C, in the lower half of the thigh on either side — more than 1.7 °C.
Conclusion: thermography makes it possible to identify not detected by visual examination or ill-defined pathological changes, which is of great importance for the examination in patients with the vein disease of the lower extremities.

Key words: thermographic study, thermography, thermogram, phlebothrombosis, post-thrombophlebitic disease, varicose
disease.
For citation: Yarovenko G.V. Thermography as an examination method in patients with venous pathology of the lower extremities // RMJ. 2018. № 6(II). P. 50–53.

Представлены результаты оригинального исследования, посвященного изучению применения инфракрасного излучения для обследования больных с флеботромбозом, посттромбофлебитической болезнью и варикозной болезнью нижних конечностей.

Введение

Методы исследования организма человека становятся с каждым годом более совершенными. К их числу относится термография, заключающаяся в инструментальной визуализации теплового поля, детектировании на расстоянии с помощью специальных оптических систем инфракрасных лучей и превращении их в электрические сигналы в виде изображения на экране дисплея. Эти изображения представляют собой температурный рельеф поверхности тела со всеми его особенностями, обусловленными физиологическими процессами, протекающими в глубине органов и тканей человека [1, 2].
Термографическое изображение нижних конечностей отличается практически полной симметрией рисунка, при этом коленный сустав и нижняя треть голени имеют пониженную тепловизионную картину, в то время как верхняя и средняя трети голени демонстрируют высокий уровень инфракрасного излучения. На бедре тепловизионный рисунок по интенсивности инфракрасного излучения занимает промежуточное положение [3].
Тепловизионное исследование применяется как дополнительный метод диагностики при флеботромбозе, посттромбофлебитической болезни и варикозной болезни нижних конечностей в различных стадиях и формах. Венозный стаз проявляется в зависимости от патологии в виде тотальной или сегментарной гипертермии или линейных (локальных) участков гипертермии на нижних конечностях [4, 5]. Наиболее часто при магистральном типе строения венозной системы — по медиальному краю конечности. Если строение венозной системы имеет рассыпной тип, то наряду с контрастированием ствола большой подкожной вены визуализируются ее варикозно расширенные притоки [6].
Целью исследования явилось изучение изменений инфракрасного излучения у больных с флеботромбозом,
посттромбофлебитической болезнью и варикозной болезнью нижних конечностей.

Материал и методы

В клинике госпитальной хирургии СамГМУ было проведено тепловизионное исследование с использованием модифицированного спутникового тепловизора (разрешающая способность до 0,001 °С) пациентов в совокупности с оценкой клинической картины и данных цветового допплеровского картирования (ЦДК). Термография выполнялась в утренние часы при температуре воздуха в помещении 23,0±1,0 °С, скорости движения воздуха не более 0,25 м/с, относительной влажности 50–75%.
Перед тепловизионным исследованием нижних конечностей исключают прием лекарственных средств, проведение физических и физиотерапевтических процедур. За несколько часов до обследования исключают физические нагрузки, курение. Обследование проводится в положении больного сидя или стоя, с расстоянием до него в пределах от 1,5 до 2,0 м в зависимости от области исследования.
Мы рассчитывали площадь гипертермии после ее контрастирования, выделения области и пересчета в сантиметры квадратные с использованием установленного нами коэффициента пересчета -22,73 (официальная регистрация программы для ЭВМ № 2002610214 от 19.02.2002 г.) Индекс площади гипертермии рассчитывали как отношение суммарной площади с температурой, превышающей средний показатель нормы для данной области, к общей площади данной области [7].
Нами обследованы нижние конечности 25 практически здоровых лиц, а также 32 пациентов с тромбозом глубоких вен нижних конечностей (возраст – от 24 до 73 лет; 24 женщины, 8 мужчин). Термографические исследования микроциркуляции нижних конечностей выполнены у 50 больных посттромбофлебитической болезнью в стадии реканализации (возраст – от 18 до 79 лет; 38 женщин, 12 мужчин). Количественные показатели термограмм нижних конечностей изучены у 142 больных варикозной болезнью в стадии декомпенсации (возраст – от 21 года до 83 лет; 96 женщин, 46 мужчин).

Результаты и обсуждение

Термография при флеботромбозе нижних конечностей

Термография при посттромбофлебитической болезни нижних конечностей

Полученные результаты тепловизионного исследования сегментов нижних конечностей у больных посттромбофлебитической болезнью нижних конечностей в стадии реканализации приведены в таблице 2.

