Презентация РТМ-диагностики
Что такое РТМ-Диагностика?
РТМ-Диагностика в маммологии
Другие области применения
Библиотека

Дополнительная Информация

Где пройти РТМ-Диагностику

Презентация

Примеры РТМ-диагностики


РТМ-Клиника

105082, Россия, Москва, ул. Большая Почтовая, д.55/59, стр.1, 1-й этаж, офис 168
Запись на прием по телефонам:
8-917-519-30-18
8-917-518-91-85
Email
rtm-clinica@radiometry.ru


 

Голосование


Знакомы ли Вы с микроволновой маммографией?





Основы радиотермометрических исследований
молочных железы.

МУСТАФИН Ч.К.
ГОУ ДПО РМАПО Кафедра радиологии Москва Россия
2-ой Боткинский пр-д д.7, Москва, 125284
Тел.(095) 945-43-30 Факс (095) 945-76-24

Заболевания молочных желез – наиболее распространенная группа заболеваний среди женского населения. Следует отметить, что наряду с увеличением распространенности рака молочной железы сохраняется выраженное преобладание различного генеза доброкачественных и злокачественных  поражений молочных желез. Выявление изменений структуры ткани железы привлекает широкий диапазон диагностических методик, при этом, в абсолютном большинстве диагностика строится на оценке морфологических изменений. Метод основан на измерении температуры внутренних тканей по интенсивности их теплового излучения в микроволновом диапазоне.

В 1956 г. Лауссоном для диагностики заболеваний молочных желез был впервые использован метод инфракрасной термографии, в основе которого, лежит регистрация и преобразование инфракрасного излучения организма в изображение распределения температур по поверхности тела - термограмму, анализ которой позволяет дать качественную оценку характера изображения и количественные критерии температурных градиентов [8,9].

Идея получения информации о происходящих в тканях молочных желез процессах путем регистрации изменений температуры представлялась весьма перспективной и обнадеживающей. Рассматривалось использование термографии не только в качестве диагностического метода для выявления раковых опухолей, но и для проведения дифференциальной диагностики злокачественных и доброкачественных новообразований, контроля за ходом лечения, выявления развития осложнений после оперативных вмешательств и рецидивов опухолей. Однако полученные результаты далеко не всегда удовлетворяли исследователей. Большое число ложноположительных заключений, а также относительно невысокие показатели чувствительности проводимых исследований (частота ошибочных заключений при обследовании больных с непальпируемыми опухолями и 1 стадией рака молочной железы составляла 22—27% ограничивало диагностические возможности метода и умаляло в глазах клиницистов его ценность в сравнении с общепризнанной маммографией [3,4].

В 1975 году Барретом с соавторами [2] был применен другой тепловой метод исследования молочной железы, получивший название радиотермометрии или микроволновой радиометрии. Он основан на оценке интенсивности теплового излучения внутренних тканей в микроволновом (дециметровом) диапазоне длин волн, которая пропорциональна их термодинамической температуре. В этом диапазоне длин волн ткани организма сравнительно "прозрачны", поэтому метод радиотермометрии является более информативным, чем ИК-термография, где фактически измеряется температура эпидермиса.

Развитие радиотермометрии в России проходило под влиянием школы В.С. Троицкого [13]. За последние 20 лет была значительно усовершенствована аппаратура и методы применения радиотермометрии в клинике [11,12,].Отличительной особенностью тепловых методов исследования является их полная безвредность при высокой информативности.

Для лучшего понимания физики тепловых исследований рассмотрим процессы переноса тепла в биообъекте. Как и во всяком физическом теле, тепло распространяется от более горячих к более холодным областям. При этом существует три механизма переноса тепла: теплопередача, конвекционные процессы и излучение. В случае биообъекта роль конвекционных процессов играют процессы кровообращения.

Каждый из механизмов переноса тепла в биообъекте играет свою роль в процессе тепловых диагностических исследований.

На рисунке 1 изображены процессы теплопередачи от внутренних слоев тела к коже и далее в окружающее пространство при отсутствии внутренних температурных аномалий.


