Научная статья на тему 'ВОЗМОЖНОСТИ ВЫЯВЛЕНИЯ БОЛЬНЫХ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛОВИЗОРА. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ'

ВОЗМОЖНОСТИ ВЫЯВЛЕНИЯ БОЛЬНЫХ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛОВИЗОРА. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ Текст научной статьи по специальности «Медицинские технологии»

CC BY
134
50
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
диагностика / респираторно-вирусные заболевания / тепловизор / инфракрасная термография / diagnostics / respiratory viral diseases / thermal imager / infrared thermography

Аннотация научной статьи по медицинским технологиям, автор научной работы — Е П. Хижняк, Л Н. Хижняк, Е И. Маевский, С В. Смуров

Работа посвящена оценке возможностей оперативного выявления больных с использованием метода инфракрасной термографии. Актуальность проблемы связана с быстрым ростом респираторно-вирусных заболеваний, включая «COVID-19». Цель исследования – детальный анализ проблем и перспектив применения неохлаждаемых матричных ИК камер (тепловизоров) в системах оперативного выявления больных, страдающих респираторно-вирусными заболеваниями, включая «COVID-19». Материалы и методы исследования. Использовались неохлаждаемые матричные микроболометрические ИК камеры, близкие по параметрам к ИК камерам, которые применяются в системах оперативного выявления больных: 1) типа «Seek Thermal compact PRO» (США) на диапазон 7-13 мкм с пространственным разрешением 320×240, обеспечивающая скорость регистрации 15 кадров в секунду; 2) ИК камера «Therm-App» фирмы «Opgal» (Израиль) на спектральный диапазон 7-13 мкм с пространственным разрешением 384×288 и 3) ИК камера типа «Jade-UC» фирмы «Cedip» (Франция) на спектральный диапазон 812 мкм с пространственным разрешением 384х288, обеспечивающая скорость регистрации 15 кадров в секунду. Обработка результатов осуществлялась с использованием пакета программ обработки ИК изображений типа «ALTAIR». Проведен детальный анализ измерительных возможностей неохлаждаемых инфракрасных камер (тепловизоров), которые применяются в системах оперативного выявления больных в аэропортах и других местах большого скопления людей. Показано, что в подавляющем большинстве случаев тепловизоры используются в качестве дистанционного термометра, при этом точность температурных измерений тепловизоров составляет +2-3С, а с учетом излучательной способности кожи и условий окружающей среды суммарная ошибка температурных измерений может возрасти до 5С. Без дополнительных средств текущей калибровки и коррекции результатов измерений неохлаждаемые тепловизоры не могут обеспечить надежность выявления больных. Показано, что превышение нормальных значений температуры в области глаз может использоваться в качестве основного порогового критерия наличия воспалительного заболевания. Значение излучательной способности в области глаз практически одинаково для разных людей и не зависит от физиологического состояния человека. Вторым критерием, информативным на ранних стадиях заболеваний, является случай, когда температура любой области лица, отличной от области глаз, превышает температуру в области глаз. Коррекция результатов температурных измерений по образцу типа «Черное тело», расположенному в поле зрения тепловизора, позволяет снизить ошибку температурных измерений до 0,2С, что позволит существенно повысить надежность оперативного выявления больных. Заключение. Наиболее перспективным способом дальнейшего повышения надежности выявления больных является метод анализа ИК изображений, основанный на учете особенностей температурных портретов, характерных для конкретных локализаций воспалительных процессов [8].

