THE USE OF INFRARED THERMOGRAPHY IN MODERN MEDICINE (Literature Review)


Cite item

Full Text

Abstract

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.

About the authors

I S Kozhevnikova

Northern Arctic Federal University named after M. V. Lomonosov

Архангельск

M N Pankov

Northern Arctic Federal University named after M. V. Lomonosov

Email: m.pankov@narfu.ru
кандидат медицинских наук, доцент, директор института медико-биологических исследований 163045, г. Архангельск, пр. Бадигина, д. 3

A V Gribanov

Northern Arctic Federal University named after M. V. Lomonosov

Архангельск

L F Startseva

Northern Arctic Federal University named after M. V. Lomonosov

Архангельск

N A Ermoshina

Baltic State Technical University «VOENMEH» named after D. F. Ustinov

г. Санкт-Петербург

References

  1. Виноградов 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. Замечник Т. В., Ларин С. И. Возможности термографии в диагностике варикозной болезни нижних конечностей // Флебология. 2009. № 3. С. 10-14.
  7. Иваницкий Г. Р. Современное матричное тепловидение в биомедицине // Успехи физических наук. 2006. Т. 176, № 12. С. 1293-1320.
  8. Иваницкий Г. Р. Тепловидение в медицине // Вестник Российской академии наук. 2006. Т. 76, № 1. С. 48-58.
  9. 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.
  10. Макаров А. И. Термографическая визуализация заживления ран // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2011. № 7. С. 37-38.
  11. 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.
  12. 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.
  13. Попова Н. В., Попов В. А., Гудков А. Б. Тепловизионная оценка ишемической болезни сердца // Экология человека. 2012. № 5. С. 51-57.
  14. Ставоровский К. М. Автоматическая диагностика и анализ термограмм в медицинской практике // Биомедицинские приборы и системы. 2014. С. 47-55.
  15. 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.
  16. 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.
  17. 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.
  18. 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.
  19. 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.
  20. Хижняк Л. Н., Хижняк Е. П., Иваницкий Г. Р. Диагностические возможности матричной инфракрасной термографии // Вестник новых медицинских технологий. 2012. Т. 19, № 4. С. 170.
  21. Шушарин А. Г., Морозов В. В., Половинка М. П. Медицинское тепловидение - современные возможности метода // Современные проблемы науки и образования. 2011. № 4. С. 1-18.
  22. 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.
  23. 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.
  24. 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.
  25. 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.
  26. 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.
  27. 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.
  28. Ford R. G., Ford K. T. Thermography in the diagnosis of headache // Semin Neurol. 1997. N 17 (4). P. 343-349.
  29. 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.
  30. 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.
  31. Krawczyk B., Schaefer G. Effective multiple classifier systems for breast thermogram analysisPattern Recognition (ICPR) // 21st International Conference, 2012. Р. 334-3348.
  32. 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.
  33. 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.
  34. Mizukami K., Kobayashi N., Iwata H., Ishii. T. Telethermography in infant’s emotional behavioral research // Lancet. 1987. N 11. P. 38-39.
  35. 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.
  36. 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.
  37. 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.
  38. 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.
  39. Ring E. F. J., Ammer K. The technique of infrared imaging in medicine // Thermology International. 2000. P. 7-14.
  40. 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.
  41. 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.
  42. 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.
  43. 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.
  44. 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.
  45. Szentkuti A., Kavanagh H. S., Grazio S. Infrared thermography and image analysis for biomedical use // Periodicumbiologorum. 2011. Vol. 113, N 4. P. 385-392.
  46. 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.
  47. 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.
  48. 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.
  49. 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.
  50. 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.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2017 Human Ecology


 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».