процессы теплопередачи от внутренних слоев тела к коже и далее в окружающее пространство при отсутствии внутренних температурных аномалий
Рис.1

У человека, как и у других теплокровных животных существуют области внутри организма , где благодаря гомеостазу поддерживается стабильная температура, примерно соответствующая температурам, получаемым при измерениях ртутным термометром в аксиллярной, оральной или ректальной областях (36,5°С - 37,0°С). К областям со стабильной внутренней температурой относятся центральная нервная система, органы грудной клетки, абдоминальная область, отчасти плечи и бедра.

При комфортной окружающей температуре воздуха 20°С - 25°С кожа охлаждается до температуры 32°С - 33°С и имеется температурный градиент между внутренними тканями и кожей.

В инфракрасном и радиодиапазоне процессы излучения определяются законом Планка, который определяет интенсивность излучения  как функцию абсолютной температуры и частоты излучения.

На рис. 2. показана интенсивность излучения как функция частоты для температуры 310К (33°С).

интенсивность излучени¤ как функци¤ частоты дл¤ температуры 310  (33с)
Рис. 2

При температурах, характерных для биообъектов максимум излучения приходится на область частот 1013Гц, что соответствует длине волны 10 микрон, т.е. инфракрасным лучам. Частоты радиодиапазона, используемые в радиотермометрии (108 - 109 Гц) лежат на склоне планковского распределения и интенсивность их излучения примерно на 5 порядков меньше, чем в инфракрасном диапазоне. Это определяет особенности построения аппаратуры в соответствующих диапазонах.(7)

Отметим также, что для инфракрасного излучения биоткани являются непрозрачным и это излучение затухает практически полностью на глубине в несколько микрон.

В радиодиапазоне прозрачность (величина затухания) в биологических тканях зависит от содержания воды в тканях. По этому принципу ткани могут быть разделены на две группы. К группе тканей с малым затуханием относятся жировые и костные ткани (малое содержание воды). В этих тканях излучение затухает на 20 - 30% на каждый сантиметр глубины ткани.

К группе тканей сравнительно большим затуханием относятся кожа и мышечные ткани (большое содержание воды). В них излучение затухает примерно вдвое на каждый сантиметр глубины ткани.

Отметим еще некоторые особенности теплового излучения. Тепловое излучение образуется благодаря хаотическому движению огромного количества молекул и в связи с этим носит неупорядоченный (шумовой) характер.

На границе биоткань - окружающая среда происходит отражение излучения, связанное с излучательной способностью* тела законом Кирхгофа:

e = 1 - r, где

e - излучательная способность тела;

r - коэффициент отражения.

Отметим, что в инфракрасном диапазоне величина r мала (0,03 - 0,05), тогда как в радиодиапазоне величина r достигает уровня 0,4 - 0,5. Эти закономерности определяют построение диагностической аппаратуры.

Измерение внутренней температуры производится контактным способом. При этом антенна прикладывается к коже пациента на проекции исследуемого органа или его части.

Мощность шумового сигнала в радиодиапазоне, поступающая на вход антенны, составляет Р = ε К Т B, где

к - постоянная Больцмана (1,38 х 10-23 Дж/град);

Т - усредненная температура внутренних тканей (градусы Кельвина);

B - полоса частот радиоприема (Гц);

ε - излучательная способность.

При полосе частот В= 100МГц (108Гц) и температуре тканей 310К эта мощность составляет примерно 4 х 10-13 Вт.

Эта величина чрезвычайно мала и может быть измерена только при использовании специальных методов приема и обработки сигналов.

В 1997 году при Всероссийском Институте радиотехники Фирмой РЭС был разработан компьютеризированный радиотермометр РТМ-01-РЭС. Прибор включает в себя радиоканал, служащий для неинвазивного измерения температуры внутренних тканей и ИК- канал, служащий для измерения температуры кожных покровов ( рис.4).