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по медицинским технологиям , автор научной работы — Е П. Хижняк, Л Н. Хижняк, Е И. Маевский, С В. Смуров

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

POSSIBILITIES OF DETECTION OF THE PATIENTS USING A THERMOGRAPHY. CHALLENGES AND PROSPECTS

The work is devoted to assessing the possibilities of prompt detection of patients using the method of infrared thermography. The urgency of the problem is associated with the rapid growth of respiratory viral diseases, including "COVID-19". The research purpose is a detailed analysis of the problems and prospects for the use of uncooled matrix IR cameras (thermal imagers) in systems for the rapid detection of patients suffering from respiratory viral diseases, including "COVID-19". Materials and research methods. We used uncooled matrix microbolometric IR cameras, similar in parameters to IR cameras, which are used in systems for the rapid detection of patients. There were 3 types. The 1st type was "Seek Thermalcompact PRO" (USA) for a range of 7-13 microns with a spatial resolution of 320 × 240, providing a registration rate of 15 frames per second. The 2nd was IR camera "Therm-App" from "Opgal" (Israel) for the spectral range of 7-13 microns with a spatial resolution of 384×288 and. The 3rd IR camera of the "Jade-UC" type from "Cedip" (France) for the spectral range 8-12 microns with a spatial resolution of 384x288, providing a registration rate of 15 frames per second. The processing of the results was carried out using the software package for processing IR images of the "ALTAIR" type. A detailed analysis of the measuring capabilities of uncooled infrared cameras (thermal imagers), which are used in systems for the rapid detection of patients at airports and other places of large crowds, has been carried out. It is shown that in the overwhelming majority of cases, thermal imagers are used as a remote thermometer, while the accuracy of temperature measurements of thermal imagers is +2-3С, and taking into account the emissivity of the skin and environmental conditions, the total error of temperature measurements can increase to 5С. Without additional means of current calibration and correction of measurement results, uncooled thermal imagers cannot ensure the reliability of patient detection. It has been shown that the excess of normal temperature values in the eye area can be used as the main threshold criterion for the presence of an inflammatory disease. The value of the emissivity in the eye area is practically the same for different people and does not depend on the physiological state of the person. The second criterion, informative in the early stages of the disease, is the case when the temperature of any area of the face other than the eye area exceeds the temperature in the eye area. Correction of the results of temperature measurements according to a sample of the "Black body" type, located in the field of view of the thermal imager, allows to reduce the error of temperature measurements to 0.2 ° C, which will significantly increase the reliability of prompt detection of patients. Conclusion. The most promising way to further improve the reliability of detecting patients is the method of analysis of IR images, based on taking into account the features of temperature portraits characteristic of specific localizations of inflammatory processes [8].

Текст научной работы на тему «ВОЗМОЖНОСТИ ВЫЯВЛЕНИЯ БОЛЬНЫХ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛОВИЗОРА. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ»

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2020 - V. 27, № 4 - P. 110-114

УДК: 615.831.7 DOI: 10.24411/1609-2163-2020-16775

ВОЗМОЖНОСТИ ВЫЯВЛЕНИЯ БОЛЬНЫХ С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛОВИЗОРА. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Е.П. ХИЖНЯК*, Л.Н. ХИЖНЯК*, Е.И. МАЕВСКИЙ*, С.В. СМУРОВ**

'Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, ул. Институтская, д. 3, г. Пущино, Московская обл., 142290, Россия "МОУ Институт Инженерной Физики, Ударный Большой пер., 1-а, г. Серпухов, Московская обл., 142210, Россия

