Hipokrates napisał w 400 pne. e.: "W jakiejkolwiek części ciała jest nadmiar ciepła lub zimna, choroba musi zostać tam wykryta." Starożytni Grecy zanurzali ciało w mokrym brudzie, a obszar, który wysychał szybciej, wskazywał na miejscową manifestację choroby.
Aż do XVIII wieku używanie rąk i termometrów pozostawało jedynym sposobem mierzenia ciepła wydobywającego się z ciała, a do tej pory wciąż polegamy na termometrach kontaktowych podczas przeprowadzania badań lekarskich. Od czasu pionierskiej pracy dr Karla Wunderlicha w 1868 roku, gdzie nakreślił podstawowe zasady rejestracji temperatury i jej znaczenie w badaniu i leczeniu gorączki, pomiar temperatury ciała odegrał znaczącą rolę w medycynie. Wiedza o dynamice temperatury ciała w chorobach, powiedział Wunderlich, jest bardzo ważna dla praktyków, aw niektórych przypadkach niezastąpionych, ponieważ:
- temperatura nie może być ani udawana, ani sfałszowana,
- określone wartości temperatury wskazują na gorączkę,
- stopień przekroczenia normalnych limitów temperatury często wskazuje na ciężkość i zagrożenie choroby,
- termometria najszybciej i bezpiecznie monitoruje wszelkie odchylenia od kontrolowanego przebiegu choroby, wykrywając zarówno nawroty, jak i poprawę,
- Do optymalizacji taktyki leczenia można zastosować termometrię.
Pierwsze zdjęcie to pacjent pokryty gliną. Następnie - projekty starych termometrów (z: F.A. Brokgauz Encyclopedic Dictionary i I.A.E.G.rona 1890-1907).
Termometria rozwijała się powoli od wczesnego termoskopu Galileusza (1592) do wygodniejszej skalibrowanej skali polsko-niemieckiego fizyka Fahrenheita (1724) i szwedzkiego naukowca Celsjusza (1742). Skala Fahrenheita jest obecnie szeroko stosowana tylko w USA. Jednostka temperatury Kelvina została nazwana po jednym z twórców termodynamiki przez brytyjskiego fizyka Thomsona (Lorda Kelvina), który zaproponował termodynamiczną skalę temperatur, w której początek (0K) pokrywa się z absolutnym zerem (temperaturą, przy której zatrzymuje chaotyczny ruch cząsteczek i atomów). Jeden stopień Celsjusza i jeden stopień Kelvina mają taką samą wagę, ich waga jest przesunięta o 273,15, to jest ° C = K - 273,15.
W następnych latach inne urządzenia zastąpiły szklane termometry ze szkła rtęciowego, takie jak termopary, termistory, pirometry i radiometry IR do pomiaru temperatury błony bębenkowej lub czoła. Dopiero około 1880 roku amerykański astronom i fizyk Langley wynalazł bolometr, detektor promieniowania cieplnego oparty na zmianie oporu elektrycznego półprzewodnikowego elementu wrażliwego na temperaturę, gdy jest ogrzewany z powodu absorpcji zmierzonego strumienia promieniowania. Za pomocą tego urządzenia można poczuć ciepło żywych istot wielkości krowy w odległości ponad 400 metrów.
Od lewej do prawej: Karl Wunderlich (1815-1877), Samuel Langley (1834-1906), Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), Anders Celsius (1701-1744), William Thomson, Lord Kelvin (1824-1907).
Dopiero po odkryciu i badaniu promieniowania podczerwonego (IR) możliwe stało się znaczące postępy w obrazowaniu IR przejawów patologii, dla których nie ma potrzeby bezpośredniego kontaktu urządzenia pomiarowego z pacjentem.
Podstawy rozumienia natury części podczerwonej widma elektromagnetycznego zostały złożone przez dwóch członków tej samej rodziny: wybitnego astronoma Williama Herschela, który odkrył w 1800 r. Efekt cieplny widzialnego czerwonego światła, który nazwał "promieniowaniem cieplnym", znanym obecnie jako promieniowanie podczerwone, oraz jego synem Johnem Herschelem., w 1840 r., w pierwszym obrazie termicznym otrzymanym przez eksperymenty z naturalnym światłem słonecznym - termogram.
Po lewej: William Herschel (1783-1822) i jego eksperyment. W centrum: John Herschel (1792-1871). Po prawej stronie znajduje się termogram promieniowania słonecznego, uzyskany przez D. Herschela w 1840 r.
Od tego czasu wielu naukowców przyczyniło się do pogłębienia wiedzy o promieniowaniu podczerwonym. Jednak kolejne 100 lat musiało minąć od termogramu podczerwieni D. Herschela, zanim stało się możliwe skuteczne wykorzystanie termicznego obrazowania. W tym czasie odkryto prawa promieniowania Kirchhoffa, Stephena, Boltzmanna, Vin i Plancka. Prawa te są brane pod uwagę w nowoczesnej technologii termowizyjnej i radiotechnicznej, która umożliwia pomiar ich temperatury poprzez pomiar promieniowania ciał. Odbiorniki zdalnego działania (termowizory, termometry radiowe IR i milimetrowe) rejestrują temperaturę jasności, czyli temperaturę odpowiadającą mocy promieniowania elektromagnetycznego ludzkiego ciała.
Odkrywcy praw promieniowania. Od lewej do prawej: Max Planck (1858-1947), Joseph Stefan (1835-1893), Ludwig Boltzmann (1844-1906), Wilhelm Wien (1864-1928).
W połowie XX wieku intensywne i udane prace nad wojskowym wykorzystaniem technologii podczerwieni przyczyniły się do stworzenia pierwszych kamer termowizyjnych. Nowoczesna diagnostyka termowizyjna ma wszelkie powody, aby stać się jedną z głównych technologii informacyjnych o szerokim zakresie, a dzisiejsze systemy obrazowania IR wywarły ogromny wpływ na medycynę, naukę i astronomię.
Obrazowanie termiczne jest funkcjonalną metodą diagnostyki, z powodzeniem stosowaną przez lekarzy na całym świecie od ponad pół wieku. Bezsporne zalety, takie jak absolutna nieszkodliwość, przejrzystość wizualna, prostota i szybkość uzyskiwania wyników o wysokiej zawartości informacyjnej, doprowadziły do szybkiego rozszerzenia zakresu stosowania metody termowizyjnej w medycynie.
Rozwój medycznego obrazowania termicznego.
Historia tworzenia kamer termowizyjnych do użytku medycznego obejmuje kilka generacji urządzeń. Niemiecki fizyk-spektroskopia Marian Cherni w 1925 r., Opracował parograf. Jego student Bowling Barnes zbudował pierwszą kamerę termowizyjną opartą na termistorach w 1950 roku. Jedno z takich urządzeń zostało zastosowane przez kanadyjskiego ginekologa-ginekologa i badacza medycznego Ray'a Lawsona z McGill University w celu uzyskania termogramu gruczołów sutkowych. W 1956 r. Opublikował artykuł, w którym opisał wykrycie za pomocą obrazowania w podczerwieni wzrostu temperatury skóry w projekcji zweryfikowanych złośliwych nowotworów sutka u 26 kobiet. To pionierskie badanie można uznać za początek nowej metody diagnostycznej - termografii klinicznej lub medycznego obrazowania termicznego.
Po lewej stronie znajduje się Ray Lawson (Ray N.Lawson, 1973), w środku i po prawej są pierwsze kamery termowizyjne (Piroscan, Anglia).
Badania biomedyczne
Niewątpliwa i bezdyskusyjna wartość w badaniach biomedycznych nowoczesnych metod wizualizacji żywych obiektów. Wśród nich są zdjęcia rentgenowskie (w tym CT i PET), różne modyfikacje MRI, USG, optyczne, spektroskopowe, elektrofizjologiczne i wiele innych. Jednak oprócz zalet każdej z istniejących metod mapowania, wszystkie z nich w praktyce fizjologicznych, a zwłaszcza w badaniach klinicznych na ludziach, mają pewne ograniczenia.
Dlatego, pomimo bogactwa instrumentalnego wsparcia i zdolności niektórych z powyższych metod pomiaru temperatury, termowizja w medycynie zajmuje swoją niszę, która jest określana nie tylko przez długość fali promieniowania rejestrowanego przez ciało, ale także przez szereg dodatkowych cech: całkowita nieszkodliwość, brak kontaktu, szybkość i prostota badań z wysoka diagnostyka informativnosti.
Dodajemy również, że połączone wykorzystanie obrazowania termicznego z innymi metodami klinicznej i sprzętowej oceny stanu funkcjonalnego organizmu i jego systemów często zwiększa jego skuteczność. Dzięki solidnej i opartej na dowodach metodologii badań te cechy mogą przekształcić obrazowanie termiczne, wyrażone przez L.B. Likhterman, w "idealnej metodzie diagnostycznej".
Obrazowanie termiczne osoby
Ciało ludzkie jest otwartym nierównoważnym układem termodynamicznym, który jest w ciągłej interakcji ze środowiskiem i wdraża złożony system termoregulacji w celu utrzymania stałej temperatury "rdzenia" - centralnych obszarów ciała (czaszki, klatki piersiowej i jamy brzusznej) z powodu kontrolowanych zmian temperatury w regionach peryferyjnych. Utrzymywanie stabilności środowiska wewnętrznego i jego dynamiczna równowaga jest podstawową cechą życiowej aktywności ciała.