Показатели минимальной температуры у пациентов с посттромбофлебитической болезнью нижних конечностей значительно возросли по сравнению с аналогичными показателями здоровых людей. В нижней половине левой и правой голеней минимальная температура увеличилась на 1,02 °С (34,18±0,23 °С) и 1,17 °С (34,26±0,18 °С) соответственно, в верхней половине левого бедра — на 0,94 °С (34,12±0,14 °С). В остальных сегментах нижних конечностей минимальная температура возрастала в диапазоне от 0,41 °С в нижней половине правого бедра до 0,75 °С в верхней половине правого бедра.
Максимальная температура увеличилась во всех сегментах нижних конечностей более чем на 1 °С. В нижней половине левой и правой голеней этот показатель превысил показатель у здоровых людей на 2,27 °С (40,75±0,12 °С) и 2,22 °С (40,63± 0,14 °С) соответственно. В других сегментах нижних конечностей увеличение максимальной температуры составило от 1,06 °С (39,63±0,18 °С) в нижней половине левого бедра до 1,68 °С (40,21±0,23 °С) в верхней половине правой голени. Зоны максимальной температуры располагались по медиальной поверхности нижних конечностей, а также в области паховых лимфоузлов [7].
Увеличение средней температуры было наиболее значительным в нижней половине обеих голеней: справа — на 2,10 °С (38,36±0,20 °С), слева — на 1,85 °С (38,24±0,17 °С). В остальных сегментах нижних конечностей диапазон роста средней температуры составил от 1,09 °С (37,51±0,17 °С) в нижней половине левого бедра до 1,56 °С (38,14±0,24 °С) в верхней половине правой голени. Индекс площади гипертермии значительно вырос во всех сегментах нижних конечностей — в 3–6 раз. Наибольшее увеличение этого показателя отмечалось в дистальных отделах нижних конечностей: в нижней половине голеней — слева на 0,68 (0,83±0,04), справа — на 0,74 (0,87±0,06), в верхней половине голеней слева и справа — на 0,58 (0,79±0,07) и 0,63 (0,82 ± 0,06) соответственно.
Типичная термограмма больных посттромбофлебитической болезнью нижних конечностей приведена на рисунке 2.

У пациента с посттромбофлебитической болезнью в стадии реканализации на рисунке 2 данная площадь гипертермии выражалась в 393 пикселях, что в пересчете составило 17,28 см 2 .

Термография при варикозной болезни нижних конечностей

Локальная гипертермия является постоянным критерием варикозного расширения вен нижних конечностей [6]. Изменение уровня инфракрасного излучения может варьировать в пределах от 0,5 до 1,85 °С, т. е. термоасимметрия относительно здоровой конечности в симметричных точках диагностируется в представленном диапазоне в зависимости от физической или становой нагрузки.
Полученные результаты тепловизионного исследования сегментов нижних конечностей у больных варикозной болезнью в стадии декомпенсации приведены в таблице 3. Анализ количественных показателей термограмм больных варикозной болезнью в стадии декомпенсации показал, что значения минимальной температуры незначительно возросли в сравнении с аналогичным показателем здоровых людей. Наибольшее повышение минимальной температуры отмечалось в нижней половине правой и левой голеней — на 0,14 °С и 0,12 °С соответственно.

Изменения максимальной температуры были более значительными во всех сегментах конечностей. На бедре, в нижней и верхней половинах голени с обеих сторон максимальная температура увеличилась более чем на 2 °С, в нижней половине бедра слева и справа — более чем на 1,7 °С.
Средняя температура также значительно повысилась во всех сегментах конечности. В верхней половине бедра слева она увеличилась на 2,22 °С и составила 39,23±0,24 °С, справа — 39,07±0,12 °С (более чем на 2,54 °С выше нормы).
В нижней половине бедра средняя температура составила слева 38,71±0,21 °С, справа — 38,52±0,17 °С, что выше аналогичных показателей у здоровых людей на 2,29 °С и 2,23 °С соответственно. В верхней половине голени средняя температура слева составила 39,77±0,26 °С, что на 3,15 °С выше нормы, справа — 39,21±0,18 °С, что на 2,63 °С выше нормы. Также значительное повышение средней температуры отмечалось в нижней половине голени с обеих сторон: слева средняя температура повысилась на 2,65 °С и составила 39,04±0,21 °С, справа — на 2,62 °С, что составило 38,88±0,18 °С.
Индекс площади гипертермии увеличился во всех сегментах конечности в 4–6 раз, его колебания составили от 0,72 в нижней половине левого бедра до 0,92 в нижней половине левой голени. Заметное повышение максимальной и средней температуры всех сегментов нижних конечностей, а также значительное увеличение индекса площади гипертермии свидетельствовали о нарушениях микроциркуляции нижних конечностей, приводящих к венозному стазу, артериоло-венулярному шунтированию и, как следствие, гипертермии сегментов нижних конечностей.

Заключение

Наш опыт применения тепловизионного исследования свидетельствует о точности и информативности метода. Являясь совершенно безвредной для больного и неинвазивной, термография позволяет выявлять не определяемые визуально или маловыраженные изменения, что, несомненно, имеет большое значение для предоперационного обследования больных с целью определения рациональной коррекции патологии периферической сосудистой системы, а применение термографии в динамике дает возможность объективно оценивать эффективность лечения.