Аннотация. Работа посвящена оценке возможностей оперативного выявления больных с использованием метода инфракрасной термографии. Актуальность проблемы связана с быстрым ростом респираторно-вирусных заболеваний, включая «COVID-19». Цель исследования - детальный анализ проблем и перспектив применения неохлаждаемых матричных ИК камер (тепловизоров) в системах оперативного выявления больных, страдающих респираторно-вирусными заболеваниями, включая «COVID-19». Материалы и методы исследования. Использовались неохлаждаемые матричные микроболометрические ИК камеры, близкие по параметрам к ИК камерам, которые применяются в системах оперативного выявления больных: 1) типа «Seek Thermal compact PRO» (США) на диапазон 7-13 мкм с пространственным разрешением 320*240, обеспечивающая скорость регистрации 15 кадров в секунду; 2) ИК камера «Therm-App» фирмы «Opgah (Израиль) на спектральный диапазон 7-13 мкм с пространственным разрешением 384*288 и 3) ИК камера типа «Jade-UC» фирмы «Cedip» (Франция) на спектральный диапазон 812 мкм с пространственным разрешением 384х288, обеспечивающая скорость регистрации 15 кадров в секунду. Обработка результатов осуществлялась с использованием пакета программ обработки ИК изображений типа «ALTAIR». Проведен детальный анализ измерительных возможностей неохлаждаемых инфракрасных камер (тепловизоров), которые применяются в системах оперативного выявления больных в аэропортах и других местах большого скопления людей. Показано, что в подавляющем большинстве случаев тепловизоры используются в качестве дистанционного термометра, при этом точность температурных измерений тепловизоров составляет +2-3 С, а с учетом излучательной способности кожи и условий окружающей среды суммарная ошибка температурных измерений может возрасти до 5 С. Без дополнительных средств текущей калибровки и коррекции результатов измерений неохлаждаемые тепловизоры не могут обеспечить надежность выявления больных. Показано, что превышение нормальных значений температуры в области глаз может использоваться в качестве основного порогового критерия наличия воспалительного заболевания. Значение излучательной способности в области глаз практически одинаково для разных людей и не зависит от физиологического состояния человека. Вторым критерием, информативным на ранних стадиях заболеваний, является случай, когда температура любой области лица, отличной от области глаз, превышает температуру в области глаз. Коррекция результатов температурных измерений по образцу типа «Черное тело», расположенному в поле зрения тепловизора, позволяет снизить ошибку температурных измерений до 0,2 "С, что позволит существенно повысить надежность оперативного выявления больных. Заключение. Наиболее перспективным способом дальнейшего повышения надежности выявления больных является метод анализа ИК изображений, основанный на учете особенностей температурных портретов, характерных для конкретных локализаций воспалительных процессов [8].

Ключевые слова: диагностика, респираторно-вирусные заболевания, тепловизор, инфракрасная термография.

POSSIBILITIES OF DETECTION OF THE PATIENTS USING A THERMOGRAPHY. CHALLENGES AND PROSPECTS

E.P. KHIZHNYAK*, L.N. KHIZHNYAK*, E.I. MAEVSKY*, S.V. SMUROV**

* Institute of Theoretical and Experimental Biophysics RAS, st. Institutskaya, 3, Pushchino, Moscow region, 142290, Russia ** MOU Institute of Engineering Physics, Udarny Bolshoi lane, 1-a, Serpukhov, Moscow region, 142210, Russia

Abstract. The work is devoted to assessing the possibilities of prompt detection of patients using the method of infrared thermography. The urgency of the problem is associated with the rapid growth of respiratory viral diseases, including "COVID-19". The research purpose is a detailed analysis of the problems and prospects for the use of uncooled matrix IR cameras (thermal imagers) in systems for the rapid detection of patients suffering from respiratory viral diseases, including "COVID-19". Materials and research methods. We used uncooled matrix microbolometric IR cameras, similar in parameters to IR cameras, which are used in systems for the rapid detection of patients. There were 3 types. The 1st type was "Seek Thermalcompact PRO" (USA) for a range of 7-13 microns with a spatial resolution of 320 * 240, providing a registration rate of 15 frames per second. The 2nd was IR camera "Therm-App" from "Opgal" (Israel) for the spectral range of 7-13 microns with a spatial resolution of 384*288 and. The 3rd - IR camera of the "Jade-UC" type from "Cedip" (France) for the spectral range 8-12 microns with a spatial resolution of 384x288, providing a registration rate of 15 frames per second. The processing of the results was carried out using the software package for processing IR images of the "ALTAIR" type. A detailed analysis of the measuring capabilities of uncooled infrared cameras (thermal imagers), which are used in systems for the rapid detection of patients at airports and other places of large crowds, has been carried out. It is shown that in the overwhelming majority of cases, thermal imagers are used as a remote thermometer, while the accuracy of temperature measurements of thermal imagers is +2-3 "С, and taking into account the emissivity of the skin and environmental conditions, the total error of temperature measurements can increase to 5 "С. Without additional means of current calibration and correction of measurement results, uncooled thermal imagers cannot ensure the reliability of patient detection. It has been shown that the excess of normal temperature values in the eye area can be used as the main threshold criterion for the presence of an inflammatory disease. The value of the emissivity in the eye area is practically the same for different people and does not depend on the physiological state of the person. The second criterion, informative in the early stages of

