Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Ekologiya cheloveka (Human Ecology)Экология человека1728-08692949-1444Eco-Vector1683410.33396/1728-0869-2017-2-39-46ArticlesСтатьиReview ArticleTHE USE OF INFRARED THERMOGRAPHY IN MODERN MEDICINE (Literature Review)Применение инфракрасной термографии в современной медицине (обзор литературы)KozhevnikovaI SКожевниковаИ СPankovM NПанковМихаил Николаевич

кандидат медицинских наук, доцент, директор института медико-биологических исследований

m.pankov@narfu.ruGribanovA VГрибановА ВStartsevaL FСтарцеваЛ ФErmoshinaN AЕрмошинаН АNorthern Arctic Federal University named after M. V. LomonosovСеверный (Арктический) федеральный университет им. М. В. ЛомоносоваBaltic State Technical University «VOENMEH» named after D. F. UstinovБалтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова15022017242NO2 (2017)№2 (2017)394623102019Copyright ©; 2017, Human EcologyCopyright ©; 2017, Экология человека2017Human EcologyЭкология человекаhttps://hum-ecol.ru/1728-0869/article/view/16834

The article provides a systematic review on the recent applications of the infrared thermography in medicine reported by Russian and foreign researchers. Advances in IRT technology and equipment, resulted in significant improvement of thermo-images quality and opened new opportunities for the practical application. Application possibilities of infrared thermography in diagnostics and treatment of diseases in different branches of medicine including traumatology and orthopedics, sport medicine, therapy and endocrinology, neurology, neonatology, diagnosis of vessels disorders and oncology are demonstrated in the article. The description of advantages (such as noninvasiveness, safety, relatively low cost and the ability to reveal pathologies on early stages) and disadvantages (insufficiently automated diagnostic type, subjective interpretation of data) of this method have been made. Perspectives of its development (creation of mathematical algorithms for automatic processing of thermo- images) and its introduction in to clinical practice have been analyzed. The use of consistent autoprograms for the thermographic images analysis allows to avoiding subjective interpretation of thermogram data. Nowadays, automatic methods of analysis are actively developed and put into practice, in particular, achievements in development of automatic image recognition algorithms allowed to solve problems of thermal images, automate cancer diagnostics.

В статье приведены данные по материалам отечественных и зарубежных публикаций, полученные с использованием метода инфракрасной термографии. Методика получила новый виток развития в последние годы в связи с техническим усовершенствованием оборудования и повышением качества термоснимков. Показаны возможности применения инфракрасной термографии в диагностике и мониторинге лечения заболеваний в различных областях медицины: травматологии, ортопедии и спортивной медицине, терапии и эндокринологии, неврологии, неонатологии, диагностике сосудистых и онкологических заболеваний. Описаны основные достоинства (безопасность, неинвазивность, относительная дешевизна исследования, способность обнаруживать патологические изменения на доклинической стадии) и недостатки (недостаточно автоматизированный вид диагностики на настоящий момент, значительная роль субъективной оценки исследователя) метода. Рассмотрены перспективы его развития (создание математических алгоритмов для автоматической обработки термоснимков) и внедрения в клиническую практику. Применение унифицированных автоматических программ для обработки термографических изображений позволяет избежать такого недостатка, как субъективность оценки данных термограмм. В настоящее время автоматические методы анализа активно разрабатываются и внедряются в практику, в частности, успехи в разработках алгоритмов автоматического распознавания изображений позволили успешно решать задачи анализа термоизображений, автоматизировать диагностику онкологических заболеваний.

