Obrazowanie termiczne (termografia)

W 1960 roku inżynier wojskowy R. Lawson testował urządzenie noktowizyjne, które wówczas było tajne, i przypadkowo skierował soczewkę odbiorczą urządzenia na kobietę z odkrytym dekoltem siedzącą naprzeciwko niego. Na ekranie urządzenia pojawił się termogram gruczołu piersiowego. Zjawisko to zainteresowało majora. Zrozumiewszy perspektywy tego kierunku, opuścił służbę i już w 1961 roku, wspólnie z R. Barnesem, opracował i z powodzeniem zastosował w praktyce pierwszą instalację do termografii medycznej.

Wskazania do zabiegu

Poniżej przedstawiono najczęściej stosowane obszary diagnostycznego wykorzystania obrazowania termicznego.

• Rozpoznawanie zmian przedrakowych i nowotworowych gruczołów piersiowych, tarczycy, oczodołu oraz niektórych chorób skóry.
• Diagnostyka chorób stawów.
• Wykrywanie początkowych i/lub zaawansowanych stadiów zmian zwężających/niedrożnych tętnic szyjnych, podobojczykowych, udowych i podkolanowych.
• Diagnostyka krążenia żylnego w kończynach i mosznie.

Jak widać z powyższej listy, „neurologiczny aspekt” badań jest reprezentowany wyłącznie przez wykrywanie niewydolności tętnicy szyjnej. Nie umniejszając w żaden sposób znaczenia wykrywania zwężeń/okluzyjnych zmian tętnic szyjnych, o których wiadomo, że często przebiegają bezobjawowo lub z niewielkimi objawami, uważamy, że mamy prawo znacznie rozszerzyć zakres badań termograficznych w neurologii.

Wiadomo, że klasycy neurologii uważali za obowiązkowe badanie pacjenta nago, aby nie przeoczyć żadnej hipotrofii, dysrafii itp.

Podobnie jak podstawą badania neurologicznego jest wykrywanie różnego rodzaju asymetrii w nerwach czaszkowych, w sferze ruchowej i/lub czuciowej, tak istotą termografii jest identyfikacja anizoterm w różnych obszarach ciała pacjenta.

Jeśli weźmiemy pod uwagę, że termografia jest metodą niezwykle czułą (dokładność pomiaru do 0,01 °C) o stosunkowo niskiej swoistości, analiza termogramów staje się procesem twórczym, wymagającym istotnej analizy klinicznej sytuacji w każdym konkretnym przypadku.

Na przykład, anizotermia oczodołu może być spowodowana przez zupełnie inne procesy - od zamknięcia tętnicy szyjnej do guza górnej szczeliny oczodołu, od niedomykalności powiek do migreny klasterowej. Biorąc pod uwagę prostotę, krótki czas trwania, bezpieczeństwo, bezbolesność i dostępność obrazowania termicznego, diagności uważają tę metodę za idealną do masowych losowych badań populacji w celu wykrycia wczesnych stadiów chorób onkologicznych, naczyniowych, zapalnych klatki piersiowej, tarczycy, nerek, stawów, moszny, kończyn.

W tym przypadku niezwykle czuła termografia ciała ludzkiego staje się niezastąpiona w celu szybkiej wstępnej selekcji pacjentów: w przypadku anizotermii głowy są to najprawdopodobniej pacjenci neurologa, neurochirurga, okulisty lub laryngologa; w przypadku asymetrii temperatur szyi lub gruczołów piersiowych pacjenci kierowani są do endokrynologa lub onkologa; a osoby z anizotermią kończyn są najprawdopodobniej pacjentami angiologów.

Metodyka wdrażania

Termografia to rejestracja niewidzialnego promieniowania podczerwonego. Maksymalne promieniowanie występuje przy długości fali 9,5 mikrona. Zgodnie z prawem Stefana-Boltzmanna ilość emitowanej energii jest proporcjonalna do czwartej potęgi temperatury bezwzględnej: W=T ⁴.

Promieniowanie podczerwone skóry nie zależy od rasy, stopnia pigmentacji i innych cech indywidualnych. Temperatura powierzchni ciała zależy od 3 głównych czynników: cech waskularyzacji, poziomu procesów metabolicznych i różnic w przewodnictwie cieplnym.