РТМ-01-РЭС предназначен для измерения внутренней (глубинной) температуры тканей по их естественному тепловому излучению в микроволновом диапазоне и измерению температуры кожных покровов по их тепловому излучению в инфракрасном диапазоне.

Основными медико-техническими параметрами радиотермометра РТМ-01-РЭС являются:

  1. глубина обнаружения температурных аномалий не менее 4-5 см.
  2. точность измерения температуры внутренних тканей + 0.1 С
  3. время измерения в одной точке - 7 сек.
  4. диаметр антенны-аппликатора - 39 мм.

Мощность излучения строго пропорциональна температуре тела, поэтому мощность излучения может определяться при прочих неизменных условиях в градусах температуры.


Рис. 3

Измерение внутренней температуры тканей заменяется измерением температуры нагреваемого резистора, что упрощает построение аппаратуры. На нагреваемом резисторе установлен преобразователь температура - напряжение. Напряжение с выхода преобразователя поступает на переключатель режимов и далее на аналогово-цифровой преобразователь, служащий для связи с ПЭВМ.

Для измерения температуры кожи применен бесконтактный (дистанционный) метод измерений. Плотность излучения с поверхности, нагретой до абсолютной температуры Т составляет:

М = ε s4 - Т1 4), где

ε - коэффициент теплоотдачи;

s - постоянная Стефана - Больцмана (5,67 х 10-8 Вт/ (м2 К4);

Т1 - температура среды, находящейся в тепловом равновесии с исследуемой поверхностью, К.

Инфракрасный датчик температуры состоит из оптической системы, формирующей поле обзора поверхности, механического прерывателя потока лучей, тела сравнения, нагретого до температуры Т1 и радиометрической части.

Диаметр пятна на коже пациента. в котором исследуется температура зависит от расстояния между датчиком и кожей.

При расстоянии в 10 см диаметр пятна составляет примерно 1,5 см, при расстоянии в 1 см диаметр пятна составляет примерно 0,5 см. Эти расстояния на практике устанавливаются с помощью несложных механических приспособлений (вставок).

Благодаря действию механического прерывателя 24 раза в секунду происходит сравнение температуры кожи и тела сравнения.

Результаты измерения поступают в виде постоянного напряжения на переключатель и далее на общий аналого-цифровой преобразователь.

В ПЭВМ, состоящей из процессора , монитора и принтера осуществляются следующие операции:

  1. -фиксация данных пациента;
  2. -фиксация анамнеза;
  3. -фиксация данных измерений температуры, привязанных к позиции датчиков.

Данные по температуре обрабатываются и могут быть отображены на мониторе или принтере в следующих видах:

  • в виде термограммы;
  • в виде поля температур.

Рассмотрим некоторые особенности работы радиотермографа при измерениях в радио и инфракрасном диапазонах, т.е. измерениях внутренней температуры и температуры кожи.

При измерениях внутренней температуры в радиодиапазоне измерения температура складывается из трех составляющих:

  1. температуры кожи;
  2. вклада температурного градиента;
  3. вклада температурной аномалии (при ее наличии).

Рассмотрим связь между индицируемыми величинами температур при измерениях внутренней температуры радиодатчиком и температуры кожи инфракрасным датчиком и распределением истинной (термодинамической) температуры в глубине тканей.

При измерениях радиодатчиком индицируется так называемая яркостная или внутренняя температура. Ее величина лишь косвенно отражает температуру внутренних тканей и происходит это по следующей причине. Если мысленно разделить исследуемую ткань на плоские тонкие слои, параллельные поверхности кожи, то мощность излучения каждого слоя в радиодиапазоне будет зависеть от физической температуры слоя и потерь излучения в нем. Вклад излучения каждого слоя в яркостную температуру будет зависеть также от величины потерь в тканях от слоя до поверхности кожи.


Рис. 4

Таким образом, внутренняя температура, воспринимаемая антенной, устанавливаемой на поверхность кожи будет зависеть от температурного профиля (т.е. изменения температуры в функции от глубины зондирования Z) и электрофизических свойств тканей, т.е. величины погонных потерь, о чем было сказано выше.

