Визуализация гемодинамики нижних конечностей методом спектральной фильтрации динамических термограмм

ВИЗУАЛИЗАЦИЯ ГЕМОДИНАМИКИ НИЖНИХ КОНЕЧНОСТЕЙ МЕТОДОМ СПЕКТРАЛЬНОЙ ФИЛЬТРАЦИИ ДИНАМИЧЕСКИХ ТЕРМОГРАММ

, , ,

Саратовский государственный университет им.

410012,

E - mail: *****@***ru

В настоящее время системы для визуализации кожного кровотока находят применение в диагностике и сопровождении терапии в случаях, связанных с заболеваниями периферической сосудистой системы, гипертензии, сахарным диабетом, а также при лечении ран, ожогов и обморожений. Современные методы визуализации кожного кровотока наиболее развиты в видимом диапазоне длин волн: лазерная допплеровская визуализация (LDPI), метод лазерной спекл-контрастной визуализации (LASCA), метод фотоплетизмографической визуализации (iPPG) и капилляроскопии ногтевого ложа [1]. Методы допплеровской визуализации развиваются по пути увеличения пространственного разрешения и скорости получения кадра, методы спекл-контрастной визуализации – по пути увеличения поля зрения объекта. Фотоплетизмографическая визуализация преимущественно используется для анализа вариабельности ритма сердца и не дает детальную информацию о более медленных колебаниях кровотока (миогенном, нейрогенном, эндотелиальном). К одной из техник преодолевающих перечисленные ограничения, можно отнести инфракрасную термографию в сочетании  с использованием новых способов обработки динамических термограмм.  Основные преимущества использования тепловизионной техники заключаются в возможности захвата больших участков поверхности тела человека, обеспечении высокого временного ( около 100 кадров/с) и пространственного разрешения (1280x1024 пикселей), стабильности изображения в широком диапазоне углов съемки, отсутствие внешнего излучателя, проведение измерений в единицах СИ.

Мониторинг гемодинамики нижних конечностей представляет интерес для диагностики таких патологий как варикозное расширение вен, глубокий венозный тромбоз, синдром диабетической стопы, язвенные и некротические поражения стопы [2]. В настоящей работе описывается метод спектральной фильтрации динамических термограмм, реализуемый с целью построения карты колебаний кровотока и оценки гемодинамики нижних конечностей.

Преобразование температурного сигнала в сигнал кожного кровотока реализуется с использованием метода спектральной фильтрации в три этапа [3, 4] (см. схему (1)). На первом этапе выполняется разложение температурного сигнала T(t) на спектральные составляющие ST; на втором этапе выполняется модификация амплитуд и фаз спектральных составляющих с использованием комплексного множителя; на третьем этапе реализуется синтез спектральных составляющих и получение сигнала кровотока BF(t). Значения кровотока определяются в каждой точке термограммы объекта, затем каждому значению амплитуды кровотока ставится в соответствие цвет палитры и формируется цветовая карта колебаний кровотока.

(1)

(2)

, где FT - преобразование Фурье, invFT - обратное преобразование Фурье, - модифицированные спектральные составляющие сигнала температуры и кровотока, соответственно, z– толщина кожи, f – частота спектральной составляющей, χ– температуропроводность кожи, j–мнимая единица.

Преобразование (1) является взаимным и дает возможность как прямого преобразования температуры в кровоток, так и обратного преобразования кровотока в температуру(2). Рисунок 1 содержит пример восстановления карты колебаний кровотока из колебаний кожной температуры в области нижних конечностей.

По сравнению с термограммой (рисунок 1 а) карты колебаний кровотока демонстрируют повышение четкости изображения вен (рисунок 1 б), повышение амплитуды кровотока эндотелиального и нейрогенного диапазонов в области кончиков пальцев (рисунок 1 б, в), незначительную асимметрию распределения кровотока в миогенном диапазоне (рисунок 1 г).



(а)

(б)

(в)

(г)

Рис. 1. Термограмма (а) и карты колебаний кровотока в эндотелиальном (б), нейрогенном (в) и миогенном (в) диапазонах частот

Приведенный пример реализации метода спектральной фильтрации демонстрирует наличие преимуществ использования карт колебаний кровотока по сравнению с использованием обычных термограмм. А именно, описанный метод позволяет получить мгновенное распределение колебаний кровотока, повысить качество визуализации вен и обнаружить асимметрию колебаний кровотока на левой и правой конечности, которая не проявляется на обычной термограмме. При этом оценка динамики кровотока может проводиться раздельно в эндотелиальном, нейрогенном и миогенном частотных диапазонах.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Совета по грантам Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук (проект МК-4204.2015.8), фонда РФФИ в рамках научного проекта №16-32-00433 мол_а, Министерства образования и науки РФ (гос. задание № 000 и 1575).