Zgodnie z prawami fizyki, przy każdej transformacji energii (w tym w żywym organizmie), jej część zamienia się w ciepło. Wszystkie procesy zachodzące w organizmie można podzielić na dwa rodzaje: zachodzące wraz z uwolnieniem energii i absorpcji energii. Najważniejszymi procesami fizjologicznymi, które służą jako źródła ciepła w ciele zwierzęcia domowego (ciepłokrwistym) są: podstawowy metabolizm, utrzymanie postawy, zimne napięcie mięśni, aktywność motoryczna i zimne dreszcze. Podstawowy metabolizm jest najważniejszym źródłem, a zarazem odbiorcą ciepła, które powstaje w wyniku procesów stale występujących w ciele: utrzymywania gradientów substancji i ładunków na błonach wszystkich komórek; praca mięśnia sercowego i oddechowego; ruchliwość jelit; utrzymują napięcie mięśni gładkich i szkieletowych; procesy regeneracji itp.
W żywym organizmie przewodność cieplna tkanek jest związana przede wszystkim z przepływem krwi i, w mniejszym stopniu, normalnie, z intensywnością metabolizmu. Odblaskowe mechanizmy wymiany ciepła z głębszych struktur mogą również uczestniczyć w tworzeniu powierzchniowych wzorców termicznych (rozkład pól termicznych). Uwolnienie ciepła otwartych struktur nerwowych, oprócz przepływu krwi i metabolizmu, jest również określane przez elektrogenezę. Czynnikami zewnętrznymi, które określają promieniowanie podczerwone ze skóry, są temperatura, powierzchnia i czas trwania ekspozycji na temperaturę zewnętrzną.
Normalny fizjologiczny profil temperatury skóry wykazuje obniżenie temperatury od głowy do nóg oraz w kierunku proksymalnie-dystalnym (od środka do obwodu) na kończynach o względnej symetrii po obu stronach ciała, co zostało wielokrotnie wykazane za pomocą obrazowania termicznego. Wpływ na to mają rytmy biologiczne (okołodobowe), stan układu hormonalnego, ton układu współczulnego, metabolizm ciepła i wody, stan układu naczynioruchowego, grubość i pigmentacja skóry oraz okresowe wahania poziomu hormonów, takie jak produkcja kortyzolu i progesteronu, a także poziom stresu podmiotu, obecność, lokalizacja i dotkliwość bólu i wiele więcej. Zatem temperatura skóry jest integralnym wskaźnikiem, którego wielkość jest ponadto określana nie tylko przez prawa fizjologiczne, ale także przez obecność lokalnych zaburzeń krążenia, ognisk septycznych lub aseptycznych stanów zapalnych, guzów, a także zależy od leków, palenia tytoniu, stosowania perfumerii i wiele innych czynników.
Powstaje naturalne pytanie: czy możliwe jest wyciągnięcie jakichkolwiek uzasadnionych konkretnych wniosków na podstawie badania termowizyjnego z tak dużą ilością czynników wpływających na promieniowanie podczerwone ludzkiego ciała?
Odpowiedź brzmi: tak! - a podstawą takiej odpowiedzi jest to, że dana osoba należy do organizmów homootermicznych, z których można ustalić kryteria normalnego rozkładu temperatury i zdefiniować pojęcia normy temperatury i patologii. Podstawą istnienia organizmów homeotermicznych jest termoregulacja - utrzymywanie stałej temperatury ciała, co jest możliwe przy właściwej równowadze pomiędzy wytwarzaniem ciepła i wydzielaniem ciepła. Normalnie u ludzi temperatura mózgu, krwi i narządów wewnętrznych (temperatura "jądra") waha się w okolicach 37 ° C z zakresem fluktuacji ± 1,5 °. Przy bardziej znaczących odchyleniach temperatury aktywność enzymów jest zakłócana przez kolejne dysfunkcje narządów i tkanek, podczas gdy temperatura ciała ludzkiego powyżej 43 ° C i poniżej 33 ° C jest praktycznie niezgodna z życiem. Wszystkie reakcje, które pozwalają utrzymać stałą temperaturę ciała w różnych warunkach, są kontrolowane przez specjalne ośrodki nerwowe zlokalizowane w mózgu.
Obecnie wykazano, że odczuwanie temperatury zapewnia skumulowana aktywność wrażliwych na ciepło mechanoreceptorów skóry, z których informacje przekazywane są do wyższych ośrodków. System termoregulacji obejmuje obszary korowe i podwzgórzowe mózgu. Podwzgórze przetwarza informacje z zewnętrznych i wewnętrznych termoreceptorów i zapewnia regulację rzeczywistych i docelowych temperatur. Ustalono, że przedni odcinek podwzgórza reguluje procesy przekazywania ciepła, a jądro tylnego podwzgórza jest uważane za centrum wytwarzania ciepła.
Struktury wrażliwe termicznie oprócz podwzgórza znajdują się również w pniu mózgu (mediana i rdzeń), w rdzeniu kręgowym, w ścianie grzbietowej jamy brzusznej, w mięśniach i strukturach podskórnych. Oznacza to, że istnieją lokalne i centralne mechanizmy reagowania na odchylenia od wartości temperatury, które system termoregulacji uważa za "normalne". Najważniejszym mechanizmem w tym systemie jest regulacja napięcia naczyniowego skóry przez współczulny układ nerwowy. Zwiększone wypełnienie krwi w skórze zwiększa jej przewodność cieplną i, odpowiednio, przenoszenie ciepła przez ciało w wyniku bezpośredniego przewodzenia (przewodzenia) ciepła przez skórę; Natomiast zmniejszenie krążenia krwi obwodowej przyczynia się do "zatrzymania" ciepła. Mechanizmy te chronią organizm przed przegrzaniem i przechłodzeniem.
Rozpraszanie ciepła do środowiska, istotne dla organizmów domowych, występuje na kilka sposobów: przewodzenie ciepła, promieniowanie cieplne, konwekcja, odparowanie płynu z powierzchni ciała. Zmiana proporcji tych składników w całkowitym przenikaniu ciepła przez organizm ludzki zależy od temperatury i wilgotności otoczenia. U ludzi, w warunkach komfortu cieplnego (temperatura powietrza wynosi 20 ° C i wilgotność względna wynosi 40-60%) promieniowanie wynosi 54 kcal / h, przewodność cieplna 26 kcal / h, parowanie wynosi 23 kcal / h. Proces wymiany ciepła w tkankach biologicznych zależy od przewodności cieplnej tkanek, konwekcji, intensywności perfuzji krwi, uwalniania ciepła metabolicznego.
Możliwości techniczne
Wartość informacyjna promieniowania podczerwonego jako sygnału jest taka, że odzwierciedla stan funkcjonalny i dynamikę jego zmian w różnych tkankach i układach ciała. Pomimo faktu, że promieniowanie podczerwone jest rejestrowane z powierzchni ciała, może zawierać informacje o udziale tkanek znajdujących się pod skórą, w szczególności z różnym rozwojem tłuszczu podskórnego, różnym stanem funkcjonalnym mięśni, a także procesami patologicznymi - guzami tkanek miękkich procesy zapalne, ropnie itp. Wartość metody termowizyjnej w takich sytuacjach klinicznych wynika między innymi z niemożności stosowania metod pomiaru temperatury kontaktowej lub inwazyjnej (termistory, termoelementy itp.), A przed metodami pomiaru głębokości (termometria radiowa) termowizja ma przewagę w rozdzielczości przestrzennej i czasowej.
Możliwości techniczne urządzeń termowizyjnych pozwalają niezawodnie naprawić nawet niewielkie różnice w temperaturze powierzchni. Wizualizacja takich procesów, jak zmiany objętości i prędkości ruchu krwi przez naczynia, uwolnienie i odparowanie płynu z powierzchni skóry, prowadzące do zmian temperatury na powierzchni ciała, obrazowanie termowizyjne to zaawansowana metoda uzyskiwania informacji funkcjonalnych o pacjencie w czasie rzeczywistym.
Termografia
Termopotopografia (stacjonarny rozkład temperatury na powierzchni różnych części ciała) w całości zawiera wiele użytecznych danych. W pomiarach statycznych można uzyskać istotne informacje z analizy różnicy temperatur w symetrycznych obszarach ciała tego samego pacjenta, gradientów temperatury lub porównując obraz IR badanego obiektu z portretami termicznymi innych obiektów. Dynamiczne pomiary dostarczają badaczom dodatkowych informacji, pozwalających monitorować przebieg leczenia i oceniać jego skuteczność, badając ewolucję stanu funkcjonalnego zarówno systemu termoregulacji jako całości, jak i jej poszczególnych ogniw.
Dzięki sprawdzonej informatywności metody w diagnostyce, sięgającej 90-97% dla takich chorób jak patologia gruczołów sutkowych lub zmiana żył kończyn dolnych, metoda pozwala diagnozować choroby w stadium przedklinicznym.
Główne przyczyny patologiczne wzrostu temperatury lokalnej:
- stany zapalne o dowolnej genezie, w których występuje miejscowe rozszerzenie naczyń krwionośnych i wzmocnienie procesów metabolicznych;
- zaburzony odpływ żylny i przekrwienie żylne;
- nowotwory złośliwe, w których również aktywowane są procesy metaboliczne. Lokalna termodiagnoza jest szczególnie skuteczna, gdy powierzchowne lub płytkie nowotwory złośliwe znajdują się pod skórą (na przykład skóra, gruczoły sutkowe, tarczyca);
- podrażnienie korzeni kręgowych i nerwów obwodowych. W tym przypadku wzrost temperatury obserwuje się w strefie ich unerwienia;
- zwiększony metabolizm różnych narządów.
