Навигация
Физиологические основы термографии
25868
знаков
0
таблиц
0
изображений
2. Физиологические основы термографии
Температуру тела человека принято считать постоянной. Однако это постоянство относительно. Температура внутренних органов выше, чем поверхности тела, температура кожи изменчива. Меняется температура при изменениях окружающей среды в зависимости от физиологического состояния организма.
Вследствие чрезвычайно развитой сосудистой сети в коже и подкожной клетчатке состояние поверхностного кровотока является важным индикатором функционирования внутренних органов. При развитии патологических процессов во внутренних органах происходит рефлекторное изменение поверхностного кровотока, которое сопровождается изменением теплоотдачи. Таким образом, главным фактором, определяющим температуру кожи, является интенсивность кровообращения.
Вторым механизмом теплообразования являются метаболические процессы. Степень выраженности обмена веществ в ткани обусловлена интенсивностью происходящих в ней биохимических реакций. С их усилением увеличивается продукция тепла.
Третий фактор, обусловливающий тепловой баланс поверхностных тканей, - их теплопроводность. Она зависит от их толщины, структуры, расположения. В частности, теплоотдача тела человека определяется состоянием кожи и подкожной жировой клетчатки: их толщиной, развитостью основных структурных элементов, гидрофильностью.
В норме каждая область поверхности тела имеет характерный «тепловой рельеф». Над крупными кровеносными сосудами температура выше, чем в окружающих областях. Более высокая температура отмечается в зонах интенсивной васкуляризации, как, например, в области лба и глазниц, в околоротовой области, в верхней части молочных желез. Температура выше в складках кожи и впадинах, где перекрещиваются тепловые потоки.
Средние значения температуры кожи — 31—33°С. Но она различна в разных частях тела — от 24°С на большом пальце до 35°С в стернальной ямке. При этом кожная температура, как правило, одинакова на симметричных участках тела. Разница здесь не должна превышать 0,5—0,6°С. Физиологическая асимметрия на конечностях колеблется от 0,3 до 0,8°С, а на передней брюшной стенке не превышает 1°С. Перепад температур на протяжении 1 см более чем на 1°С с четкой границей (за исключением ушных раковин и лица), большей частью, свидетельствует о патологическом состоянии. У женщин наблюдаются периодические изменения температурного рельефа некоторых частей тела (молочных желез, области живота) в связи с менструальным циклом. Поэтому термографию указанных областей у них рекомендуется выполнять на 6—8-й день менструального цикла. Существенные изменения температурного рельефа возникают при многих патологических состояниях. При этом появляются зоны гипертермии или, наоборот, гипотермии, нарушается нормальный рисунок сосудов, регистрируется термоассиметрия на теле или конечностях, меняется осевой кожно-температурный градиент.
Определенные резервы повышения эффективности термографического исследования связаны с так называемой активной термографией.
Активная термография объединяет способы изучения термотопографии кожных покровов после физико-химических воздействий, на которые нормальные и опухолевые ткани реагируют неодинаково. Наиболее простой способ — холодовые пробы. Охлаждение исследуемой зоны аэрозолем этилового спирта в течение 10 мин или использование марлевых тампонов, смоченных спиртоэфирной смесью, дает возможность получить контрастные термограммы с четким отображением участков гипертермии.
Методика стрессорной термографии заключается в исследовании до и после охлаждения рук и предплечий в холодной воде ( + 8 - + 14°С) в течение 0,5—2 мин. Гипергликемическая проба основана на внутривенном введении в организм глюкозы. Злокачественные опухоли отвечают на эту пробу повышением температуры в зоне поражения на 0,7—3°С. Температура опухолей повышается также в условиях гипербарической оксигенации в кислородной лечебной барокамере.
3. Контактная жидкокристаллическая термография
Данная методика основана на свойстве жидких кристаллов изменять цвет в зависимости от изменения температуры. Жидкие кристаллы - это вещества, которые в определенном интервале температур образуют жидкую фазу, имеющую одновременно свойства жидкости и кристаллического тела. Как жидкости они обладают текучестью, как кристаллы — анизотропией оптических, электрических и других качеств (анизотропия — зависимость свойств среды от направления).
