СПОСОБ КОМБИНИРОВАННОЙ ТЕРМОМЕТРИИ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ПОСТТРОМБОТИЧЕСКОЙ БОЛЕЗНИ ВЕН НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ Российский патент 2008 года по МПК A61B5/01 

Изобретение относится к медицине, а именно к хирургии, и касается диагностики посттромботической болезни вен нижних конечностей с применением комбинированной термометрии.

Целью изобретения является повышение чувствительности и специфичности термометрической диагностики посттромботической болезни вен нижних конечностей.

Метод термометрии в диагностике посттромботической болезни вен нижних конечностей имеет ряд неоспоримых достоинств, таких как простота регистрации температуры, неинвазивность, отсутствие какого-либо влияния на организм обследуемого, наглядность полученных результатов.

Общепринятой методики термометрического обследования при посттромботической болезни вен нижних конечностей не существует. Методика проведения обследования зависит от класса аппарата - тепловизора, который используется для диагностики, и вариантов термометрии (контактная или дистанционная) (Мирошников М.М., 1981, Губкин С.В., 2002). Кроме того, для диагностики посттромботической болезни вен нижних конечностей в настоящее время используется оценка только инфракрасного излучения с поверхности кожи. Современные инфракрасные радиометры позволяют достаточно точно измерять величины излучений, испускаемых с ограниченных участков тела человека и, соответственно, определять радиационную температуру последних с точностью до десятых долей градуса. Однако измерение теплового излучения тела человека в инфракрасном диапазоне дает истинную температуру только самого верхнего слоя кожи толщиной в доли миллиметра. О температуре подлежащих тканей и органов можно судить опосредованно и только тогда, когда температурные изменения "проецируются" на кожные покровы.

Например, на термограммах больных с первичным расширением подкожных вен при варикозной болезни, тромбофлебитах поверхностных вен, рожистом поражении кожи, лимфангоитах отмечается сходное повышение температуры поверхности кожи конечности. Подобное изменение поверхностной температуры может наблюдаться и при поражении глубоких вен и при заболевании суставов над областью локализации патологического процесса (Ткаченко Ю.А., Голованова М.В., Овечкин А.М., Клиническая термография (обзор возможностей). Ростов-на-Дону, 1999).

Доказано, что точность измерения температуры тканей может быть повышена при увеличении числа каналов частотных измерений. С этой целью используют комбинацию глубинной радиотермометрии с измерением температуры тела человека в инфракрасном диапазоне, который отражает температуру кожного покрова. Определение температуры внутренних тканей и сравнение ее с поверхностной температурой дает возможность наиболее точного диагноза (Mayers P.O. 1979, Ганкович К.П., Троицкий Р.В., 1988, Van den Heuvel C.J., 2003).

Целью настоящего изобретения является разработка метода комбинированной термометрии для дифференциальной диагностики посттромботической болезни вен нижних конечностей за счет комплексного применения поверхностного - инфракрасного (ИК) и глубокого - микроволнового термосканирования (РТМ).

Поставленная цель достигается путем проведения последовательного измерения кожной (инфракрасной) температуры и глубокой микроволновой термометрии (РТМ) в 12 симметричных точках, расположенных по задней поверхности обеих голеней пациента. Для этого мы используем диагностический комплекс РТМ-01-РЭС, позволяющий регистрировать как инфракрасную температуру с поверхности тела, так и внутреннюю температуру тканей на глубине от 4 до 6 см по их естественному тепловому излучению в микроволновом диапазоне. В состав комплекса входят: антенна-аппликатор для регистрации микроволнового излучения, датчик регистрации инфракрасной температуры, блок обработки информации, персональный компьютер (ПЭВМ). Антенна-аппликатор устанавливается на соответствующую точку на поверхности голени плотно, без зазора между кожей и плоскостью аппликатора, без дополнительного нажима. Температура измеряется последовательно попеременно в 12 точках по задней поверхности правой и левой голени. Первые три точки расположены: на вершине латеральной головки икроножной мышцы (1), в подколенной ямке (2), на вершине медиальной головки икроножной мышцы (3). Второй ряд точек расположен: по центру латеральной головки икроножной мышцы (4), между головками икроножной мышцы (5) и по центру медиальной головки икроножной мышцы (6). Третий ряд точек расположен в нижней части икроножной мышцы - латерально (7), в центре (8) и медиально (9). Последние точки измерения температуры находятся на наружной стороне ахилового сухожилия в области латеральной лодыжки (10), по центру ахилового сухожилия (11) и по его внутренней поверхности в области медиальной лодыжки (12). Измерение температуры в указанных точках проводится последовательно радиодатчиком и датчиком температуры кожи, в положении пациента «лежа на животе» и «стоя». Результаты измерений поступают в виде постоянного напряжения на блок обработки и далее на ПЭВМ, где осуществляется фиксация данных измерений температуры, привязанных к позиции датчиков. Данные по температуре обрабатываются и могут быть отображены на мониторе или принтере в виде термограммы или в виде цветового поля температур.

Проведенные нами исследования здоровых конечностей у лиц различного возраста выявили определенный диапазон и закономерность распределения температур на голени здорового человека (табл.1, 2 и фиг.1, 3, 5, 7). Из представленных данных видно, что для голени здорового человека характерен определенный термографический профиль, который нарушается при появлении у него посттромботической болезни вен (табл.3, 4 и фиг.2, 4, 6, 8). На основании сравнительной статистической обработки данных у здоровых и больных посттромботической болезнью пациентов мы выявили следующие критерии отличия между этими двумя группами, которые могут быть положены в основу количественной и качественной диагностики посттромботической болезни (ПТБ) с помощью комбинированного измерения инфракрасной (поверхностной) и микроволновой (глубокой) температуры голени человека. Первое: средняя ИК температура голени у больного ПТБ выше, чем у здорового, и не зависит от положения тела больного. Второе: осевой градиент ИК температур в 1°С (от самой высокой температуры в верхней трети голени до самой низкой в нижней трети голени), характерный для здорового человека, у больного ПТБ отсутствует. Третье: у больных ПТБ выявляется медиально-латеральный градиент ИК температур (самые высокие температуры сосредоточены на медиальной поверхности голени), тогда как у здорового человека распределение температур между медиальной и латеральной поверхностями голени симметрично. Четвертое: при радиотермометрии (РТМ) выявляется значительное увеличение средней глубокой температуры голени у больных ПТБ в положении больного лежа и стоя по сравнению с температурой здоровых людей. Пятое: осевой градиент глубоких температур при РТМ обследовании у больных ПТБ отсутствует в положении больного лежа и снижается (0,5°С) в положении стоя. Изменение осевого градиента глубоких температур связано с увеличением температур в средней и нижней трети голени у больных с ПТБ более чем на 1°С. Шестое: медиально-латеральный градиент глубоких температур при РТМ обследовании у больных ПТБ отсутствует как в положении лежа, так и в положении стоя. Эффективность предложенных нами критериев комбинированной термографической диагностики варикозной болезни оценивали по сравнению с референтным методом ультразвукового дуплекс-сканирования у тех же пациентов.

Пример 1.

В группу обследованных людей входили 65 пациентов (130 ног) с ПТБ и группа здоровых людей из 29 человек без признаков ПТБ и хронической венозной недостаточности (58 ног). Со всеми испытуемым до термометрии было проведено клиническое обследование по выявлению варикозной болезни. После этого было проведено ультразвуковое доплеровское обследование, определено наличие (или отсутствие) и протяженность рефлюкса по стволу большой подкожной вены на ультразвуковом допплерографе БИОСС - 1 датчиком 8 МГц с помощью проб Вальсальвы и манжеточной пробы (Market A., Meissner M., Manzo a., et al., 1994), а также ультразвуковое сканирование состояния подкожных и глубоких вен в положении стоя на ультразвуковом сканере "Лоджик а-100" фирмы Дженерал электрик и термометрическое обследование нижних конечностей с цветной регистрацией инфракрасных и микроволновых термограмм. Постановка диагноза по термограммам проводилась "вслепую", без знания предварительного диагноза и фамилии больного. По итогам диагностики была проведена качественная (альтернативная) референтная оценка. Результаты были описаны в виде операционных характеристик - специфичности и чувствительности. Также определяли процент совпадения диагнозов термометрии и ультразвукового дуплекс-сканирования. Результаты представлены в табл.5, 6, 7. После сравнения данных таблиц видно, что самая высокая чувствительность (доля больных, у которых выявлена патологическая термограмма) при комбинированной термометрии (90,9%). Специфичность (частота отсутствия патологических термограмм у здоровых людей) была самой высокой при комбинированном методе (84,8%), как и частота совпадений диагноза с референтным методом (87,7%).