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2020 - V. 27, № 4 - P. 110-114

the disease, is the case when the temperature of any area of the face other than the eye area exceeds the temperature in the eye area. Correction of the results of temperature measurements according to a sample of the "Black body" type, located in the field of view of the thermal imager, allows to reduce the error of temperature measurements to 0.2 ° C, which will significantly increase the reliability of prompt detection of patients. Conclusion. The most promising way to further improve the reliability of detecting patients is the method of analysis of IR images, based on taking into account the features of temperature portraits characteristic of specific localizations of inflammatory processes [8].

Keywords: diagnostics, respiratory viral diseases, thermal imager, infrared thermography.

В последний год наблюдается чрезвычайно быстрый рост числа респираторно-вирусных заболеваний, включая «COVID-19», что резко обострило проблему оперативного выявления больных. Для выявления больных в настоящее время используются два типа диагностических инструментов: бесконтактный термометр и тепловизор. Важнейший недостаток метода с использованием бесконтактных термометров связан с необходимостью достаточно близкого контакта оператора, осуществляющего измерение температуры, с потенциально больным человеком. Тепловизионный метод, основанный на регистрации собственного излучения объектов в инфракрасной области спектра, полностью лишен этого недостатка [1,3-5,9-12].

Инфракрасная (ИК) термография, будучи самым передовым методом дистанционной регистрации пространственного распределения температур, в настоящее время широко используется в аэропортах для оперативного выявления больных [2,6,7]. При этом температура в области лица, измеренная ИК камерой (тепловизором), считается основным диагностическим критерием наличия заболевания. Фактически, в подавляющем большинстве случаев, тепловизоры используются в качестве дистанционного термометра. При таком подходе, надёжность выявления больных определяется, прежде всего, точностью измерений абсолютных значений температур, которую могут обеспечить используемые ИК камеры. Погрешность измерения абсолютных значений температур большинства неохлаждаемых ИК камер, согласно их техническим характеристикам, составляет +2-3 С. Охлаждаемые ИК камеры, обеспечивающие гораздо лучшую точность температурных измерений, слишком дороги и практически не применяются в системах оперативного выявления больных. Кроме того, необходимо учитывать дополнительную погрешность температурных измерений, связанную с неравномерным распределением излучательной способности различных участков лица, влажностью кожи, использованием косметических средств [4,5]. Следует отметить, что последняя ошибка измерений не зависит от типа ИК камеры, охлаждаемой или не охлаждаемой [6,7].

Другие возможности и преимущества современных инфракрасных технологий в настоящее время практически не используются при оперативном распознавании больных.

Цель исследования - детальный анализ проблем и перспектив применения неохлаждаемых матричных ИК камер (тепловизоров) в системах оперативного вы-

явления больных, страдающих респираторно-вирус-ными заболеваниями, включая «COVID-19». Выработка рекомендаций по усовершенствованию методов регистрации и обработки ИК изображений, которые могут повысить надежность распознавания больных.

Материалы и методы исследования. Использовались неохлаждаемые матричные микроболометрические ИК камеры, близкие по параметрам к ИК камерам, которые применяются в системах оперативного выявления больных: 1) типа «Seek Thermal compact PRO» (США) на диапазон 7-13 мкм с пространственным разрешением 320*240, обеспечивающая скорость регистрации 15 кадров в секунду; 2) ИК камера «Therm-App» фирмы «Opgal» (Израиль) на спектральный диапазон 7-13 мкм с пространственным разрешением 384*288 и 3) ИК камера типа «Jade-UC» фирмы «Cedip» (Франция) на спектральный диапазон 8-12 мкм с пространственным разрешением 384х288, обеспечивающая скорость регистрации 15 кадров в секунду.

Калибровка ИК камер осуществлялась с использованием температурного образца типа «Чёрное тело», обеспечивающего точность установки температуры не хуже 0,1 С.

