TERMOGRAFIA W ZASTOSOWANIACH MEDYCZNYCH

Transkrypt

1 TERMOGRAFIA W ZASTOSOWANIACH MEDYCZNYCH r. Paula Kasprzyk Agnieszka Trela Fizyka Medyczna, IV rok 1

2 » Pojęcie termografii obejmuje zazwyczaj proces rejestracji i przetwarzania obrazów cyfrowych zwanych termogramami, pozyskanych dla zakresu promieniowania podczerwonego. Celem jest otrzymanie informacji o rozkładzie temperatury na powierzchni badanego obiektu lub zespołu obiektów 2

3 » Wahania temperatury ciała ludzkiego w trakcie przebiegu różnych chorób zaobserwował już Hipokrates ( p.n.e)» Pierwszym urządzeniem służącym do pomiaru temperatury był skonstruowany w latach 90. XVI wieku termoskop Galileusza» W latach 30. XX wieku powstała nowa metoda wizualizacji rozkładów temperatury ciekłokrystaliczna termografia kontaktowa 3

4 » Nowością w badaniach temperatury ludzkiego ciała stało się zastosowanie bezdotykowej techniki rejestracji promieniowania podczerwonego termografii» Za prekursora termografii uznawany jest Sir Frederick William Herschel. To właśnie on w 1800 r. przeprowadził doświadczenie, w którym odkrył promieniowanie podczerwone» Pierwsze pomiary termograficzne w medycynie przeprowadził Ray Lawson w 1956 roku i dotyczyły one chorób piersi u kobiet 4

5 » podczerwień bliska 0,75-3 µm» podczerwień średnia 3-6 µm» podczerwień daleka 6-15 µm Celem termografii jest pozyskanie, a następnie wykorzystanie informacji o rozkładzie temperatury, a fala elektromagnetyczna jest traktowana w tym przypadku jako nośnik informacji 5

6 » Jeżeli zdolność emisyjną ε(λ,t) definiujemy jako ilość energii emitowanej w postaci fali elektromagnetycznej o zadanej długości, w jednostce czasu i na jednostkę powierzchni ciała, to ciało doskonale czarne posiada maksymalną zdolność emisyjną, opisaną równaniem Plancka gdzie: 6

7 » Istotne jest, że dla przedziału fal od 3 µm do 15 µm skóra ludzka posiada zdolność emisyjną na poziomie 0,975 zdolności emisyjnej ciała doskonale czarnego» Z prawem Plancka można powiązać prawo przesunięć Wiena, według którego długość fali, dla której występuje maksimum zdolności emisyjnej CDC, jest powiązana z temperaturą w skali Kelvina jedynie poprzez pewną stałą: 7

8 » wykorzystujące detektory fotonowe (działające na zasadzie podobnej do np. fotodiody)» nieselektywne kamery z detektorami termicznymi» obecnie stosowane są kamery FPA (Focal Plane Array) zbudowane z wielu detektorów 8

9 » typowy obraz cyfrowy ma kształt prostokąta podzielonego na maleńkie prostokąciki piksele» siatka pikseli tworzy matrycę, której każdy element ma określoną wartość (poziom szarości) lub zestaw 3 wartości (odpowiadające barwom: czerwonej, zielonej, niebieskiej)» dla typowych zastosowań medycznych termogramy mają rozmiary ok. 240x320 pikseli 9

10 - Powierzchnia pomieszczenia nie mniejsza niż 6 m 2, optymalny rozmiar pokoju to 3x4 m - Temperatura w zakresie C, najlepiej C - Wilgotność względna powietrza na poziomie 45-55% - Ograniczony dopływ powietrza, brak cyrkulacji - Ograniczona ilość światła 10

11 - Wypełnienie kwestionariusza - Aklimatyzacja pacjenta - Zalecane instrukcje: nie można opalać się na 5 dni przed wykonywanym badaniem, w dniu badania unikać aplikowania kosmetyków na badany obszar ciała zredukowanie aktywności fizycznej do zera na minimum 4 h przed badaniem kąpiel dozwolona jest na co najmniej godzinę przed badaniem unikać stosowania leków w dniu badania zakaz spożycia alkoholu i palenia przed badaniem unikać obfitych posiłków oraz spożycia herbaty lub kawy na kilka godzin przed badaniem unikać mocno dopasowanej odzieży 11

12 - Temperatura odniesienia - Montowanie kamery - Inicjalizacja kamery - Kompatybilność elektromagnetyczna (EC) 12

13 13

14 Termografia wykrywa wczesne stadia rozwoju angiogenezy guza, podczas gdy mammografia wykrywa guzy już uformowane Typowy termogram zdrowej pacjentki Asymetryczny termogram chorej pacjentki 14

15 - Laryngologia - Alergologia - Stomatologia - Kardiologia - Pulmonologia - Dermatologia - Endokrynologia - Reumatologia - Fizykoterapia 15

16 Całkowite bezpieczeństwo i nieszkodliwość przeprowadzanego badania Wykonanie wczesnej diagnostyki w stadium przedklinicznym Szansa uzyskania wiarygodnej informacji na temat różnych patologii możliwość Powtarzania diagnostyki wielokrotnie w ciągu trwania kuracji łatwość Przeprowadzanego pomiaru Liczne zastosowania i możliwość Metoda nieinwazyjna W przypadku zmian położonych dość głęboko możemy nie być wstanie ich zaobserwować Drobiazgowe przygotowanie pacjenta do badania Rygorystyczne warunki środowiskowe Wyniki badań są silnie zależne od cech osobniczych pacjenta Czas oczekiwania przed badaniem może być niekomfortowy dla pacjenta 16

17 Ng, E.Y.K., A review of thermography as promising non- invasive detection modality for breast tumor, International Journal of Thermal Sciences 48 (2009) Bauer J., Dereń E., Standaryzacja badań termograficznych w medycynie i fizykoterapii, Acta Bio-Optica et Informatica Medica Inżynieria Biomedyczna, vol. 20, nr 1, 2014 Aplas E., Golachowska M., Kurpas D. Thermography As a Non-invasive, Reliable Diagnostic Tool In Medicine Examples, Puls Uczelni 2015 (9) 4 Inżynieria Biomedyczna. Księga współczesnej wiedzy tajemnej w wersji przystępnej i przyjemnej, pod redakcją naukową R. Tadeusiewicza, AGH, Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków