Медицинское тепловидение: возможности и перспективы метода

При инфекционных и воспалительных процессах, травмах и злокачественных новообразованиях возможно повышение температуры тела, а при ишемии – гипотермия. Температура – важная физическая и биологическая величина и ключевой показатель состояния здоровья человека. Она выступает в качестве ведущего индикатора при скрининге большинства медицинских патологий как хирургического, так и терапевтического и гинекологического профилей. Медицинское тепловидение – современный диагностический дистанционный неинвазивный информативный метод, не имеющий лучевой нагрузки и противопоказаний, в основе которого лежит регистрация естественного теплового излучения тела человека в невидимой инфракрасной области электромагнитного спектра. Так как физиологические изменения предшествуют коррекции анатомических структур, наблюдаемых при классической медицинской визуализации, инфракрасная термография позволяет выявить патологические состояния и новообразования задолго до подтверждения данных состояний другими методами диагностики. Отдельно необходимо отметить, что метод является эффективным при выявлении вирусных заболеваний. С помощью медицинской термографии возможно проводить мониторинг течения заболевания в динамике: от скрининга и диагностики до контроля лечения и реабилитации. Метод является широко используемым во многих областях медицины и пригодным для многократного применения. В работе были проанализированы актуальные источники отечественной и  зарубежной литературы по  применению и  возможностям метода медицинской термографии в  различных областях медицины. Оценены возможности и  перспективы медицинского тепловидения в реалиях современной медицинской практики. 

1. Cardone D., Pinti P., Merla A. Thermal Infrared Imaging-Based Computational Psychophysiology for Psychometrics. Comput Math Methods Med. 2015;984353. https://doi.org/10.1155/2015/984353.

2. Nazıroğlu M., Braidy N. Thermo-Sensitive TRP Channels: Novel Targets for Treating Chemotherapy-Induced Peripheral Pain. Front Physiol. 2017;8:1040. https://doi.org/10.3389/fphys.2017.01040.

3. Machoy M., Szyszka-Sommerfeld L., Rahnama M., Koprowski R., Wilczyński S., Woźniak K. Diagnosis of Temporomandibular Disorders Using Thermovision Imaging. Pain Res Manag. 2020;5481365. https://doi.org/10.1155/2020/5481365.

4. Barbosa J.S., Amorim A., Arruda M., Medeiros G., Freitas A., Vieira L. et al. Infrared thermography assessment of patients with temporomandibular disorders. Dentomaxillofac Radiol. 2020;49(4):20190392. https://doi.org/10.1259/dmfr.20190392.

5. Damião C.P., Montero J.R.G., Moran M.B.H., de Oliveira Marçal E. Silva Carvalho M.E., de Farias C.G., Brito I.B. et al. Application of thermography in the diagnostic investigation of thyroid nodules. Endocr J. 2021;68(5):573–581. https://doi.org/10.1507/endocrj.EJ20-0541.

6. Ilo A., Romsi P., Mäkelä J. Infrared Thermography and Vascular Disorders in Diabetic Feet. J Diabetes Sci Technol. 2020;14(1):28–36. https://doi.org/10.1177/1932296819871270.

7. Nergård S., Mercer J.B., de Weerd L. Impact on Abdominal Skin Perfusion following Abdominoplasty. Plast Reconstr Surg Glob Open. 2021;9(1):e3343. https://doi.org/10.1097/GOX.0000000000003343.

8. Wang L.T., Cleveland R.H., Binder W., Zwerdling R.G., Stamoulis C., Ptak T. et al. Similarity of chest X-ray and thermal imaging of focal pneumonia: a randomised proof of concept study at a large urban teaching hospital. BMJ Open. 2018;8(1):e017964. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2017-017964.

9. Морозов А.М., Мохов Е.М., Кадыков В.А., Панова А.В. Медицинская термография: возможности и перспективы. Казанский медицинский журнал. 2018;99(2):264–270. https://doi.org/10.17816/KMJ2018-264.

10. Ураков А.Л., Уракова Н.А., Уракова Т.В. Инфракрасный самоконтроль молочных желез. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016;(7–2):217–220. (In Russ.) Режим доступа: https://applied-research.ru/ru/article/view?id=9796.

11. Mambou S.J., Maresova P., Krejcar O., Selamat A., Kuca K. Breast Cancer Detection Using Infrared Thermal Imaging and a Deep Learning Model. Sensors (Basel). 2018;18(9):2799. https://doi.org/10.3390/s18092799.

12. Saygin D., Highland K.B., Tonelli A.R. Microvascular involvement in systemic sclerosis and systemic lupus erythematosus. Microcirculation. 2019;26(3):e12440. https://doi.org/10.1111/micc.12440.