В условиях клиники и поликлиники в инфракрасном диапазоне спектра излучения тканей нами было проведено исследование интенсивности излучения тепла и состояния кожи, а также подкожно-жировой клетчатки, находящихся в ней подкожных кровеносных сосудов и установленных в вены внутрисосудистых катетеров; а также роговицы и слизистых оболочек полости конъюнктивы, слизистых оболочек полости рта, эмали зубов, установленных во рту стоматологических конструкций в норме, при различных патологических состояниях губ, десен, зубов, языка, неба, щек до, во время и после жевания пищи, приема питьевой воды, введения лекарственных средств и вдыхания воздуха; а также коры головного мозга плода в родах. Показана высокая безопасность, информативность перспективность развития инфракрасного тепловидения и термологии для безопасной лучевой диагностики в медицине.

1. Особенности эрозии патологического биологического агента при его вспенивании, нагревании и защелачивании / В.Б. Дементьев, А.Л. Ураков, Н.А. Уракова и др. // Химическая физика и мезоскопия. – 2009. – Т. 11, № 2. – С. 229–234.

3. Ураков А.Л., Стрелкова Т.Н., Корепанова М.В., Уракова Н.А. Возможная роль качества лекарств в клинико-фармацевтической оценке степени безопасности инфузионной терапии // Нижегородский медицинский журнал. – 2004. – № 1. – С. 42–44.

4. Ураков А.Л., Уракова Н.А. Использование закономерностей гравитационной внутриполостной фармакокинетики лекарственных средств для управления процессом их перемещения внутри полостей // Биомедицина. – 2006. – Т. 1, № 4. – С. 66–67.

5. Гипергазированность, гипербаричность, гиперосмолярность, гипертермичность, гиперщелочность и высокая поверхностная активность раствора как факторы повышения его промывочной активности / Н.А. Уракова, А.Л. Ураков, В.А. Черешнев, Н.А. Михайлова, В.Б. Дементьев, А.Ю. Толстолуцкий // Химическая физика и мезоскопия. – 2007. – Т. 9. – № 3. – С. 256–262.

6. Использование тепловизора для оценки постинъекционной и постинфузионной локальной токсичности растворов лекарственных средств / А.Л. Ураков, Н.А. Уракова, Т.В. Уракова, А.А. Касаткин, М.Л. Кашковский, В.Б. Дементьев, Н.В. Соколова, В.И. Шахов, А.П. Решетников, Ю.С. Сюткина // Проблемы экспертизы в медицине. – 2009. – Т. 09, № 33-1.- С. 27 – 29.

7. Мониторинг инфракрасного излучения в области инъекции как способ оценки степени локальной агрессивности лекарств и инъекторов / А.Л. Ураков, Н.А. Уракова, Т.В. Уракова, А.А. Касаткин // Медицинский альманах. – 2009. – № 3. – С. 133–136.

8. Многоцветность изображения рук на экране тепловизора как показатель эффективности реанимационных мероприятий при клинической смерти / А.Л. Ураков, Н.А. Уракова, Т.В. Уракова, В.А. Руднов, Б.Г. Юшков, А.А. Касаткин, Т.С. Козлова // Вестник Уральской медицинской академической науки. – 2010. – № 1 (28). – С. 57–59.

9. Влияние кратковременной гипоксии и ишемии на температуру кистей рук и цветовую гамму их изображения на экране тепловизора / А.Л. Ураков, Н.А. Уракова, Т.В. Уракова, А.А. Касаткин, Т.С. Козлова // Медицинский альманах. – 2010. – № 2. – С. 299–301.

11. Ураков А.Л., Уракова Н.А. Устойчивость плода к гипоксии и родам // Вестник Российской военно-медицинской академии. – 2012. – Т. 4. – С. 221–223.

12. Цифровая инфракрасная термография как метод лучевой диагностики будущего / А.Л. Ураков, Н.А. Уракова, А.А. Касаткин, В.Б. Дементьев, М.Г. Сойхер, Е.М. Сойхер // Фундаментальные и прикладные науки сегодня: материалы международной научно-практической конференции. (25–26 июля 2013 г., Москва). М., 2013. – С. 31–33.

14. Уракова Н.А., Ураков А.Л. Разноцветная пятнистость кожи в области ягодиц, бедер и рук пациентов как страница истории «инъекционной болезни // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 1. – С. 26–30.

15. Уракова Н.А., Ураков А.Л. Теплоизлучение поверхности головы плода как показатель обеспеченности коры головного мозга кислородом в родах // Проблемы экспертизы в медицине. – 2012. – № 3–4. – С. 32–36.

16. Ammer К. Temperature gradients in Raynaud´s phenomenon. Comparison by gender, age class and finger involvement. Thermology international. – 2010. – Vol. 20(3). – P. 100–109.