В качестве образцовой ИК камеры использовалась высокоточная охлаждаемая ИК камера с чувствительностью 0,01 С, обеспечивающая точность измерения абсолютных значений температур не хуже 0,1 С.

Учитывая, что неохлаждаемые ИК камеры согласно их техническим параметрам обеспечивали точность измерения абсолютных значений температур +2 С при больших интервалах между калибровкой и измерениями, проводилась дополнительная коррекция результатов измерений по образцу «Черное тело», расположенному в поле зрения ИК камер. Температура образца «Черное тело» поддерживалась с точностью 0,1 "С.

14-разрядная оцифровка ИК данных обеспечивала возможность температурных измерений в диапазоне от 10 до 50 "С без перестройки диапазона температурной чувствительности ИК камер.

Обработка результатов осуществлялась с использованием пакета программ обработки ИК изображений типа «ALTAIR».

Результаты и их обсуждение. Прежде всего, необходимо четко понимать, что неохлаждаемые ИК камеры (а именно такого типа тепловизоры на сегодня в основном применяются в аэропортах) разработаны в качестве систем визуализации ИК изображений и не являются измерительными средствами.

ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2020 - Т. 27, № 4 - С. 110-114 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2020 - V. 27, № 4 - P. 110-114

Именно поэтому такие ИК камеры до недавнего времени не применялись в медицинской диагностике. Для оперативного выявления больных, страдающих воспалительными и респираторно-вирусными заболеваниями, особенно «COVID-19», необходимо обеспечить возможность измерения абсолютных значений температур в разных участках тела человека с достаточно высокой точностью, которую сами по себе неохлаждаемые ИК камеры обеспечить не могут. Решить данную задачу за счет какой-либо аппаратной модификации имеющихся в продаже ИК камер практически невозможно.

Точность температурных измерений, которую могут обеспечить большинство неохлаждаемых ИК камер (согласно их техническим характеристикам) составляет +2-3 С. Без дополнительных средств текущей калибровки и коррекции результатов измерений неохлаждаемые тепловизоры не могут обеспечить надежность выявления больных.

Кроме того, ошибка температурных измерений существенно зависит от неоднородности излучательной способности разных участков кожи в области лица.

Дело в том, что регистрируемое ИК камерой излучение О связано с температурой объекта следующим выражением:

О = Татм [ Е f (Тоб) + (1- Е) f (Токр) ] + (1- Татм) f (Татм), (1) где: О - энергия ИК излучения, Татм - коэффициент пропускания атмосферы, е - излучательная способность исследуемого объекта, Тоб - температура объекта, Токр - температура окружения объекта, Татм -температура атмосферы, f(n) - калибровочная функция, индивидуальная для каждого элемента матрицы ИК фотоприемников.

Все величины температур в градусах Кельвина.

При этом Татм = exp(ad), где а - коэффициент затухания [km-1], d - расстояние от объекта до камеры [km].

При малых расстояниях до объекта измерений, поправкой на затухание атмосферы можно пренебречь. В этом случае формула (1) приобретает вид: О = Е f (Тоб) + (1-Е) f (Токр) (2)

В современных ИК камерах численные данные О(ПуШ) с матрицы ИК фотоприемников размером (n*m) автоматически преобразуются в температурные величины Т(ПуШ) при условии, что параметры калибровочной функции f(n) определены при калибровке.

Значение излучательной способности £ устанавливается оператором и считается постоянным для всех элементов ИК термограммы.

На практике, при выявлении больных величина е устанавливается постоянной в пределах между 0,95 и 0,98. А реально, необходимо рассчитывать абсолютные значения температур в разных областях тела при неизвестных значениях излучательной способности кожи.

Проведенные исследования показали, что вели-

чина е разных участков кожи лица (особенно при использовании косметических средств) может изменяться от 0,8 до 0,98. Результирующая ошибка температурных измерений с учетом неоднородности из-лучательной способности разных участков тела, состояния кожи и условий окружающей среды, может возрасти до 5-7 С.

