biophBiomedical PhotonicsBiomedical Photonics2413-9432Non-profit partnership for development of domestic photodynamic therapy and photodiagnosis10.24931/2413-9432-2019-8-3-29-35bioph-347Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESПотенциал применения динамической термографии кожи после локальной гипотермииPotential for the application of dynamic skin thermography after local hypothermiaНовиковИ. А.NovikovI. A.

Москва

Moscow

ПетровС. Ю.PetrovS. Yu.

Москва

Moscow

РейнЕ. С.ReinE. S.

Москва

Moscow

elenarein01@gmail.comБорисенкоТ. Е.BorisenkoТ. Е.

Москва

Moscow

СдобниковаС. В. SdobnikovaS. V.

Москва

Moscow

ЛуцевичЕ. Э.LucevitchE. E.

Москва

Moscow

АветисовС. Э.AvetisovS. E.

Москва

Moscow

Научно-исследовательский институт глазных болезнейРоссияResearch Institute of Eye DiseasesRussian Federation201919102019832935Copyright © Новиков И.А., Петров С.Ю., Рейн Е.С., Борисенко Т.Е., Сдобникова С.В., Луцевич Е.Э., Аветисов С.Э., 20192019Новиков И.А., Петров С.Ю., Рейн Е.С., Борисенко Т.Е., Сдобникова С.В., Луцевич Е.Э., Аветисов С.Э.Novikov I.A., Petrov S.Y., Rein E.S., Borisenko Т.Е., Sdobnikova S.V., Lucevitch E.E., Avetisov S.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pdt-journal.com/jour/article/view/347

Метод дистанционной инфракрасной термографии – один из неинвазивных диагностических методов, широко применяемых в медицине. Помимо применения для ранней диагностики злокачественных новообразований было предложено его использование при сосудистых заболеваниях, кожных болезнях, ревматических заболеваниях, артритах, синдроме Рейно, ожогах, хирургии, мониторинге эффективности терапевтического лечения и др. Необходимо отметить, что с конца прошлого столетия технический уровень выполнения тестов существенно не менялся. В своей работе мы попытались охарактеризовать вклад капилляров системы кровоснабжения кожи в динамику восстановления температуры поверхности после локальной гипотермии. Для повышения чувствительности и стандартизации метода мы разработали протокол исследования, предполагающий максимальную стандартизацию условий внешней среды или исключение их влияния. Для дозированной локальной холодовой нагрузки использовали оригинальный аппликатор. В качестве пассивной тепловой модели с отсутствием активного тепломассопереноса, но с близкими к человеческим тканям свойствами теплоемкости, структурой и характером кондуктивного перераспределения тепла, была выбрана модель на основе массивного блока тканей свиньи. Группу контроля составили условно здоровые добровольцы. В группу контроля вошли 51 человека, в группу больных диабетом II типа –16 человек. Нами получены показатели интегральной разницы температур. Показатель интегральной разницы температур здорового человека составил 121,8 ± 70,8 °С×c, пассивной модели – 307,2 ± 43,4 °С×c, больного сахарным диабетом – 95,6 ± 54,4 °С×c. Были сделаны следующие выводы: отсутствие тепломассопереноса в пассивной модели усложняет восстановление теплового баланса в виду многослойного строения кожи; кривая восстановления теплового баланса индивидуальна и не зависит от пола и возраста.

Infrared thermography is one of the widely used non-invasive diagnostic methods. While the procedure is mainly used for early malignant tumor diagnostics, a potential application for thermography was proposed in cardiovascular, skin, autoimmune diseases, arthritis, Reynaud’s syndrome, burns, surgery and therapeutic treatment monitoring. The method of thermographic evaluation has not changed significantly since the end of 20th century. In this study we attempted to characterize the influence of skin capillary blood flow on surface temperature recuperation following local hypothermia. To improve sensitivity and standardize the procedure we developed a study protocol that involves minimizing or excluding the influence of external factors on study results. An original applicator was used to apply dosed hypothermia. Massive porcine tissue block was chosen as a passive model without active heat and mass transfer but with heat capacity, structure and heat dissipation characteristics similar to human tissues. 51 healthy volunteers were assigned to control group, while 16 patients with diabetes mellitus constituted the main study group. Cumulative temperature difference was calculated in all cases. It was 121,8 ± 70,8 °С×s in the control group, 95,6 ± 54,4 °С×s in the main study group and 307,2 ± 43,4 °С×s in the passive model. Based on the study results, we made the following conclusions: absence of heat and mass transfer in the passive model complicates heat balance recuperation due to layered structure of the skin; heat balance recuperation curve is an individual parameter and is not influenced by age or gender.