17. Kalicki B., Jung A., Ring F.J., Saracyn M., Niemczy S. Monitoring Renal Dialysis Patients By Hand Thermography. Thermology international. – 2011. – Vol. 21, № 4. – P 116–118.

19. Pors-Nielsen S., Mercer J.B. Dynamic thermography in vascular finger disease – a methodological study of arteriovenous anastomoses. Thermology International. – 2010. – Vol. 20(3). – P. 89–94.

20. Urakov A., Urakova N., Kasatkin A. Temperature of newborns as a sign of life in Russia – time to change in World ? J. Perinat. Med. – 2013. – Vol. 41. – P. 473.

21. Urakov A.L., Urakova N.A. Thermography of the skin as a method of increasing local injection safety. Thermology International. – 2013. – Vol. 23, № 2. – P. 70–72.

23. Urakova N.A. Decrease of the temperature of the head of the fetus during birth as a symptom of Hypoxia. Thermology International. 2013. Vol. 23. № 2. P. 74–75.

Несмотря на успехи, достигнутые в последние годы в области визуализации органов, тканей и лекарств [4, 11], традиционные медицинские методы лучевой диагностики продолжают оказывать избыточное лучевое воздействие на пациентов и медицинский персонал, что значительно снижает их безопасность и сужает сферу применения в медицине [12]. В то же время в последние годы появилась информация о том, что с помощью инфракрасного тепловидения, которое обеспечивает тепловизор, имеется возможность лучевой диагностики человека и животных без воздействия на них не только избыточной, но и дополнительной лучевой энергии [6, 7, 8, 9]. В связи с этим данный метод лучевой диагностики позволяет обезопасить проводимые иследования и расширить сферу их применения [15, 20, 21, 23]. Однако способы инфракрасной визуализации большинства органов и тканей человека с помощью тепловизора пока окончательно не разработаны [12].

Цель исследования – расширение сферы применения инфракрасной диагностики в медицине.

Материалы и методы исследования

В условиях Ижевской государственной медицинской академии и ряда клиник города Ижевска в инфракрасном спектре излучения проведена оценка состояния различных органов и тканей тела у 100 здоровых взрослых добровольцев в норме и у 500 пациентов в возрасте от 0 до 88 лет при различных заболеваниях до, во время и после введения лекарственных средств. Исследования проведены с помощью тепловизора марки NEC TH91XX (США) в диапазоне температуры +26–37 °С в помещении с температурой окружающего воздуха +24–25 °C. В профилактике и лечении использованы качественные лекарственные средства. Обработка данных, полученных с помощью тепловизора, произведена с помощью программ Thermography Explorer и Image Processor.

Статистическая обработка результатов проведена с помощью программы BIOSTAT по общепринятой методике.

Результаты исследования и их обсуждение

Особенно важным является доказательство того, что инфракрасное тепловидение сохраняет полную безопасность для пациентов и медицинского персонала не только при однократном и кратковременном применении метода, но и при многократных применениях вплоть до непрерывного многочасового мониторинга состояния здоровья не только у взрослых добровольцев и пациентов, но и у беременных женщин, их плодов, новорожденных и младенцев в перинатальный период [15, 20, 22]. Все это является свидетельством высокой безопасности метода лучевой диагностики, проводимой с помощью инфракрасного тепловидения.

Нами на протяжении нескольких лет были проведены комплексные и широкомасштабные клинические и экспериментальные (на бодрствующих поросятах) инфракрасные исследования динамики теплоизлучения оголенных участков поверхности тела животных и людей, а также органов и тканей, расположенных под ними. Полученные при этом результаты позволили установить, что инфракрасное тепловидение обеспечивает диагностику состояния поверхностных тканей следующих частей тела: видимых участков кожи, роговицы, слизистых оболочек (в полости конъюнктивы, в полости рта, а также в плевральной и брюшной полостях при их вскрытии), зубов, установленных стоматологических конструкций, десен, языка. Кроме этого, нам удалось разработать и запатентовать оригинальные способы диагностики слюнных желез, подкожно-жировой клетчатки, подкожных кровеносных сосудов, установленных внутрисосудистых катетеров, а также коры головного мозга у новорожденных плодов и у младенцев.

Полученный нами опыт применения тепловизора в различных областях медицины показывает достаточное удобство применения методики как для пациентов, так и для медицинского персонала, высокую скорость и точность получения информации, а также возможность ее компьютерной обработки с помощью обычных компьютеров при использовании специальных программ (прежде всего с помощью программ Thermography Explorer и Image Processor).

Особенно удобным является то, что метод позволяет бесконтактным способом получать информацию с расстояния в несколько метров от исследуемого объекта, что исключает распространение инфекции при лечении заразных болезней и сохраняет неизменным состояние исследуемого объекта.