infrared thermography (IRT)functional diagnosticsmonitoring of treatmentинфракрасная термография (ИКТ)функциональная диагностикамониторинг леченияВиноградов В. И., Веретенов И. С., Слезко В. Н., Пугач Г. И., Ланда В. А., Большакова Г. И. Некоторые аспекты применения термографии при реабилитации пациентов с нарушением функций опорно-двигательной и нервной систем // Функциональная диагностика. 2005. № 3. С. 72-78.Дехтярев Ю. П., Мироненко С. А., Нечипорук В. И., Венгер Е. Ф., Голлюх А. Г., Дунаевский В. И., Котовский В. И. Применение дистанционной инфракрасной термографии в диагностике заболеваний и последствий травм у спортсменов // Электроника и связь. Тематический выпуск «Электроника и нанотехнологии». 2009. № 1. С. 220-223.Дехтярев Ю. П., Нечипорук В. И., Мироненко С. А., Венгер Е. Ф., Дунаевский В. И., Котовский В. И., Соловьев Е. А. Инфракрасная дистанционная термография как вспомогательный метод в диагностике и лечении вертеброгенных болей у спортсменов // Электроника и связь. Тематический выпуск «Электроника и нанотехнологии». 2010. № 3. С. 122-125.Дехтярев Ю. П., Нечипорук В. И., Мироненко С. А., Ковальчук И. С., Венгер Е. Ф., Дунаевский В. И., Котовский В. И. Место и роль дистанционной инфракрасной термографии среди современных диагностических методов // Электроника и связь. Тематический выпуск «Электроника и нанотехнологии». 2010. № 2. С. 192-196.Жарова И. А. Показатели термографии у больных остеохондрозом и плоскостопием до и после курса физической реабилитации // Физическое воспитание студентов творческих специальностей. 2005. № 2. С. 66-73.Замечник Т. В., Ларин С. И. Возможности термографии в диагностике варикозной болезни нижних конечностей // Флебология. 2009. № 3. С. 10-14.Иваницкий Г. Р. Современное матричное тепловидение в биомедицине // Успехи физических наук. 2006. Т. 176, № 12. С. 1293-1320.Иваницкий Г. Р. Тепловидение в медицине // Вестник Российской академии наук. 2006. Т. 76, № 1. С. 48-58.Иваницкий Г. Р., Деев А. А., Хижняк Е. П., Хижняк Л. Н. Анализ теплового рельефа на теле человека // Технологии живых систем. 2007. Т. 4, № 5-6. С. 43-50.Макаров А. И. Термографическая визуализация заживления ран // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2011. № 7. С. 37-38.Попова Н. В., Попов В. А. Гудков А. Б. Возможности тепловидения и вариабельности сердечного ритма при прогностической оценке функционального состояния сердечно-сосудистой системы // Экология человека. 2012. № 11. С. 33-37.Попова Н. В., Попов В. А., Гудков А. Б. Диагностическое значение термографии рук, ультразвукового исследования сонных артерий и артериального давления у больных ишемической болезнью сердца // Экология человека. 2013. № 10. С. 32-36.Попова Н. В., Попов В. А., Гудков А. Б. Тепловизионная оценка ишемической болезни сердца // Экология человека. 2012. № 5. С. 51-57.Ставоровский К. М. Автоматическая диагностика и анализ термограмм в медицинской практике // Биомедицинские приборы и системы. 2014. С. 47-55.Терновой Н. К., Державин А. Е. Возможности и перспективы дистанционной инфракрасной термографии при изучении патологии опорно-двигательного аппарата // Ортопедия и травматология. 1985. № 5. С. 68-71.Ткаченко Ю. А., Голованова М. В., Овечкин А. М. Клиническая термография (обзор основных возможностей). Нижний Новгород : Закрытое акционерное общество Союз восточной и западной медицины, 1998. 96 с.Ураков А. Л. Инфракрасная термография и тепловая томография в медицинской диагностике: преимущества и ограничения // Электронный научно-образовательный Вестник «Здоровье и образование в XXI веке». 