13. Thatcher J.E., Squiers J.J., Kanick S.C., King D.R., Lu Y., Wang Y. et al. Imaging Techniques for Clinical Burn Assessment with a Focus on Multispectral Imaging. Adv Wound Care (New Rochelle). 2016;5(8):360–378. https://doi.org/10.1089/wound.2015.0684.

14. Jayachandran M., Rodriguez S., Solis E., Lei J., Godavarty A. Critical Review of Noninvasive Optical Technologies for Wound Imaging. Adv Wound Care (New Rochelle). 2016;5(8):349–359. https://doi.org/10.1089/wound.2015.0678.

15. Khaksari K., Nguyen T., Hill B., Quang T., Perreault J., Gorti V. et al. Review of the efficacy of infrared thermography for screening infectious diseases with applications to COVID-19. J Med Imaging (Bellingham). 2021;8(1 Suppl.):010901. https://doi.org/10.1117/1.JMI.8.S1.010901.

16. Zhou Y., Ghassemi P., Chen M., McBride D., Casamento J.P., Pfefer T.J., Wang Q. Clinical evaluation of fever-screening thermography: impact of consensus guidelines and facial measurement location. J Biomed Opt. 2020;25(9):097002. https://doi.org/10.1117/1.JBO.25.9.097002.

17. Chojnowski M. Infrared thermal imaging in connective tissue diseases. Reumatologia. 2017;55(1):38–43. https://doi.org/10.5114/reum.2017.66686.

18. Хижняк Е.П., Хижняк Л.Н., Маевский Е.И., Смуров С.В. Возможности выявления больных с помощью тепловизора. Проблемы и перспективы. Вестник новых медицинских технологий. 2020;27(4):110–114. https://doi.org/10.24411/1609-2163-2020-16775.

19. Allen J., Howell K. Microvascular imaging: techniques and opportunities for clinical physiological measurements. Physiol Meas. 2014;35(7):R91– R141. https://doi.org/10.1088/0967-3334/35/7/R91.

20. Schuster A., Thielecke M., Raharimanga V., Ramarokoto C.E., Rogier C., Krantz I., Feldmeier H. High-resolution infrared thermography: a new tool to assess tungiasis-associated inflammation of the skin. Trop Med Health. 2017;45:23. https://doi.org/10.1186/s41182-017-0062-9.

21. Wang S., Mei J., Yang L., Zhao Y. Infer Thermal Information from Visual Information: A Cross Imaging Modality Edge Learning (CIMEL) Framework. Sensors (Basel). 2021;21(22):7471. https://doi.org/10.3390/s21227471.

22. Usamentiaga R., Venegas P., Guerediaga J., Vega L., Molleda J., Bulnes F.G. Infrared thermography for temperature measurement and non-destructive testing. Sensors (Basel). 2014;14(7):12305–123048. https://doi.org/10.3390/s140712305.

23. Даценко А.В., Казьмин В.И. Использование дистанционной инфракрасной термографии в экспериментальной медицине при экстремальных воздействиях (обзор). Саратовский научно-медицинский журнал. 2016;12(4):685–691. Режим доступа: https://ssmj.ru/2016/4/685.

24. Кожевникова И.С., Панков М.Н., Грибанов А.В., Старцева Л.Ф., Ермошина Н.А. Применение инфракрасной термографии в современной медицине (обзор литературы). Экология человека. 2017;(2):39–46. https://doi.org/10.33396/1728-0869-2017-2-39-46.

25. Fani F., Schena E., Saccomandi P., Silvestri S. CT-based thermometry: an overview. Int J Hyperthermia. 2014;30(4):219–227. https://doi.org/10.3109/02656736.2014.922221.

26. Пантелеев И.А., Плехов О.А., Наймарк О.Б. Механобиологическое исследование структурного гомеостаза в опухолях по данным инфракрасной термографии. Физическая мезомеханика. 2012;15(3): 105–113. Режим доступа: https://www.ispms.ru/ru/journals/395/1848/.

27. Singh D., Singh A.K. Role of image thermography in early breast cancer detection – Past, present and future. Comput Methods Programs Biomed. 2020;183:105074. https://doi.org/10.1016/j.cmpb.2019.105074.

28. Prabha S. Thermal Imaging Techniques for Breast Screening – A Survey. Curr Med Imaging. 2020;16(7):855–862. https://doi.org/10.2174/1573405615666191115145038.

29. Zuluaga-Gomez J., Zerhouni N., Al Masry Z., Devalland C., Varnier C. A survey of breast cancer screening techniques: thermography and electrical impedance tomography. J Med Eng Technol. 2019;43(5):305–322. https://doi.org/10.1080/03091902.2019.1664672.

30. Ghayoumi Zadeh H., Haddadnia J., Montazeri A. A Model for Diagnosing Breast Cancerous Tissue from Thermal Images Using Active Contour and Lyapunov Exponent. Iran J Public Health. 2016;45(5):657–669. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4935710/.

31. Gogoi U.R., Bhowmik M.K., Bhattacharjee D., Ghosh A.K. Singular value based characterization and analysis of thermal patches for early breast abnormality detection. Australas Phys Eng Sci Med. 2018;41(4):861–879. https://doi.org/10.1007/s13246-018-0681-4.

32. Ефимова Г.С. Опыт применения тепловизионной визуализации в клинической онкологии. Scientific Journal “ScienceRise”. 2015;3(4–8): 91–96. https://doi.org/10.15587/2313-8416.2015.39341.

33. Kalaiarasi R., Vijayakumar C., Archana R., Venkataramanan R., Chidambaram R., Shrinuvasan S., Prabhu R. Role of Thermography in the Diagnosis of Chronic Sinusitis. Cureus. 2018;10(3):e2298. https://doi.org/10.7759/cureus.2298.

34. Сергеев С.В., Григорькина Е.С., Смогунов В.В., Кузьмин А.В., Волкова Н.А. Комплексное применение термографии и местной термометрии в диагностике, прогнозировании, моделировании течения и оценке эффективности лечения острого синусита. Вестник оториноларингологии. 2014;(5):52–54. Режим доступа: https://www.mediasphera.ru/issues/vestnik-otorinolaringologii/2014/5/030042-46682014516.

35. Филинов А.Г., Синицын С.Н. Комплексная оценка состояния вегетативной нервной системы и особенности терморегуляции у беременных. Медицинский Альманах. 2018;(6):72–75. Режим доступа: https://www.files.pimunn.ru/almanakh/2018/МА%202018_6.pdf.

36. Уракова Н.А., Ураков А.Л., Николенко В.Н., Ловцова Л.В. Использование инфракрасного мониторинга с целью персонализации акушерского пособия. Современные технологии в медицине. 2019;11(4):111–119. https://doi.org/10.17691/stm2019.11.4.13.

37. Уракова Н.А. Комплексная ультразвуковая и инфракрасная диагностика гипоксии плода при беременности и родах. Проблемы экспертизы в медицине. 2013;13(3):26–29. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=20801051.

38. Капто А.А., Виноградов И.В., Сулейманов Р.В. Бесконтактная инфракрасная термография мошонки при диагностике варикоцеле. Экспериментальная и клиническая урология. 2018;(2):57–65. Режим доступа: https://ecuro.ru/sites/default/files/magazine/ecu-nomer-2018-2.pdf.

39. Perpetuini D., Filippini C., Cardone D., Merla A. An Overview of Thermal Infrared Imaging-Based Screenings during Pandemic Emergencies. Int J Environ Res Public Health. 2021;18(6):3286. https://doi.org/10.3390/ijerph18063286.

40. Zhang Z., Cao Z., Deng F., Yang Z., Ma S., Guan Q. et al. Infrared Thermal Imaging of Patients With Acute Upper Respiratory Tract Infection: Mixed Methods Analysis. Interact J Med Res. 2021;10(3):e22524. https://doi.org/10.2196/22524.

41. Wang L.T., Cleveland R.H., Binder W., Zwerdling R.G., Stamoulis C., Ptak T. et al. Similarity of chest X-ray and thermal imaging of focal pneumonia: a randomised proof of concept study at a large urban teaching hospital. BMJ Open. 2018;8(1):e017964. https://doi.org/10.1136/bmjopen-2017-017964.

42. Долгов И.М., Воловик М.Г., Никитина О.В., Шкурат Т.П. Тепловизионный скрининг щитовидной железы: как нам отличить норму от патологии. Медицинский алфавит. 2019;3(29):32–39. https://doi.org/10.33667/2078-5631-2019-3-29(404)-32-39.

43. Пронин И.В., Щербаков М.Н. Применение медицинской термографии в альфитерапии. Биомедицинская радиоэлектроника. 2021;24(1):22–28. https://doi.org/10.18127/j15604136-202101-03.

44. Муртазина Н.И., Луцай Е.Д. Возможности современных методов прижизненной визуализации щитовидной железы в изучении анатомии органа. Вятский медицинский вестник. 2018;(3):32–35. Режим доступа: https://vyatmedvestnik.ru/index.php/vmv/issue/view/29/no3_59_2018.

