книги / Экспериментальные методы в биомеханике

дуемого объекта, до более высоких, при которых на термограммах регистрируются зоны с наиболее высокой температурой. Различные по величине сигналы, пропорциональные интенсивности ИКизлучения, регистрируют на термограмме в виде темных и светлых очагов, что соответствует более низкой или более высокой температуре кожного покрова тела человека. Последующие термограммы записывают при большем электронном усилении сигнала. При этом получаются более контрастные тепловизионные изображения, на которых четко выделяются изотермические зоны повышенного ИК-излучения. Полутоновые и контрастные термограммы записывают при постепенном увеличении уровня компенсации напряжения. При соответствующем подборе компенсации напряжения на термограммах можно наблюдать целую серию тепловых изображений человека на различных температурных уровнях, что дает возможность врачу получать необходимую информацию о тепловом излучении и его изменениях при различных патологических процессах в организме больного. Полутоновые термограммы служат для определения общего распределения температуры кожного покрова в исследуемых областях тела больного, а контрастные позволяют выделить зоны с более высокой интенсивностью теплового излучения.

Таким образом, для регистрации ИК-излучения кожного покрова человека при различных патологических процессах необходимо производить целую серию термограмм: обзорных и увеличенных, полутоновых и контрастных, прямых и боковых.

Для повышения информативности термограмм и диагностической точности термографии в настоящее время применяются фармакологические и термические тесты, которые оказывают влияние на механизм формирования и усиления тепловых проявлений патологического процесса. Например, после внутривенного введения раствора глюкозы при раке молочной железы, а также при метастазировании в печень опухолей желудочно-кишечного тракта отмечается повышение температуры в области расположения злокачественного новообразования, в то время как при доброкачественном поражении происходит снижение температуры. Термические пробы с успехом применяются для выяснения характера сосудистых реакций у больных с холодовым нейроваскулитом.

71

2.7.5. Интерпретация термографической информации

После получения термограмм важнейшей задачей для диагностики является их правильная интерпретация. Методология оценки термографической информации подробно изложена в монографии [8], где обобщен многолетний практический опыт и фундаментальные исследования сотрудников Нижегородского НИИ травматологии и ортопедии.

Оценка статической тепловой картины. При анализе стати-

ческой термограммы применяется как качественный, так и количественный подходы.

К качественным характеристикам тепловой картины относятся:

–характер излучения (гипо-, гиперили изотермия);

–расположение зоны патологического ИК-излучения по отношению к анатомическим структурам, ориентирам или автономным областям иннервации;

–размеры и площадь зоны патологического ИК-излучения;

–характер границ этой зоны (четкие, размытые или с дополнительным сосудистым рисунком);

–структура зоны патологического свечения (однородная или неоднородная);

–предварительная оценка интенсивности ИК-излучения по сравнению с нормальной тепловой картиной исследуемой области (снижение или повышение, небольшое, умеренное, выраженное).

Количественными характеристиками термограмм являются:

–абсолютные значения температур;

–термоасимметрия – разница температуры между зоной патологического свечения и симметричным участком тела человека;

–перепад температур – разница температуры между зоной патологического свечения и окружающими участками.

Оценка динамики тепловой картины. Наряду с качественной

иколичественной оценкой статической тепловой картины проводится анализ динамики этих показателей в ответ на различные функциональные пробы.

При анализе динамики тепловой картины оценивают следующие параметры:

72

–степень выраженности изменений интенсивности свечения

вответ на провоцирующий фактор (вегетативная реактивность может быть нормальной и извращенной, избыточной и недостаточной);

–последовательность восстановления излучения отдельных участков исследуемой области (этот критерий отражает механизм переноса тепла – конвективный, кондуктивный или смешанный);

–скорость восстановления температуры после прекращения действия провоцирующего агента (ускоренная, замедленная или нормальная);

–степень восстановления тепловой картины к концу обследовании (температура достигла исходного уровня, осталась ниже его, или превысила исходные значения, то есть процесс протекает с гиперемической реакцией).

Чем адекватнее выбрана проба для запуска рефлекторных механизмов, тем правильнее полученная информация будет отражать характер и степень выраженности патологического процесса.

2.8. Эндоскопия

Эндоскопия – метод исследования внутренних органов с помощью специальных приборов – эндоскопов [9, 13, 15]. Термин «эндоскопия» происходит от двух греческих слов: endos – внутри и skopeo – смотрю, исследую.

