Многофункциональный тепловизионный комплекс для медицинской диагностики

Введение. Быстрое развитие тепловизионной техники и наличие определенного опыта инструментального анализа тепловых процессов в теле пациента с целью определения его состояния создают предпосылки к разработке перспективного современного медицинского тепловизионного комплекса (тепловизора).

Цель работы. Создание отечественного "малобюджетного" медицинского тепловизионного комплекса для медицинской диагностики с расширенными функциональными возможностями.

Материалы и методы. Распределение температуры на поверхности тела человека зависит от его внутреннего состояния и внешней среды. Для каждого человека это распределение имеет свои физиологические особенности, изучение и интерпретация которых могут быть значимыми для диагностики конкретных патологий или оценки общего (психофизического) состояния. Результаты анализа температурных полей на поверхности тела человека позволяют диагностировать различные патологические процессы, которые проявляются в виде локальных изменений температуры на отдельных его участках. Предлагаемая методика термодиагностики предполагает измерение температуры в каждой точке такого участка одномоментно (в статике) или на протяжении некоторого времени (в динамике). В отличие от традиционного подхода для этой цели используется два тепловизионных датчика: матричный малоформатный, а потому "малобюджетный", и точечный. Такая комбинация датчиков при съемке с уменьшенного в разы, по сравнению с традиционным подходом, расстояния обеспечивает необходимую дискретизацию картины температурного поля даже больших по площади участков поверхности тела человека.

Результаты. Разработаны принципиальная электрическая схема и конструкция современного тепловизионного комплекса. Оценены его преимущества перед аналогичными устройствами. Предложена и апробирована методика регистрации и анализа температуры в точке, а также температурного поля как отдельного участка, так и больших по площади областей на поверхности тела человека.

Заключение. Апробация материального макета тепловизионного комплекса на базе крупных медицинских учреждений Санкт-Петербурга показала его широкие функциональные возможности при простоте и удобстве эксплуатации.

1. Руководсво по применению фирмы Flir. 2015. URL: https://propribory.ru/static/upl/15-11-2019/uXmcDnOeRKyKUyiK/flir-e4-e5-e6-e8-e5xt-e6xt-e8xt-manual.pdf?ysclid=m2cbmv2rld295973901 (дата обращения 16.10.2024)

2. Тепловидение в медицине: сравнительная оценка инфракрасных систем диапазонов длин волн 3–5 и 8–12 мкм для диагностических целей / Г. Р. Иваницкий, Е. П. Хижняк, A. A. Деев, Л. Н. Хижняк // Докл. Академии наук. 2006. Т. 407, № 2. С. 258–262.

3. Место и роль дистанционной инфракрасной термографии среди современных диагностических методов / Ю. П. Дехтярев, В. И. Нечипорук, С. А. Мироненко, И. С. Ковальчук, Е. Ф. Венгер, В. И. Дунаевский, В. И. Котовский // Электроника и связь. Тематический вып. "Электроника и нанотехнологии". 2010. № 2. С. 192–196.

4. Методики и аппаратура неинвазивной оптической тканевой оксиметрии / А. И. Афанасьев, Д. А. Рогаткин, А. А. Сергиенко, В. И. Шумский // Материалы XXVI школы по когерентной оптике и голографии / под ред. проф. А. Н. Малова. Иркутск: Папирус, 2008. С. 505–513.

5. Возможности медицинского тепловидения в обследовании и лечении пациентов с ожогами / М. Г. Воловик, И. М. Долгов, Ю. В. Карамышев, Ю. А. Лошенко, В. С. Коскин // Медицинский алфавит. 2023. № 22. С. 56–62. doi: 10.33667/2078-5631-2023-22-56-62

6. Вайнер Б. Г. Матричное тепловидение в физиологии: исследование сосудистых реакций, перспирации и терморегуляции у человека. Новосибирск: Изд-во Сиб. отд-ния РАН, 2004. 96 с.

7. Diakides N. A., Bronzino J. D. Medical Infrared Imaging. Boca Raton: CRC Press, 2008. 450 p.

8. Хижняк Л. Н., Хижняк Е. П., Маевский Е. И. Возможность применения миниатюрных инфракрасных камер нового поколения в медицинской диагностике // Вестн. новых медицинских технологий. 2018. Т. 25, № 4. С. 101–109. doi: 10.24411/1609-2163-2018-16279

9. Murthy R., Pavlidis I., Tsiamyrtzis P. Touchless monitoring of breathing function // Proc. of the 26th IEEE EMBS Annual Intern. Conf., San Francisco, USA, 01–05 Sept. 2004. IEEE, 2004. P. 228–231. doi: 10.1109/IEMBS.2004.1403382

10. Anbar M. Quantitative dynamic telethermometry in medical diagnosis and management. Boca Raton: CRC Press, 1994. 272 p.

11. Sun N., Pavlidis I. Counting heartbeats at a distance // Proc. of the 28th IEEE EMBS Annual Intern. Conf., New York, USA, 30 Aug. –03 Sept. 2006. IEEE, 2006. P. 228–231. doi: 10.1109/IEMBS.2006.260596

12. StressCam: non-contact measurements of users’ emotional states through thermal imaging / C. A. Puri, L. Olson, I. Pavlidis, J. Levine, J. Starren // Conf. for computer–human interaction (CHI), Portland, Oregon, USA, 2–7 Apr. 2005. P. 1725–1728. doi: 10.1145/1056808.1057007

13. Pavlidis I., Levine J. Monitoring of periorbital blood flow rate through thermal image analysis and its applications to polygraph testing // Conf. Proc. of the 23rd Annual Intern. Conf. of the IEEE Eng. in Medicine and Biology Society. Istanbul, Turkey, 25–28 Oct. 2001. IEEE, 2001. Vol. 3. P. 2826–2829. doi: 10.1109/IEMBS.2001.1017374

14. Stroop J. R. Studies of interference in serial verbal reactions // J. of Experimental Psychology. 1992. Vol. 121, iss. 1. P. 15–23. doi: 10.1037/0096-3445.121.1.15

15. Воловик М. Г., Долгов И. М. Современные возможности и перспективы развития медицинского тепловидения // Медицинский алфавит. 2018. Т. 3, № 25. С. 45–51.