Obecnie stosuje się 3 modyfikacje rejestracji promieniowania podczerwonego ciała.

• Termografia pozwala na rejestrację termogenezy najpłytszych warstw skóry (0,5-1,5 mm).
• Radiometria podczerwona w zakresie centymetrowym i decymetrowym (długość fali 17 cm, pasmo częstotliwości 1,5-2,0 kHz) pozwala na uzyskanie informacji o głębokich strukturach organizmu.
• Termografia filmowa wykorzystująca paski ciekłokrystaliczne do kontaktu rejestruje promieniowanie cieplne pochodzące z zewnętrznych warstw skóry o grubości 0,3-0,8 mm.

Istnieją podstawowe rodzaje urządzeń termowizyjnych.

• Termografy wykorzystujące ciekły azot do chłodzenia czujnika wrażliwego na temperaturę. Urządzenia te pozwalają uzyskać odległy obraz podczerwonego blasku badanej części ciała człowieka. Są dobre do badania planowanych pacjentów w szpitalu i/lub przychodni, ale są mało przydatne w medycynie ratunkowej, zwłaszcza przy łóżku pacjenta. Istotnym ograniczeniem jest konieczność stałej dostępności dość rzadkiego, łatwo odparowującego ciekłego azotu.
• Termografy, które nie wymagają użycia ciekłego azotu. Takie urządzenia zapewniają bezkontaktowe wyświetlanie mapy aktywności podczerwieni badanego widma. Szczególnie wygodne są przenośne termografy - uniwersalne urządzenia dla medycyny ratunkowej: badanie w domu, w karetce, izbie przyjęć, szpitalu, klinice, na oddziale intensywnej terapii, sali operacyjnej. Wymienione urządzenia są przenośne, wysoce czułe i dość łatwe w utrzymaniu. Czułość tych systemów jest dość wysoka i sięga setnych części stopnia.
• Termografia kontaktowa oparta na filmach ciekłokrystalicznych. Istnieją krajowe i zagraniczne analogi. Zalety - niższy koszt badań, brak konieczności stosowania ciekłego azotu. Wady - pracochłonność, możliwość stosowania tylko na płaskiej powierzchni, konieczność ścisłego, równomiernego kontaktu z suchą powierzchnią skóry, trudność stosowania w medycynie ratunkowej. Ta modyfikacja termowizji ma niższą czułość - około 0,5 °C.
• Radiometria w podczerwieni, czyli termotomografia. Ten typ termografu posiada specjalną antenę, która rejestruje ultrawysokie zakresy częstotliwości, co pozwala na pomiar temperatury struktur ciała do 17 cm głębokości z dokładnością 0,1 °C. Niestety, urządzenie to jest bardzo wrażliwe na zakłócenia, więc wyniki stają się wiarygodne dopiero podczas pracy w specjalnej osłoniętej komorze.

Ocena wyników

Zwykle rozkład aktywności cieplnej identycznych obszarów ciała ludzkiego jest ściśle jednolity. Dlatego istota termografii medycznej sprowadza się zasadniczo do identyfikacji, lokalizacji i określenia stopnia asymetrii cieplnej oraz ich oceny klinicznej. U zdrowych osób odnotowuje się cechy symetrycznego rozkładu ciepła. Tak więc okolica oczodołu, skóra twarzy, usta, szyja są zwykle cieplejsze (pojawiają się jako jasne obszary) niż nos, górne czoło, zewnętrzne segmenty twarzy (ciemne obszary).

Jednocześnie brane są pod uwagę najbardziej typowe i stałe gradienty temperatury termogramów głowy i kończyn.

• Poziomy gradient orbitalny. Zwykle, przy jednolitym podczerwonym świeceniu orbit, temperatura wewnętrznego kącika oka jest o 0,3-0,7° wyższa niż zewnętrznego.
• Podłużny gradient kończyn górnych. Ramię jest zwykle o 0,5-0,7° „cieplejsze” niż grzbiet dłoni.
• Podłużny gradient termiczny kończyn dolnych. U większości zdrowych osób temperatura uda jest o 0,6-1,1° wyższa niż temperatura stopy.