Эндоскопическая диагностика начала применяться с конца XVIII века и прошла в своем развитии несколько последовательных этапов, каждый из которых характеризовался совершенствованием аппаратуры и появлением новых методов. Выделяют четыре основных периода развития эндоскопии:

Первые попытки применения эндоскопии были предприняты уже в конце 1795 года, но это были опасные и неосуществимые по-

73

пытки. Только в 1806 году Филипп Боззини (Ph. Bozzini), считающийся в настоящее время изобретателем эндоскопа, сконструировал аппарат для исследования прямой кишки и полости матки. Аппарат представлял собой жесткую трубку с системой линз и зеркал, а источником света была свеча. Этот прибор, к сожалению, ни разу не был использован для исследований на людях, поскольку автор был наказан медицинским факультетом Вены «за любопытство». В последующем свечу в эндоскопах сменила спиртовая лампа, а вместо жесткой трубки вводился гибкий проводник. Главными осложнениями обследования являлись ожоги, от которых медики частично избавились только с изобретением миниатюрных электроламп, которые укреплялась на конце вводимого в полость аппарата. В закрытые полости, не имеющие естественной связи с внешней средой, аппарат вводился через создаваемое отверстие (прокол в стенке живота или грудной клетки). Тем не менее до появления волоконно-оптических систем эндоскопическая диагностика не получила широкого применения. Возможности эндоскопии существенно расширились со 2-й половины XX века с появлением стеклянных волоконных световодов и на их основе — волоконной оптики. Элементарный световод представляет собой нить из стекла

74

пов не создает существенного дискомфорта исследуемого, что позволяет применять их при массовых исследованиях.

Осмотру стали доступны почти все органы, увеличилась освещенность исследуемых органов, появились условия для фотографирования и фотосъемки (эндофотография и эндокинематография), появилась возможность записи на видеомагнитофон черно-белого или цветного изображения (используются модификации стандартных фото- и кинокамер). Документирование результатов эндоскопического исследования помогает объективно изучать динамику патологических процессов, происходящих в каком-либо органе.

Нынешний электронный период начался в Bell Laboratories, когда Boyle и Smitt в 1969 году создали прибор с зарядовой связью (ПЗС), преобразующий оптические сигналы в электрические импульсы. Десять лет спустя инженерами компании Welch Allyn был создан первый электронный эндоскоп – эндоскопия вошла в век цифровых технологий. Электронная видеоэндоскопия дала возможность сразу нескольким специалистам видеть весь процесс эндоскопического исследования, увеличивать изображение и сохранять его

вкомпьютерной базе данных.

Взависимости от исследуемого органа различают бронхоскопию (исследование бронхов), эзофагоскопию (исследование пищевода), гастроскопию (исследование желудка), интестиноскопию (исследование тонкой кишки), колоноскопию (исследование толстой кишки) и т.д. Приборы вводят, как правило, через естественные отверстия или через небольшие разрезы в стенке органов и полостей. Современные эндоскопы дают возможность проведения лечебных манипуляций: взятие материала для гистологических исследований (биопсия), удаление инородного тела и т.д. (рис. 2.17).

Эндоскопическое исследование полостей, не связанных с внешней средой – лапароскопия. Диагностическая лапароскопия

– это метод исследования, заключающийся во введении в брюшную полость специального эндоскопа – лапароскопа через небольшой разрез с целью непосредственной визуализации патологического процесса [9, 10].

75

2.9.Контрольные вопросы

1.Какие методы исследований относятся к лучевой диагно-

стике?

2.Назовите имя ученого, получившего за свое открытие первую Нобелевскую премию по физике.

3.Как можно получить и какими способами зарегистрировать рентгеновские лучи?

4.В чем достоинства и недостатки ангиокардиографии?

5.Что является физической основой компьютерной томогра-

фии?

6.В чем заключается совершенствование компьютерных томографов?

7.В чем преимущества мультисрезовой компьютерной томографии?

8. Назовите физические основы применения радиоизотопов

сдиагностическими целями в биологии и медицине.

9.В чем особенности радиоизотопных исследований in vivo, in vitro, радиометрии, радиографии, сканирования и сцинтиграфии?

10.В каких случаях целесообразно применение радионуклидных методов исследования?

11.Назовите физические основы магнитно-резонансного метода исследований.

12.На чем основано применение ультразвука с диагностической целью в различных сферах деятельности человека?

13.Назовите виды ультразвуковых датчиков.

14.В чем различие В и М- режимов ультразвукового исследо-

вания?

15.В чем сущность эффекта Допплера? Каким образом используется этот эффект в исследованиях с применением ультразвука?

16.Каковы физические основы термографии?

17.Назовите области применения инфракрасной термографии

вмедицине.

18.Какие существуют требования к проведению процедуры термографии?

77

19.Назовите качественные и количественные характеристики, используемые при анализе термограмм.

20.Назовите возможности эндоскопического метода исследо-

ваний.

21.В чем суть лапароскопии?

Список литературы к главе 2

1.Воробьев П.А. Лабораторная и инструментальная диагностика / П.А. Воробьев. – М.: Ньюдиамед-АО, 1997.

2.Ультразвуковые методы исследования в диагностике поражений ветвей дуги аорты: учеб. пособие / Б.В. Гайдар, И.П. Дуданов, В.Е. Парфенов [и др.]. – Петрозаводск, 1994.– 71 с.

3.Зеновко Г.И. Термография в хирургии / Г.И. Зеновко. – М.: Медицина, 1998.