Далее мы провели сравнение методов диагностики термометрии и ультразвукого дуплекс-сканирования в смешанной группе: здоровых людей и пациентов с различными заболеваниями вен (варикозная болезнь нижних конечностей с разной степенью хронической венозной недостаточности, посттромботическая болезнь в стадии реканализации, острый венозный тромбоз) (пример 2).

Пример 2.

В смешанной группе обследовалось 57 пациентов (114 конечностей). Диагноз варикозной болезни выявлен методом ультразвукового дуплекс-сканирования в 35-ти случаях, посттромботической болезнью в стадии реканализации в 32-х конечностях, острого венозного тромбоза в 16-ти случаях, в 31-ом случае патологии вен не было выявлено. Результаты диагностики с помощью инфракрасной, микроволновой термометрии и комбинированным методом обработаны описанным выше способом оценки альтернативных данных с вычислением операционных характеристик - чувствительности и специфичности и представлены в табл.8, 9, 10. Процент совпадения диагноза «Посттромботическая болезнь» с референтным методом составил 69, 72 и 84% для инфракрасной термометрии, микроволновой термометрии и комбинированной термометрии соответственно.

Далее в этой же смешанной группе пациентов для оценки комбинированной термометрии, как метода диагностики, мы измерили его преимущество перед случайным вынесением диагноза, т.е. оценили насколько общее согласие с истинным диагнозом превышает случайное, рассчитав индекс согласия для номинативных данных - индекс каппа (В.В.Власов, 1988). Данные для расчета индекса каппа, значение индекса каппа, критерии статистической достоверности индекса каппа представлены в табл.11, 12, 13. Для оценки достоверности различий в согласии между группами методов, а именно инфракрасной (ИК) и микроволновой термометрией (РТМ), инфракрасной (ИК) и комбинированной термометрией (ИК+РТМ), микроволновой (РТМ) и комбинированной термометрией (ИК+РТМ), был рассчитан Z-критерий (табл.14) (В.В.Власов, 1988).

Как следует из табл.8, 9, 10, диагностика варикозной болезни методом комбинированной термометрии в смешанной группе пациентов более точная, чем инфракрасная и радиотермометрия. И как следует из табл.11, 12, 13 и 14, эта разница в чувствительности и специфичности методов статистически достоверна.

Таким образом, предлагаемый нами способ диагностики с комбинированным применением инфракрасного датчика температуры кожи и глубинной радиотермометрии позволяет значительно повысить диагностическую ценность термометрии как метода выявления ПТБ нижних конечностей.

Список литературы

1. Власов В.В. Эффективность диагностических исследований. - М.: Медицина, 1988. - 256 с.

2. Губкин С.В., Сорока Н.Ф., Максимович А.Б., Капралов Н.В. Атлас термограмм в ревматологии. - Минск.: УП «Технопринт», 2002. - 115 с.

3. Гайкович Е.И., Сумин М.И., Троицкий Р.В. Определение глубинного профиля температуры методом многочастотной радиотермометрии в медицинских приложениях // Радиофизика. - 1988, - №.9. - C.1104.

4. Мирошников М.М., Алипов В.И., Гершанович М.А., Мельникова В.П., Сухарев В.Ф. Тепловидение и его применение в медицине. М.: Медицина, 1981, 184 с.

5. Ткаченко Ю.А., Голованова М.В., Овечкин A.M. Клиническая термография (обзор возможностей). Ростов-на-Дону, 1999.

6. Mayers P.O., Sadowski M.I., Barrett A.H. Microwave thremography. Principles, methods and clinical applications // J. of Microwave Power. - 1979. - V.14, N2. - P.105-115.