Główne patologiczne przyczyny obniżania lokalnej temperatury:
- naruszenia dopływu krwi tętniczej (zmiany miażdżycowe tętnic, zakrzepica itp.);
- zmniejszenie mikrokrążenia (mikroangiopatia o różnym pochodzeniu, zaburzona wegetatywna regulacja napięcia naczyniowego);
- obniżenie poziomu metabolizmu różnych narządów w wieku lub stanu patologicznego;
- procesy zwyrodnieniowe z wymianą funkcjonalnie aktywnej tkanki przez tkankę łączną;
- wyraźna dysfunkcja korzeni kręgosłupa i nerwów obwodowych (w odpowiednich dermatomach i strefach unerwienia).
Zalety obrazowania termicznego jako metoda diagnostyczna
- prostota, dostępność i łatwość użycia;
- odbieranie wyników w czasie rzeczywistym;
- mobilność i brak powiązania z biurem lub określonym obszarem o określonych właściwościach;
- umiejętność przeprowadzenia badania (uzyskanie podstawowych danych w postaci termogramów) przez każdą osobę, która przeszła niezbędne szkolenie względnie krótkoterminowe, w tym osoby nieposiadające wykształcenia medycznego (pielęgniarki, asystenci laboratoryjni);
- Ponieważ to urządzenie jest elementem kompleksu oprogramowania i sprzętu, istnieje możliwość przeniesienia obrazu do serwisu, gdzie specjaliści w dziedzinie termografii dokonają oceny uzyskanego obrazu online pod kątem obecności termograficznych znaków patologii, zaimplementowano algorytmy technologii telemedycznej. W niedalekiej przyszłości nasze oprogramowanie automatycznie wykryje oznaki stref patologicznych i utworzy protokoły badań termowizyjnych pacjentów.
- widzenie termiczne jest bezkrwawe, nieszkodliwe (nieinwazyjne) dla pacjenta i personelu, może być wykonywane wielokrotnie i z każdym ciężkim stanem pacjenta.
Raport z badań
W celu prawidłowej analizy i porównania termogramów uzyskanych w różnym czasie, badanie przeprowadza się w standardowych warunkach, a mianowicie:
- w temperaturze 22-24 ° C (strefa "komfortu cieplnego" - w tym zakresie mechanizmy termoregulacji pracują w normalnym trybie fizjologicznym) bez wdmuchiwania powietrza, z wyjątkiem źródeł takich jak ciepło (baterie, wiatraki, żarniki) i zimna (klimatyzacja, otwarte okno zimą itp.);
- nie wcześniej niż 2 godziny po zjedzeniu i prowadzeniu aktywności fizycznej;
- z wyjątkiem, co najmniej w ciągu dnia, stosowania wazoaktywnych preparatów farmakologicznych, maści, otarcia lub homeopatii, a w ciągu 5-6 godzin - środków perfumeryjnych;
- po adaptacji z otwartą skórą w obszarze badania przez co najmniej 15 minut;
- kobiety w badaniu gruczołów mlecznych w środku cyklu miesiączkowego (10-14 dni).
Zakres badań zależy od celów: pierwotne pełne badanie obejmuje rejestrację około 20-25 termogramów, objętość kontroli (dla wyniku leczenia) lub strefową (na przykład badania gruczołów sutkowych) jest znacznie mniejsza. Zgodnie z zeznaniami, badanie można uzupełnić testami obciążeniowymi, których celem jest identyfikacja / potwierdzenie patologii: testy na zimno, test glukozy, test wysiłkowy i inne.
Czas trwania badania jednej strefy (bez uwzględnienia czasu adaptacji) wynosi 3-5 minut, pełne badanie obejmujące wiele ośrodków trwa 10-15 minut. Czas trwania testów stresowych - od 5 minut (ćwiczenia) do 45 minut (test glukozy).
Należy podkreślić, że pomimo faktu, że społeczność medyczna nie zawsze racjonalnie traktuje termowizję jako opartą na dowodach metodę diagnozowania wielu chorób, uważamy, że ta metoda jest przede wszystkim narzędziem wspomagającym podejmowanie decyzji diagnostycznych.
Termografia (obrazowanie termiczne)
Termografia jest medyczną metodą badań mających na celu identyfikację i lokalizację różnych procesów chorobotwórczych, któremu towarzyszy lokalny wzrost (rzadziej - spadek) temperatury. Za pomocą tej metody można określić różne formy procesów zapalnych, aktywnego wzrostu nowotworów, żylaków, urazów, stłuczeń, złamań. Jest to dokładne badanie, na podstawie którego można dokonać prawidłowej diagnozy i określić lokalizację tego procesu.
Opis procedury
Istnieją dwa rodzaje termografii: zbliżeniowa i kontaktowa, ale istotą obu metod jest określenie temperatury ciała w określonym obszarze.
Bezdotykowa termografia jest wykonywana przy użyciu określonych urządzeń, które obejmują termografy i termowizory. Urządzenia te rejestrują fale podczerwone i przedstawiają je jako obraz. Ta metoda umożliwia natychmiastowe pokrycie całego ciała pacjenta.
Termografia kontaktowa wykorzystuje ciekłe kryształy, które mogą zmieniać swój kolor w zależności od temperatury ciała ludzkiego. Kontakt jest wykonywany za pomocą specjalnej warstwy lub folii z odpowiednimi złączami. Ta metoda jest lokalna i dokładniejsza niż bezdotykowa termografia.
Przygotowanie do termografii
Pomimo względnej prostoty, procedura ma kilka cech w przygotowaniu.
10 dni przed badaniem konieczne jest zaprzestanie przyjmowania wszystkich leków zawierających hormony lub wpływających na układ sercowo-naczyniowy. Usuń wszelkie maści, które mogą wpływać na badany obszar. Podczas sprawdzania narządów jamy brzusznej pacjent nie powinien jeść (być na czczo).
Aby wykonać badanie piersi, musisz poczekać 8-10 (niektóre źródła podają 6-8, więc najlepiej sprawdzić u specjalisty) z dnia cyklu miesiączkowego. W pomieszczeniu, w którym wykonywana jest termografia, powinna być stała temperatura 22-23 stopni Celsjusza. Aby przystosować się do tego pacjenta, należy go rozebrać w biurze i pozwolić mu się przyzwyczaić w ciągu 15-20 minut. Pacjent powinien być wypoczęty i zrelaksowany, ponieważ może to znacząco wpłynąć na wynik.
Prowadzenie badań
Zabieg może być przeprowadzony przez specjalistę z zakresu diagnostyki funkcjonalnej, jednak wysoce wyspecjalizowany lekarz rozszyfruje wyniki i ustala diagnozę.
Nie każdy szpital ma sprzęt do termografii, ponieważ to badanie nie jest zwyczajne.
Z tego powodu ten rodzaj badania przeprowadzany jest w prywatnych klinikach lub w niektórych rodzajach przychodni i kosztuje przyzwoitą sumę pieniędzy. Często niemożliwe jest przeprowadzenie badania natychmiast po otrzymaniu recepty lekarskiej ze względu na fakt, że konieczne jest spełnienie pewnych wymagań przez dość długi okres przed zabiegiem.
Bezdotykowa termografia odbywa się głównie w pozycji stojącej lub leżącej. Jednocześnie sam proces przypomina procedurę fotografowania lub filmowania pod różnymi kątami. Termografia kontaktowa odbywa się głównie w pozycji siedzącej, kontaktując się z wcześniej określoną warstwą lub warstwą z badanym obszarem. Obraz jest przesyłany do ekranu komputera i / lub zapisywany na nośnikach cyfrowych w celu podjęcia dalszych działań przez specjalistę.
Wyniki termografii są oceniane i przetwarzane elektronicznie. Patologia jest zauważalna ze względu na zmiany wzoru termicznego w miejscach z hipotermią (temperatura poniżej normalnej dla miejsca) lub hipertermią (podwyższona temperatura).
Zalety i wady
Zaletą jest zapewnienie absolutnego bezpieczeństwa zarówno lekarzowi, jak i pacjentowi, bezbolesne badanie, które nie ma przeciwwskazań i ograniczeń wiekowych. Ponadto urządzenie nie zanieczyszcza środowiska, ma bardzo dokładny obraz lokalizacji (błąd jest mniejszy niż milimetr), a także precyzyjnie wyświetla zmiany temperatury (do 0,008 stopni Celsjusza) i pozwala badać całe ciało w jednej sesji.
Wady polegają na tym, że pacjent może w niesprawiedliwy sposób spełniać wymagania na etapie przygotowania - wyniki mogą być nieprawidłowe.
Długie przygotowanie jest uważane za minus, z powodu którego konsekwencje mogą niekiedy być nieodwracalne w czasie badania, wysokie koszty w porównaniu z alternatywnymi metodami, na przykład biopsja, niewielka liczba medycznych i medycznych instytucji badawczych, które przeprowadzają to badanie.
Wskazania dla
Wraz z rosnącą liczbą nowotworów piersi, konieczne były nowe metody badań, w wyniku czego termografia stała się jedną z wiodących metod badania gruczołu ze względu na jego zalety, chociaż wymaganie to musi być wykonane w pewne dni cyklu miesiączkowego.
