Ciepło, zimno, ciepło, zimno. Termowizja w służbie medycyny

Zmiany temperatury ciała rejestrowane precyzyjną kamerą mogą być najwcześniejszym objawem rozpoczynającej się choroby.

Pierwsze termometry lekarskie weszły do użytku już w XVII wieku. Od tamtej pory mierzenie temperatury stało się w medycynie czynnością rutynową. Postęp technologiczny sprawił jednak, że dziś możemy robić to bardzo precyzyjnie. „Termowizja albo inaczej termografi a polega na tym, że kamera mierzy natężenie promieniowania w zakresie podczerwieni. Dzięki temu możemy zobaczyć rozkład temperatury na powierzchni danego ciała pokazywanej w stopniach Celsjusza. Widzimy to od razu, tak jak zdjęcie w cyfrowym aparacie fotografi cznym” – mówi profesor Bogusław Więcek, kierownik Zakładu Układów Elektronicznych i Termografi i Politechniki Łódzkiej.

Na rynku dostępne są coraz lepsze, czulsze i tańsze kamery. Dzięki temu można prowadzić badania przesiewowe na dużą skalę, ale też bardziej specjalistyczne. Taka diagnostyka jest całkowicie bezinwazyjna i nie wpływa na zdrowie pacjenta. A w porównaniu z innymi urządzeniami medycznymi, jak ultrasonograf, rentgen czy tomograf, ceny sprzętu termowizyjnego są bardzo niskie. 

Z DOKŁADNOŚCIĄ DO UŁAMKA STOPNIA

W przypadku termowizji najważniejsza jest ocena różnic temperatury między zdrowymi rejonami ciała a tymi, w których toczą się procesy chorobowe. „Powstaje rodzaj mapy temperaturowej badanej powierzchni. Zazwyczaj jako punkt odniesienia przyjmuje się temperaturę tkanek otaczających badany obszar lub temperaturę podobnego obszaru po symetrycznej stronie ciała” – wyjaśnia prof. dr hab. n. med. Anna Jung, prezes Polskiego Towarzystwa Diagnostyki Termograficznej w Medycynie. Miejsca, w których toczą się procesy zapalne, z reguły emitują więcej ciepła niż zdrowe. Z kolei narządy niedokrwione są najczęściej chłodniejsze. Przyjmuje się, że różnica temperatur powyżej 0,5 stopnia Celsjusza może świadczyć o występowaniu zmian chorobowych. Stosowane przez lekarzy kamery termowizyjne wysokiej rozdzielczości pozwalają na rejestrację temperatury ciała z dokładnością do 0,01 st. C.

Warto jednak pamiętać, że kamera ocenia przede wszystkim ciepłotę powierzchni ciała. Pośrednio mierzy
też temperaturę znajdujących się pod skórą tkanek i narządów, ale tu już zaczynają się problemy. Wiele schorzeń organów wewnętrznych daje na skórze taki sam obraz termiczny. „Ciało ludzkie jest dla badań termowizyjnych zarówno łatwym, jak i trudnym obiektem” – wyjaśnia prof. Więcek. Łatwym, ponieważ emituje dużo promieniowania podczerwonego i w prosty sposób można to zobaczyć. Ale nasze ciało jest też złożonym systemem, którego temperatura zależy od wielu czynników. Dlatego nieraz trudno postawić diagnozę na podstawie obrazów termograficznych. Bywa, że podczas badania pacjent się zdenerwuje, a to wpływa na temperaturę skóry – podobnie jak nałożone na nią kosmetyki, takie jak kremy.

OD ZATOK PO ZAKRZEPY

Im więcej krwi przepływa przez tkankę czy narząd, tym większa produkcja ciepła, czyli promieniowania podczerwonego. Miejsce takie obserwowane kamerą termowizyjną będzie się wyróżniać na tle zdrowych tkanek. Tak dzieje się np. w stanach zapalnych zatok. Termowizja jest tu pomocna w rozpoznawaniu
i monitorowaniu leczenia. Określa zakres zmian chorobowych z dokładnością porównywalną do tomografii komputerowej. W odróżnieniu od niej nie naraża jednak pacjenta na promieniowanie
rentgenowskie. W Polsce od kilku lat organizowane są nawet termograficzne badania przesiewowe w ramach kampanii edukacyjnej „Zdrowe Zatoki”. „Gorące” ogniska pojawiają się też w ostrych stanach zapalnych stawów, więzadeł i kości. Natomiast zmiany zwyrodnieniowe i przewlekłe stany pourazowe są widoczne w podczerwieni  jako obszary zimne. Wynika to z ustania procesów przebudowy kości, mniej szego ukrwienia, a czasem zwłóknienia otaczających mięśni. „Diagnostyka termowizyjna znalazła zastosowanie m.in. w przesiewowych testach dla rozpoznania zakrzepicy kończyn dolnych, powrózka nasiennego, oceny drożności przetok tętniczo-żylnych u pacjentów hemodializowanych, w rozpoznawaniu zespołu naczyniakowatości Klippla-Trénaunaya” – wylicza prof. Jung.