7. Market A., Meissner М., Manzo a., et al., // A comparison of the cuff deflation method with valsalva s maneuver and limb compression in detecting venous valvular reflux // Arch Surg., 1994, v.129, pp /701-705/.

8. Van den Heuvel C.J., Ferguson S.A., Dawson D., Gilbert S.S., Comparison of digital infrared thermal imaging (DITI) with contact thermometry: pilot daft from a sleep research laboratory. // Physiol - meas. 2003. Aug; 24 (3): 717-25.

Таблица 1.Среднее значение инфракрасного (ИК) и микроволнового (РТМ) датчиков температуры в различных точках голени у здоровых лиц в положении лежа.Точка исследования123456789101112Среднее значение температуры кожи (ИК)30,8331,6131,3031,1231,1831,2030,8030,6930,7030,3930,1730,33Дисперсия1,951,621,691,701,661,772,062,212,121,971,962,38Среднее значение глубокой температуры (РТМ)33,434,0633,8133,933,733,8133,6333,2733,2332,732,5532,58Дисперсия0,750,791,070,590,780,960,911,191,381,371,341,39

Таблица 2.Среднее значение инфракрасного (ИК) и микроволнового (РТМ) датчиков температуры в различных точках голени у здоровых лиц в положении стоя.Точка исследования123456789101112Среднее значение температуры кожи (ИК)30,8331,4631,2231,0130,9831,1630,8030,4830,7830,2530,1630,29Дисперсия2,321,902,222,122,262,132,372,392,262,422,472,35Среднее значение глубокой температуры (РТМ)33,3133,8833,5133,6833,5233,4533,3933,1433,1332,4432,4432,24Дисперсия0,730,640,750,590,780,730,890,940,931,061,271,15

Таблица 3.Среднее значение инфракрасного (ИК) и микроволнового (РТМ) датчиков температуры в различных точках голени у больных посттромботической болезнью в положении лежа.Точка исследования123456789101112Среднее значение температуры кожи (ИК)31,4731,8532,2231,8732,0832,231,631,432,531,531,932,03Дисперсия2,882,242,251,943,242,392,372,512,701,991,993,39Среднее значение глубокой температуры (РТМ)33,7734,2934,4334,4534,4134,5434,4134,1534,2733,7133,7833,91Дисперсия0,960,970,640,821,110,880,711,060,941,070,901,41

Таблица 4.Среднее значение инфракрасного (ИК) и микроволнового (РТМ) датчиков температуры в различных точках голени у больных посттромботической болезнью в положении стоя.Точка исследования123456789101112Среднее значение температуры кожи (ИК)31,3431,8232,0731,7431,7232,1531,7431,632,1131,4031,3831,73Дисперсия2,391,751,992,061,662,091,692,432,031,571,692,17Среднее значение глубокой температуры (РТМ)34,0334,3434,4136,2934,3034,4834,3534,1534,3133,733,9133,7Дисперсия0,720,660,94297,330,770,920,580,860,691,220,801,32

Таблица 5.Результаты вычисления операционных характеристик для инфракрасной термометрии (ИК - термометрии).Результат ИК-термометрииРезультат применения референтных тестов (ультразвуковой доплерографии и УЗИ-сканирования)больные SЗдоровые Н+-+(Р)Истинноположительные (PS) 73Ложноположительные (РН) 15-(N)Ложноотрицательные (NS) 28Истинноотрицательные (NH) 72 ЧувствительностьСпецифичность Se=(PS/S)*100%Sp=(NH/H)*100%Расчетные показатели84,9%72% 77,5%Примечание. Выделеные цифры в таблице означают количество диагнозов, n - количество обследованных ног.

Таблица 6.Результаты вычисления операционных характеристик для комбинированной термометрии (ИК+РТМ) в смешанной группе.Результат РТМРезультат применения референтных тестов (ультразвуковой доплерографии и УЗИ-сканирования)больные SЗдоровые Н+-+(Р)Истинноположительные (PS) 74Ложноположительные (РН) 27-(N)Ложноотрицательныс (NS) 13Истинноотрицательные (NH) 74Расчетные показателиЧувствительностьСпецифичность Se=(PS/S)*100%Sp=(NH/H)*100% 85%73%Диагностическая эффективность DE=(PS+NH)/n78,6%n=188 Примечание. Вьделеные цифры означают количество диагнозов, n - общее количество обследованных ног.

