CC BY
277
ндучно - о^дзо0лкиел*?не«и
ссщник
Здоровье и образование в XXI веке
2013, том 15 [11]
INFRARED THERMOGRAPHY AND THERMAL IMAGING IN MEDICAL DIAGNOSTICS: ADVANTAGES AND LIMITATIONS
Urakov A.L.
State budgetary educational institution of higher professional education “Izhevsk State Medical
Academy”, Russian Federation Ministry of Health, Department of General and Clinical Pharmacology, Izhevsk.
Was studied local temperature of the mucous membranes of the eyes, the mouth cavity and skin, subcutaneous fat, subcutaneous blood vessels of various body parts of adults and infants in norm and in pathology before and after local medicinal effects. Shown high security and informative prospects for the development of infrared thermal imaging for safe radiation diagnosis in medicine. Keywords: infrared radiation, temperature, thermal imaging, diagnostics.
ИНФРАКРАСНАЯ ТЕРМОГРАФИЯ И ТЕПЛОВАЯ ТОМОГРАФИЯ В МЕДИЦИНСКОЙ ДИАГНОСТИКЕ: ПРЕИМУЩЕСТВА И ОГРАНИЧЕНИЯ
Ураков А.Л.
ГБОУВПО «Ижевская государственная медицинская академия» МЗ РФ, кафедра общей и клинической фармакологии, г. Ижевск.
Проведено исследование локальной температуры слизистых оболочек органов зрения, полости рта, а также кожи, подкожно-жировой клетчатки, подкожных кровеносных сосудов различных частей тела взрослых и младенцев в норме и в патологии до и после локальных медикаментозных воздействий. Показана высокая безопасность, информативность и перспективность развития инфракрасного тепловидения для безопасной лучевой диагностики в медицине.
Ключевые слова: инфракрасное излучение, температура, тепловизор, диагностика.
—--------------------------------—
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) - головном исполнителе проекта по созданию Российского
индекса научного цитирования (РИНЦ).
Бесщник
Здоровье и образование в XXI веке
2013, том 15 [11]
последние годы достигнуты успехи в области лучевой
В
большие
диагностики в медицине [4,11], однако используемые традиционно рентгеновские и ультразвуковые способы и средства продолжают оказывать избыточное лучевое воздействие на пациентов и медицинских работников, что значительно снижает безопасность и сужает сферу применения методов в медицине [12]. Параллельно с этим развивается инфракрасное
тепловидение, которое исключает лучевое воздействие на людей [6,7,8,9]. В связи с этим инфракрасная термография может существенно обезопасить проводимые исследования и расширить сферу их применения в медицине [15,20,21,23]. Однако способы инфракрасной визуализации большинства органов и тканей организма человека 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 проведена в инфракрасном спектре излучения 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, вовремя 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. Для профилактики и лечения болезней использованы
качественные лекарственные средства. Обработка полученных термограмм
произведена с помощью программ Thermography Explorer и Image Processor.
Статистическая обработка результатов проведена с помощью программы BIOSTAT по общепринятой методике.
Результаты и их обсуждение.
Результаты проведенных исследований
показали, что локальная температура
органов и тканей является важнейшим симптомом диагностики их состояния и фактором локального взаимодействия лекарств [1,2,3,5], а тепловидение позволяет получать эту информацию безопасно для
здоровья пациентов и медицинских
работников [10,13,14]. Показано, что инфракрасная термография оголенных поверхностей тел, органов и тканей, расположенных на глубине до 1,5 см от исследуемой поверхности у здоровых,
больных и умирающих пациентов (у людей, находящихся в состояниях шока, комы,
наркоза, клинической смерти) расширяет диапазон получаемой информации, сферу применения лучевой диагностики и оптимизирует диагностику и лечение
[8,9,16,17,18,19,22].
Нами на протяжении нескольких лет были проведены комплексные и
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) - головном исполнителе проекта по созданию Российского
индекса научного цитирования (РИНЦ).
Бесщник
Здоровье и образование в XXI веке
2013, том 15 [11]
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.
Нами получен опыт применения
тепловизора в различных областях медицины. Результаты показывают, что инфракрасная термография высоко удобна, проста и безопасна в применении, как для пациентов, так и для медицинского
персонала даже при непрерывном
многочасовом мониторинге не только у взрослых добровольцев и пациентов, но и у беременных женщин, их плодов, новорожденных и младенцев в
перинатальном периоде [15,20,22]. Современная технология тепловидения
обеспечивает высокую скорость и точность получения информации, возможность ее компьютерной обработки с помощью
обычных компьютеров при использовании специальных программ (прежде всего с помощью программ thermography explorer и image processor).