45. Виндерлих М.Е., Щеколова Н.Б. Использование тепловизора в комплексной диагностике и лечении заболеваний опорнодвигательной системы: обзор литературы. Пермский медицинский журнал. 2020;37(4):54–61. https://doi.org/10.17816/pmj37454-61.

46. Яруллина И.Х., Садыкова Г.А. Лучевые методы исследования при болях в позвоночнике. Медицинский вестник Башкортостана. 2021; 16(2):79–83. Режим доступа: https://www.mvb-bsmu.ru/files/journals/2_2021.pdf.

47. Horikoshi M., Inokuma S., Kijima Y., Kobuna M., Miura Y., Okada R., Kobayashi S. Thermal Disparity between Fingers after Cold-water Immersion of Hands: A Useful Indicator of Disturbed Peripheral Circulation in Raynaud Phenomenon Patients. Intern Med. 2016;55(5):461–466. https://doi.org/10.2169/internalmedicine.55.5218.

48. Maverakis E., Patel F., Kronenberg D.G., Chung L., Fiorentino D., Allanore Y. et al. International consensus criteria for the diagnosis of Raynaud’s phenomenon. J Autoimmun. 2014;48–49:60–65. https://doi.org/10.1016/j.jaut.2014.01.020.

49. Kuryliszyn-Moskal A., Kita J., Hryniewicz A. Raynaud’s phenomenon: new aspects of pathogenesis and the role of nailfold videocapillaroscopy. Reumatologia. 2015;53(2):87–93. https://doi.org/10.5114/reum.2015.51508.

50. Matucci-Cerinic M., Kahaleh B., Wigley F.M. Review: evidence that systemic sclerosis is a vascular disease. Arthritis Rheum. 2013;65(8):1953– 1962. https://doi.org/10.1002/art.37988.

51. Van der Weijden M.A.C., van Vugt L.M., Valk D., Wisselink W., van Vugt R.M., Voskuyl A.E., Lems W.F. Exploring thermography: a promising tool in differentiation between infection and ischemia of the acra in systemic sclerosis. Int J Rheum Dis. 2017;20(12):2190–2193. https://doi.org/10.1111/1756-185X.12859.

52. Hughes M., Wilkinson J., Moore T., Manning J., New P., Dinsdale G. et al. Thermographic Abnormalities are Associated with Future Digital Ulcers and Death in Patients with Systemic Sclerosis. J Rheumatol. 2016;43(8): 1519–1522. https://doi.org/10.3899/jrheum.151412.

53. Яровенко Г.В. Термография как метод обследования пациентов с венозной патологией нижних конечностей. РМЖ. 2018;6(II):50–53. Режим доступа: https://www.rmj.ru/data/Files/dynamic/Angiologia_Yarovenko.pdf.

54. Ставоровский К.М. Автоматическая диагностика и анализ термограмм в медицинской практике. Electronics and Communications. 2014;19(1): 47–55. Режим доступа: https://ela.kpi.ua/bitstream/123456789/10068/3/7.pdf.

55. Васильев Ю.Л., Рабинович С.А., Дыдыкин С.С., Логачев В.А., Пихлак У.А. Возможности термографии для оценки уровня микроциркуляции при местном обезболивании в стоматологии. Стоматология. 2018;97(4):4–7. https://doi.org/10.17116/stomat2018970414.

56. Попова Н.В., Попов В.А., Гудков А.Б. Применение тепловидения и вариабельности сердечного ритма для оценки сосудистых реакций рук у больных ишемической болезнью сердца. Фундаментальные исследования. 2013;9(5):899–903. Режим доступа: https://fundamentalresearch.ru/ru/article/view?id=32788.

57. Короткова Н.Л., Воловик М.Г. Тепловизионная оценка возможности использования рубцовых тканей при планировании пластических операций на лице. Современные технологии в медицине. 2015;7(2): 120–126. https://doi.org/10.17691/stm2015.7.2.16.

58. Weum S., Mercer J.B., de Weerd L. Evaluation of dynamic infrared thermography as an alternative to CT angiography for perforator mapping in breast reconstruction: a clinical study. BMC Med Imaging. 2016;16(1):43. https://doi.org/10.1186/s12880-016-0144-x.

59. Змеева Е.В. Лучевая диагностика термических ожогов верхних конечностей. Вестник рентгенологии и радиологии. 2011;(3):61–63. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=21613646.

60. Морозов А.М. Термография в диагностике острого аппендицита. Врачаспирант. 2017;(2.2):273–280. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=28944860.

61. Петрова А.А. Инфракрасная термография в экспериментальной фармакологии для оценки противовоспалительной активности потенциальных лекарственных препаратов. Успехи современного естествознания. 2014;(6):107–107. Режим доступа: https://naturalsciences.ru/ru/article/view?id=33805.