Termografia. Podstawy fizyczne, zastosowanie i wykorzystanie w medycynie. Rafał Pompka Tomasz Rosmus

Transkrypt

1 Termografia Podstawy fizyczne, zastosowanie i wykorzystanie w medycynie Rafał Pompka Tomasz Rosmus

2 Termografia Termografia to proces obrazowania w paśmie średniej podczerwieni (długości fali od ok. 0,9 do 14 μm). Pozwala on na rejestrację promieniowania cieplnego emitowanego przez ciała fizyczne w przedziale temperatur spotykanych w warunkach codziennych, bez konieczności oświetlania ich zewnętrznym źródłem światła oraz na dokładny pomiar temperatury tych obiektów.

3 Termografia medyczna Diagnostyka medyczna oparta na pomiarze temperatury sięga czasów starożytnych. Starożytni grecy i rzymscy lekarze uważali, iż jeśli będą w stanie kontrolować temperaturę ludzkiego ciała, będą w stanie leczyć wszystkie choroby. Pierwsze jakościowe próby kontroli temperatury podejmował Hipokrates 400 lat przed naszą erą poprzez nakładanie mokrej gliny na ciało pacjenta i obserwację w których miejscach wcześniej wysycha. Dopiero w 1595 roku Galileusz zbudował pierwsze urządzenie do ilościowego pomiaru temperatury. Przełomem było wprowadzenie w 1855 roku przez Carla Wunderlicha do badań klinicznych termometru, co zaowocowało stworzeniem w 1870 roku przez Sir Tomasa Allbutta termometru rtęciowego stosowanego do dziś.

4 Termografia medyczna Wykorzystuje się tutaj zależność, iż promieniowanie emitowane przez ciało o temperaturze wyższej od zera bezwzględnego jest jednoznaczną funkcją temperatury, w związku z czym może być wykorzystane do jej pomiaru. Punktem wyjścia dla termografii jest teoria ciała doskonale czarnego, z której wynika, iż każde ciało którego temperatura jest wyższa od zera bezwzględnego emituje promieniowanie cieplne. Całkowita moc promieniowania dla ciała rzeczywistego dana jest równaniem: I(T) = ε*σ*t^4,gdzie σ jest stałą Stefana Boltzmanna, wielkość ε jest współczynnikiem emisji określającym energię wypromieniowaną przez dane ciało w stosunku do ciała doskonale czarnego o tej samej temperaturze. Dla tkanki biologicznej wartości współczynnika emisji mieszczą się w zakresie od 0.97 do 0.98.

5 Termografia medyczna W technice termograficznej istotne znaczenie ma transmisja promieniowania podczerwonego przez atmosferę. Wykres poniżej przedstawia zależność transmisji promieniowania podczerwonego przez atmosferę od długości fal. Istnieją długości fal dla których transmisja promieniowania podczerwonego osiąga wartość bliską 1. Są to mianowicie zakresy od 2.5 µm do około 5 µm oraz drugi zakres od 7.5 µm do 14 µm. Zakresy te odpowiadają charakterystykom detektorów używanych w kamerach termowizyjnych.

6 Termografia medyczna - wykorzystanie Badania nowotworów piersi (termo kamery lepsze od badań RTG) Badania dermatologiczne skóry (zmiany łuszczycowe i powierzchniowe) W chirurgii podczas operacji kardiochirurgicznych (zabieg pomostowania naczyń wieńcowych) Diagnostyka oparzeń Uwidacznianie stanów zapalnych zatok Diagnostyka stanów bólowych Wiele innych

7 Zastosowanie termografii w diagnostyce wybranych zmian nowotworowych skóry Badanie nieinwazyjne Możliwość zwiększania kontrastu za pomocą bodźców fizycznych lub chemicznych (podwyższone ciśnienie tlenu w medycynie hiperbarycznej, niska temperatura stosowana w krioterapii ogólnoustrojowej) Przekroczenie zakresu termoregulacji świadczy o wystąpieniu stanu chorobowego Na moc promieniowania podczerwonego emitowanego przez ciało ma wpływ ukrwienie, zmiany w transporcie oraz przepływ krwi.

8 Termografia brodawek łojotokowych i raka podstawnokomórkowego

9 Termografia brodawek łojotokowych i raka podstawnokomórkowego

10 Termografia brodawek łojotokowych i raka podstawnokomórkowego

11 Podsumowanie Termowizja może być przydatna jako metoda wspomagająca różnicowanie między zmianami złośliwymi a innymi wykwitami skóry. Obrazowanie termiczne może nieść pewne informacje dotyczące efektów terapeutycznych terapii fotodynamicznej, gdyż zaobserwowano zmiany zakresu powierzchniowego izoterm, które mogą być związane zarówno ze zmianą nowotworową, jak i efektami procesu leczenia.

12 Bibliografia Wykorzystanie termografii w diagnostyce i terapii praca doktorska Tomasza Rok, Zastosowanie termografii w diagnostyce wybranych zmian nowotworowych skóry badania wstępne Armand Cholewka