Ze względu na fakt, że procesom zapalnym towarzyszy wzrost temperatury, szczególnie w miejscu lokalizacji, termografia pozwala ograniczyć centrum stanu zapalnego. Jest to szczególnie zauważalne, gdy proces zapalny uderzył w wewnętrzny narząd jamowy lub inne jamę ciała, ponieważ hipertermia ma wyraźne granice tego obszaru.
Wszelkie naruszenia systemu naczyniowego są również wyraźnie widoczne w badaniu. Tak więc przy żylakach grubość ich ścianek zmniejsza się, w wyniku czego wzrasta przenikanie ciepła. W przypadku niedokrwienia, zakrzepicy i martwicy spowodowanej brakiem lub brakiem dopływu krwi, temperatura okolicy ciała i naczynia spada.
Pozwala to na rozpoznanie zapalenia żył we wczesnych stadiach, a angiografia nie jest najbardziej użyteczną metodą badania patologii, ponieważ wpływa zarówno na naczynia, jak i na negatywny wpływ promieniowania rentgenowskiego.
Zmiany w układzie hormonalnym, w szczególności gruczoł tarczycy, trzustki i ślinianek. Pozwala określić rozwój procesów onkologicznych w nich oraz trzustki - jej uszkodzenie, które może być przyczyną cukrzycy typu 1. Naruszenie tarczycy - może objawiać się hipotermią niektórych części ciała.
Zaburzenie wymiany ciepła skóry wiąże się ze skurczem lub rozluźnieniem powierzchownych naczyń włosowatych skóry. Może to być wynikiem zaburzeń układu nerwowego lub wrodzonej patologii. Oprócz tej metody nie jest możliwe ustalenie dokładnej diagnozy innymi metodami, dlatego w tym przypadku termografia jest jedyną metodą ustalenia dokładnej diagnozy.
Termografia jest aktywnie wykorzystywana w traumatologii, ponieważ pozwala określić lokalizację urazu i jego typ.
Rozciąganie i stłuczenie charakteryzuje się wzrostem temperatury w określonym obszarze, mięśni lub grupy mięśniowej. Przy zamkniętych złamaniach wyraźnie widać granice złamania, fragmenty kości, które są zauważalnie lepsze niż na zdjęciu rentgenowskim, i bezpieczniejsze, ponieważ nie ma negatywnego efektu zewnętrznego.
Obrazowanie termiczne
Katedra Mediofizyki, Informatyki i Ekonomii
Obrazowanie termiczne w medycynie
Studenci pierwszego roku
Gushchin N.V., Danilov I.A.
2. Główna część
- Informacje historyczne o obrazowaniu termicznym;
- Biofizyczne aspekty obrazowania termicznego.
- Istota obrazowania medycznego;
- Obszary zastosowań obrazowania termicznego w diagnostyce medycznej;
- Metody badań termowizyjnych;
- Sposoby interpretacji obrazu termograficznego;
- Urządzenie medycznych kamer termowizyjnych;
- Sposoby i perspektywy poprawy diagnostyki termowizyjnej w medycynie;
Obrazowanie termowizyjne, jako obszar zastosowania praw promieniowania cieplnego
Obrazowanie termiczne można nazwać uniwersalnym sposobem uzyskiwania różnych informacji o otaczającym nas świecie. Jak wiadomo, promieniowanie cieplne ma każdy element, którego temperatura różni się od zera absolutnego. Ponadto, znaczna większość procesów konwersji energii (i obejmują one wszystkie znane procesy) zachodzi wraz z uwalnianiem lub absorpcją ciepła. Ponieważ średnia temperatura na Ziemi nie jest wysoka, większość procesów zachodzi przy niskim wydzielaniu ciepła iw niskich temperaturach. W związku z tym maksymalna energia promieniowania takich procesów spada do zakresu mikrofal w podczerwieni.
Obrazowanie termiczne jest obszarem naukowym i technicznym badającym fizyczne podstawy, metody i urządzenia (kamery termowizyjne), które zapewniają możliwość obserwacji lekko nagrzanych obiektów.
Aplikacje medyczne
We współczesnej medycynie obrazowanie termiczne jest potężną metodą diagnostyczną, która pozwala zidentyfikować takie patologie, które trudno kontrolować w inny sposób. Obrazowanie termiczne służy do diagnozowania następujących chorób (przed manifestacją radiologiczną, a w niektórych przypadkach na długo przed pojawieniem się dolegliwości pacjenta) następujących chorób: zapalenia i nowotwory gruczołów sutkowych, narządów ginekologicznych, skóry, węzłów chłonnych, chorób laryngologicznych, nerwów i zmian naczyniowych kończyn, żylaki; choroby zapalne przewodu żołądkowo-jelitowego, wątroby, nerek; osteochondroza i guzy kręgosłupa.
1. Informacje historyczne o obrazowaniu termicznym
Po raz pierwszy diagnostykę termowizyjną w praktyce klinicznej zastosował kanadyjski chirurg dr Lawson w 1956 roku. Użył noktowizora używanego do celów wojskowych, do wczesnego diagnozowania raka gruczołów sutkowych u kobiet. Zastosowanie metody termowizyjnej przyniosło obiecujące wyniki. Wiarygodność oznaczania raka piersi była szczególnie wczesna, około 60-70%, a identyfikacja grup ryzyka podczas dużych badań przesiewowych uzasadniała skuteczność obrazowania termicznego. W przyszłości obrazowanie termiczne stało się szerzej stosowane w medycynie. Wraz z rozwojem technologii termowizyjnej stało się możliwe wykorzystanie kamer termowizyjnych w neurochirurgii, terapii, chirurgii naczyniowej, reflexodiagnostyce i refleksoterapii. Zainteresowanie obrazowaniem medycznym rośnie we wszystkich rozwiniętych krajach, takich jak Niemcy, Norwegia, Szwecja, Dania, Francja, Włochy, USA, Kanada, Japonia, Chiny, Korea Południowa, Hiszpania, Rosja. Liderami w produkcji urządzeń termowizyjnych są Stany Zjednoczone, Japonia, Szwecja i Rosja.
2. Biofizyczne aspekty obrazowania termicznego.
W organizmie człowieka z powodu egzotermicznej biochemii
procesy w komórkach i tkankach, a także w wyniku uwalniania energii,
związany z syntezą DNA i RNA, wytwarza dużą ilość ciepła - 50-100 kcal / gram. Ciepło to jest rozprowadzane wewnątrz ciała przez krążącą krew i limfę. Poziomy krążenia krwi gradienty temperatury. Krew, ze względu na jej wysoką przewodność cieplną, która nie zmienia się w zależności od jej ruchu, jest w stanie przeprowadzić intensywną wymianę ciepła między centralnym i obwodowym obszarem ciała. Najcieplejsza to mieszana krew żylna. Chłodzi się trochę w płucach i, rozprowadzając się przez duży krąg krążenia krwi, utrzymuje optymalną temperaturę tkanek, narządów i układów. Temperatura krwi przechodzącej przez naczynia skórne zmniejsza się o 2-3 °. W patologii zaburzony jest układ krwionośny. Zmiany zachodzą tylko dlatego, że zwiększony metabolizm, na przykład w ognisku zapalnym, zwiększa perfuzję krwi, a w konsekwencji przewodnictwo cieplne, co odbija się w termogramie przez pojawienie się ogniska hipertermii. Temperatura skóry ma swoją dobrze określoną topografię.
To prawda, że u noworodków, jak wykazała IAAarchangelskaja, termomotopografia skóry jest nieobecna. Dystalne kończyny, czubek nosa i przedsionki uszne mają najniższą temperaturę (23-30 °). Najwyższa temperatura regionu pachowego, w kroczu, szyi, nadbrzuszu, wargach, policzkach. Pozostałe obszary mają temperaturę 31-33,5 ° C. Dzienne zmiany temperatury skóry wynoszą średnio 0,3-0,1 ° C i zależą od stresu fizycznego i psychicznego, a także od innych czynników.
Inne rzeczy są równe, minimalne zmiany temperatury skóry
obserwowany w szyi i na czole, maksimum - w dystalnej
kończyn, co tłumaczy się wpływem wyższych części układu nerwowego. Kobiety często mają niższą temperaturę skóry niż mężczyźni. Wraz z wiekiem temperatura ta spada, a jej zmienność maleje pod wpływem temperatury otoczenia. Przy każdej zmianie stałości stosunku temperatury wewnętrznych obszarów ciała aktywowane są procesy termoregulacyjne, które ustanawiają nowy poziom równowagi między temperaturą ciała a otoczeniem.
U zdrowej osoby rozkład temperatury jest symetryczny
w stosunku do linii środkowej ciała. Łamie również ta symetria
głównym kryterium diagnostyki chorób termicznych. Ilościowa ekspresja asymetrii termicznej jest wielkością różnicy temperatur.
Podajemy główne przyczyny asymetrii temperatur:
1) Wrodzona patologia naczyniowa, w tym guzy naczyniowe.
2) zaburzenia autonomiczne, prowadzące do rozregulowania napięcia naczyniowego.
3) Zaburzenia krążenia spowodowane urazem, zakrzepicą, zatorowością,
4) przekrwienie żylne, wsteczny przepływ krwi z niewydolnością zastawek żylnych.
5) Procesy zapalne, guzy, które powodują miejscowy wzrost procesów metabolicznych.
6) Zmiany w przewodności cieplnej tkanek w wyniku obrzęku, zwiększenie lub
zmniejszenie warstwy tłuszczu podskórnego.