Powyższe gradienty są względne. Jeśli gradient orbitalny jest najbardziej stały, to anizotermia „kończyn” jest zmienna. Dotyczy to zwłaszcza rąk – głównego „wymiennika ciepła” ciała. Termogeneza rąk jest najbardziej podatna na wahania spowodowane unerwieniem, psychoemocjonalnymi, leczniczymi i zimnymi efektami.

Szereg stanów patologicznych powodujących zmiany w aktywności podczerwieni w różnych częściach ciała pacjenta.

Niedrożność tętnicy szyjnej wewnętrznej lub zwężenie o ponad 70% zwykle towarzyszy hipotermii oczodołu po stronie niedrożności z gradientem termicznym 1,5-2,7°. Podczas endarterektomii tętnicy szyjnej istnieje bezpośredni związek między „jasnością” oczodołu i okolicy brwiowej (strefy unaczynienia tętnic kątowych i nadbloczkowych) a stopniem zwężenia światła tętnicy szyjnej. Przy zwężeniu światła tętnicy szyjnej wewnętrznej o ponad 60% obserwuje się zmniejszenie promieniowania podczerwonego okolicy oczodołu homolateralnej do zwężenia.

E. Wood, wykorzystując kombinację termografii i angiografii, wykazał, że w przypadkach, gdy tętnica szyjna zewnętrzna homolateralna pełni funkcję krążenia obocznego dla zamkniętej tętnicy szyjnej wewnętrznej, jej krótkotrwały ucisk dodatkowo zwiększa „chłodzenie” oczodołu po stronie dotkniętej tętnicy.

W przypadku bólów głowy typu klasterowego, gdy są badane w fazie zaostrzenia, obserwuje się wyraźny wzrost jasności nawet o 1,5-2,0° po stronie „grup bólu”.

Natomiast rzadka, ale niezwykle interesująca patogenetycznie migrena z zimna (bóle głowy po kremie ACE), powstająca w wyniku udowodnionego skurczu tętnicy szyjnej wewnętrznej, daje wyraźne przejściowe wychłodzenie oczodołu po stronie bólu.

Zapaleniu tętnicy skroniowej towarzyszy zazwyczaj stwierdzenie „ciężkiej” hipertermii w projekcji tętnicy skroniowej powierzchownej.

Charakterystyczną cechą zespołu Barraquera-Simonsa jest przewlekła, ciężka hipotermia typu maski Harlequina.

Charakterystyczne zmiany w termogramie głowy obserwuje się w żylnym krążeniu mózgowym - pulsujący wytrzeszcz, zespół Tolosy-Hunta i zespół Melkerssona-Rosenthala. W tym ostatnim przypadku przekrwienie warg i języka podczas zaostrzenia zespołu obrzękowego daje wyraźną hipertermię, którą niweluje się za pomocą terapii patogenetycznej.

Najczęstszymi postaciami uszkodzeń twarzy są prosopopareza i neuralgia nerwu trójdzielnego. Mają one niejasne objawy termograficzne - od wyraźnej miejscowej hipertermii w okolicy brwiowej podczas zaostrzenia neuralgii pierwszej gałęzi nerwu trójdzielnego do względnej hipotermii po stronie bólu drugiej i trzeciej jego gałęzi. Prosopopareza w większości przypadków nie prowadzi do znacznej anizotermii twarzy.

U chorych z zaostrzeniem zespołu tętnicy kręgowej obszary hipertermii najczęściej obserwuje się w strefie przykręgosłupowej C4 C5 _po stronie zespołu bólowego.

Badając termogramy kończyn u pacjentów z ostrym udarem mózgu, zauważyliśmy najpierw wyraźną wczesną hipotermię w lewych kończynach u pacjentów z krwotokami do prawej półkuli. Z jednej strony zjawisko to pozwala przypuszczać prawdopodobną lokalizację krwiaka w przypadku głębokiej śpiączki, z drugiej strony potwierdza znaną tezę o asymetrii czynnościowej półkul z przewagą ośrodków regulacji wegetatywnej w prawej półkuli.

W niektórych obserwacjach pacjentów z tylną rogówkową postacią syringomielii, jako pierwsi zarejestrowaliśmy anizotermię tułowia w postaci półkoszulka, potwierdzając występowanie segmentalno-dysocjacyjnego zaburzenia czucia w tej chorobie.

Najbardziej widoczne zmiany na termogramach zauważono w zmianach przerzutowych.