В настоящее время выпускаются промышленностью контактные жидкокристаллические термоиндикаторные пленки. Разработаны также специальные устройства, в которых имеется экран, покрытый жидкокристаллическим составом. В процессе термографии экран приближается к исследуемой части тела.
По цветному окрашиванию изображения с помощью калориметрической линейки судят о температуре поверхностных тканей.
4. Дистанционная инфракрасная термография
Любое нагретое тело излучает электромагнитные волны за счет преобразования энергии теплового движения частиц тела в энергию излучения. Поверхность тела человека, его органы и ткани, имеющие температуру жизнедеятельности 25-35С, выпускают тепловое излучение в инфракрасном диапазоне. Максимум излучения /если считать температуру кожи 30С/ лежит при длине волны 9.6 мкм.
Точнее можно охарактеризовать распределение энергии, испускаемой телом человека в инфракрасном диапазоне, следующими цифрами: на область длин волн 0.8 -5 мкм приходится всего 1% излучения, 5-9 мкм - 20, 9-16 мкм - 38 и от 16 мкм и выше 41%. По другим данным спектральное распределение энергии таково: диапазон 3-6 мкм 4%, 6-12 мкм - 37, 12-24 мкм - 41, 24-50 мкм - 14%.
В длинноволновой области спектра /5-25 мкм/ кожа человека излучает практически как абсолютно черное тело, имеющее температуру 27 С, независимо от расовой принадлежности, степени пигментации и других индивидуальных анатомо-физиологических особенностей. Абсолютно черным телом называется тело, поглощающее полностью все падающие на него электромагнитные волны при любой собственной температуре. Реальные тела не являются абсолютно черными, однако некоторые из них по оптическим свойствам близки к таковым, например, черный бархат в области видимого света.
В среднем 1 кв.см кожного покрова человека или живой ткани организма излучает около 40 Вт энергии. Инфракрасное излучение различных участков поверхности тела определяется тремя факторами: особенностями васкуляризации поверхностных тканей, уровнем метаболических процессов в них и различиями в теплопроводности.
Последние обусловлены, в основном, разным развитием жировой клетчатки. При соблюдении стандартных методических условий регистрируемая топография излучения характерна для данного человека и воспроизводится от наблюдения к наблюдению. Топография излучения для всех здоровых людей имеет много общего.
Нарушения инфракрасного излучения могут наблюдаться в следующих случаях:
1. необычные структурные соотношения сосудистой сети врожденные аномалии, сосудистые опухоли;
2. изменения тонуса сосудов - нарушения вегетативной иннервации, рефлекторные изменения тонуса;
3. местные расстройства кровообращения - травмы, тромбоз, склероз сосудов;
4. нарушения венозного кровотока – застой, обратный ток крови при недостаточности клапанов вен;
5. локальные изменения теплопродукции - воспалительные очаги, опухоли, некоторые другие заболевания;
6. изменения теплопроводности тканей - отек, уплотнения тканей, изменения содержания жира.
Инфракрасная термография - самый распространенный метод термографии. Он обеспечивает изображение теплового рельефа поверхности тела и измерение температуры в любом участке поверхности тела. Инфракрасную термографию осуществляют с помощью специальных приборов — термографов (тепловизоров).
Основными техническими характеристиками ИК-сканера являются порог температурной чувствительности, поле обзора, диапазон рабочих расстояний, параметры сканирования (число строк, число элементов в строке, частота кадров) и т.д. Сканеры выпускают с одно- и мпогоэлементными приемниками излучения (фотодиод, фоторезистор); охлаждение приемников осуществляется по циклу Стирлинга, термоэлектрически на основе эффекта Пельтье или жидким азотом. Спектральная чувствительность приемников излучения обычно лежит в одном из диапазонов 2-5 мкм или 8-14 мкм. Существующие комплексы обеспечивают точность порядка 0.2 град.С при 30 град.С.