2013. Т. 15, № 11. С. 45-51.Уракова Н. А., Ураков А. Л. Теплоизучение поверхности головы плода как показатель обеспеченности коры головного мозга кислородом в родах // Проблемы экспертизы в медицине. 2012. № 3-4. С. 32-36.Хижняк Л. Н. Диагностика и контроль эффективности лечения заболеваний сосудов нижних конечностей с использованием матричных термовизионных систем : автореф.. канд. мед. наук. Пущино, 2006. 23 с.Хижняк Л. Н., Хижняк Е. П., Иваницкий Г. Р. Диагностические возможности матричной инфракрасной термографии // Вестник новых медицинских технологий. 2012. Т. 19, № 4. С. 170.Шушарин А. Г., Морозов В. В., Половинка М. П. Медицинское тепловидение - современные возможности метода // Современные проблемы науки и образования. 2011. № 4. С. 1-18.Якупов А. Ф., Анисимов А. Ю., Галимзянов А. Ф., Бугров Р. К. Возможности термографии в диагностике и лечении больных циррозом печени, осложненным портальной гипертензией // Казанский медицинский журнал. 2008. Т. 89, № 6. С. 842-846.Ahmadi N., Nabavi V., Nuguri V., Hajsadeghi F., Flores F., Akhtar M., Kleis S., Hecht H., Naghavi M., Budoff M. Low fingertip temperature rebound measured by digital thermal monitoring strongly correlates with the presence and extent of coronary artery disease diagnosed by 64-slice multi-detector computed tomography // Int. J. Cardiovasc. Imaging. 2009. Vol. 25. P. 725-738.Arora N., Martins D., Ruggerio D., Tousimis E., Swistel A. J., Osborne M. P., Simmons R. M. Effectiveness of a noninvasive digital infrared thermal imaging system in the detection of breast cancer // The American Journal of Surgery. 2008. N 196. P. 523-526.Bagavathiappan S., Saravanan T., Philip J., Jayakumar T., Raj B., Karunanithi R., Panicker T., Korath M. P., Jagadeesan K. Infrared thermal imaging for detection of peripheral vascular disorders // J. Med Phys. 2009. N 34. P. 43-47.Clark R. P., Calcina-Goff M. L. d. International standardization in medical thermography // 18th Int. Conf. IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. Amsterdam. The Netherlands, 1996. P. 2089-2090.Denoble A. E., Hall N., Pieper C. F., Kraus V. B. Patellar Skin Surface Temperature by Thermography Reflects Knee 0steoarthritis Severity // Clinical Medicine Insights : Arthritis and Musculoskeletal Disorders. 2010. N 3. P. 69-75.Ford R. G., Ford K. T. Thermography in the diagnosis of headache // Semin Neurol. 1997. N 17 (4). P. 343-349.Ibarra-Castanedo С., D. Gonzalez M., Klein M., Pilla S., Vallerand X. Maldague Infrared image processing and data analysis // Infrared Physics & Technology. 2004. Vol. 46, Iss. 1-2. P. 75-83.Knobel R. B., Guenther B. D., Rice H. E. Thermoregulation and thermography in neonatal physiology and disease // Biological research for nursing. 2011. Vol. 13, N 3. P. 274-282.Krawczyk B., Schaefer G. Effective multiple classifier systems for breast thermogram analysisPattern Recognition (ICPR) // 21st International Conference, 2012. Р. 334-3348.Lee Kudrow M. D. A Distinctive Facial Thermographic Pattern in Cluster Headache the “Chai” Sign // Headache : The Journal of Head and Face Pain. 1985. Vol. 25, iss. 1. P. 33-36.Mizukami K., Kobayashi N., Ishii T., Iwata H. First selective attachment begins in early infancy: A study using telethermography // Infant Behavior and Development. 1990. N 13. P. 257-271.Mizukami K., Kobayashi N., Iwata H., Ishii. T. Telethermography in infant’s emotional behavioral research // Lancet. 