Инфракрасную диагностику отличают следующие преимущества: бесконтактность, бесшумность, скрытность получения информации для исследуемого объекта и его соседей, портативность, возможность многочасового непрерывного мониторинга и «бесконечного» наблюдения за несколькими пациентами одновременно, независимость от освещенности объекта, высокая скорость получения информации, длительность ее хранение в «цифровом» варианте, возможность ее моментального анализа с помощью компьютерной обработки и возможность транспортировки и передачи полученных данных на большое расстояние по электронной почте. Особенно удобным в медицине является получение информации о температуре с расстояния в несколько метров от исследуемого объекта, что исключает распространение инфекции при лечении заразных больных и повышает точность измерений за счет сохранения исследуемого объекта в неизменном состоянии.
Показано, что метод инфракрасной диагностики лишен агрессивного влияния на
3
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ N° ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) - головном исполнителе проекта по созданию Российского
индекса научного цитирования (РИНЦ).
Вссщник
Здоровье и образование в XXI веке
2013, том 15 [11]
людей, животных и растения, поскольку исключает дополнительное воздействие лучей (электромагнитных колебаний) на исследуемые объекты. Дело в том, что инфракрасная термография основана на отрицательном, а не на положительном лучевом воздействии, поскольку построена на анализе исходящего от организма естественного теплового излучения.
Опыт применения метода показывает, что значительным преимуществом тепловидения является получение точной и срочной информации об особенностях теплового излучения в условиях, не требующих специальных мер защиты и физического контакта с биологическим объектом. В частности, многолетняя инфракрасная термография мест инъекций у пациентов, находящихся на госпитальном лечении в различных отделениях различных клиник, позволила нам раскрыть «тайну» локальной токсичности современных растворов для инъекций и описать новое заболевание, вызываемое лекарствами при инъекциях. Речь идет о впервые описанной нами болезни, которая получила название «Инъекционная болезнь кожи» [10,13,14].
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 убеждает нас в возможности совершенно безопасной лучевой диагностике различных болезней с помощью тепловидения. Происходящий прогресс в медицинской инфракрасной
термографии позволяет надеяться, что в ближайшие годы мир получит совершенно новые и безопасные технологии
инфракрасной диагностики терапевтических, хирургических, инфекционных, нервномышечных, стоматологических, кожных, офтальмологических, гинекологических, онкологических и детских болезней, а также сочетанных травм, локальных воспалений инфекционной и неинфекционной природы (в частности, аллергической), сердечнососудистых и эндокринных заболеваний, а также заболеваний системы крови. Более того, компьютерная инфракрасная
томография уже завтра позволит выявлять «невидимые» признаки жизни и смерти у пациентов, находящихся в таких критических состояниях, как шок, кома, клиническая смерть, а также позволит контролировать и управлять движением и действием лекарств, вводимых в их организм при реанимации.
В частности, особенно уникальным, на наш взгляд, является достижение в области лучевой диагностики коры головного мозга у новорожденного. Обнаружено, что тепловизорный мониторинг температуры кожи головы плода, проводимый после ее прорезывания, позволяет контролировать динамику температуры коры головного
- 4 -
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) - головном исполнителе проекта по созданию Российского
индекса научного цитирования (РИНЦ).
Вссщник
Здоровье и образование в XXI веке
2013, том 15 [11]
мозга, которая является производной аэробного метаболизма и отражает обеспеченность кислородом [15]. Выяснено, что при нормальном течении родов вся поверхность головы плода имеет либо одинаковую температуру, либо в области центральной щели черепа температура кожи может быть повышенной [20]. С другой стороны, при патологии беременности (при фетоплацентарной недостаточности, при внутриутробной гипоксии плода, при низкой устойчивости плода к гипоксии), а также при рождении плода в мекониальных водах кожа головы над центральным швом черепа в потужном периоде родов может периодически иметь более низкую температуру в связи с углублением гипоксии (или ишемии головного мозга плода) [23].
Вполне вероятно, что очень скоро тепловизорный мониторинг температуры кожи головы плода в потужном периоде родов может стать неотъемлемой частью стандарта акушерского пособия во всем мире [20].
Успехи в совершенствовании медицинских технологий инфракрасной термографии убеждают, что уже в самом ближайшем времени инфракрасная термография может составить достойную конкуренцию рентгеновским и
ультразвуковым методам диагностики. Дело в том, что тепловидение достаточно информативно, абсолютно безопасно, надежно и просто в применении, поэтому оно может быть отдано в руки каждого
человека для индивидуального применения, и люди смогут пользоваться им хоть 1000 раз на дню, а также каждый день и на протяжении всей своей жизни !
ЛИТЕРАТУРА
1. Дементьев В.Б., Ураков А.Л., Уракова Н.А. и др. Особенности эрозии патологического биологического агента при его вспенивании, нагревании и защелачивании. Химическая физика и мезоскопия. 2009. Т. 11, N 2, С. 229 - 234.
2. Ураков А.Л. Рецепт на температуру. Наука и жизнь. 1989. N 9. С. 38 - 42.
3. Ураков А.Л., Стрелкова Т.Н.,
Корепанова М.В., Уракова Н.А. Возможная роль качества лекарств в клиникофармацевтической оценке степени
безопасности инфузионной терапии.