Istnieje tak zwana fizjologiczna termoanimala,
który różni się od patologicznej mniejszej wielkości dyferencjału
temperatura dla każdej pojedynczej części ciała. Do klatki piersiowej, brzucha i pleców
różnica temperatur nie przekracza 1,0 ° C
Reakcje termoregulacyjne w organizmie człowieka są kontrolowane
Oprócz centralnego, istnieją lokalne mechanizmy termoregulacji.
Skóra dzięki gęstej sieci naczyń krwionośnych pod kontrolą
autonomiczny układ nerwowy i zdolny do znacznego rozszerzenia lub
aby całkowicie zamknąć światło naczyń, aby zmienić swój kaliber w szerokim zakresie, - piękny organ wymieniający ciepło i kontroler temperatury ciała.
Termografia - metoda diagnostyki funkcjonalnej,
w oparciu o rejestrację promieniowania podczerwonego ludzkiego ciała,
proporcjonalna do jego temperatury. Rozkład i intensywność promieniowania cieplnego w warunkach normalnych są określane przez osobliwości procesów fizjologicznych zachodzących w organizmie, w szczególności zarówno na powierzchni, jak iw głębinach i narządach. Różne warunki patologiczne charakteryzują się asymetrią termiczną i obecnością gradientu temperatury pomiędzy strefą wysokiego lub niskiego promieniowania a symetrycznym obszarem ciała, co znajduje odzwierciedlenie w obrazie termograficznym. Fakt ten ma ważną wartość diagnostyczną i prognostyczną, o czym świadczą liczne badania kliniczne.
3. Istota medycznego obrazowania termicznego.
Medyczne obrazowanie termiczne (termografia) jest jedyną metodą diagnostyczną, która pozwala ocenić procesy termiczne w ciele człowieka. Wiarygodność diagnozy wielu chorób zależy od skuteczności tej oceny.
Informacja przestrzenna o rozkładzie temperatury na powierzchni ciała ludzkiego w różnych typach patologii jest przedmiotem niezależnego zainteresowania, ponieważ jest bezpośrednio lub pośrednio związana z upośledzonym wytwarzaniem ciepła, wymianą ciepła i termoregulacją. Zmiany temperatury odzwierciedlają zaburzony krążenie krwi i metabolizm, a zatem obrazowanie termiczne jako wysoce informatywna metoda odgrywa niezależną rolę wśród innych instrumentalnych metod diagnozowania tych zaburzeń.
Stan cieplny tkanek, ich temperatura charakteryzuje się intensywnością promieniowania podczerwonego. Człowiek jako obiekt biologiczny, mający temperaturę od 31 ° C do 42 ° C, jest źródłem głównie promieniowania podczerwonego. Maksymalna gęstość widmowa tego promieniowania wynosi około 10 mikronów.
Kamery termowizyjne działające w zakresie 8-12 mikronów potrafią bardzo dokładnie rejestrować promieniowanie podczerwone z powierzchni ludzkiego ciała. Ponadto wdrożyli funkcję pomiaru bezwzględnych wartości temperatury w każdym punkcie ogniska patologicznego. Okoliczności te mają ważną wartość prognostyczną i dają możliwość prowadzenia badań na nowym, zaawansowanym technicznie poziomie wraz z rozszerzaniem aplikacji. Najbardziej obiecujące dziedziny obejmują dogłębne i szczegółowe badania różnych patologii, diagnostyki obrazowania termicznego podczas różnych zabiegów chirurgicznych.
Tak więc, za pomocą kamer termowizyjnych, możliwe jest, z niezbędnym stopniem niezawodności, rejestrowanie pól termicznych i ocena uzyskanych informacji, nadając im charakterystykę jakościową i ilościową. Tak więc, podczas rejestracji promieniowania podczerwonego, lokalizacji, wielkości, kształtu i charakteru granic, wizualizowana jest struktura patologicznego skupienia. Jest to jakościowa analiza informacji termowizyjnych. Podczas pomiaru temperatury absolutnej ocenia się stopień zaawansowania procesu patologicznego, jego aktywność, charakter zaburzeń (funkcjonalny, organiczny). Jest to ilościowa analiza informacji termowizyjnych.
Możliwości diagnostyczne medycznego obrazowania termicznego opierają się na ocenie rozmieszczenia stref promieniowania podczerwonego na powierzchni ciała. Ta metoda dostarcza informacji o anatomicznych i topograficznych i funkcjonalnych zmianach w obszarze patologii. Medyczne obrazowanie termiczne pozwala na subtelne uchwycenie nawet początkowych etapów procesów zapalnych, naczyniowych i nowotworowych. W zależności od wzrostu lub spadku lokalnej temperatury na tle standardowych (fizjologicznie normalnych) konturów ciała, promieniowanie podczerwone tkanek w obszarze patologii zwiększa się lub zmniejsza.
4. Dziedzina zastosowania obrazowania termicznego w medycynie.
Termografia pozwala zidentyfikować i wyjaśnić na wczesnym, przedklinicznym etapie patologiczne i funkcjonalne zaburzenia narządów wewnętrznych. Zastosowania w diagnostyce medycznej:
Choroby wewnętrzne - angiopatie cukrzycowe, miażdżyca, zapalenie tętnic końskich, choroba Raynauda, zapalenie wątroby, zaburzenia regulacji autonomicznej, zapalenie mięśnia sercowego, zapalenie oskrzeli itp. Urologia - choroby zapalne nerek, pęcherza moczowego itp. nerwy, choroby zapalne dużych stawów o różnej etiologii, zapalenie kości i szpiku, itp.
Onkologia - różne typy nowotworów, chirurgia plastyczna, przeżuwanie przeszczepionej skóry. Położnictwie i ginekologii - nowotwory łagodne i złośliwe, torbiele piersi, zapalenie sutka, wczesna diagnostyka ciąży i inni Otolaryngology -. Niedowład i porażenia nerwu twarzowego, alergiczny nieżyt nosa, zapalenie zatok przynosowych i innych.
Farmakologia - uzyskiwanie obiektywnych danych na temat działania leków przeciwzapalnych i rozszerzających naczynia krwionośne itp.
Pomiar temperatury jest pierwszym objawem, który wskazuje na chorobę. Reakcje temperaturowe, ze względu na ich uniwersalność, występują we wszystkich typach chorób: bakteryjnych, wirusowych, alergicznych, neuropsychiatrycznych.
5. Metody badań termowizyjnych.
Metoda obrazowania termicznego jest bardzo pouczająca i nieswoista dla uzyskanych informacji, ponieważ podobne reakcje naczyniowe i metaboliczne powstają w różnych stanach patologicznych. Jednak odpowiedni dobór metody badań termowizyjnych w każdym przypadku pozwala uzyskać szczegółowe informacje o stanie narządów i układów ciała.
Techniki te mogą poprawić informatywność obrazowania termicznego w ocenie różnych patologii, w tym na etapie subklinicznych objawów. W ich zastosowaniu można zobiektywizować kliniczne zespoły choroby, określić nologię patologii, monitorować skuteczność różnych typów leczenia i przewidzieć okres rehabilitacji.
Metody badań termowizyjnych:
Lokalna technika projekcji, która rejestruje cechy promieniowania podczerwonego skóry w projekcji zajętego narządu lub odcinka. Zmienione natężenie promieniowania wskazuje na ognisko patologii, w którym zachodziły zmiany w dopływie krwi, poziom metabolizmu i stabilnie istniejące strefy skóry o zmienionej wrażliwości, trofizm, reakcje naczyniowe i wydzielnicze. Wiarygodność rejestracji opiera się na naruszeniu mechanizmu termoregulacji w wyniku procesu patologicznego.
Technika projekcji dalekiej, która rejestruje cechy promieniowania podczerwonego poza projekcją dotkniętego narządu lub patologicznego skupienia. Wiarygodność rejestracji opiera się na fakcie, że mechanizm neurorefleksowy odgrywa główną rolę w tworzeniu informacji termicznej o patologii. Zmiany intensywności promieniowania podczerwonego są wizualizowane w strefach odruchów Zakharyina-Geda, w autonomicznych strefach unerwienia, w biologicznie aktywnych punktach ciała.
Dynamiczna metoda rejestrowania zmian w promieniowaniu podczerwonym w pewnym okresie czasu. Jednocześnie wizualizowane są patologiczne zaburzenia przepływu krwi i procesy metaboliczne w dynamice. Wiarygodność opiera się na fakcie, że wykryta dynamika zmian intensywności promieniowania podczerwonego odzwierciedla reakcję organizmu na ewolucję patologii i wskazuje na aktywność procesu patologicznego.
Metoda dynamiczna z wykorzystaniem testów prowokacyjnych: fizjologicznych, fizycznych i farmakologicznych. Dzięki tej metodzie gwałtowne zmiany w promieniowaniu podczerwonym są rejestrowane w odpowiedzi na prowokujący test, który zwiększa obciążenie mechanizmów termoregulacji i intensyfikuje manifestację określonych zespołów.
Medyczne obrazowanie termiczne jest odległą, nieinwazyjną, całkowicie nieszkodliwą metodą badań, która nie ma przeciwwskazań i nadaje się do wielokrotnego użytku. Z powodzeniem stosuje się go do diagnozowania chorób sercowo-naczyniowych, neurologicznych, neurochirurgicznych, traumatologicznych, ortopedycznych, angiologicznych, paliologicznych, onkologicznych i innych.