На рис. 5 показан температурный профиль при наличии температурной аномалии, расположенной на глубине Z0.

Как видно из рисунка внутренняя температура формируется следующим образом. При отсутствии температурной аномалии яркостная температура состоит из величины Тк (температура кожи) и вклада, который дает градиент температуры. При типичной разнице Тви - Тк = 2,5 °С (Тви  - внутренняя температура в области, где она может считаться постоянной) вклад от градиента температуры составляет примерно 1 - 1,5°С и остается постоянным при неизменной температуре кожи.

Таким образом, в норме, внутренняя яркостная температура всегда превышает температуру кожи.

При патологии (наличии температурной аномалии) картина меняется.

На рис. 6 показаны расчетные значения яркостной температуры и температуры кожи для различной глубины расположения температурной аномалии Zо при неизменных следующих параметрах:

  • превышение температуры новообразования над температурой окружающих тканей DT = 2°С,
  • размер температурной аномалии по полуспаду температуры 2 см.


Рис. 5

Следует отметить, что при температурных аномалиях, расположенных на небольшой глубине, температура кожи может превышать яркостную температуру, индицируемую радиодатчиком. Это явление имеет определенную диагностическую ценность.

Таким образом, внимание врача может быть полностью сосредоточено на процессе измерений.

Как ясно из предыдущего изложения, температура воздуха в помещении влияет как на температуру кожи, так и на яркостную температуру. Поэтому в помещении должна поддерживаться температура 20 - 25°С, а желательным диапазоном является 21 - 23°С.

Следует обратить также внимание на полное отсутствие сквозняков в помещении.

По тем же причинам перед началом обследования температура кожи пациента должна принять стабильное значение, для этого пациент должен некоторое время (ориентировочно 10 минут) адаптироваться к окружающей температуре.

Температура измеряется в 9-ти точках молочной железы соответствующих квадрантам и границам квадратов, в аксилярных областях и двух опорных точках, что позволяет обследовать всю область молочной железы.

На кафедре радиологии РМАПО использован метод радиотермометрии, для определения температурных показателей внутренних тканей молочных желез в зависимости от гормонального статуса с применением диагностического комплекса РТМ-01-РЭС предназначенного для измерения внутренней температуры тканей по их естественному тепловому излучению в микроволновом диапазоне .

Молочные железы чутко реагируют на физиологические изменения, обусловленные гормональной регуляцией, что имеет свое отражение в температурной реакции фиксируемой радиотермометрическим методом. Обследовано 35 женщин репродуктивного возраста (25-45 лет) без жалоб со стороны молочных желез. Больным проведено маммографическое и ультразвуковое исследования . Патологических образований не выявлено.

Компьютером вычерчивался график температур, по которому выявлялась величина внутренняя температура в одноименных точках правой и левой молочной железы. Обследование проводится в положении пациенток лежа на спине, руки под головой. Это нормирует расположение измеряемых точек, повышает общую точность измерений благодаря естественному уплощению молочной железы. В норме у женщин репродуктивного возраста температура молочных желез при РТМ исследовании колебалась в пределах 34.0 – 35,5°С.


рис. 6

Результаты измерения температуры на графике выглядит как прямая линия: по горизонтальной оси отложено наименование точек измерения, а по вертикальной – значение измеряемых температур.

  • температура молочной железы как правило ниже на 1°С температуры тела;
  • разница температуры между соседними квадрантами и одноименными квадрантами противоположной молочной железы не более 0,5С:
  • температура сосково-ареолярного комплекса и молочной железы – выше до 0,5°С или одинаковы;
  • Средняя температура колеблется от 34,0 до 35,5 °С.
  • Отмечено, что женщины с выраженной подкожно-жировой клетчаткой, большим размером молочных желез средняя температура ниже до 1°С, чем в группе с небольшим размером желез и не выраженной подкожно-жировой клетчаткой.

