Interfax-Russia.ru — Новосибирские ученые разработали комплексную компьютерную систему диагностики заболеваний с использованием тепловизоров.
Сотрудники Института физики полупроводников имени А.В. Ржанова СО РАН (ИФП, Новосибирск) разработали комплексную систему диагностики заболеваний, сочетающую тепловизионное наблюдение с другими методами исследований.
"Давно стало понятным, что классические тепловизионные диагностические признаки, такие как температурный контраст и термоасимметрия тела, не содержат достаточной информации о заболевании. Мы внедряем в биомедицинское тепловидение так называемый "интервентный подход", идея которого состоит в следующем: для того чтобы организм сам сообщил о своих проблемах, нужно его слегка потревожить", — рассказал в интервью изданию СО РАН "Наука в Сибири" ведущий научный сотрудник ИФП Борис Вайнер.
Такими "интервенциями" (воздействиями на организм), по словам ученого, могут быть, к примеру, локальный нагрев, непродолжительное пережатие сосудов одной из конечностей, изменение темпа или кратковременная задержка дыхания.
"Защищаясь, организм активизирует свои жизнеобеспечивающие системы, что выражается в изменении частоты сердечных сокращений, частоты дыхания, в виде температурных реакций и так далее. Вот тут-то с помощью наших приборов мы его и захватываем врасплох, расставляя капканы на физиологические отклики, которые он в такие минуты проявляет", — пояснил Вайнер.
Во время исследования ученые одновременно измеряют до 10 физиологических показателей организма человека: в комплексе с тепловидением используются электрокардиография, метод измерения скорости пульсовой волны в лучевой артерии (также разработан в ИФП – ИФ), измеряется артериальное давление, частота дыхания, а также применяются другие технологии диагностики.
"Кстати, метод сорбционно-усиленной инфракрасной термографии, разработанный нами для анализа дыхания, кратно, а в отдельных случаях — даже в десятки и сотни раз, превышает по чувствительности иные известные методы подобных измерений. Он прекрасно работает и на животных, что мы вместе с биологами показали, исследуя лабораторных свиней, кроликов и крыс", — добавил специалист.
По словам Вайнера, информативность такого тестирования очень высока, ведь ее обеспечивает синхронность измерения различных параметров.
"Информация об организме поступает в единый временной период, когда все физиологические показатели связаны между собой: сердечно-сосудистая, дыхательная, терморегуляторная и другие системы находятся в это время в синхронном взаимодействии друг с другом", — подчеркнул ученый.
Кроме того, как отметил исследователь, при интервентном возбуждении организм сам выбирает оптимальный путь к восстановлению гомеостаза, что отражается также на динамике измеряемых показателей.
"Ожидается, что траектория восстановления здорового организма отличается от организма больного. Отметим, что все воздействия и сам процесс измерений у нас строго автоматизированы и проводятся под управлением компьютерной программы. Это делает исследования воспроизводимыми и не зависящими от человеческого фактора", —подчеркнул Борис Вайнер.
В настоящее время инновационный диагностический комплекс включает в себя три компьютера, высокочувствительный (0,03 градуса) и быстродействующий (100 кадров в секунду) тепловизор, оригинальную систему с варьируемой скоростью подачи и сброса воздуха и другое специальное оборудование.
"Созданный нами в ИФП СО РАН прототип функционально вполне полноценен, но в таком виде он еще не может быть передан в больницы, поскольку должен удовлетворять необходимым потребительским требованиям (…) В медицину он попадет лишь после необходимых клинических испытаний с подтверждением безопасности, диагностической значимости и других характеристик, на основании чего будет получено разрешение Минздрава РФ на серийное производство и применение в медицинской практике", — сказал ученый.
Пока же, как пояснил Вайнер, разработчики обсуждают с другими новосибирскими институтами математического профиля вопросы обработки биоданных, получаемых при помощи системы.
"Если с помощью этого нового подхода мы научимся отличать больных людей от здоровых, то в дальнейшем речь может идти уже и о ранней диагностике серьезных заболеваний", — добавил специалист.
Также Вайнер прокомментировал эффективность тепловизоров при диагностике новой коронавирусной инфекции. По его словам, прибор достаточно достоверно может распознавать людей с повышенной температурой тела.
"При сильном воспалении внутренний орган разогрет выше нормы, теплота достигает поверхности тела, увеличивает температуру кожи, что и попадает под прицел тепловизионной камеры. Однако уверенно определить при этом, что воспалено — легкие или, например, межреберные мышцы, — однозначно не всегда удается", — отметил эксперт СО РАН.
Что касается коронавируса, осложняющим фактором здесь является еще и то, что для этой инфекции, как утверждают специалисты, характерно не слишком значительное повышение температуры тела. В среднем, ее уровень составляет 37,2-37,3 градусов, такой показатель часто встречается и у вполне здоровых людей. Кроме того, незначительное повышение температуры тела может быть вызвано какими-то физическими нагрузками или эмоциональным состоянием человека в конкретный момент времени.
"Вот человек только что нес тяжелую ручную кладь или ссорился с попутчиками. Такие физические нагрузки и эмоции отражаются на кровообращении, в частности на кровоснабжении лица, сосуды которого в подобных случаях способны расшириться. И тогда возникает высокая вероятность допустить ошибку — принять вполне здорового человека за больного", — пояснил сотрудник института.
Кроме того, при физических нагрузках часто происходит интенсивное испарение пота, понижающее температуру кожи. Этот фактор способен на некоторое время наоборот, "оздоровить" заболевшего.
"Поэтому нельзя утверждать, что принцип тепловизионной регистрации позволяет однозначно выявить всех больных в потоке. Но при совместном применении с другими диагностическими технологиями его роль вполне оправданна. Особенно на первой, предварительной стадии такого выявления", — заключил ученый.
По данным оперативного штаба по борьбе с распространением коронавируса в РФ на 20 апреля, с начала пандемии в России зарегистрировано уже 47 тыс. 121 случай заражения COVID-19. Вирус проник в 85 регионов страны. От болезни скончалось 405 человек. Еще 3 тыс. 446 пациентов смогли вылечиться.