Результаты наших исследований свидетельствуют о том, что инфракрасный метод лучевой диагностики лишен агрессивного влияния на людей, животных и растения, поскольку метод исключает дополнительное воздействие лучей (электромагнитных колебаний) на исследуемые объекты. Дело в том, что инфракрасная термометрия основана на отрицательном, а не на положительном лучевом воздействии, поскольку построена на анализе исходящего от организма естественного теплового излучения.

Значительным преимуществом метода является возможность получения точной и срочной информации об особенностях теплового излучения без физического контакта с биологическим объектом без специальных мер защиты пациентов и медицинских работников, а также без специальной подготовки потребителей.

Накопленный нами опыт экспериментального и клинического применения инфракрасной термографии в клинической и экспериментальной фармакологии, гнойной хирургии, акушерстве и гинекологии, стоматологии, анестезиологии и реаниматологии, офтальмологии, травматологии, терапии внутренних и наружных болезней позволяет нам предложить оригинальное решение парадоксальной задачи лучевой диагностики – лучевую диагностику без лучевого воздействия на исследуемый объект. Эту задачу мы предполагаем решить с помощью цифровой (компьютерной) инфракрасной томографии. Для этого будет создан уникальный диагностический комплекс нового поколения, основанный на цифровой инфракрасной томографии пациентов с помощью тепловизора. Такой комплекс будет совершенно безопасным для пациентов и медицинских работников. Поэтому люди смогут пользоваться им хоть 1000 раз на дню, а также каждый день и на протяжении всей своей жизни.

Особенно удивительным, на наш взгляд, является достижение в области лучевой диагностики в акушерстве и перинатологии. В частности, полученные нами результаты показали высокую диагностическую ценность метода тепловизорной термометрии поверхности теменной части головы у плодов и у новорожденных. Показано, что тепловизорный мониторинг в инфракрасном диапазоне спектра излучения обеспечивает определение температуры теменной части головы плода на всем протяжении потужного периода родов и сразу после рождения младенца вплоть до отсечения у него пуповины и обертывания головы новорожденного в пеленку.

Выяснено, что при нормальной беременности и при нормальных физиологических родах голова живого плода изображается на экране тепловизора преимущественно в желто-оранжево-красных цветах, а локальная температура кожи теменной части кожи головы у живых плодов в процессе родов и сразу после рождения находится в диапазоне +31,6–36,1 °С. Более того, в норме на поверхности теменной части головы плода может выявляться участок локальной гипертермии, температура в котором может быть на 0,5–4,0 °С выше температуры окружающей поверхности головы. Этот участок имеет продолговатую форму и располагается над незаросшим центральным швом черепной коробки, соединяющимся с незаросшими родничками.

Рецензенты:

Резюме. Представлены результаты применения термографа с матричным фотоприемником инфракрасного излучения для диагностики заболеваний пациентов и проведения профилактических осмотров, что открывает новые перспективы фундаментальных исследований термосемиотики и клинической эффективной диагностики заболеваний. Показана перспективность применения данного метода в условиях многопрофильной клинической больницы. Метод позволяет проводить многоразовые обследования пациентов на этапе лечения, наблюдать заживление ран на этапе морфогенеза, оценивать эффективность выбранного курса лечения. Новый термограф с матричным фотоприемником имеет высокую чувствительность, что обеспечивает принципиально новый уровень и качество детализации термотопографии кожных покровов.

ВВЕДЕНИЕ

Термография как один из методов неинвазивного обследования больных существовала в Украине в начале 1980-х годов, основанная академиками А.Ф. Возиановым и Л.Г. Розенфельдом (Розенфельд Л.Г. и соавт., 1988; Возианов А.Ф., Розенфельд Л.Г., 1991; 1993). В Украине первые термографические исследования были выполнены профессором А.И. Позмоговым в начале 70-х годов ХХ ст. в Киевском научно-исследовательском рентгенорадиологическом и онкологическом институте АМНУ.

Однако отсутствие собственного производства термографов, распространение магнитно-резонансной и компьютерной томографии, ультразвукового исследования (УЗИ) привели к постепенному спаду клинической термодиагностики. В настоящее время в связи с появлением нового класса термографов с высоким разрешением вновь возник интерес к этому неинвазивному методу обследования пациентов (Вайнер Б., 1999; Ring, E. et al., 2000; Park J.V. et al., 2003; Ammer K., 2004; Hassan M., 2004; Венгер Е.Ф. и соавт., 2006; Заболотный Д.И. и соавт., 2006; Розенфельд Л.Г. и соавт., 2006; Diakides N.A., Bronzino J.D., 2006).

В то же время разработан также несколько видоизмененный метод цифровой контактной термомаммографии (Приходченко В.В. и соавт., 2007) в диагностике рака молочной железы.