Исследование внутренней температуры молочной железы в зависимости от менструального цикла показали, что во вторую фазу происходит симметричное повышение температуры до 1°С во всей молочной железе, что отражает пролиферативные процессы в структурах стромы, усиление кровенаполнения, что проявляется в виде предместруального напряжения. В то же время в первую фазу цикла происходит симметричное снижение внутренней температуры, что является оптимальным для проведения РТМ-обследования. Таким образом, физиологические процессы имеют свои специфические особенности определяемые РТМ методом, что как правило не фиксируемыми другими диагностическими методами. Симметричность повышения температуры, обеих молочных желез характеризует физиологические процессы, что наглядно демонстрируют графики и цветные диаграммы.

В постменопаузальном периоде жизни в репродуктивной системе женщины прогрессируют инвалютивные изменения, значительно более интенсивные, чем в переменопаузальном периоде, так как протекают на фоне резкого снижения уровня эстрадиола. Старение органов репродуктивной системы определяется снижением регенеративного потенциала клеток.

Во всех органах репродуктивной системы происходят атрофические изменения: фиброзно-жировая инволюция молочных желез, уменьшается масса матки, ее мышечные элементы замещаются соединительными, истончается за счет уменьшения числа слоев эпителий влагалища. С началом менопаузы инвалютивные процессы нарастают, вплоть до полного замещения всех структурных элементов жировой тканью.

Обследовано 35 женщин. в возрасте 50-75 лет в период менопаузы более 5 лет. Жалоб со стороны молочных железе не отмечено. Больным проведено рентгенмаммографическое и ультразвуковое исследования. Патологических образований не выявлено.

При проведении РТМ-иследовании у женщин в постменопаузе характерно:

  1. температура молочной железы как правило ниже на 1°С температуры тела:
  2. разница температуры между соседними квадрантами и одноименными квадрантами противоположной молочной железы не более 0,3°С:
  3. температура сосково-ареолярного комплекса и молочной железы – одинаковы;
  4. средняя температура колеблется от 33,5 до 35 °С, что на 1 °С меньше чем в группе репродуктивного возраста.

Для жировой инволюции менопаузального возраста без выраженного локального фиброзирования ткани было характерно равномерное понижение абсолютной температуры на 0,5-1.5°С по всей площади желез. Средняя температура молочных желез – 33,0 – 33,5°С.

Проведенные исследования, также как и результаты, полученные другими авторами (11-12), показали, что с возрастом у женщин внутренняя температура молочных желез изменяется. На рис.8 показана зависимость средней температуры молочной железы, соска и подмышечных лимфатических узлов в зависимости от возраста. Средняя температура молочной железы с возрастом падает.


Рис.7

Компьютеризированная радиотермометрия   основана на измерении интенсивности собственного электромагнитного излучения внутренних органов и тканей  в диапазоне сверхвысоких частот, которое пропорционально температуре тканей. Проведенные исследования прослеживают четкое единство патогенетических механизмов и температурных реакций.

В данной связи температурная реакция физиологических процессов, происходящих в молочных железах здоровых женщин, выявленные радиотермографические критерии нормы в зависимости от возраста, состояние репродуктивной системы и периода менструального цикла представляет большой практический интерес, позволяющий определить тесную связь температуры молочной железы с циклическими изменениями, что позволить выделять термосемиотику фоновых и патологических процессов.

 Список литературы.

1.     В.М.Поляков, А.С.Шмаленюк СВЧ- термография и перспективы ее развития. Электроника СВЧ, вып.8(1640) Москва 1991г.

2.     Barrett A., Myers P.C., Sadowsky N.L. Dedection of breast cancer by microwave radiometre. Radio Sci.-1977.-Vol 12, є68-P.167-171.

3.     Троицкий В.С. К теории контактных радиотермометрических измерений внутренней температуры тел. // Изв.вузов. Сер. Радиофизика. - 1981.- т.24,. є 9- с.1054.

4.     Сборник трудов всесоюзной конференции УМетодические вопросы определения температуры биологических объектов радиофизическими методамиФ (Звенигород - 84) М.1985.