Сложность задачи выявления больных усугубляется тем, что индивидуальные температурные портреты разных пациентов в норме существенно отличаются друг от друга, зависят от температуры и времени пребывания в конкретных условиях окружающей среды (особенно в зимнее время), индивидуальных особенностей потоотделения, эмоционального состояния и предшествующих физических нагрузок.

Распознавание больных с использованием критерия максимальной температуры тела в норме в области внутренних уголков глаз [2] облегчается тем, что значение излучательной способности е в этой области практически одинаково для разных людей и не зависит от физиологического состояния человека. На рис. 1* приведен пример температурного портрета здорового человека, сформированного при условии, что минимальные и максимальные значения температуры на поверхности тела не выходят за соответствующие границы температурных шкал (Гмин) и (Тмакс).

Температурные интервалы цветовых меток, приведенные на рис. 1, соответствуют значениям температур в данных участках тела в норме. Такой способ визуализации информативен для патологий, для которых применим пороговый критерий выхода температурных значений за заданные величины. К таким патологиям относятся воспалительные процессы, при которых локальные значения температур в области патологий превышают максимальную температуру тела в норме. В качестве реперного значения может использоваться температура в области внутренних уголков глаз, которая с достаточной точностью соответствует температуре тела в норме.

На рис. 2 приведен пример, демонстрирующий реакцию подключичных лимфоузлов при воспалительном процессе в области верхних дыхательных путей.

Приведенный пример демонстрирует четкие различия между температурными портретами в норме и температурными портретами при воспалительном процессе в области верхних дыхательных путей. Температура в области локализации воспалительных процессов превышает температуру в области глаз, и более чем на 1°С значение температуры для данной области в норме. Необходимо отметить, что температура в области глаз на начальном этапе воспалительных процессов может оставаться в норме.

Приведенные на рис. 1 и 2 примеры демонстрируют эффективность использования двух пороговых

' Рисунки статьи представлены на обложке 4

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2020 - V. 27, № 4 - P. 110-114

критериев наличия воспалительных заболеваний в процессе оперативного распознавания больных.

Первичный критерий - превышения температуры в области глаз заранее заданной величины, например 37,5°С, которая определяется с учетом конкретных типов заболеваний, которые должны выявляться с помощью тепловизора, и с учетом ошибки температурных измерений. При использовании метода оперативной коррекции результатов температурных измерений по образцу типа «Черное тело», результирующая ошибка измерений абсолютных значений температур в области глаз не может быть снижена до величины 0,2°С.

Второй критерий - превышение температуры в области глаз. Этот критерий особенно информативен на ранней стадии заболеваний. При этом значение излучательной способности s в любой области лица, отличной от области глаз, не может превышать значение излучательной способности s в области глаз, а следовательно - ни при каких условиях не может быть получено заниженной значение температуры.

При расположении нескольких лиц в поле зрения тепловизора, измерение температуры в области внутренних уголков глаз осложняется малыми угловыми размерами области глаз. Это может приводить к занижению измеренной температуры на 1-2°С в зависимости от размера матрицы ИК фотоприемников и расстояния от тепловизора до человека. Данное обстоятельство важно учитывать при распознавании больных в аэропорту и других местах большого скопления людей.

Измерение температуры с помощью тепловизора по областям лица, оьличным от области глаз, осложняется двумя важнейшими причинами: ошибками измерений, обусловленными использованием косметических средств, и ошибками измерений, обусловленными выступлением пота на поверхность кожи. Больные с высокой температурой гораздо сильнее потеют по сравнению со здоровыми людьми. Разница в результатах измерений между влажной (человек вспотел) и сухой кожей может достигать нескольких градусов по Цельсию (рис. 3).

Близко расположенные друг к другу темные точки, расположенные между носом и губами на рис. 3 (справа) и локальные минимумы на температурном профиле соответствуют открытым каналам потовых протоков (порам) на коже лица. Температурный профиль по линии «1» проведен через 5 потовых протоков.