4.Зубарев А.В. Методы медицинской визуализации-УЗИ, КТ, МРТ / А.В. Зубарев. – М.: ВИДАР, 1995.

5.Календер В. Компьютерная томография. Основы, техника, качество; пер. с англ. / В. Календер. – М.: Техносфера, 2006. –344 с.

6.Клиническая допплерография окклюзирующих поражений артерий мозга и конечностей / под. ред. Е.Б. Куперберг.– М.: Изд-во НЦССХ им. А.Н. Бакулева РАМН, 1997. – 77 с.

7.Клиническая ультразвуковая диагностика / под ред. Н.М. Мухарлямова. – М.: Медицина, 1987.– Т. 2.

8.Колесов С.Н. Медицинское теплорадиовидение: современный методологический подход / С.Н. Колесов, М.Г. Воловик, М.А. Прилучный. – Нижний Новгород: ННИИТО, 2008. – 184 с.

9.Кулаичев А.П. Компьютерная электрофизиология / А.П. Кулаичев. – М.: Изд-во МГУ, 2002. – 379 с.

10.Линденбратен Л.Д. Медицинская радиология / Л.Д. Линденбратен, И.П. Королюк. – М.: Медицина, 2000. – 672 с.

11.Логинов А. С. Лапароскопия в клинике внутренних болезней

/А.С. Логинов. – М.: Медицина, 1969.

12.Никитин Ю.М. Ультразвуковая допплерография в диагностике поражений магистральных артерий головы и основания мозга

/Ю.М. Никитин. – М., 1995. – 45 с.

13.Панцырев Ю.М. Оперативная эндоскопия желудочно-

78

16.Спиридонов А.А. Ультразвуковая допплерография артерий нижних конечностей. учеб.-метод. пособие / А.А. Спиридонов, Ю.И. Бузилашвили, М,В. Шумилина. – М., 1996.

17.Нормальная лучевая анатомия головного мозга (КТ, МРТ, УЗИ) / Т.Н. Трофимова, Ю.В. Назинкина, Н.И. Ананьева [и др.]. –

СПб., 2004.

18.Труфанова Г.Е. Сборник учебных пособий по нейрорентгенологии / Г.Е. Труфанова, Т.Е. Рамешвили. – СПб., 2004.

19.Холин А.В. Анатомия головного мозга человека в магнитнорезонансном изображении / А.В. Холин. – СПб., 2005.

20.Холин А.В. Магнитная резонансная томография позвоночника и спинного мозга / А.В. Холин. – СПб., 1995.

21.Amalu, W. Standards and protocols in clinical thermographic imaging / W. Amalu [et al.] // International Academy of Clinical Thermology, September 2002.

22.Cormack A.M. Early two-dimensional reconstruction and recent topics stemming from it / A.M. Cormack // Nobel Lectures in Physiology

or Medicine 1971–1980. – World Scientific Publishing Co., 1992. – Р. 551–563.

23.Flesch, U. Physics of skin-surface temperature / U. Flesch // Thermological Methods, VCH mbH, pp. 21–33, 1985.

24.Houdas, Y. Models of thermoregulation, in Human Tempera-

ture: Its Measurement and Regulation / Y. Houdas and E.F.J. Ring. – New York: Plenum Press. Р. 136–141.

25.Hounsfield G.N. Computed Medical Imaging // G.N. Houns-

field. Nobel Lectures in Physiology or Medicine 1971-1980. – World Scientific Publishing Co., 1992. – Р. 568–586.

26.Isard H. J. Breast thermography after four years and 10,000 studies / H.J. Isard, W. Becker, R. Shilo // Am. J. Roentgenol. 1972; 115: 811– 821.

79

27.Keith L. G. Circadian rhythm chaos: a new breast cancer marker / L.G. Keith, J.J. Oleszczuk, M. Laguens // Int. J. Fertil. Womens Med. 2001; 46 (5): 238–247.

28.Komoriyama M. Application of thermography in dentistry-- visualization of temperature distribution on oral tissues. Komoriyama M., Nomoto R., Tanaka R., Hosoya N., Gomi K., Iino F., Yashima A., Takayama Y., Tsuruta M., Tokiwa H., Kawasaki K., Arai T., Hosoi T., Hirashita A., Hirano S. // Dent Mater J. 2003 Dec;22(4):436–43.

29.Kurbitz G. Design criteria for radiometric thermal-imaging devices / G. Kurbitz // Thermological Methods, VCH mbH. Р. 94–100, 1985.

30.Lawson R.N. Implications of the surface temperatures in diagno-

sis of breast cancer / Lawson R. N. // Canad. Med. Assoc. J., 1956, Vol. 75, No. 4. Р. 309–310.

31.Williams K.L. Infra-red thermometry in diagnosis of breast can-

cer / K.L. Williams, F.J. Williams, R.S. Handley // Lancet, 1961, No. 2, Р. 7217. Р. 1378–1381.

32.Willital G.H. Infrared thermography: Experience from a decade of pediatric imaging. G.H. Willital // Eur J Pediatr. 2007, Aug 30.

80