Zespół Raynauda objawia się wyraźnymi asymetrycznymi zmianami w termogramach dłoni, zwłaszcza po teście chłodzenia, kiedy zamiast szybkiego rozgrzania dłoni po 10-minutowym zanurzeniu w zimnej wodzie, palce nie rozgrzewają się tak jak zwykle (z powodu szybkiego otwarcia naczyń tętniczo-żylnych), lecz pozostają w hipotermii przez długi czas.

U większości chorych z chorobą wibracyjną, w przeciwieństwie do zespołu Raynauda, charakterystyczna jest symetryczna hipotermia rąk, aż do „amputacji termicznej” w okresie zaostrzenia.

Jak już wspomniano, termogeneza rąk jest dynamiczna. W tym względzie najważniejszym aspektem obrazowania termicznego rąk jest możliwość wykorzystania dynamicznej termografii i ultradźwięków w propagandzie antynikotynowej.

Gorące stopy są typowe dla pacjentów z erytromelalgią. Termografia jest bardzo pouczająca w dynamicznej obserwacji pacjentów z angiopatiami dystalnych części kończyn dolnych o różnej genezie, pokazuje skuteczność lub niepowodzenie leczenia farmakologicznego i/lub medycznego.

Poniższe dwa aspekty zastosowania obrazowania termicznego są ważne nie tylko dla pilnej neurologii, ale także dla medycyny ratunkowej w ogóle. Po pierwsze, mówimy o możliwości nieinwazyjnej diagnostyki subklinicznych stadiów jatrogennego zapalenia zakrzepowego żył. Dynamiczne obrazowanie termiczne i ultrasonograficzne monitorowanie dupleksowe cewnikowanej żyły wykazały, że zapalenie żył po wstrzyknięciu występuje u 50% pacjentów w drugim dniu ciągłego cewnikowania. Obszary hipertermii wzdłuż cewnikowanej żyły, zarejestrowane na termogramie, wraz z upośledzonym odpływem żylnym według badania dupleksowego ultrasonograficznego, odzwierciedlają rozwój jatrogennego zapalenia żył. Terminowe leczenie pomaga zapobiegać dalszemu rozwojowi zakrzepicy żylnej, a powtarzana kontrola obrazowania termicznego pomaga ocenić skuteczność leczenia zapobiegawczego.

Nie mniej ważne jest dynamiczne obrazowanie termiczne i ultrasonograficzne monitorowanie krążenia żylnego w kończynach dolnych u pacjentów z niedowładem połowiczym. Badania uzupełnione o ultrasonografię dopplerowską, badanie duplex i testy krzepnięcia wykazały, że u 60% pacjentów z niedowładem połowiczym stan przedzakrzepowy rozwija się już w 2.-3. dniu udaru, a 6 razy częściej w porażonej kończynie dolnej. Jest to zrozumiałe, ponieważ u pacjentów neurologicznych kliniczne rozpoznanie flebopatii jest trudne ze względu na zaburzenia czuciowe i ruchowe. Ponadto często łączy się to z upośledzeniem mowy. W rezultacie, w przeciwieństwie do pacjentów oddziałów terapeutycznych i chirurgicznych, pacjenci neurologiczni z reguły nie zgłaszają niepokojących skarg na obrzęk, ból i podobne odczucia. Dlatego też, jeśli dynamiczne metody termograficzne i ultrasonograficzne ujawnią nawet początkowe objawy zaburzeń odpływu żylnego, konieczne jest pilne leczenie profilaktyczne, aby zapobiec rozwojowi tak groźnego powikłania medycyny ratunkowej, jak zatorowość płucna.

Badania ostatnich lat przekonująco wykazały, że jeśli śmierć człowieka jako jednostki, a nie jako organizmu, jest nierozerwalnie związana ze śmiercią mózgu, to śmierć mózgu jest całkowicie związana z ustaniem przepływu krwi wewnątrzmózgowej i zarejestrowaniem tzw. zjawiska stop, które do tej pory było ustalane tylko za pomocą kontrastowej angiografii mózgowej. Oczywiste jest, że tak niebezpieczna i trudna do wykonania procedura jest nie do przyjęcia dla ciężko chorych pacjentów.

Nieinwazyjne metody ultrasonograficzne i termografia są oczywiście bardziej etyczne, dostępne i dostarczają więcej informacji.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]