При обширном выходе пота на поверхность кожи температура может понижается на 1-2°С, что важно учитывать при выборе порогового значения температуры, превышение которого соответствует больному. Такое же снижение температуры возникает при использовании увлажняющих косметических средств. В тоже время, температура может повышаться на 1-2°С при использовании косметических средств, которые приводят к вазодилятации.

Заключение. При оперативном выявлении больных в подавляющем большинстве случаев тепловизоры используются в качестве дистанционного термометра, при этом точность температурных измерений тепловизоров составляет +2-3°С, а с учетом излучательной способности кожи и условий окружающей среды суммарная ошибка температурных измерений может возрасти до 5°С.

Без дополнительных средств текущей калибровки и коррекции результатов измерений неохла-ждаемые тепловизоры не могут обеспечить надежность выявления больных.

Превышение нормальных значений температуры в области глаз может использоваться в качестве основного порогового критерия наличия воспалительного заболевания. Значение излучательной способности в области глаз практически одинаково для разных людей и не зависит от физиологического состояния человека.

Вторым критерием, информативным на ранних стадиях заболеваний, является случай, когда температура в любой области лица, отличной от области глаз, превышает температуру в области глаз.

Коррекция результатов температурных измерений по образцу типа «Черное тело», расположенному в поле зрения тепловизора, позволяет снизить ошибку температурных измерений до 0,2°С, что позволит существенно повысить надежность оперативного выявления больных.

Наиболее перспективным способом дальнейшего повышения надежности выявления больных является метод анализа ИК изображений, основанный на учете особенностей температурных портретов, характерных для конкретных локализаций воспалительных процессов [8].

Литература / References

1. Вайнер Б.Г. Медицинское тепловидение высокого разрешения: новые возможности // Врач. 1999. № 2. С. 25-27 / Vayner BG. Med-itsinskoe teplovidenie vysokogo razresheniya: novye vozmozhnosti [High-resolution medical thermal imaging: new features]. Vrach. 1999;2:25-7. Russian.

2. Иваницкий Г.Р., Хижняк Л.Н., Деев А.А., Крестьева И.Б., Хижняк Е.П. Особенности температурных распределений в области глаз // ДАН. 2004. Т. 398, № 5. С. 709-714 / Ivanitskiy GR, Khizhnyak LN, Deev AA, Krest'eva IB, Khizhnyak EP. Osobennosti temperaturnykh raspredeleniy v oblasti glaz [Fea-tures of temperature distributions in the eye area]. DAN. 2004;398(5):709-14. Russian.

3. Иваницкий Г.Р. Современное матричное тепловидение в биомедицине // Успехи физических наук. 2006. №176. С. 1293-1320 / Ivanitskiy GR. Sovremennoe matrichnoe teplovidenie v biomeditsine [Modern matrix thermal imaging in Biomedicine]. Uspekhi fi-zicheskikh nauk. 2006;176:1293-320. Russian.

4. 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 / Ivanitskiy GR, Deev AA, Khizhnyak EP, Khizhnyak LN. Analiz teplovogo rel'efa na tele cheloveka [Analysis of thermal relief on the human body]. Tekhnologii zhivykh sistem. 2007 ;4(5 -6):43-50. Russian.

5. Иваницкий Г.Р., Деев А.А., Пашовкин Т.Н., Хижняк Е.П., Хижняк Л.Н., Цыганов М.А. Особенности теплового проявления подкожных источников нагрева на поверхности тела человека // ДАН.

2008. Т. 420, № 4. С. 551-555 / Ivanitskiy GR, Deev AA, Pashovkin TN, Khizhnyak EP, Khizhnyak LN, Tsyganov MA. Osobennosti teplovogo

JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2020 - V. 27, № 4 - P. 110-114

proyavleniya podkozhnykh istochnikov nagreva na poverkhnosti tela che-loveka [Features of thermal manifestation of subcutaneous heat sources on the surface of the human body]. DAN. 2008;420(4):551-5. Russian.