5.     Carr K.L. Microwave Radiometry: its Importance to the Detection of Cancer. IEEE MTT, vol. 37 є 12 Dec. 1989.

6.     Вайсблат А.В. Медицинский радиотермометр. Патент РФ є 2082118 с приоритетом от 11 июля 1994г.

7.     Вайсблат А.В. Радиотермография как метод диагностики в медицине. М. Издатель НЦЗД РАМН, 2003.-80с.

8.     Напалков II. П. Основные направления и перспективы применения термо графии в клинической онкологии. Тепловидение в медицине. Л., 1990.

9.     Рахлин В.Л., Алова С.Е. Радиотермометрия в диагностике патологии молочных желез, гениталий, предстательной железы и позвоночника. Препринт є 253, Горький, НИРФИ, 1988.

10. Бурдина Л.М., Вайсблат А.В., Веснин С.Г., Конкин М.А., Лащенков А.В., Наумкина Н.Г., Тихомирова Н.Н. Применение радиотермометриидля диагностики рака молочной железы - Маммология 1998г. є2 стр. 3-12.

11. Бурдина Л.М., Вайсблат А.В., Веснин С.Г., Тихомирова Н.Н. О возможности диагностики рака молочной железы путем измерения собственного электромагнитного излучения тканей (радиотермометрии) - Маммология 1997г. є2 стр. 17-22.

12. Малыгин А.А. Радиотермометрия в диагностике заболеваний молочной железы. Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Н.Новгород, 1993г.

13. Розенфельд Л.Г., Колотилов Н.Н. Способы активной термографии в ме дицине: состояние вопроса и перспективы. Медицинская радиология. 1986, Т.31, є11.

14.  W. Cockburn Breast Thermal Imaging, the Paradigm Shift - Thermologie Oesterrcich 1997, ISSN-1021-4356

15.  . Land D.V. A clinical microwave thermography system. Proc. 1987 - vol. 134 -p.p. 193-200


Новости коротко:

Опубликована статья в Elsevier

На ресурсе ELSEVIER по результатам исследований, проведенных в Эдинбурге, Бостоне, Москве и Ростове-на-Дону, опубликован обзор наиболее актуальных применений технологии микроволновой радиотермометрии в медицине. ...

Новый сайт РТМ-Клиники

Заработал новый сайт РТМ-Клиники. РТМ-Клиника организована совместно сотрудниками ООО «Фирма РЭС» и кафедры превентологии и профилактики злокачественных новообразований Российской Академии Медико-Социальной Реабилитации.Основными задачами РТМ-Клиники является продвижение ...

Радиотермометрия в программе Школы маммологов

Лекции по микроволновой радиотермометрии традиционно прочитаны на кафедрах Радиологии РМАПО, Клинической маммологии РУДН и на заседании Международного маммологического конгресса ...

Российско-корейский многоканальный радиотермометр

Создан прототип 22-х канального радиотермометра, технические испытания которого в апреле этого года начаты в Сеуле. ...

Кафедра радиологии РМАПО – колыбель микроволновой радиотермометрии

Фирма РЭС выступила спонсором Всероссийского конгресса «Рентгенорадиология в России. Перспективы развития», посвященного патриархам отечественной рентгенорадиологии, академику А.С.Павлову и профессору Л.Д.Линденбратену. ...


Новые статьи в библиотеке:


Passive microwave radiometry in biomedical studies

Комплексная диагностика и профилактика рака молочной железы

Радиотермометрический мониторинг при проведении фототерапии злокачественных опухолей лабораторных животных

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ МИКРОВОЛНОВАЯ ТЕРМОГРАФИЯ ПЕРВИЧНОГО ОЧАГА ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

New Medical Technology -Functional Microwave Thermography:Experimental Study

 


Представительство ассоциации в России: Фирма РЭС 105082, Россия, Москва, ул. Большая Почтовая, 22
тел. +7 (495) 229-41-83 тел./факс +7 (499) 261-31-47 e.mail res@resltd.ru
  Rambler's Top100