Нижегородский медицинский журнал. 2004. N 1. С. 42-44.
4. Ураков Использование гравитационной фармакокинетики
А.Л., Уракова Н.А.
закономерностей внутриполостной лекарственных средств
для управления процессом их перемещения внутри полостей. Биомедицина. 2006. Т. 1, №
4. С. 66 - 67.
5. Уракова Н.А., Ураков А.Л., Черешнев
В.А., Михайлова Н.А., Дементьев В.Б., Толстолуцкий А.Ю. Гипергазированность, гипербаричность, гиперосмолярность,
гипертермичность, гиперщелочность и высокая поверхностная активность раствора
- 5 -
~ 5 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) - головном исполнителе проекта по созданию Российского
индекса научного цитирования (РИНЦ).
Вссщник
Здоровье и образование в XXI веке
2013, том 15 [11]
как факторы повышения его промывочной активности. Химическая физика и мезоскопия. 2007. Т. 9. № 3. С. 256 - 262.
6. Ураков А.Л., Уракова Н.А., Уракова Т.В., Касаткин А.А., Кашковский М.Л., Дементьев В.Б., Соколова Н.В., Шахов В.И., Решетников А.П., Сюткина Ю.С. Использование тепловизора для оценки постинъекционной и постинфузионной локальной токсичности растворов лекарственных средств. Проблемы экспертизы в медицине. 2009. Т. 09, №_1. С. 27 - 29.
7. Ураков А.Л., Уракова Н.А., Уракова Т.В., Касаткин А.А. Мониторинг инфракрасного излучения в области инъекции как способ оценки степени локальной агрессивности лекарств и инъекторов. Медицинский альманах. 2009. № 3. С. 133 - 136.
8. Ураков А.Л., Уракова Н.А., Уракова Т.В., Руднов В.А., Юшков Б.Г., Касаткин А.А., Козлова Т.С. Многоцветность изображения рук на экране тепловизора как показатель эффективности реанимационных мероприятий при клинической смерти. Вестник Уральской медицинской академической науки. 2010. № 1 (28). С. 57 -59.
9. Ураков А.Л., Уракова Н.А., Уракова Т.В., Касаткин А.А., Козлова Т.С. Влияние кратковременной гипоксии и ишемии на температуру кистей рук и цветовую гамму их изображения на экране тепловизора.
Медицинский альманах. 2010. № 2. С. 299 -301.
10. Ураков А.Л., Уракова Н.А.
Постинъекционные кровоподтеки,
инфильтраты, некрозы и абсцессы могут вызывать лекарства из-за отсутствия контроля их физико-химической
агрессивности. Современные проблемы науки и образования. 2012. № 5; ЦКЬ: www.science-education.ru/105-6812.
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. Ураков А.Л., Уракова Н.А., Касаткин А.А., Дементьев В.Б., Сойхер М.Г., Сойхер Е.М. Цифровая инфракрасная термография как метод лучевой диагностики будущего. Фундаментальные и прикладные науки сегодня. Материалы международной научнопрактической конференции. (25 - 26 июля 2013 г., Москва). Москва. 2013. С.31 - 33.
13. Уракова Н.А., Ураков А.Л.
Инъекционная болезнь кожи. Современные проблемы науки и образования. 2013. № 1; ЦКЬ: http://www.science-education.ru/107-
8171.
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
6-
~6~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) - головном исполнителе проекта по созданию Российского
индекса научного цитирования (РИНЦ).
Бесщник
Здоровье и образование в XXI веке
2013, том 15 [11]
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 Raynauds 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, N 4. P 116-118.
18. Nowakowski A. Active dynamic thermography and thermal thomography in medical diagnostics. Advantages and limitations. Lecture notes of the ICB seminar “Advances of infra-red thermal imaging in medicine” (Warsaw, 30 June - 3 July 2013). Edited by A.Nowakowski, J.Mercer. Warsaw. 2013. P. 25 -29.
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, N 2. P. 70 -72.
22. Urakov A.L., Urakova N.A., Kasatkin A.A. Dynamics of temperature and color in the infrared image fingertips hand as indicator of the life and death of a person. Lecture notes of the ICB seminar “Advances of infra-red thermal imaging in medicine” (Warsaw, 30 June - 3 July 2013). Edited by A.Nowakowski, J.Mercer. Warsaw. 2013. P. 99-101.
23. Urakova N.A. Decrease of the temperature of the head of the fetus during birth as a symptom of Hypoxia. Thermology International. 2013. V. 23. N 2. P. 74 -75.
—----------- —
~ 7 ~
Издание зарегистрировано в Федеральной службе по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации СМИ ПИ ЭЛ № ФС77-50518 Журнал представлен в НАУЧНОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ БИБЛИОТЕКЕ (НЭБ) - головном исполнителе проекта по созданию Российского
индекса научного цитирования (РИНЦ).