В результате начатых в Институте физики полупроводников им. В.Е. Лашкарева НАНУ в 1999 г. работ был создан термограф с матричным фотоприемником, что позволило возродить клиническую термодиагностику. По своим техническим характеристикам камера соответствует современному уровню тепловизионных систем, которые используются в мировой медицинской практике (Венгер Е.Ф. и соавт., 2006; Diakides N.A., Bronzino J.D., 2006). В результате создания отечественного термографа выполнены работы по термодиагностике раннего выявления заболеваний человека (Венгер Е.Ф. и соавт., 2006), исследована возможность применения термографа в условиях многопрофильной клинической больницы (Розенфельд Л.Г. и соавт., 2006), изучены новые возможности дистанционной инфракрасной термографии в оториноларингологии (Заболотный Д.И. и соавт., 2006), показана возможность применения термографа в ортопедии и травматологии (Розенфельд Л.Г. и соавт., 2007).

В данной работе приведены результаты дальнейших исследований по применению дистанционной инфракрасной термографии в медицинской практике, которая позволяет быстро диагностировать целый ряд заболеваний пациента, не прибегая к сложным обследованиям, проследить в динамике восстановление состояния больного после хирургических операций или в процессе лечения медикаментозными препаратами.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Термограф (рис. 1) состоит из фотоприемной камеры (фоточувствительная матрица из 74 240 пикселей + германиевый объектив + электронный блок преобразования видеосигнала в цифровой сигнал), персонального компьютера, цветного принтера.

Диапазон спектральной чувствительности 2–5,3 мкм

Температурная чувствительность 0,07 °С

Расстояние до объекта от 5 см до бесконечности

Диапазон измеряемых температур 22–45 °С

Размеры камеры 22×15×13 см

Питание термографа 12 В, 220 В

Охлаждение матрицы жидкий азот (0,8 л на 6 ч непрерывной работы).

Подготовку больных к обследованию выполняли в соответствии с правилами в кабинете с микроклиматом (Возианов А.Ф. и соавт., 1993).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Болезнь Рейно. На рис. 2 приведены термограммы пациентки с заболеванием, связанным со спазмом мелких артерий дистальных отделов конечностей (рис. 2а, б), кончика носа (рис. 2в), (болезнь Рейно). Следует отметить, что доля больных среди обследованных пациентов с указанной патологией достигает около 30%, преимущественно этот вид заболевания характерен для женщин в возрасте 18–45 лет.

Градиент температуры пальцы — запястья руки — в пределах 5,8–6,3 °С; пальцы ног — стопа в пределах 4,07–6,52 °С; кончик носа — щека в пределах 5,03–6,86 °С.

Травматология и ортопедия. При переломах костей многогранность и лабильность механизмов регуляции теплообмена пока не позволяет получить адекватные для повреждения костной ткани термографические изображения и рассчитывать на их использование для характеристики соответствующих этапов репаративного остеогенеза.

Исследование верхних и нижних конечностей весьма информативно в послеоперационный период для ранней диагностики гнойно- воспалительных осложнений при ношении компрессионно-дистракционных аппаратов, для контроля восстановления микроциркуляции конечности после снятия гипсовой повязки в процессе выполнения реабилитационной терапии. На рис. 3а, б, в представлены термотопографии коленного сустава в процессе реабилитации после консолидированного перелома верхней трети голени. Диапазон визуализируемых температур 24–38 °С, 23–32 °С, 23–28 °С соответственно. Термограмма больной с грыжей в пояснично-крестцовом отделе позвоночника сегментов LХ–LХІ приведена на рис. 4. Градиент температуры зона поражения — окружающие ткани +(2,13–3,07) °С.

Термограмма больной с окклюзией правой и левой бедренной артерии показана на рис. 5 (симптом дистальной гипотермии). Анализ историй болезней и термограмм показал, что симптом интегрально отображает повышенную вязкость крови, что связано с высоким содержанием фибриногена, гиперфузией тканей конечностей, преобладанием венозного русла над артериальным.

Термограмма воспаления суставной сумки в области локтевого отростка левого локтевого сустава представлена на рис. 6. Градиент температуры (область воспаления — окружающие ткани) +(2,65–3,38) °С, что свидетельствует о гнойном характере воспаления околосуставной сумки в области локтевого отростка.

Ангиоархитектоника. Венозная кровь является более горячей, чем артериальная. Хорошо визуализируются вены, лежащие на уровне сосочкового и ретикулярного слоев кожи или на границе между кожей и подкожной жировой клетчаткой. Визуализация вен в определенной степени зависит от индивидуальных особенностей больных. У пациентов с тонкой кожей вены визуализируются лучше. Чем сильнее развита подкожная жировая клетчатка, тем хуже визуализируются сосуды. При хронической венозной недостаточности нулевой степени идентифицируются вены нижних конечностей (рис. 7), не определяемые при визуальном осмотре. Эта информация может быть использована при выборе точек спиц в аппаратах вне очагового остеосинтеза и доступа при выполнении операций при проведении металлоостеосинтеза.