6. Хижняк Л.Н., Хижняк Е.П., Иваницкий Г.Р. Диагностические возможности матричной инфракрасной термографии. Проблемы и перспективы // Вестник новых медицинских технологий. 2012. № 4. С. 170-176 / Khizhnyak LN, Khizhnyak EP, Ivanitskiy GR. Diagnosticheskie vozmozhnosti matrichnoy infrakrasnoy termografii. Problemy i per-spektivy [The diagnostic opportunities of infrared thermography. problems and perspectives]. Journal of new medical technologies. 2012;4:170-6. Russian.

7. Маевский Е.И., Смуров С.В., Хижняк Л.Н., Хижняк Е.П. Настоящее и будущее инфракрасной термографии // Известия института инженерной физики. 2015. №1. С. 2-12 / Maevskiy EI, Smurov SV, Khizhnyak LN, Khizhnyak EP. Nastoyashchee i budushchee infrakrasnoy termografii [The present and future of infrared thermogra-phy]. Izvestiya instituta inzhenernoy fiziki. 2015;1:2-12. Russian.

8. Иваницкий Г.Р., Маевский Е.И., Смуров С.В., Хижняк Е.П., Хижняк Л.Н. Повышение диагностической информативности инфракрасных изображений с использованием методов нелинейного контрастирования // Известия института инженерной физики. 2016. №4 (42). C. 83-89 / Ivanitskiy GR, Maevskiy EI, Smurov SV, Khizhnyak EP, Khizhnyak LN. Povyshenie diagnosticheskoy informativnosti in-frakrasnykh izobrazheniy s ispol'zovaniem metodov nelineynogo kon-trasti-rovaniya [Improving the diagnostic information content of infrared

images using non-linear contrast methods]. Izvestiya instituta inzhenernoy fiziki. 2016;4(42):83-9. Russian.

9. Anbar M. Quantitative Dynamic Telethermographv in Medical Diagnosis. CRC Press: Boca Raton, 1994. P. 1-180 / Anbar M. Quantitative Dynamic Telethermographv in Medical Diagnosis. CRC Press: Boca Raton; 1994.

10. Brian M. Sanchez, Mark Lesch, David Brammer, Susan E. Bove, Melissa Thiel, Kenneth S. Kilgore. Use of a portable thermal imaging unit as a rapid, quantitative method of evaluating inflammation and experimental arthritis // Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 2008. № 57. P. 169-175 / Brian M Sanchez, Mark Lesch, David Brammer, Susan E Bove, Melissa Thiel, Kenneth S Kilgore. Use of a portable thermal imaging unit as a rapid, quantitative method of evaluating inflammation and experimental arthritis. Journal of Pharmacological and Toxicological Methods. 2008;57:169-75.

11. Ring E.F.J., Ammer K. Infrared thermal imaging in medicine // Physiological Measurement (IOP Publishing). 2012. № 33. P. 33-R46 / Ring EFJ, Ammer K. Infrared thermal imaging in medicine. Physiological Measurement (IOP Publishing). 2012;33:33-R46.

12. Tay M.R., Low Y.L., Zhao X., Cook A.R., Lee V.J. Comparison of Infrared Thermal Detection Systems for mass fever screening in a tropical healthcare setting // Public Health. 2015. № 129. P. 1471-1478 / Tay MR, Low YL, Zhao X, Cook AR, Lee VJ. Comparison of Infrared Thermal Detection Systems for mass fever screening in a tropical healthcare setting. Public Health. 2015;129:1471-8.

Библиографическая ссылка:

Хижняк Е.П., Хижняк Л.Н., Маевский Е.И., Смуров С.В. Возможности выявления больных с помощью тепловизора. Проблемы и перспективы // Вестник новых медицинских технологий. 2020. №4. С. 110-114. DOI: 10.24411/1609-2163-2020-16775.

Bibliographic reference:

Khizhnyak EP, Khizhnyak LN, Maevsky EI, Smurov SV. Vozmozhnosti vyyavleniya bol'nykh s pomoshch'yu teplovizora. Problemy i per-spektivy [Possibilities of detection of the patients using a thermography. Challenges and prospects]. Journal of New Medical Technologies. 2020;4:110-114. DOI: 10.24411/1609-2163-2020-16775. Russian.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.