Принцип действия термографа основан на том, что ИК-излучение от тела пациента попадает на зеркальную сканирующую систему. Эта система «просматривает» исследуемую область «построчно» и по кадрам. Тепловой луч, отразившись от зеркала, проходит через систему линз и далее подает на приемник излучения. Обычно это небольшая площадка размером менее одного миллиметра из сурьмянистого индия, выполняющего роль фотосопротивления. Для поддержания постоянной температуры приемник излучения помещают в сосуд, содержащий жидкий азот. Система сканирующего зеркала и линз позволяет направлять на приемник тепловое излучение из узкого телесного угла, т. е. с очень небольшого участка поверхности тела. Электрический сигнал из приемника передается на усилитель и затем в блок индикации. В итоге тепловое поле человека отображается в виде черно-белого или цветного изображения на экране прибора. Визуальное изучение этого изображения называют термоскопией. Это же изображение можно зафиксировать на фотохимической бумаге и получить термограмму. Новым направлением в термографии является использование в качестве приемника ИК-излучения пироэлектрических видиконов. Они работают в режиме электронного сканирования и не требуют системы охлаждения.
Современные модели термографов обеспечивают регистрацию температуры в пределах десятых долей градуса. Каждый участок исследуемой поверхности представлен на экране электронно-лучевой трубки в зависимости от его температуры более светлой или более темной областью или окрашен в условные цвета (цветная термоскопия). С помощью градуированной шкалы и теплового контрольного излучателя («черное тело») можно бесконтактно определять абсолютную температуру поверхности кожи или разность температур различных участков, т. е. выполнять термометрию.
При быстрой скорости сканирования появляется возможность получать до 16—20 кадров в 1 с, что позволяет наблюдать на экране изменение тепловых полей в реальном масштабе времени. Встроенный в аппарат компьютер обрабатывает изображения по заданиям, внесенным в память ЭВМ. Специальные компьютерные программы дают возможность точно локализовать участки изображения с аномальной светимостью, построить изотермальные кривые, объединяющие точки с одинаковой температурой, дать количественное выражение температурному рельефу поверхности тела. На черно-белой термограмме более светлые зоны соответствуют более нагретым областям. Однако прибор позволяет получать и обращенное - противоположное по светимости - изображение, в котором более нагретые участки выглядят более темными. Анализ термограмм на качественном уровне заключается в общем осмотре изображения, изучении теплового рисунка и распределения горячих и холодных зон. При визуальном анализе обращают особое внимание на выявление основных термографических синдромов патологических состояний: зоны гипертермии и гипотермии, нарушения структуры сосудистого рисунка. В отношении зоны гипертермии или гипотермии оценивают ее протяженность (ограниченная, протяженная или диффузная), локализацию, размеры, форму, очертания. Нарушение структуры сосудистого рисунка проявляется изменением количества, расположения и калибра сосудистых ветвей.
Количественный анализ дает возможность уточнить данные визуального осмотра термограммы и определить разность температуры исследуемого участка по сравнению с окружающими тканями или симметричным участком. Термограммы здорового человека имеют типичный для каждой области тела вид.
Для воспалительных процессов характерна зона гипертермии, соответствующая области инфильтрации, имеющая неоднородную структуру и разницу в температуре с окружающими тканями в пределах 0,7-1° при хроническом воспалении, 1 -1,5° при остром воспалении и свыше 1,5-2°- при гнойно-деструктивном процессе.
Для злокачественной опухоли характерна зона интенсивной гипертермии (на 2-2,5° выше температуры симметричной области). Структура участка гипертермии однородна, контуры сравнительно четкие, видны расширенные сосуды.
При нарушении артериального кровообращения (ангиоспазм, сужении или полный стеноз сосуда) определяется зона гипотермии, которая по положению, форме и размерам соответствует области снижения кровотока. Наоборот, при венозном тромбозе, тромбофлебите, посттромбофлебитическом синдроме в соответствующей области обычно отмечается зона повышенной температуры (гипертермия). Кроме того, при расстройствах кровотока наблюдается изменение обычного сосудистого рисунка, свойственного данному анатомическому региону.