Остеоинтеграция эндопротеза проксисмального отдела бедренной кости. Оценивали по степени восстановления физиологической термотопографии кожных покровов бедра. Хорошая остеоинтеграция отмечалась у больных с адекватным или избыточным типом термореактивности на охлаждение и симптомом дистальной изотермии, неудовлетворительная — у больных с редуцированным или инертным типом термореактивностии, симптомом дистальной гипотермии.

На рис. 8 показаны термограммы больной с эндопротезом в левом тазобедренном суставе: а) задняя и б) боковая проекции. Градиент температуры областей область протеза — бедро составляет +1,05 °С, градиент температуры правый тазобедренный сустав — бедро перед эндопротезированием составляет +1,66 °С.

Расшатывание, нестабильность эндопротеза, наличие металлоза, гетеротопических оссификатов наблюдалось у некоторых больных и сопровождалось выраженной гетерогенной гипертермией в проекции эндопротеза с градиентом термоассиметрии +1,5 °С.

Пульмонология. Термограмма больной с пневмонией в фазе обострения представлена на рис. 9. В данном случае наблюдается выраженная гипертермия (зона верхней и нижней долей легкого) с градиентом температуры от +2,31 до +2,76 °С. Наблюдение больной в динамике позволяет оценить эффективность лечения и осуществлять его коррекцию, не используя рентгенологическое обследование. На рис. 10 приведены термограммы больной с острым бронхитом: а) до и б) после проведения курса лечения.

Маммология. Одна из отличительных особенностей молочной железы состоит в том, что ее нормальное строение характеризуется большой вариабельностью в зависимости от возраста и состояния репродуктивной системы и периода менструального цикла, что создает большие трудности в том, чтобы отличить физиологические изменения ткани от патологических, а также определить тип патологии.

Термограмма больной раком левой молочной железы приведена на рис. 11. Наличие злокачественного образования (рак соска и околососкового поля) в последствии было подтверждено цитологическими исследованиями в онкологическом центре. Больная прошла курс химио- и лучевой терапии. Термограммы молочных желез после химиотерапии и лучевой терапии приведены на рис. 12 и 13 соответственно. Зона гипертермии левой молочной железы характеризуется градиентом температуры от +2,69 до +3,24 °С (левая грудь — градиент температуры от +(0,5–0,7) °С). После химиотерапии зона гипертермии уменьшилась (градиент температуры левой молочной железы составлял +(2,17–3,0) °C; правой молочной железы от +0,6 до +1,05 °С). После лучевой терапии зона гипертермии и градиенты температур левой и правой молочных желез практически не изменились. Термограмма больной с фиброзно- кистозным фиброаденоматозом левой молочной железы приведена на рис. 14. Зона гипотермии имеет градиент температуры –0,94 °С.

Проведение массового обследования женщин с применением метода термографии позволяет на ранних стадиях выявлять изменения в молочных железах, определять характер этих изменений и вести наблюдение за такими больными, не используя рентгенографическое обследование.

Отоларингология. На рис. 15 приведена термограмма больного с левосторонним экссудативным гайморитом. Градиент температуры в зоне левой носовой пазухи лежит в диапазоне температур +(1,17–2,86) °С. После проведения радикальной операции на верхнечелюстной пазухе градиент температуры снизился до +(0,6–1,1) °С.

Эндокринология. При отсутствии поражения щитовидной железы определяется нормальная термотопография в области проекции щитовидной железы на переднюю поверхность шеи. Термоасимметрия находится в пределах физиологической нормы. При наличии патологии в щитовидной железе наблюдается усиление обмена и кровотока, а также увеличение объема органа, что можно выявить при термографическом обследовании пациентов. Термограмма больной с выявленными изменениями в левой и правой долей щитовидной железы приведена на рис. 16а. Градиент температуры правая доля — соседние области составляет +(2,25–2,83) °С, левая доля +(1,55–2,13) °С. Результаты УЗИ свидетельствуют, что у больной правая доля 12 см3, левая — 8 см3, перешеек — 0,5 см3.

У больной на рис. 16б градиент температуры в области образования — соседние ткани составляет +(0,45–0,79) °С. При УЗИ выявлено в левой доле три мелких (до 5×3 мм2) жидкостных образований, содержащих незначительные включения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Применение в медицинской практике термографов нового поколения расширяет возможности диагностики заболеваний пациентов и проведение профилактических осмотров.

Метод позволяет наблюдать в динамике и контролировать эффективность лечения и осуществлять его коррекцию, наблюдать заживление ран на разных стадиях морфогенеза, что разрешает предупредить возможное развитие осложнений.

