Введение 2
Оглавление 5
1 Термометрические измерения: особенности, область применения, эффективность 7
1.1 История термометрии 7
1.2 Физические основы термометрии как метода диагностики 12
1.3 Области применения термометрии 14
1.4 Виды термометров 14
1.5 Применение термометрии в спортивной медицине 17
1.6 Перспективные методы измерения глубинной и поверхностной температуры 26
2 Исследование глубинной и поверхностной температуры 33
2.1 Задачи исследования 33
2.2 Материалы и методы 33
2.3 Условия экспериментов 36
2.4 Эксперимент по применению ИК-камеры для диагностики тонзилита 37
2.5 Модельный эксперимент по исследованию изменения температуры бедра для локальной гипотермии 46
2.5.1 Опыт 1 48
2.5.2 Опыт 2 52
2.5.3 Опыт 3 56
2.5.4 Опыт 4 59
2.5.5 Опыт 5 61
2.5.6 Анализ результатов опытов 63
Выводы 66
Список литературы 67
Температура тела человека — это один из древнейших показателей, которым и в наши дни пользуются врачи для диагностики заболеваний. Она способна отражать общее состояние организма, как, например, при лихорадке, или же свидетельствовать о местной патологии, ведь наравне с покраснением, отёком, нарушением функции и болью, повышение температуры является признаком воспаления.
Будучи показателем гомеостаза, температура тела человека подразделяется на температуру ядра (её также называют базальной температурой), мало зависящую от температуры внешней среды, и температуру оболочки, подверженную внешним влияниям. У современной медицины есть различные способы измерения этих характеристик.
Наиболее простой метод — использование обыкновенного термометра, ртутного или электрического. Однако он не позволит ни узнать распределения температуры на поверхности кожи, ни выяснить базальную температуру. Конечно, для выяснения последнего можно, например, поместить термометр в пищевод пациента, но подобная процедура будет инвазивной и, как следствие, малоприятной для пациента, а также обладающей всеми сопутствующими рисками подобных процедур.
Существует также метод магнитно-резонансной термографии. Он позволяет и измерять глубинную температуру, и следить за её распределением, как в пространстве, так и во времени. Также несомненным достоинством метода является то, что он неинвазивен. Однако при всех достоинствах магнитно-резонансной термографии ей сопутствует ряд существенных недостатков, таких как: необходимость в дорогостоящем оборудовании, необходимость в квалифицированном обслуживающем персонале, необходимость в наличии соответствующих помещений, и как следствие — малая доступность процедуры для пациентов.
В данной работе я рассмотрел возможности к использованию двух термометрических методов исследования, которые считаю наиболее перспективными. Это инфракрасная термометрия (далее ИК-термометрия) и пассивная акустическая термометрия (далее ПАТ).
ИК-термометрия позволяет оценить температурное распределение на поверхности тела человека. Метод неинвазивный и, в отличие от прочих методов лучевой диагностики, таких как рентгенография, не несущий лучевой нагрузки. Измеряется и преобразуется в визуально понятный образ лишь собственное тепловое электромагнитное излучение объекта. Метод ИК-термометрии обладает высокой чувствительностью, однако при этом он мало специфичен. Тем не менее, поскольку повышение температуры является маркером воспаления, можно предположить его пользу в диагностике таких заболеваний, как тонзиллит. Одна из задач работы — оценить и разработать метод ИК-термометрии применительно к диагностике тонзиллита.
Сама же цель работы — оценка применения ПАТ, применительно к измерению базальной температуры тела человека. ИК-термометрия, в данном случае, являлся вспомогательным методом — таким образом сравнивались два различных способа измерения температуры. Метод ПАТ позволяет измерять звуковые колебания, порождаемые собственными тепловыми колебаниями молекул. Как следствие, появляется возможность оценить глубинную температуру. Точно так же, как и ИК-термометрия, ПАТ неинвазивна и безопасна для пациента. Наряду с этими достоинствами, у неё также есть и ряд недостатков, таких как подверженность влияниям извне (например, посторонним шумам) или невозможность провести измерение сквозь границу двух сред с чрезмерно различной акустической плотностью (например, внутри черепа).
В данной работе впервые была экспериментально оценена возможность измерения температуры бедра человека при гипотермии этой области. В спортивной медицине, в целях восстановления спортсменов после изнурительной тренировки “до отказа” применяется охлаждение в ледяной ванне. Считается, что базальная температура повышается до неких критических значений, после чего спортсмен уже не может продолжать выполнять упражнение. Однако неизвестно, ни какая температура является предельной для спортсмена, ни до каких значений эту температуру снижает ледяная ванна. С целью выяснения этого и был проведён первый модельный эксперимент, позволивший оценить применение здесь ПАТ.
Были впервые измерены значения акустояркостной температуры бедра человека. Была прослежена их динамика изменений. В ней можно выделить два этапа – быстрого спада температуры и последующего плато. Возможно, фаза быстрого спада была вызвана понижением температуры у слоёв, расположенных в непосредственной близости от поверхности кожи и самой кожи. Акустояркостная температура учитывает некую область, в которую входят слои, температура которых должна стремительно снизиться, если верить тем же измерениям поверхностной температуры при помощи ИК-камеры.
Эксперимент показывает, что глубинная температура тела человека при локальной гипотермии бедра, даже спустя около пятидесяти минут, остаётся на относительно постоянном уровне, тогда как поверхностная температура той же области более подвержена изменениям. Физическая нагрузка не вызывает значительных колебаний глубинной температуры, и холодовая ванна не вызывает её изменения, превышающего по разбросу значений изменения температуры при опыте без нагрузки.
Эксперименты показали потенциал для контроля температуры при гипотермии. Поверхностная и глубинная температуры меняются по-разному.
Интересным также является тот факт, что изменение температуры кисти испытуемого в опыте с гипотермией имело иной характер, нежели изменение температуры бедра. Возможно, это связано с иным устройством сосудистой системы верхних конечностей.
Также в ходе исследования разработана новая методика фокусировки ИК-камеры ИРТИС-2000 с применением лазерного дальномера и градуировочной шкалы. Она достоверно упрощает процесс получения качественных снимков.