Термография находит применение при проведении диспансеризации населения и в диагностике патологических состояний, в первую очередь расстройств кровообращения, воспалительных, опухолевых и некоторых профессиональных заболеваний. С помощью термограмм выявляют нарушения мозгового кровотока, окклюзии артерий и вен конечностей. Регистрация теплового рельефа позволяет зафиксировать ранние изменения кровообращения при вибрационной болезни, варикозном расширении вен, начинающемся атеросклерозе артерий.
Очаги повышения температуры на поверхности тела наблюдаются при острой пневмонии, миокардите, острых заболеваниях брюшных органов. В частности, при неясных симптомах «острого живота» термография позволяет получить ценные косвенные признаки для дифференциальной диагностики острого холецистита, острого панкреатита и острого аппендицита. Безусловно, полезна термография в оценке активности артрита, бурсита, в определении границ ожогового поражения или зоны отморожения.
В отношении раковых заболеваний термография оказалась наиболее полезной при исследовании молочных желез.
Термография может считаться важным способом диспансеризации в замкнутых коллективах: в детских учреждениях и учебных заведениях, в ведомственных коллективах, на промышленных предприятиях с относительно постоянным составом рабочих. При первой диспансеризации каждому члену коллектива проводят проверочное термографическое исследование и получают исходные, так называемые базисные термограммы. Ввиду индивидуального постоянства термографической картины повторные термограммы дают основание для выявления лиц с изменением температурного рельефа. А это своевременно сигнализирует о ранних циркуляторных, нейроэндокринных и предраковых состояниях.
5. Радиотермометрия (СВЧ-термометрия)
Радиотермометрия - измерение температуры внутренних органов и тканей по собственному их излучению. Очень давно известно, что человек является источником радиоизлучения. Впервые применили регистрацию этого излучения для медицинской диагностики А. Баррет и П. Майерс в 1975г.
При радиотермометрии производится измерение температуры столба ткани определенной глубины с помощью микроволнового радиометра. Если известно значение температуры кожи данной области, то можно вычислить температуру на любой глубине. Того же можно добиться, применяя регистрацию температуры на двух разных длинах волн.
Ценность метода усиливается тем, что температура глубинных тканей, с одной стороны, очень постоянна, а с другой - почти моментально меняется под влиянием ряда медикаментозных средств, в частности сосудорасширяющих препаратов. Это дает возможность проводить функциональные исследования, например, при решении вопроса об уровне ампутации при окклюзии сосудов конечностей.
Похожие работы
... при поражении различных участков мозга, однако всякий раз нарушается вся речь, то есть возникает системный эффект в ответ на нарушение любого звена или уровня организации речи. афазия расстройство речь § 1.3 Клинический аспект В справочнике Харрисона афазии посвящена целая глава, где описаны основные формы афазии, этиология данного нарушения, анатомическая локализация данного поражения, ...
Хронічний неспецифічний, клінічний перебіг, класифікація, критерії діагностики та принципи лікування
... неспецифічний невиразковий коліт у дітей. Предмет дослідження: фактори ризику, що сприяють виникненню ХННК, концепція його формування, клінічний перебіг у дітей різних вікових груп, класифікація, критерії діагностики й принципи терапії ХННК у дитячому віці. Методи дослідження: клініко-інструментальне обстеження товстої кишки (ректоскопія, іригографія, гістологія), визначення товстокишечного ...
... ); в области выслушивания звуков над легочной артерией (во втором межреберье у левого края грудины) и в области трехстворчатого клапана (в четвертом - пятом межреберье у правого края грудины). ПРИБОРЫ ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ. ТЕРМОГРАФИЯ. В человеческом организме вследствие экзотермических биохимических процессов в клетках и тканях, а также за счет высвобождения энергии, ...
... рентгенологічних обстежень, що знижує променеве навантаження на грудні залози. ВИСНОВКИ 1. У дисертації узагальнені основні теоретичні підходи та запропонована медична технологія ранньої діагностики та вторинної профілактики раку грудної залози у загальних лікувальних закладах, яка являється новим науковим рішенням у діагностиці раку на ранніх стадіях та напрямком у виявленні, лікуванн ...
0 комментариев