Использование термографа является высокоэффективным методом обследования пациентов при выявлении проявлений воспалительного процесса, особенно на этапе отсутствия специфических клинико- лабораторных данных; как экспресс- диагностика при определении жизнеспособности мягких тканей, которое разрешает использовать метод для определения объема операции первичной хирургической обработки раны. Применение термографии в маммологии позволяет на ранней доклинической стадии выявлять патологические изменения в молочных железах.

ЛИТЕРАТУРА

Вайнер Б. (1999) Матричные тепловизионные системы в медицине. Врач, 10: 30–31.
Венгер Є.Ф., Дунаєвський В.І., Коллюх О.Г. та ін. (2006) Тепловізійна діагностика раннього виявлення захворювань людини. Электроника и связь, 2: 79–83.
Возианов А.Ф., Розенфельд Л.Г.(ред.) (1991) Клиническая термодиагностика. Атлас термограмм. Здоров’я, Киев, 64 с.
Возианов А.Ф., Розенфельд Л.Г., Колотилов Н.Н. и др. (1993) Компьютерная термодиагностика. Киев, 152 с.
Заболотный Д.И., Розенфельд Л.Г., Колотилов Н.Н. и др. (2006) Новые возможности дистанционной инфракрасной термографии в оториноларингологии. Журн. вушних, носових і горлових хвороб, 5: 2–5.
Приходченко В.В., Седаков И.Е., Приходченко О.В. и др. (2007) Применение цифровой контактной термомаммографии в диагностике рака молочной железы. Онкология, 9(2): 115–119.
Розенфельд Л.Г. (ред.) (1988) Основы клинической дистанционной термодиагностики. Здоров’я, Киев, 224c.
Розенфельд Л.Г., Венгер Є.Ф., Лобода Т.В. та ін. (2006) Дистанційний інфрачервоний термограф з матричним фотоприймачем та досвід його використання у клінічній лікарні. Укр. радіолог. журн., 4: 450–456.
Розенфельд Л.Г., Самохін А.В., Венгер Є.Ф. та ін. (2007). Дистанційна інфрачервона термографія в ортопедії та травматології. Променева діагностика, променева терапія, 1: 5–8.
Ammer K. (2004) Thermology 2003 — A computer-assisted literature survey with a focus on nonmedical applications of thermal imaging. Thermology International, 14(1): 5–36.
Diakides N.A., Bronzino J.D. (2006) Medical Infrared imaging. CRC Press Taylor Group LLC, London, New York, 451 p.
Hassan M., Little R.F., Vogel A. et al. (2004) Quantitative assessment of tumor vasculature and response to therapy in Kaposi’s sarcoma using functional noninvasive imaging. Technol. Cancer Res. Treat., 3(5): 451–457.
Park J.V., Kim S.H., Lim D.J. et al. (2003) The role of thermography in clinical practice: review of the literature. Thermology International, 13: 77–78.
Ring E., Ammer K. (2000) The technique of infrared imaging in medicine. Thermology International, 10(1): 7–14.

Розенфельд Леонід Георгійович, Самохин А В, Венгер Є Ф, Лобода Т В, Колотілов М М, Коллюх Олексій Галактіонович, Дунаєвський В І

Резюме. Наведено результати застосування термографа з матричним фотоприймачем інфрачервоного випромінювання для діагностики захворювань пацієнтів та проведення профілактичних оглядів, що відкриває нові перспективи фундаментальних досліджень термосеміотики та клінічної ефективної діагностики захворювань. Показана перспективність застосування даного методу в умовах багатопрофільної клінічної лікарні. Метод дозволяє проводити багаторазові обстеження пацієнтів на етапі лікування, спостерігати загоєння ран на етапі морфогенезу, оцінювати ефективність вибраного курсу лікування. Новий термограф з матричним фотоприймачем має високу чутливість, що забезпечує принципово новий рівень і якість деталізації термотопографії шкірних покривів.

Ключові слова:термограф, інфрачервоний матричний фотоприймач, градієнт температури

Rozenfeld Leonid G, Samohin A V, Venger E F, Loboda T V, Kolotilov N N, Kolluch Alexey G, Dunaevsku V I

Summary. That is the presentation of the results of using of the thermograph with matrix infra-red rays photodetector for the patients’ diseases diagnostics and the preventive examination that opens a new perspectives for the fundamental researches of the thermo semiotics and effective clinical diagnostics of the diseases. The availability of this method using in the conditions of the multiple-discipline clinical hospital is shown here. The method allows fulfilling non-expendable patients’ examinations during the medical treatment, controlling the wound repair at the morphogenesis stage, appreciating the effectiveness of the selected treatment course. New thermograph with the matrix photodetector has high sensibility that provides absolutely new level and quality of the cutaneous covering thermotopography detailing.

Key words: thermograph, infra-red matrix photodetector,
temperature gradient

Адрес для переписки:
Коллюх Алексей Галактионович
03028, Киев, просп. Науки, 41
Институт физики полупроводников им. В.Е. Лашкарева НАНУ

Читайте также: