Биофизические основы медицинского тепловидения

Одним их перспективных применений тепловизоров является их использование в медицинской термографии - методе пассивной диагностики заболеваний. Температурная реакция (изменение температуры) на заболевание или воспалительный процесс свойственна всем органам, поэтому теплограмма обладает достаточным информационным объемом, необходимым при диагностике заболеваний в различных областях медицины.

Медицинская термография позволяет обнаружить и распознать патологические изменения внутри организма на ранней, доклинической стадии. При комплексной диагностике заболевания термография обеспечивает дополнительную ценную информацию о наличии и тяжести воспалительного процесса и позволяет оценить эффективность консервативного лечения.

С биофизической точки зрения дело обстоит следующим образом. Максимум излучения живых тканей, имеющих температуру около 37°С, расположен вблизи длины волны 10 мкм, т.е. в невидимой области спектра. Поэтому информация, видимая в ИК-диапазоне при использовании тепловизоров, существенно превосходит по диагностической значимости ту информацию, которую мы видим в оптическом диапазоне. Оптический диапазон - очень узкая часть всего спектра ЭМ-волн, большая же часть мира для нашего восприятия закрыта, т.е. мы получаем через глаза лишь очень малую часть информации об окружающем мире. Что же касается излучений, исходящих от человека, то наибольшая часть, около 70% испускаемого от него спектра электромагнитных излучений, приходится на зону ИК-излучения (Рис.2.2.1.). Значение этого факта для оценки диагностической значимости ИК-излучения в медицине трудно переоценить. Фактически, тепловизор намного больше «видит» человека, чем человеческий глаз. (2)

Интенсивность

излучения

Частоты

Рис. 2.2.1 Типичное распределение интенсивности излучения человеческого тела по частотам.

При температурах, характерных для биообъектов, максимум излучения приходится на область частот 1013 Гц, что соответствует длине волны 10 микрон, т.е. инфракрасным лучам. Интенсивность теплового излучения поверхности тела зависит от активности сосудистых реакций, характера общих и местных обменных процессов, анатомических особенностей участков тела и других факторов. Другими словами, ИК- излучение различных областей человеческого тела находится в прямой зависимости от их кровенаполнения. Поэтому любой патологический процесс, так или иначе вовлекающий сосудистую систему, находит свое отражение на термограммах. Тепловизионная картина той или иной области тела зависит от функционального состояния артерий, вен. При наличии какого-либо патологического процесса, сопровождающегося воспалительными реакциями, нарушениями кровообращения, обмена веществ, происходит изменение нормальной картины распределения температуры по поверхности тела, что и фиксируется в виде температурной асимметрии.(3)

На термограммах патологическая термоасимметрия определяется зонами повышенного или пониженного теплового излучения. Величина температурного перепада при патологии обычно превышает 0.5°С и может достигать 2-3° С и более. Примеры термограмм некоторых пациентов приведены на рис. 2.2.2.-2.2.3.

Рис.2.2.2. Липома на уровне остистого отростка L.3 позвонка. Очаг гипотермии в проекции липомы на фоне поясничного остеохондроза.

Рис.2.2.3. Опоясывающий лишай. Мелкоточечная гипертермия в проекции очага поражения вдоль левого реберного края.

диагностический тепловидение медицинский

Противопоказаний к термографии не существует. Исследования можно повторять многократно. Современную термографию проводят бесконтактным способом. Бесконтактное исследование может быть выполнено как термоскопия (визуализация теплового поля тела или его части на экране тепловизора), термометрия (измерение температуры поверхности тела с помощью градуированной шкалы и эталонного излучателя) и термография (регистрация теплового поля на электронных и бумажных носителях в виде цветной термограммы). При уменьшении температуры каких-либо участков тела изменяется величина потока излучения и воспроизводится на экране дисплея в виде цветного изображения - термограммы. При этом обычно аномально холодные зоны визуализируются в черно- синих тонах, аномально горячие - в красных и оранжевых тонах, нормальные- в виде зеленых и желтых тонов (рис. 2.2.4.).