Тепловизионная диагностика реферат. Кафедра фтизиопульмонологии и лучевой диагностики. Дисциплина лучевые методы визуализации клинических данных. Внеаудиторная самостоятельная работа Тепловизионный способ лучевой диагностики
 Скачать 120 Kb.
|
|
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.  Кафедра фтизиопульмонологии и лучевой диагностики. Дисциплина: лучевые методы визуализации клинических данных. Внеаудиторная самостоятельная работа Тепловизионный способ лучевой диагностики. Работу выполнила: студентка 2 курса, 3 группы, лечебного факультета Мишина Анастасия Кирилловна. г. Волгоград 2021 Содержание. I. Введение…………………………………………………………………………3 II. Биофизические аспекты тепловидения……………………………………….6 III. Физико – технические основы аспекты тепловидения……………………..8 IV. Методы и методики тепловизионного исследования……………………..11 V.Области применения тепловидения в медицине……………………………13 VI. Заключение…………………………………………………………………..15 VII.Список использованной литературы………………………………………16 I. Введение. Тепловидение – это научно-техническое направление, изучающее физические основы, методы и приборы (тепловизоры), обеспечивающие возможность наблюдения слабонагретых объектов. Тепловизионный метод (термография) – метод регистрации естественного теплового излучения тела человека в инфракрасной области электромагнитного спектра. Тепловизионный метод - единственный диагностический метод, позволяющий дать оценку тепловым процессам в организме человека. Он позволяет получить информацию о пространственном распределении температуры по поверхности тела человека. При различных видах патологии прямо или косвенно нарушается теплопродукция, теплообмен и терморегуляция в пораженных тканях и органах. Температурные изменения отражают нарушения кровообращения и метаболизма. В современной медицине тепловизионное обследование представляет мощный диагностический метод, позволяющий выявлять такие патологии, которые плохо поддаются контролю другими способами. Тепловизионное обследование служит для диагностики на ранних стадиях (до рентгенологических проявлений, а в некоторых случаях задолго до появления жалоб больного) следующих заболеваний: воспаление и опухоли молочных желез, органов гинекологической сферы, кожи, лимфоузлов, ЛОР-заболевания, поражения нервов и сосудов конечностей, варикозное расширение вен; воспалительные заболевания желудочно-кишечного тракта, печени, почек; остеохондроз и опухоли позвоночника. Исторические сведения о тепловизионной диагностике: Первым тепловизионным прибором был появившийся в конце 20-х годов 20 века эвапорограф — сравнительно малочувствительное устройство без сканирования. Это устройство было разработано немецкими инженерами и использовалось в военном деле, однако на создание изображения уходило много времени, оно было малоконтрастным, легко затмевалось посторонними шумами. В последующие годы разработка и совершенствование подобных приборов велась во многих странах (СССР, Великобритания, Франция, Китай и др.) также в основном с целью разработки военной техники. Первые сканирующие приборы получили название термографических камер. Это системы с одноэлементным приемником излучения, двумерной малокадровой разверткой и регистрацией изображения на фотографической пленке. В 1952 г. для Армии США была создана первая термографическая камера. В период 1956—1960 гг. при поддержке вооруженных сил началось довольно быстрое развитие термографических камер, которые затем стали применяться почти исключительно в мирных целях. Впервые тепловизионная диагностика в клинической практике была применена Канадским хирургом доктором Лоусоном в 1956 году. Он применил прибор ночного видения, использовавшейся в военных целях, для ранней диагностики раковой опухоли молочных желез у женщин. В период с 1956—1957 Лоусон опубликовал свои классические работы, посвященные диагностике рака молочной железы с использованием тепловизионного принципа, что спровоцировало бум интереса мировой медицины к применению такого метода. В своих исследованиях Лоусон отмечал повышение температуры кожи в случае наличия раковых опухолей груди и частое превышение температуры венозной крови над температурой артериальной в области опухоли. Было организовано множество исследований, проводились скрининги населения, в которых участвовали многие тысячи людей. 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. После этого тепловидение стало широко 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 и развивающихся странах, таких как Германия, Норвегия, Швеция, Дания, Италия, США, Канада, Япония, Китай, Россия и многих других. Лидерами по производству тепловизионной техники являются США, Япония, Швеция и Россия. II. 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. 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. В норме каждая область тела имеет свой «тепловой рельеф», по изменению которого судят о наличии патологического процесса. У здорового человека распределение температур симметрично относительно средней линии тела. Нарушение этой симметрии и служит основным критерием тепловизионной диагностики заболеваний. Различные патологические состояния характеризуются термоасимметрией и наличием температурного градиента между зоной повышенного или пониженного излучения и симметричным участком тела, что отражается на термографической картине. Количественным выражением термоасимметрии служит величина перепада температуры между нормой и имеющимся значением. Основные причины возникновения температурной асимметрии: 1)Врожденная сосудистая патология, включая сосудистые опухоли. 