Ustalenie diagnozy nie jest jedynym celem medycznego obrazowania termicznego. Ta unikalna metoda funkcjonalna pomaga wybrać odpowiednią terapię i zawsze daje obiektywną ocenę skuteczności leczenia.
Medyczne obrazowanie termowizyjne jest również nieinwazyjną metodą diagnostyki śródoperacyjnej. Medyczne obrazowanie termiczne jest niezbędną metodą dynamicznej obserwacji i diagnostyki funkcjonalnej podczas operacji chirurgicznej, dzięki czemu jest bezpieczniejsze, bardziej przewidywalne i wydajne. W okresie pooperacyjnym obrazowanie termiczne pozwala kontrolować przywrócenie dopływu krwi, przewodnictwo nerwowe narządów i otaczających tkanek oraz zapobiegać komplikacjom zapalnym i niszczącym.
Istnieją dwa główne rodzaje termografii:
1. Skontaktuj się z cholesteryczną termografią.
Telethermography opiera się na konwersji promieniowania podczerwonego z ludzkiego ciała na sygnał elektryczny, który jest wizualizowany na ekranie kamery termowizyjnej.
Termografia cholesteryczna w kontaktach opiera się na właściwościach optycznych cholesterycznych ciekłych kryształów, które przejawiają się zmianą koloru na kolory tęczy, gdy są stosowane na powierzchniach promieniujących cieplnie. Najzimniejsze obszary są czerwone, najgorętsze są niebieskie.
Złożony na skórze kompozycji ciekłych kryształów, posiadający
nadwrażliwość na temperaturę w granicach 0,001 С, reagują na strumień ciepła przez zmianę struktury molekularnej.
7. Sposoby interpretacji obrazu termograficznego.
Po rozważeniu różnych metod obrazowania termicznego, zagadnienie
sposoby interpretowania obrazów termograficznych. Istnieją wizualne i ilościowe sposoby oceny obrazu termowizyjnego.
Wizualna (jakościowa) ocena termografii pozwala określić położenie, wielkość, kształt i strukturę ognisk o wysokim ładunku, a także z grubsza oszacować ilość promieniowania podczerwonego. Jednak przy ocenie wizualnej niemożliwe jest dokładne zmierzenie temperatury. Ponadto okazuje się, że wzrost temperatury pozornej na termografie jest zależny
prędkość przemiatania i rozmiar pola. Trudności w klinicznej ocenie wyników termografii polegają na tym, że wzrost temperatury na niewielkim obszarze tego obszaru jest prawie nieczytelny. W rezultacie może nie zostać wykryte małe ognisko patologiczne.
Podejście radiometryczne (ilościowe) jest bardzo obiecujące. Obejmuje wykorzystanie najnowocześniejszej technologii i może być wykorzystywany do przeprowadzania masowych badań profilaktycznych, do uzyskiwania informacji ilościowych o procesach patologicznych na badanych obszarach, a także do oceny skuteczności termografii.
^ 8. Urządzenie medycznych aparatów fotograficznych.
Kamery termowizyjne stosowane obecnie w diagnostyce obrazowania termicznego,
Są to urządzenia skanujące składające się z układów luster skupiających promieniowanie podczerwone z powierzchni ciała na wrażliwym odbiorniku. Taki odbiornik wymaga chłodzenia, co zapewnia wysoką czułość. W urządzeniu promieniowanie cieplne jest sekwencyjnie przekształcane w sygnał elektryczny, wzmacniany i rejestrowany jako obraz półtonalny.
Obecnie używane kamery termowizyjne z mechanizmem optycznym
skanowanie, w którym ze względu na skanowanie przestrzenne obrazu przeprowadzana jest sekwencyjna konwersja promieniowania podczerwonego w widzialną.
Powszechną wadą istniejących kamer termowizyjnych jest konieczność chłodzenia ich do temperatury ciekłego azotu, co powoduje, że są one ograniczone w użyciu. W 1982 roku naukowcy zaproponowali nowy typ radiometru podczerwieni. Oparty jest na termoelementie filmowym działającym w temperaturze pokojowej.
temperatury i stałej czułości w szerokim zakresie długości fal. Wadą termoelementu jest niska czułość i wysoka bezwładność.
9.Puti i perspektywy poprawy termowizja w medycynie.
Podsumowując, musisz wskazać główne sposoby i perspektywy.
doskonalenie technologii termowizyjnej. Są to, po pierwsze, wzrost poziomu klarowności i współczynnika kontrastu obrazów termowizyjnych, tworzenie urządzeń monitorujących wideo, zapewnienie zwiększonej reprodukcji obrazu termalnego, a także dalsza automatyzacja badań i aplikacji
KOMPUTER. Po drugie, udoskonalenie metod badań termowizyjnych dla różnych typów chorób. Imager powinien podać informacje o obszarze skóry ze zmienioną temperaturą i współrzędnymi stałego pola termicznego. Ma tworzyć urządzenia, w których można losowo zmienić powiększenie obrazu, ustalić rozkład amplitudy temperatury wzdłuż osi poziomych i pionowych. Ponadto konieczne jest zaprojektowanie urządzenia, które może się zintensyfikować
rozwój badań nad mechanizmem wymiany ciepła i korelacją obserwowanych pól termicznych ze źródłami ciepła wewnątrz organizmu człowieka. Umożliwi to opracowanie zunifikowanych metod diagnostyki termowizyjnej. Po trzecie, konieczne jest kontynuowanie poszukiwania nowych zasad działania kamer termowizyjnych działających w dłuższych falach widma w celu zarejestrowania maksymalnego promieniowania cieplnego ciała. W przyszłości możliwe jest również udoskonalenie sprzętu do ultra-czułego odbioru oscylacji elektromagnetycznych o zakresach decymetrowym, centymetrowym i milimetrowym.
W medycynie z powodzeniem zastosowano stosunkowo nową metodę badań termowizyjnych. Opiera się na odległej wizualizacji promieniowania podczerwonego (IR) tkanek, wykonywanego za pomocą specjalnych urządzeń optyczno-elektronicznych - kamer termowizyjnych. Natężenie promieniowania podczerwonego rejestrowane przez kamerę termowizyjną charakteryzuje stan termiczny tkanek, ich temperaturę. Ta metoda pozwala na subtelne uwięzienie nawet początkowych etapów procesów zapalnych, naczyniowych i niektórych procesów nowotworowych.
W zależności od wzrostu lub spadku lokalnej temperatury na tle zwykłych konturów narządu lub kończyny, luminescencja tkanek w obszarze patologii wzrasta lub, przeciwnie, zmniejsza się. Zgodnie z licznymi obserwacjami, każda osoba charakteryzuje się pewnym symetrycznym rozkładem temperatury na powierzchni ciała.
Możliwości diagnostyczne obrazowania termicznego opierają się głównie na identyfikacji asymetrii promieniowania cieplnego. Metoda termowizyjna charakteryzuje się absolutnym bezpieczeństwem, prostotą i szybkością badań, brakiem jakichkolwiek przeciwwskazań. Obrazowanie termowizyjne zapewnia równoczesny obraz zmian anatomopatograficznych i czynnościowych w dotkniętym obszarze.
Referencje:
1. J. Leconte. "Promieniowanie podczerwone" M., 1958;
2. Gossorg J. "Termografia w podczerwieni. Podstawy, technika, aplikacja "M. Mir 1988;
4. "Kliniczne obrazowanie termiczne" wyd. Melnikova V.P., Miroshnikova M.M. Petersburg 1999;
Obrazowanie termiczne w medycynie
Wiele procesów patologicznych zmienia normalny rozkład temperatury na powierzchni ciała, aw wielu przypadkach zmiany temperatury wyprzedzają inne objawy kliniczne, co jest bardzo ważne dla wczesnego diagnozowania i szybkiego leczenia. Właśnie dlatego ICT, jako metoda diagnostyki funkcjonalnej, zyskały ostatnio coraz większe uznanie w różnych dziedzinach medycyny, nauki i praktyki klinicznej [14; 15; 21; 24; 27; 29; 44]. Jego wartość i zaleta jest porównywalna z radiografią, ultrasonografią, CT i MRI, które są wykorzystywane wyłącznie do oceny cech morfologicznych narządów [10]. ICT wizualnie i ilościowo (dla urządzeń najnowszej generacji o wysokiej dokładności 0,01 ° C) ocenia promieniowanie podczerwone z powierzchni ciała, odzwierciedlające stan wewnętrznych struktur ciała. Ten rodzaj diagnozy pozwala ocenić zmiany funkcjonalne w dynamice, to znaczy monitorować zmiany podczas wstępnego badania i bezpośrednio podczas leczenia. Termografia pozwala określić lokalizację zmian funkcjonalnych, aktywność procesu i jego występowanie, charakter zmian - stan zapalny, stagnację lub złośliwość.