Metodę tę stosuje się także do wykrywania niedokrwienia (np. w tzw. chorobie Raynauda) oraz w diagnostyce układu nerwowego – można nią wykrywać np. porażenie nerwów. Termowizja bywa wykorzystywana do oceny rozległości oparzeń i chorób skóry. Doskonale sprawdza się przy diagnozowaniu łuszczycy. Można ją zastosować także podczas operacji likwidujących nadpotliwość dłoni. Lekarze z Kliniki Chirurgii Klatki Piersiowej Szpitala Klinicznego nr 4 w Lublinie przecinają nerwy odpowiedzialne za tę dolegliwość. Już po pierwszym cięciu temperatura dłoni wzrastała nawet o 5 st. C w ciągu zaledwie 20 sekund.

CIEKŁE KRYSZTAŁY KONTRA NOWOTWÓR

W aptekach można kupić tzw. termometry plasterkowe, które pokazują temperaturę po przyłożeniu ich do
czoła. „Wykorzystują tzw. termografię ciekłokrystaliczną, czyli kontaktową. To wygodne narzędzie szybkiej oceny temperatury ciała” – mówi prof. Jung. Tę technologię można jednak wykorzystać do bardziej zaawansowanej diagnostyki.

Nie tylko u pacjentów

Termowizja ma wiele zastosowań przemysłowych. Można nią wykrywać nieszczelności w ociepleniu budynków, ogniska pożarów w lesie czy w kopalniach, lokalizację rur z ciepłą wodą, wycieki i nieszczelności instalacji, a także wady sieci energetycznej. Przydaje się zarówno do badania struktury metali, jak i do oceny jakości owoców. Wojsku pomaga namierzyć przeciwnika – także w trudnych warunkach atmosferycznych. W niektórych droższych samochodach montowane są kamery termowizyjne, wykrywające obecność człowieka lub zwierzęcia na drodze o wiele wcześniej, niż byłby to w stanie zrobić kierowca.

Termografia jest ważnym narzędziem dla weterynarzy. Żadne zwierzę nie powie przecież lekarzowi, co mu dolega. Badanie termowizyjne bywa nieocenione, zwłaszcza w przypadku dużych zwierząt, takich jak konie i krowy. Kamery termowizyjne stosuje się także w medycynie sądowej. Pomagają np. określić czas zgon z większą dokładnością niż dotychczas stosowane metody.

Przykładem może być urządzenie o nazwie Braster. „To wynalazek w pełni polski. Stworzyli go naukowcy, którzy wpadli na pomysł wykorzystania ciekłych kryształów do wykrywania ognisk zmian nowotworowych” – wyjaśnia Maja Józefowicz, dyrektor marketingu firmy Braster SA. Ciekłokrystaliczne matryce w zetknięciu ze skórą na piersi kobiety pozwalają na wykrycie ognisk nowotworowych we wczesnym stadium rozwoju – zmiany chorobowe są cieplejsze niż otaczające je tkanki. Badanie można wykonać samodzielnie w domu. Podczas kolejnych pomiarów urządzenie „uczy się” obrazu piersi konkretnej pacjentki. „To możliwe dzięki wykorzystaniu elementów sztucznej inteligencji i sieci neuronowej”
– wyjaśnia prof. Jung. Wyniki badań są przechowywane i analizowane na bieżąco. Jeśli pojawią się niepokojące zmiany, pacjentka dostaje komunikat, że powinna udać się do lekarza i wykonać dalsze badania pod jego nadzorem.

KOMPUTEROWA PRZYSZŁOŚĆ

Braster pokazuje kierunek, w jakim zmierza diagnostyka termowizyjna. Nie wystarczy sam sprzęt – potrzebne jest jeszcze oprogramowanie, które pozwoli na interpretację obrazów. Chodzi m.in. o usuwanie z nich artefaktów, czyli zakłóceń pojawiających się podczas badania. „Programy są na razie  przygotowywane dla konkretnych zespołów schorzeń, np. nowotworów, stanów zapalnych skóry lub oceny stanu naczyń krwionośnych” – mówi prof. Więcek. Takich programów nie ma na razie zbyt wiele, ponieważ termowizja to wciąż metoda niestandardowa. „Nowe metody analizy termogramów medycznych
oraz oprogramowanie opracowywane są w ramach prac badawczych w wielu ośrodkach naukowych” – dodaje prof. Więcek.

Specjaliści są zgodni, że termowizja może pełnić jedynie rolę pomocniczą w badaniach, a uzyskane wyniki nie mogą stanowić jedynej podstawy do postawienia diagnozy. „Jest to metoda równoległa do innych. Stosujemy ją jako pierwszą, ponieważ nie obciąża pacjenta, ale też nie stanowi konkurencji dla badań obrazowych nowych generacji, takich jak tomografi a komputerowa i rezonans magnetyczny” –
dodaje prof. Jung. W pewnym sensie to podobna sytuacja jak w przypadku termometru – samo zmierzenie gorączki nie oznacza jeszcze postawienia diagnozy.

  • Kategoria: Sekrety Nauki
  • Data:
  • Źródło:
    • Focus Medycyna 1/2017
  • c
Komentarze