2)Вегетативные расстройства, приводящие к нарушению регуляции сосудистого тонуса. 3)Нарушения кровообращения в связи с травмой, тромбозом, эмболией, склерозом сосудов. 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. III. Физико – технические основы аспекты тепловидения. Физические законы теплового излучения были изначально созданы для абсолютно чёрного тела, то есть такого, которое поглощает всё падающее на него излучение во всем спектре электромагнитных волн. Излучение черного тела рассчитывается теоретически и подчиняется ряду законов. И, хотя, абсолютно черного тела в природе не существует, применение законов его излучения даёт возможность изучать закономерности излучения любых нагретых тел. Основными законами теплового излучения для абсолютно черного тела являются законы: Кирхгофа, Планка, Вина, Стефана–Больцмана. Температура является количественной мерой степени нагретости тел. С позиции термодинамики температура определяется средней кинетической энергией колебательных движений атомов, ионов и колебательно – вращательных движений молекул. Все объекты, имеющие температуру выше абсолютного нуля (-273,15 градусов Цельсия), испускают электромагнитные волны. Излучение, испускаемое нагретыми телами, называется тепловым. Тепловое излучение преимущественно занимает инфракрасный диапазон спектра электромагнитных волн (длинна волны от 0,78 до 1000 мкм), в коротковолновой части он граничит с видимым диапазоном, в длинноволновой – с микроволновым. Человеческое тело, как источником теплового излучения, имеет неоднородное поверхностное распределение температуры, которое видоизменяется как при наличии патологий, приеме медицинских препаратов, проведении нагрузочных проб, так и при осуществлении естественной терморегуляции организма. Высокая чувствительность пространственно – временной динамики температуры к воздействующим факторам говорит о широких возможностях диагностических методов, основанных на тепловизионных измерениях. Тепловизоры – устройства для наблюдения за распределением температуры исследуемой поверхности. Принцип действия тепловизионных приборов основан на преобразовании теплового излучения объектов в видимое изображение, выводимое на монитор. На сегодняшний день можно выделить 4 поколения развития тепловизионной техники. Нулевое – приборы с двумерной оптико – механической системой обработки изображения и одиночным приёмником излучения. Первое – устройства с одномерной оптико – механической системой обработки изображения и одномерной линейкой фотоприёмников излучения. Второе - устройства с одномерной оптико – механической системой обработки изображения и матрицей фотоприёмников виде 2 – 6 линеек. Третье – приборы не используют оптико – механическую систему обработки изображения, в качестве приёмников излучения имеют фокально – плоскостные матрицы фотоэлементов. В современной медицине все чаще используется третье поколение приборов – матричные приёмники излучения (МПИ). Однако, чаще всего, тепловизоры, применяемые сейчас в тепловизионной диагностике, представляют собой сканирующие устройства, состоящие из систем зеркал, фокусирующих инфракрасное излучение от поверхности тела на чувствительный приемник. Такой приемник требует охлаждения, которое обеспечивает высокую чувствительность. В приборе тепловое излучение последовательно преобразуется в электрический сигнал, усиливающийся и регистрирующийся как полутоновое изображение. В настоящее время применяются тепловизоры с оптико-механическим сканированием, в которых за счет пространственной развертки изображения осуществляется последовательное преобразование инфракрасного излучения в видимое. В целом, устройство тепловизионных приборов можно разделить на два функциональных блока: блок сканирования – содержит устройства сканирования, воспринимающие устройства и преобразователи ИК – излучения. электронно – осциллографический блок – включает аппаратуру электронной обработки, блок питания и отображающую систему (монитор). Одним из главных условий формирования инфракрасного изображения объекта является наличие температурного контраста или контраста коэффициентов излучения между объектом и фоном, а также в пределах контура объекта – между его отдельными элементами. Современные тепловизионные приборы способны воспринимать температурные контрасты на уровне 0,01° К. Большинство тепловизоров работают в диапазонах 3–5 мкм и 8–14 мкм. IV. Методы и методики тепловизионного исследования. В целом, методы тепловизионной диагностики можно разделить на методы, использующие миллиметровый диапазон инфракрасной части спектра и методы, использующие дециметровый диапазон инфракрасной части спектра. В миллиметровом диапазоне возможны контактные и дистанционные методы. Дистанционные методы основаны на регистрации радиояркостной температуры, соответствующей мощности инфракрасного излучения с поверхности тела человека. Осуществляются с помощью тепловизионных приборов. Такая методика называется инфракрасной термографией (ИКТГ). Контактные методы основаны на свойстве жидких кристаллов изменять цвет в зависимости от изменения температуры. Методика – контактная жидкокристаллическая термография (КЖТ). Осуществляется с помощью жидкокристаллических индикаторов. Используют либо жидкокристаллические термоиндикаторные пленки, которые непосредственно накладываются на исследуемый участок тела, либо