W przeciwieństwie do większości metod badania stosowanych we współczesnej medycynie, termowizyjne obrazowanie w podczerwieni spełnia kryteria metod diagnostycznych, które mogą być stosowane do celów badań profilaktycznych [22]. W tym przypadku bierze się pod uwagę bezpieczeństwo dla zdrowia pacjenta i lekarza, ponieważ urządzenia rejestrują tylko promieniowanie cieplne z powierzchni ciała pacjenta, bez promieniowania; badanie jest całkowicie nieszkodliwe, zdalne, nieinwazyjne. Żadna z istniejących obecnie metod diagnostycznych nie ma tak szerokiego zakresu diagnostycznego, możliwość wykrycia wielu grup chorób naraz. Wysoka zawartość informacji - wiarygodność obrazowania termicznego w niektórych chorobach zbliża się do 100%, a na ogół wynosi około 80% w przypadku badań podstawowych [5; 14]. Ważne jest również odnotowanie niskiego kosztu badania, szybkości i łatwości wdrożenia, możliwości wykorzystania kamery termowizyjnej do celów ekspresowej diagnostyki dużych grup ludności. Przygotowanie pacjenta do badania obrazem termowizyjnym nie wymaga specjalnych zdarzeń i zajmuje krótki czas: wystarczy zwolnić odpowiednią skórę z ubrania 5-7 minut przed badaniem. Wyniki ankiety są wyświetlane w czasie rzeczywistym na monitorze komputera, reprezentują dynamiczny obraz termicznego reliefu skóry z rejestracją cyfrowych dokładnych wskaźników temperatury skóry, są rejestrowane i archiwizowane bezbłędnie.
Niewątpliwymi zaletami nowoczesnego obrazowania termicznego jest jego zdolność do określania choroby na długo przed jej manifestacją kliniczną, a nawet bezobjawową. Ponadto możliwe jest natychmiastowe sprawdzenie całego ciała w ramach jednego zabiegu w celu uzyskania wiarygodnych informacji o stanie zdrowia pacjenta.
Medyczne zastosowanie termografii rozpoczęło się w latach 60. ubiegłego wieku i do tej pory osiągnięto lepsze zrozumienie promieniowania cieplnego w fizjologii człowieka i związku pomiędzy temperaturą skóry a przepływem krwi. Aby to potwierdzić, przegląd przedstawi wyniki uzyskane głównie w ostatnim dziesięcioleciu przez lekarzy krajowych i zagranicznych o różnych specjalnościach. Dane te pokazują, że możliwości tej metody są tak różnorodne, że łatwiej jest powiedzieć, w której dziedzinie medycyny korzystanie z ICT jest niemożliwe lub ograniczone. Metoda służy do rozwiązywania różnych problemów, przede wszystkim diagnozowania chorób i monitorowania skuteczności leczenia. Zakres chorób, w których nowoczesne odległe termowizory zaczynają być wykorzystywane do diagnozowania i monitorowania leczenia, ostatnio się rozszerzył; Lekarze korzystają z różnych marek kamer termowizyjnych, zarówno krajowych, jak i zagranicznych.
W wielu różnych metodach bezdotykowej diagnostyki, rejestrowaniu reakcji ciała w zakresie promieniowania podczerwonego, ultrafioletowego, ultrawysokiej częstotliwości i widma promieniowania rentgenowskiego, szczególne miejsce na TIK jest odnotowywane [1]. Metoda ta pomaga określić zależność między nasileniem objawów klinicznych choroby a temperaturą powierzchni iw tym przypadku promieniowanie podczerwone zależy od stanu krążenia krwi w tkankach i nie zawsze koreluje z dolegliwościami pacjenta, co pozwala diagnozować choroby w stadium przedklinicznym. Zaletą nowoczesnych kamer na podczerwień [16] jest to, że zapewniają one bardzo wysoką czułość temperaturową i dokładność pomiaru temperatury. Zastosowanie przenośnych urządzeń nowej generacji w gabinecie lekarskim, w oddziale na łóżku pacjenta, w sali operacyjnej, a nawet w warunkach polowych umożliwia dynamiczne mapowanie termiczne w podczerwieni i analizę uzyskanych termogramów w postaci dynamicznej folii termowizyjnej.
Możliwości wykorzystania technologii informacyjno-komunikacyjnych do diagnostyki różnicowej chorób naczyniowych oraz możliwość zastosowania tej metody do oceny efektu przeprowadzonego leczenia zostały uwzględnione w wielu publikacjach krajowych i zagranicznych. Uzyskano dane na temat skuteczności leczenia chorób naczyniowych kończyn dolnych za pomocą perftoranu [31]. W wyniku badania pacjentów w celu oceny skuteczności leczenia obliteracyjnego miażdżycy kończyn dolnych za pomocą perftoranu, stwierdzono zmniejszenie różnicy temperatur pomiędzy palcami i stopą w przypadku udanych zabiegów terapeutycznych. U 54 pacjentów, w wyniku leczenia, obserwowano poprawę stanu naczyń obwodowych z przejściem choroby od stadium III-B do stadium II-B, podczas gdy odpowiednia różnica temperatur między palcami i stopami zmniejszyła się z 4-5 ° C do 2-3 ° C.
Wysoki stopień wrażliwości TIK potwierdzają rejestracje zmian warunków normy fizjologicznej, co zapewnia identyfikację przedpatologicznych objawów i wariantów warunkowej normy fizjologicznej. Bardzo dobrze znane są zagraniczne doświadczenia w zakresie korzystania z technologii informacyjno-komunikacyjnych w ocenie pacjentów z wysokim ryzykiem choroby tętnic obwodowych kończyn dolnych, w tym nasilenia, funkcjonalności i jakości życia [38]. W badaniu wzięło udział 51 pacjentów (w tym 23 mężczyzn w wieku 70 ± 9,8 lat). Równolegle z ICT, pacjenci przeszli standardowe testy diagnostyczne (określenie wskaźnika kostka-ramię (ABI) i określenie ABI z ćwiczeniami, pomiar ciśnienia odcinkowego kończyn). Dwudziestu ośmiu pacjentów z TIK miało zaburzenia krążenia w obwodowych tętnicach kończyn dolnych, podczas gdy tylko 20 pacjentów miało nieprawidłowości w standardowych testach.
Nasi specjaliści z powodzeniem przeprowadzili podobne badania. Profil termograficzny powierzchni nogi badano u pacjentów z chorobą żylną kończyn dolnych (VBHK) za pomocą TIK i RT (radiografia termograficzna) w celu określenia wartości diagnostycznej różnych metod termograficznych w diagnostyce VBK [13]. Jako metodę referencyjną potwierdzającą obecność lub brak patologii żylnej, użyliśmy ultrasonograficznego angioskanningu (USAS) z kolorowym kodowaniem przepływu krwi na eksperckim urządzeniu Vivid-3 (General Electric, USA). Pierwsza grupa obejmowała 30 pacjentów z klasami XB C1-C2 (45 kończyn dolnych) i 29 osób zdrowych (58 kończyn dolnych), druga grupa obejmowała 25 pacjentów z klasami XB C3-C6 (38 kończyn dolnych) i 29 zdrowe osoby (58 kończyn dolnych). Określono odsetek koincydencji diagnoz ustalonych za pomocą różnych typów termografii i ich kombinacji z AECS. Obliczenie charakterystyki operacyjnej w pierwszej grupie (u pacjentów z XB klas C1-C2) wykazało, że metody ICT i RT były równie nieskuteczne w diagnozowaniu wczesnego stadium XB. Najwyższą czułość (odsetek pacjentów, u których wykryto patologiczny termogram) wystąpił w termometrii kombinowanej (63,6%). Swoistość (częstość występowania nieobecności patologicznych termogramów u zdrowych osób) była najwyższa w przypadku metody łączonej (76,4%), a także częstotliwości koincydencji diagnozy z metodą referencyjną (71,5%). W grupie drugiej najwyższą czułość (89%) i swoistość (91,5%) zarejestrowano metodą łączoną, podobnie jak częstotliwość koincydencji diagnozy z metodą referencyjną (91%). Aby wyjaśnić prawdziwe możliwości diagnostyczne metody w innych typach patologii żylnej, przeprowadzono podwójnie ślepe porównanie termogramów w trzeciej grupie (57 pacjentów, 114 kończyn). W grupie trzeciej, mieszanej, swoistość i czułość połączonej termografii wyniosły odpowiednio 86,7 i 87,9%. WB wykryto w UZAS w 35 przypadkach, choroba pozakrzepowa w fazie rekanalizacji - w 32, ostra zakrzepica żylna - u 16, patologia żylna nie została wykryta w 31 przypadkach. Według autorów zmiany w powierzchniowych i głębokich temperaturach u pacjentów z VB kończyn dolnych mają określoną wartość diagnostyczną, ale nie osiągają zdolności ASA. Szczególnie niewystarczająca skuteczność termografii jest pokazana na początkowych etapach VB, gdy praktycznie nie ma oznak stagnacji żylnej, dlatego metody termograficzne będą miały większe znaczenie kliniczne w monitorowaniu skuteczności leczenia choroby.
Skuteczność ICT oceniono również w innych postaciach przewlekłej niewydolności żylnej (CVI) [2]. W badaniu pacjenci zostali podzieleni następująco: żylaki (VD) - 1 690 (83,2%) osób; choroba zakrzepowo-zatorowa (PTFB) - 238 (11,7%); wrodzona angiodysplazja kończyn (VADK) - 103 (5,1%) pacjentów. W uznaniu VADK oprócz UZDAS wykorzystano obrazowanie termiczne, tomografię komputerową (CT) i / lub rezonans magnetyczny (MRI) oraz woltetrię. Na podstawie dużego materiału klinicznego autorzy określili czułość, swoistość i dokładność diagnostyczną UZDAS, CT i MRI, termografię w podczerwieni w weryfikacji różnych postaci CVI. Czułość metod wynosiła 94-98%; specyficzność - 90-95%; dokładność diagnostyczna - 92-96%. Wnioski autorów są następujące: UZDAS jest "złotym standardem" nieinwazyjnej diagnostyki wrodzonej i nabytej patologii krążenia obwodowego. Oprócz dwustronnego skanowania anonimowego, CT, MRI i termografia mogą być zawarte w algorytmie rozpoznawania VADK.
