Измерения глубинной температуры тела человека методом пассивной акустической термометрии

Цель исследования. Установить возможность использования пассивной акустической термометрии для измерения глубинной температуры участков тела человека. Материалы и методы. Тепловое акустическое излучение измеряли многоканальным акустотермографом с пороговой чувствительностью 0,3°С при времени интегрирования 10 с. Для измерения поверхностной температуры использовали портативный компьютерный инфракрасный термограф с чувствительностью 0,1°С. Результаты исследования. Измерения теплового акустического излучения правого подреберья испытуемого провели, чтобы получить интегральную температуру печени после приема испытуемым сахара. Одновременно проводили измерения концентрации глюкозы в крови. В течение полутора часов содержание глюкозы выросло от 4 до 8 ммоль/л, после чего начало снижаться. С задержкой в полчаса после увеличения концентрации глюкозы измеряемая акустояркостная температура увеличилась на 2°С. Модельный расчет показал, что температура печени при этом увеличилась с 37 до 38°С. Заключение. Показали, что пассивную акустическую термометрию можно использовать для измерения глубинной температуры участков тела человека. Предложенный метод может быть востребован в медицине критических состояний.

тепловое акустическое излучение, глубинная температура, поверхностная температура, температура печени, уравнение теплопроводности с учетом кровотока

1. Марини Дж., Уиллер А. Медицина критических состояний. М.: Медицина; 2002: 992. ISBN 5-225-00628-0

2. Усенко Л.В., Царев А.В. Искусственная гипотермия в современной реаниматологии. Общая реаниматология. 2009; 5 (1): 21-23. DOI: 10.15360/1813-9779-2009-1-21

3. Шифман Е.М., Гуменюк Е.Г., Шакурова Е.Ю. Эпидуральная анальгезия и лихорадка в родах. Общая реаниматология. 2008; 4 (5): 55-59. DOI: 10.15360/1813-9779-2008-5-55

4. Ульмер Г., Брюк К., Вальден Ф., Гарт О., Теве Г. Физиология человека. т. 4. М.: Мир; 1986: 27-28.

5. Rieke V., Butts Pauly K. MR thermometry. J. Magn. Reson. Imaging. 2008; 27 (2): 376–390. DOI: 10.1002/jmri.21265. PMID: 18219673

6. Winter L., Oberacker E., Paul K., Ji Y., Oezerdem C., Ghadjar P., Thieme A., Budach V., Wust P., Niendorf T. Magnetic resonance thermometry: methodology, pitfalls and practical solutions. Int. J. Hyperthermia. 2016; 32 (1): 63-75. DOI: 10.3109/02656736.2015.1108462. PMID: 26708630

7. Passechnik V.I., Anosov A.A., Bograchev K.M. Fundamentals and prospects of passive thermoacoustic tomography. Crit. Rev. Biomed. Eng. 2000; 28 (3-4): 603-640. DOI:10.1615/CritRevBiomedEng.v28.i34.410. PMID: 11108236

8. Буров В.А., Дариалашвили П.И., Евтухов С.Н., Румянцева О.Д. Экспериментальное моделирование процессов активно-пассивной термоакустической томографии. Акуст. журнал. 2004; 50 (3): 298–310. DOI: 10.1134/1.1739492

9. Миргородский В.И., Герасимов В.В., Пешин С.В. Экспериментальные исследования особенностей пассивной корреляционной томографии источников некогерентного акустического излучения мегагерцового диапазона. Акуст. журнал. 2006; 52 (5): 702–709. DOI: 10.1134/ S1063771006050150

10. Krotov E.V., Zhadobov M.V., Reyman A.M., Volkov G.P., Zharov V.P. Detection of thermal acoustic radiation from laser-heated deep tissue. Appl. Phys. Lett. 2002; 81 (21): 3918-3920. DOI: 10.1063/1.1521245

11. Кротов Е.В., Рейман А.М., Субочев П.В. Синтез акустической линзы Френеля для акустояркостной термометрии. Акуст. журнал. 2007; 53 (6): 779-785. DOI: 10.1134/S1063771007060061

12. Миргородский В.И., Герасимов В.В., Пешин С.В. Корреляция акустических сигналов при суммарных задержках. Акуст. журнал. 2008; 54 (6): 998–1002. DOI: 10.1134/S1063771008060171

13. Герасимов В.В., Гуляев Ю.В., Миргородский В.И., Пешин С.В., Сабликов В.А. Диагностика систем терморегуляции человека с помощью акустотермометра (на примере исследования икроножной мышцы). Радиотехника и электроника. 1993; 38 (10): 1904-1911.

14. Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Казанский А.С., Курятникова Н.А., Мансфельд А.Д. Акустотермометрические данные о кровотоке и теплопродукции в предплечье при физической нагрузке. Акуст. журнал. 2013; 59 (4): 539-544. DOI: 10.1134/S1063771013040027

15. Аносов А.А., Балашов И.С., Беляев Р.В., Вилков В.А., Гарсков Р.В., Казанский А.С., Мансфельд А.Д., Щербаков М.И. Акустическая термометрия головного мозга пациентов с черепно-мозговой травмой. Биофизика. 2014; 59 (3): 545-551. DOI: 10.1134/S0006350914030026. PMID: 25715599

16. Аносов А.А., Сергеева Т.В., Aлeхин А.И., Беляев Р.В., Вилков В.А., Иванникова О.Н., Казанский А.С., Кузнецова О.С., Лесс Ю.А., Мансфельд А.Д., Санин А.Г., Щаракшанэ А.С., Луковкин А.В. Акустотермометрическое сопровождение лазериндуцированной интерстициальной гипертермии молочной и щитовидной желез. Биомед. радиоэлектроника. 2008; 5: 67-72.

17. Federspil G., La Grassa E., Giordano F., Macor C., Presacco D., Di Maggio C. Study of diet-induced thermogenesis using telethermography in normal and obese subjects. Recenti. Prog. Med. 1989; 80 (9): 455-459. PMID: 2595075

18. Козлов В.И., Дементиенко В.В., Буйлин В.А., Чижов Г.К., Красюк Н.Я., Терман О.А. Динамическая радиотермография печени человека. Бюл. экспер. биол. и медицины. 1989; 108 (10): 443-445. PMID: 2597758

19. Захарченко И.И., Пасечник В.И. Кинетика тепловых процессов в мышце человека. Биофизика. 1991; 36 (4): 655-659. PMID: 1793751

20. Duck F.A. Physical properties of tissue. London: Academic Press; 1990: 95.

21. Passechnik V.I. Verification of the physical basis of acoustothermography. Ultrasonics. 1994; 32 (4): 293-299. DOI: 10.1016/0041-624X(94)90009-4

22. Pennes H.H. Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm. J. Appl. Physiol. 1948; 1 (2): 93-122. DOI: 10.1152/jappl.1948.1.2.93. PMID: 18887578