экраны, покрытые жидкокристаллическим составом, которые приближаются к телу. По цветному окрашиванию плёнки или экрана с помощью калориметрической шкалы судят о температуре поверхностных тканей. В дециметровом диапазоне можно выделить СВЧ – термометрию (радиотермометрию). Микроволновая радиотермометрия - метод диагностики, основанный на измерении излучения тканей в микроволновом диапазоне. Интенсивность собственного излучения тканей в этом частотном диапазоне определяется их температурой. В отличие от инфракрасной термографии, которая измеряет температуру кожи, микроволновая радиотермометрия позволяет неинвазивно выявлять тепловые аномалии на глубине нескольких сантиметров. Осуществляется с помощью микроволнового радиометра. Наиболее часто этот метод используется для обследования молочных желез, поэтому появляется термин «микроволновая маммография». Среди дистанционных методов можно также отметить оптическую когерентную томографию. Оптическая когерентная томография (ОКТ) основана на регистрации степени рассеяния зондирующего излучения назад на оптических неоднородностях с измерением соответствующей задержки и построении на этих данных объёмного изображения. Физический принцип ОКТ аналогичен принципу ультразвукового исследованию, однако используется оптическое излучение ближнего инфракрасного диапазона (843 нм), а не акустические волны. Метод позволяет получить изображение оптически прозрачных тканей с высоким разрешением. Позволяет оценить на гистологическом уровне морфологию ткани, при этом неинвазивно и даже бесконтактно. В клинической практике метод используется для офтальмологических исследований. V.Области применения тепловидения в медицине. Термография позволяет выявить и прояснить на ранней, доклинической стадии патологические и функциональные нарушения внутренних органов. Области применения в медицинской диагностике: Внутренние болезни - диабетическая ангиопатия, атеросклероз, эндартериит сосудов конечностей, болезнь Рейно, гепатиты, нарушения вегетативной регуляции, миокардит, бронхит, воспалительные заболевания почек, мочевого пузыря, и др. Диагностика нарушений кровообращения. С помощью тепловидения можно увидеть варикозные и склерозные процессы, оценить общее кровоснабжение исследуемой области, судить о расширении или сужении сосудов. Травматология - остеохондроз, сколиоз позвоночника, нейропатия периферических нервов, воспалительные заболевания крупных суставов различной этиологии, остеомиелит и др. Онкология - различные виды опухолей. Акушерство и гинекология - доброкачественные и злокачественные опухоли, кисты молочной железы, мастит. Диагностика щитовидной железы – показано, что доброкачественные опухоли щитовидной железы выглядят гипотермичными участками ткани щитовидной железы, злокачественные – гипертермичными. Оториноларингология - параличи и парезы лицевых нервов, аллергический ринит, воспаления придаточных пазух носа и др. Фармакология - получение объективных данных о воздействии противовоспалительных и сосудорасширяющих лекарств и др. Оптическая когерентная томография в офтальмологии используется для исследования роговичного среза, угла передней камеры, радужной оболочки. Измерение температуры является самым первым симптомом, указывающим нам на болезнь. Температурные реакции, в силу своей универсальности, возникают при всех типах заболеваний: бактериальных, вирусных, аллергических, нервно-психических. VI. Заключение. В медицине успешно применяется сравнительно новый метод исследования - тепловидение. В его основе лежит дистантная (или контактная) визуализация инфракрасного излучения тканей, осуществляемая с помощью специальных оптико-электронных приборов - тепловизоров. Интенсивность ИК излучения, регистрируемого тепловизором, характеризует тепловое состояние тканей, их температуру. Этот метод позволяет тонко улавливать даже начальные стадии воспалительных, сосудистых и некоторых опухолевых процессов. В зависимости от повышения или понижения местной температуры на фоне привычных очертаний органа или конечности усиливается или, напротив, ослабевает свечение тканей в области патологии. Согласно многочисленным наблюдениям, для каждого человека характерно определенное симметричное распределение температуры по поверхности тела. На выявлении, главным образом, асимметрий теплоизлучения и базируются диагностические возможности тепловидения. Тепловизионный метод отличается абсолютной безопасностью, простотой и быстротой исследования, отсутствием каких бы то ни было противопоказаний. Тепловидение дает одновременное представление об анатомо – топографических и функциональных изменениях в пораженной зоне. VII.Список использованной литературы: Иваницкий Г.Р., Деев А.А., Хижняк Е.П., Хижняк Л.Н. Анализ теплового рельефа на теле человека. – статья в журнале «Технологии живых систем», Том 4, № 5 – 6, с 55 – 73, Москва, 2015 г. Иваницкий Г.Р. Современное матричное тепловидение в биомедицине. – статья в журнале «Успехи физических наук», Том 176, № 12, с 1293 – 1320, Москва, 2016 г. Колесов С. Н., Воловик М. Г. Современная методология тепловизионных исследований и тепловизионная диагностическая аппаратура. – статья в журнале «Оптический журнал», Том 80, № 6, с 59 – 67, Нижний Новгород, 2014 г. Линденбратен Л.Д., Королюк И.П. Медицинская радиология. – учебное пособие, Москва, 2014г. Сагайдачный А.А., Скрипаль А.В., Усанов Д.А. Тепловизионная медицинская диагностика (2 – е издание). – учебное пособие, Саратов, 2019 г. |