термографиябесконтактная динамическая термографиятепловизораппликатор для проведения холодовой пробыизотермическая камерасахарный диабет II типакапиллярное кровообращение кожиthermographycontactless dynamic thermographythermal imaging devicecold test applicatorisothermic chamberdiabetes mellitusskin capillary blood flowReferencesLawson R. Thermography; a new tool in the investigation of breast lesions // Can. Serv. Med. J. – 1957. – Vol. 8, No. 8. – P. 517–24.Lawson R. Thermography; a new tool in the investigation of breast lesions, Can. Serv. Med. J., 1957, vol. 8, no. 8, pp. 517–24.Matteoli S., Coppini D., Corvi A. A novel image processing procedure for thermographic image analysis // Med. Biol. Eng. Comput. – 2018. – Vol. 56, No. 10. – P. 1747–1756.Matteoli S., Coppini D., Corvi A. A novel image processing procedure for thermographic image analysis, Med. Biol. Eng. Comput., 2018, vol. 56, no. 10, pp. 1747–1756.Herrick A.L., Murray A. The role of capillaroscopy and thermography in the assessment and management of Raynaud’s phenomenon // Autoimmun. Rev. – 2018. – Vol. 17, No. 5 – P. 465–472.Herrick A.L., Murray A. The role of capillaroscopy and thermography in the assessment and management of Raynaud’s phenomenon, Autoimmun. Rev., 2018, vol. 17, no. 5, pp. 465–472.Lim M.J., Kwon S.R., Jung K.H., Joo K., Park S.G., Park W. Digital thermography of the fingers and toes in Raynaud’s phenomenon // J. Korean Med. Sci. – 2014. – Vol. 29, No. 4. – P. 502–506.Lim M.J., Kwon S.R., Jung K.H., Joo K., Park S.G., Park W. Digital thermography of the fingers and toes in Raynaud’s phenomenon, J. Korean Med. Sci., 2014, vol. 29, no. 4, pp. 502–506.Jones B.F. A reappraisal of the use of infrared thermal image analysis in medicine // IEEE Trans. Med. Imaging. – 1998. – Vol. 17, No. 6. – P. 1019–1027.Jones B.F. A reappraisal of the use of infrared thermal image analysis in medicine, IEEE Trans. Med. Imaging., 1998, vol. 17, no. 6, pp. 1019–1027.Staffa E. et al. Using noncontact infrared thermography for longterm monitoring of foot temperatures in a patient with diabetes mellitus // Ostomy Wound Manage. – Vol. 62, No. 4. – P. 54–61.Staffa E. et al. Using noncontact infrared thermography for longterm monitoring of foot temperatures in a patient with diabetes mellitus, Ostomy Wound Manage, vol. 62, no. 4, pp. 54–61.Silva N.C.M. et al. Reliability of infrared thermography images in the analysis of the plantar surface temperature in diabetes mellitus // J. Chiropr. Med. – 2018. – Vol. 17, No. 1. – P. 30–35.Silva N.C.M. et al. Reliability of infrared thermography images in the analysis of the plantar surface temperature in diabetes mellitus, J. Chiropr. Med., 2018, vol. 17, no. 1, P. 30–35.Van Marken Lichtenbelt W.D., Daanen H.A. Cold-induced metabolism // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. – 2003. – Vol. 6, No. 4. – P. 469–475.Van Marken Lichtenbelt W.D., Daanen H.A. Cold-induced metabolism, Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care., 2003, vol. 6, no. 4, pp. 469–475.Wilmore J.H. and Costill D.L. Physiology of sport and exercise // 2nd ed. – Champaign, Illinois: Human Kinetics, 1999.Wilmore J.H. and Costill D.L. Physiology of sport and exercise, 2nd ed. Champaign, Illinois, Human Kinetics, 1999.Katschinski D.M. On heat and cells and proteins // News Physiol. Sci. – 2004. – Vol. 19. – P. 11–15.Katschinski D.M. On heat and cells and proteins, News Physiol. Sci., 2004, vol. 19, pp. 11–15.Mizeva I., Frik P., Podtaev S. Skin blood flow and temperature oscillations during cold pressor test // Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. – 2015. – P. 7382–7385.Mizeva I., Frik P., Podtaev S. Skin blood flow and temperature oscillations during cold pressor test, Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc., 2015, pp. 7382–7385.Davey M., Eglin C., House J., Tipton M. The contribution of blood flow to the skin temperature responses during a cold sensitivity test // Eur. J. Appl. Physiol. – 2013. – Vol. 113. – P. 2411–2417.Davey M., Eglin C., House J., Tipton M. The contribution of blood flow to the skin temperature responses during a cold sensitivity test, Eur. J. Appl. Physiol., 2013, vol. 113, pp. 2411–2417.Kovacic J.C. et al. The relationships between cardiovascular disease and diabetes // Endocrinol. Metab. Clin. North Am. – 2014. – Vol. 43, No. 1. – P. 41–57.Kovacic J.C. et al. The relationships between cardiovascular disease and diabetes, Endocrinol. Metab. Clin. North Am, 2014, vol. 43, no. 1, pp. 41–57.Muris D.M., Houben A.J., Schram M.T., Stehouwer C.D. Microvascular dysfunction is associated with a higher incidence of type 2 diabetes mellitus: a systematic review and meta-analysis // Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. – 2012. – Vol. 32, No. 12. – P. 3082–3094.Muris D.M., Houben A.J., Schram M.T., Stehouwer C.D. Microvascular dysfunction is associated with a higher incidence of type 2 diabetes mellitus: a systematic review and meta-analysis, Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol., 2012, vol. 32, no. 12, pp. 3082–3094.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.