1987. N 11. P. 38-39.Mona A. S. Ali, Gehad Ismail Sayed, Tarek Gaber, Aboul Ella Hassanien, Vaclav Snasel, Lincoln F. Silva. Detection of Breast Abnormalities of Thermograms based on a New Segmentation Method // Proceedings of the 2015 Federated Conference on Computer Science and Information Systems / eds. M. Ganzha, L. Maciaszek, M. Paprzycki. ACSIS, 2015. Vol. 5. P. 255-261.Naicker A. S., Roohi S. A., Lee C. S., Chan W. H., Tay L. S., Din X. J., Eow L. H. Alteration of foot temperature in diabetic neuropathy: is it another piece of puzzle? // Med. J. Malaysia. 2006. Vol. 61, suppl. A. P. 10-13.Ng E. Y. K. A review of thermography as promising non-invasive detection modality for breast tumor // International Journal of Thermal Sciences. 2009. N 48. P. 849-859.Papanas N., Papatheodorou K., Papazoglou D., Kotsiou, S., Maltezos, E. Assotiation between Foot temperature and SudomotorDisfunction in Type 2 Diabetes // J. Journal of Diabetes Science and Technology. 2010. Vol. 4, N 4. P. 803-807.Ring E. F. J., Ammer K. The technique of infrared imaging in medicine // Thermology International. 2000. P. 7-14.Ring E. F. Thermal Imaging Today and Its Relevance to diabetes // Journal of Diabetes Science and Technology. 2010. Vol. 4, N 4. P. 857-862.Rizkalla J., Tilbury W., Helmy A., Kumar Suryadevara V., Rizkalla M., Holdmann M. Computer Simulation/ Practical Models for Human Thyroid Thermographic Imaging // J. Biomedical Science and Engineering. 2015. N 8. Р. 246-256.Selvarasu N., Alamelu Nachiappan, Nandhitha N. M. Extraction Algorithms for Abnormality Quantification from Medical Thermograms // International Journal of Recent Trends in Engineering. 2009. Vol. 1, N 3. P. 73-75.Sowa M. G., Friesen J. R., Hain M. Evaluating the Potential of Infrared Thermography in the Study of Peripheral Arterial 0cclusive Disease // MEASUREMENT 2009 : Proceedings of the 7th International Conference. Smolenice, Slovakia, 2009. P. 427-430.Spalding S. J., Kwoh C. K., Boudreau R., Enama J., Lunish J., Huber D., Denes L., Hirsch R. Three-dimensional and thermal surface imaging produces reliable measures of joint shape and temperature: a potential tool for quantifying arthritis // Arthritis Res. Ther. 2008. Vol. 10, N 1. P. 10.Szentkuti A., Kavanagh H. S., Grazio S. Infrared thermography and image analysis for biomedical use // Periodicumbiologorum. 2011. Vol. 113, N 4. P. 385-392.Urakov A., Urakova N., Kasatkin A. Temperature of newborns as a sign of life in Russia - time to change in World // J. Perinat. Med. 2013. Vol. 41. P. 473.Urakova N. Decrease of the temperature of the head of the fetus during birth as a symptom of Hypoxia // Thermology International. 2013. Vol. 23, N 2. P. 74-75.Wakamiya J. Data-processing method for standardization of thermographic diagnosis // Engineering in Medicine and Biology Society. 2000 : Proceedings of the 22nd Annual International Conference of the IEEE, 2000. Vol. 2. P 1432-1435.Wu C. L., Yu K. L., Chuang H. Y., Huang M. N., Chen T. W., Chen C. H. The application of infrared thermography in the assessment of patients with coccygodynia before and after manual therapy combined with diathermy // J. Manipulative Physiol. Ther. 2009. Vol. 32, N 4. P. 287-293.Zivcak J., Hudac R., Madarasz L., Rudas I. J. Methodology, Models and Algorithms in Thermographic Diagnostics (Topics in Intelligent Engineering and Informatics) // Springer. 2013. 222 p.