Wczesne wykrycie osób zagrożonych wystąpieniem choroby niedokrwiennej serca pozostaje ważnym zadaniem medycyny. Standardowymi instrumentalnymi badaniami układu sercowo-naczyniowego są elektrokardiografia, reheografia i dopplerografia. Za ich pomocą szacowane są parametry charakteryzujące funkcjonalny i organiczny stan serca, naczynia krwionośne, a także osobliwości ich regulacji aktywności. Znaczenie takich badań wynika również z faktu, że przy zaburzeniach autonomicznych regulacji napięcia naczyniowego dopływ krwi do mózgu może się zmniejszać, co zwiększa prawdopodobieństwo rozwoju stanów synchronicznych kolaptoidu i neuroprzekaźnika, w zakresie od 61% do 91% w ogólnej strukturze stanów omdlenia [23]. Monitorowanie reaktywności naczyniowej metodą TIK jest nowym nieinwazyjnym testem opartym na zmianie wzoru temperatury podczas i po okluzji. W tym duchu zbadano reakcję temperaturową dalszych paliczków palców na zamknięcie tętnicy ramiennej w celu oceny reaktywności wegetatywnej i ogólnej zdolności adaptacyjnej pacjenta w warunkach stresowych [30; 33; 52]. Bezstykowe obserwacje zmian temperatury na powierzchni ręki przeprowadzono za pomocą kamery termowizyjnej ThermaCAM SC3000 firmy FLIR Systems [30] w grupie kontrolnej 10 osób i grupie 15 pacjentów z zaburzoną autonomiczną regulacją naczyń w połączeniu z niezróżnicowaną dysplazją tkanki łącznej (NDST). Autorzy [30] zauważają, że metody Dopplera, sphygmo i reologii działają w obecności pulsującego przepływu krwi w naczyniach. W sztucznie okluzyjnych warunkach nie ma zmarszczek w kończynie, a obserwacja reakcji na okluzję staje się niemożliwa. Zaletą w tym przypadku technologii ICT jest to, że mierzenie takiego parametru, jak temperatura podczas okluzji, pozwala na nieinwazyjne badania odpowiedzi na test warunków skrajnych, które mogą służyć jako kryterium diagnostyczne do oceny stanu funkcjonalnego naczyń krwionośnych.
Przegląd i artykuły na temat badań z zakresu diabetologii [34; 41; 45; 46; 50] wykazało znaczenie ICT i znaczenie zastosowania metody do klinicznej oceny perfuzji obwodowej i żywotności tkanek, szczególnie w przypadku seryjnych pomiarów stosowanych do oceny wyników leczenia. Cukrzycę uważa się za chorobę na całym świecie, co prowadzi do największej liczby operacji amputacji kończyn, które odbywają się co 30 sekund, ponad 2500 kończyn dziennie [35]. W artykule opisano udane zastosowanie technik ICT do diagnozowania i monitorowania leczenia cukrzycowych owrzodzeń stopy u 63-letniego pacjenta (cukrzyca przez 13 lat). Dane uzyskano w punkcie wyjściowym oraz w 7, 14, 21, 35 i 48 dniu leczenia. Wrzody na stopie zostały wyleczone 48. dnia, co korelowało ze zdjęciem termograficznym. Termografia w podczerwieni jest zalecana przez autorów nie tylko do oceny gojenia się ran u pacjentów z cukrzycową stopą, ale także jako metoda monitorowania leczenia wrzodów i ran o innej etiologii.
Doświadczenie w ocenie możliwości termografii ciekłokrystalicznej w zakresie podczerwieni i ICT w kompleksowym leczeniu pacjentów z marskością wątroby, powikłanych nadciśnieniem wrotnym [32]. Metoda pozwala obiektywnie ocenić natężenie krążącego przepływu krwi wzdłuż naczyń krwionośnych przedniej ściany brzusznej, natomiast stwierdzono korelację wskaźników termograficznych z danymi ultrasonograficznymi i endoskopowymi. Praca opiera się na wynikach kompleksowych badań klinicznych, laboratoryjnych, ultrasonograficznych, endoskopowych i termograficznych 30 pacjentów z marskością wątroby, powikłanych nadciśnieniem wrotnym (PG). Wyniki sugerują, że ICT wykorzystujące kamerę termowizyjną ThermaCAM P65 zapewniają obiektywną informację o stopniu dopływu krwi do przedniej ściany brzusznej u pacjentów z CP powikłanym przez PG, co pozwala chirurgom określić wykonalność leczenia chirurgicznego i przeprowadzić nieinwazyjne monitorowanie stanu pacjenta w okresie pooperacyjnym.
Etiopatogenetyczne czynniki, które określają występowanie problemów w regionie czaszkowo-kręgowym, oprócz genetyki, uwzględniają uszkodzenia górnego odcinka szyjnego kręgosłupa. Badano zaburzenia hemodynamiczne w patologii czaszkowo-kręgu u nastolatków [19]. Praca oparta jest na wynikach kompleksowego badania 300 nastolatków w wieku od 14 do 18 lat z bólami kręgosłupa. Zastosowano następujące metody: kliniczną neurologiczną, radiologiczną, USG dopplerowską (UZDG), reenoencefalografię (REG), elektroencefalografię (EEG), zdalną termografię w podczerwieni głowy i szyi. Termografia w podczerwieni została przeprowadzona u 79 (43,9%) nastolatków z zaburzeniami krążenia w basenie kręgosłupa (VBB) i zmianami zwyrodnieniowo-dystroficznymi w odcinku szyjnym kręgosłupa. W wyniku przeprowadzonych badań stwierdzono objawy asymetrii termograficznej u 34 (43%) nastolatków, aw 94,4% odpowiadały one danym z UZDG i REG.
Termograficzne objawy jednostronnego zespołu tętnic kręgowych (SPA) wykryto u 53,2% badanych, co w 100% przypadków odpowiadało danym uzyskanym innymi metodami badania przepływu krwi w mózgu. Termograficzne objawy niewydolności kręgowo-podstawnej (VBN) wykryto w 19%, zgodność wyniosła 86,7%; Termograficzne oznaki stagnacji żylnej wykryto u 64,6% nastolatków, a w 100% w danych z USDG i REG. Termograficzne objawy niestabilności odcinka szyjnego kręgosłupa oraz zmiany zwyrodnieniowo-dystroficzne w nim występowały odpowiednio u 58 i 56% nastolatków i prawie zawsze były potwierdzane danymi rentgenowskimi. Badania wykazały wysoką skuteczność i dostateczną dokładność kompleksów dostępnych i nieinwazyjnych metod badania obszaru głowy i szyi w patologii odcinka szyjnego kręgosłupa u nastolatków jako złożonego, obiektywizującego zespołu bólowego oraz identyfikującego patologię i kompensacyjne możliwości przepływu krwi w krążeniu mózgowym w układzie kręgowo-podstawnym mózgu.
Badania dotyczące stosowania diagnostyki ICT prowadzone są również w innych obszarach neurologii. Tak więc w leczeniu pacjentów z kokcydią (zespołem bólu anokopczewiczego) skuteczność środków terapeutycznych w połączeniu z sesjami terapii manualnej oceniano za pomocą ICT [53]. Wykazano istotną zbieżność wyników termografii (spadek temperatury powierzchni na badanym obszarze) ze spadkiem poziomu bólu w trakcie leczenia, co jest bardziej informatywne niż klasyczne podejście do subiektywnej oceny bólu za pomocą kwestionariuszy i skal. Autorzy podkreślają również bezpieczeństwo monitorowania ICT w porównaniu z dynamiczną dyfrakcją rentgenowską [53].
Pozytywne wyniki uzyskano w reumatologii. Do diagnostyki zaburzeń mikronaczyniowych w twardzinie układowej i zespole Raynauda zastosowano kapilaroskopię, obrazowanie termiczne i laserową przepływomierz Dopplera [43]. Skuteczność diagnostyki w zastosowanych metodach wynosi odpowiednio 89, 74 i 72%, co pokazuje, że każde podejście, niezależnie od siebie, może być wykorzystane do zdiagnozowania tych chorób, ale dokładność diagnozy jest poprawiona przez zastosowanie wszystkich trzech metod w tym samym czasie. Dane dotyczące dynamicznych zmian mikrokrążenia uzyskanych za pomocą laserowej przepływometrii dopplerowskiej i obrazowania termicznego są bliskie, ale skuteczność tych metod jest znacznie gorsza od metody kapilarnej.
Wiele badań ocenia skuteczność obrazowania TIK w zakresie traumatologii i ortopedii, uzyskane dane są niejednoznaczne. Przeprowadzono prospektywne badanie z udziałem 100 pacjentów z podejrzeniem zespołu padaczkowego (grupa kontrolna - 30 osób zdrowych) [47]. W obu grupach wykonano TIK obręczy barkowej, u 73% pacjentów wystąpiły nieprawidłowości: hipotermię obserwowano u 51% pacjentów, a hipertermię obserwowano u 22% pacjentów. W grupie hipotermii - ograniczenie ruchów ramion było bardziej wyraźne niż w grupie hipertermii i grupie nienormalnej (p