Таблица 7.Результаты вычисления операционных характеристик для комбинированной термометрии (ИК+РТМ).Результат ИК+РТМРезультат применения референтных тестов (ультразвуковой доплерографии и УЗИ-сканирования)больные SЗдоровые Н+-+(Р)Истинноположительные (PS) 81Ложноположительные (РН) 15-(N)Ложноотрицательныс (NS) 8Истинноотрицательные (NH) 84 ЧувствительностьСпецифичность Sc=(PS/S)*100%Sp=(NH/H)*100%Расчетные показатели90,9%84,8%Диагностическая эффективность DE=(PS+NH)/n87,7%n=188 Примечание. Выделение цифры означают количество диагнозов, n - общее количество обследованных ног.

Таблица 8.Результаты вычисления операционных характеристик для инфракрасной термометрии (ИК - термометрии) в смешанной группе.Результат ИК-термометрииРезультат применения референтных тестов (ультразвуковой доплерографии и УЗИ-сканирования)больные SЗдоровые Н+-+(Р)Истинноположительные (PS) 22Ложноположительные (РН) 9-(N)Ложноотрицатсльные (NS) 8Истинноотрицательныс (NH) 26Расчетные показателиЧувствительностьСпецифичность Se=(PS/S)*100%Sp=(NH/H)*100% 73,3%74,3%Диагностическая эффективность DE=(PS+NH)/n69%n=114 Примечание. Выделеные цифры означают количество диагнозов, n - общее количество обследованных ног.

Таблица 9.Результаты вычисления операционных характеристик для радиотермометрии (РТМ) и смешаной группе.Результат РТМРезультат применения референтных тестов (ультразвуковой доплерографии и УЗИ-сканирования)больные SЗдоровые Н+-+(Р)Истинноположительные (PS) 18Ложноположительные (РН) 9-(N)Ложноотрицательные (NS) 7Истинноотрицательные (NH) 26Расчетные показателиЧувствительностьСпецифичность Se=(PS/S)*100%Sp=(NH/H)*100% 72%74,3%Диагностическая эффективность DE=(PS+NH)/n72%n=114 Примечание. Выделеные цифры означают количество диагнозов, n - общее количество обследованных ног.

Таблица 10.Результаты вычисления операционных характеристик для комбинированной термометрии (ИК+РТМ) в смешанной группе.Результат ИК+РТМРезультат применения референтных тестов (ультразвуковой доплерографии и УЗИ-сканирования)больные SЗдоровые Н+-+(Р)Истинноположительные (PS) 26Ложноположительные (РН) 4-(N)Ложноотрицательные (NS) 4Истинноотрицательные (NH) 29Расчетные показателиЧувствительностьСпецифичность Se=(PS/S)*100%Sp=(NH/H)*100% 86,7%87,9%Диагностическая эффективность DE=(PS+NH)/n84%n=114 Примечание. Выделеные цифры означают количество диагнозов, n - общее количество обследованных ног.

Таблица 11.Расчет индекса каппа для метода ИК-термометрииДиагноз ультразвуковой доплерографииДиагноз ИК-термометрииВсегоИндекс каппаНормаВарикозная болезньПосттромбаттическая болезньОстрый венозный тромбоз  Норма2624032 0,228; 0,0840,017; 0,0790,035; 0,0910,; 0,0030,281Варикозна 4228135я болезнь0,035; 0,0910,193; 0,0860,070; 0,0990,009; 0,0030,307Посттромб3721031отическая болезнь0,026;0,0810,061;0,0760,184,0,0890;0,0020,272Острый1141016венозный тромбоз0,009; 0,0420,009; 0,0390,035; 0,0460,088; 0,0010,140Всего34323711114 0,2980,2800,3250,0091,0000,666Критерии статистической достоверности индекса капаZk=12,1 p<0,001Примечание. Выделеные цифры в таблице означают количество совпавших диагнозов.

Таблица 12.Расчет индекса каппа для метода радиотермометрии (РТМ).Диагноз ультразвуковой доплерографииДиагноз РТМВсегоИндекс каппаНормаВарикозная болезньПосттромботическая болезньОстрый венозный тромбоз  Норма2624032 0,228; 0,0810,018; 0,0670,035; 0,1030; 0,0290,281Варикозна7189034я болезнь0,061; 0,0860,158; 0,0710,090;0,1090; 0,0310,298Посттромб0626032отическая болезнь0; 0,0810,053; 0,0670,228; 0,1030; 0,0290,281Острый0131216венозный тромбоз0; 0,0400,009; 0390,026; 0,0520,105; 0,0150,140Всего33274212114 0,2890,2370,3680,1051,0000,779Критерии статистической достоверности индекса капаZk=16,6 p<0,001Примечание. Выделеные цифры в таблице означают количество совпавших диагнозов.

Таблица 13.Расчет индекса каппа для комбинированного (ИК+РТМ) метода.Диагноз ультразвуковой доплерографииДиагноз ИК+РТМВсегоИндекс каппаНормаВарикозная болезньПосттромб отическая болезньОстрый венозный тромбоз  Норма2911031 0,254; 0,0760,009; 0,0720,009; 0,0860; 0,0330,272Варикозна3266135я болезнь0,026; 0,0860,228; 0,0810,044; 0,0970,009; 0,0380,307Посттромб0428031отическая болезнь0; 0,0760,026; 0,0720,246; 0,0860; 0,0330,272Острый0021315венозный тромбоз0; 0,0370; 0,0350,018; 0,0420,114; 0,0160,132Всего32313714114 0,2810,2630,3160,1231,0001,136Критерии статистической достоверности индекса капаZk=24,64 p<0,001Примечание. Выделеные цифры в таблице означают количество совпавших диагнозов.

Таблица 14.Результаты оценки различий в согласии между двумя методами.Методы, различие в согласии которых оцениваетсяИК и РТМИК и комбинированная термометрия (ИК+РТМ)РТМ и комбинированная термометрия (ИК+РТМ)Z-критерий1,5696,535,41Р0,05<0,001<0,001

Изобретение относится к медицине и может быть использовано для диагностики посттромботической болезни вен нижних конечностей. Для этого осуществляют последовательное измерение кожной инфракрасной температуры и глубокой микроволновой температуры в симметричных точках, равномерно расположенных по задней поверхности обеих голеней пациента. Полученные данные с помощью ПВЭМ отображают в виде термограмм и цветных изотерм. Диагноз посттромботической болезни определяют по сочетанию характерных изменений в кожной и глубокой температуре голени в положении больного стоя и лежа. Способ позволяет увеличить чувствительность и специфичность термометрической диагностики посттромботической болезни вен нижних конечностей за счет сопоставления данных глубокого и поверхностного термосканирования. 8 ил., 14 табл.

Способ термометрической диагностики посттромботической болезни (ПТБ) вен нижних конечностей, отличающийся тем, что измеряют поверхностную температуру инфракрасным (ИК) датчиком и глубинную температуру микроволновым датчиком последовательно попеременно в 12-ти точках по задней поверхности правой и левой голени: на вершине латеральной головки икроножной мышцы, в подколенной ямке, на вершине медиальной головки икроножной мышцы, по центру латеральной головки икроножной мышцы, между головками икроножной мышцы, по центру медиальной головки икроножной мышцы, в нижней части икроножной мышцы - латерально, в центре и медиально, на наружной стороне ахилового сухожилия в области латеральной лодыжки, по центру ахилового сухожилия и по его внутренней поверхности в области медиальной лодыжки, и устанавливают диагноз посттромботической болезни вен нижних конечностей, когда средняя ИК температура голени повышается и не зависит от положения тела; отсутствует осевой градиент ИК температур в 1°С от самой высокой температуры в верхней трети голени до самой низкой в нижней трети голени, имеется медиально-латерального градиента ИК температур, самые высокие температуры сосредоточены на медиальной поверхности голени, повышается средняя глубокая температура голени в положении лежа и стоя, отсутствует осевой градиент глубоких температур в положении лежа и снижение на 0,5°С в положении стоя, повышается температура в средней и нижней трети голени более чем на 1°С, отсутствует медиально-латеральный градиент глубоких температур в положении лежа и стоя.