Библиографический список

Wright C. I., Kroner C. I., Draijer R. Non-invasive methods and stimuli for evaluating the skin's microcirculation // Journal of pharmacological and toxicological methods. 2006. Vol. 54. P. 1-25. , , , , , Самсонова анализ характера реакции нижних конечностей на тепловую пробу при наличии сахарного диабета // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2016. №1. С. 42–49. Пат. 2546099 РФ МПК A61B 5/01, A61B 5/026. Способ визуализации колебаний кожного кровотока / , , , Фомин . 10.04.2015г. Бюл. 10. , , , Фомин тепловизионной визуализации колебаний кожного кровотока в конечностях: модификация спектральных составляющих // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2015. №1. С. 46 – 52.



Подпишитесь на рассылку:

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Домашний очаг

ДомДачаСадоводствоДетиАктивность ребенкаИгрыКрасотаЖенщины(Беременность)СемьяХобби
Здоровье: • АнатомияБолезниВредные привычкиДиагностикаНародная медицинаПервая помощьПитаниеФармацевтика
История: СССРИстория РоссииРоссийская Империя
Окружающий мир: Животный мирДомашние животныеНасекомыеРастенияПриродаКатаклизмыКосмосКлиматСтихийные бедствия

Справочная информация

ДокументыЗаконыИзвещенияУтверждения документовДоговораЗапросы предложенийТехнические заданияПланы развитияДокументоведениеАналитикаМероприятияКонкурсыИтогиАдминистрации городовПриказыКонтрактыВыполнение работПротоколы рассмотрения заявокАукционыПроектыПротоколыБюджетные организации
МуниципалитетыРайоныОбразованияПрограммы
Отчеты: • по упоминаниямДокументная базаЦенные бумаги
Положения: • Финансовые документы
Постановления: • Рубрикатор по темамФинансыгорода Российской Федерациирегионыпо точным датам
Регламенты
Термины: • Научная терминологияФинансоваяЭкономическая
Время: • Даты2015 год2016 год
Документы в финансовой сферев инвестиционнойФинансовые документы - программы

Техника

АвиацияАвтоВычислительная техникаОборудование(Электрооборудование)РадиоТехнологии(Аудио-видео)(Компьютеры)

Общество

БезопасностьГражданские права и свободыИскусство(Музыка)Культура(Этика)Мировые именаПолитика(Геополитика)(Идеологические конфликты)ВластьЗаговоры и переворотыГражданская позицияМиграцияРелигии и верования(Конфессии)ХристианствоМифологияРазвлеченияМасс МедиаСпорт (Боевые искусства)ТранспортТуризм
Войны и конфликты: АрмияВоенная техникаЗвания и награды

Образование и наука

Наука: Контрольные работыНаучно-технический прогрессПедагогикаРабочие программыФакультетыМетодические рекомендацииШколаПрофессиональное образованиеМотивация учащихся
Предметы: БиологияГеографияГеологияИсторияЛитератураЛитературные жанрыЛитературные героиМатематикаМедицинаМузыкаПравоЖилищное правоЗемельное правоУголовное правоКодексыПсихология (Логика) • Русский языкСоциологияФизикаФилологияФилософияХимияЮриспруденция

Мир

Регионы: АзияАмерикаАфрикаЕвропаПрибалтикаЕвропейская политикаОкеанияГорода мира
Россия: • МоскваКавказ
Регионы РоссииПрограммы регионовЭкономика

Бизнес и финансы

Бизнес: • БанкиБогатство и благосостояниеКоррупция(Преступность)МаркетингМенеджментИнвестицииЦенные бумаги: • УправлениеОткрытые акционерные обществаПроектыДокументыЦенные бумаги - контрольЦенные бумаги - оценкиОблигацииДолгиВалютаНедвижимость(Аренда)ПрофессииРаботаТорговляУслугиФинансыСтрахованиеБюджетФинансовые услугиКредитыКомпанииГосударственные предприятияЭкономикаМакроэкономикаМикроэкономикаНалогиАудит
Промышленность: • МеталлургияНефтьСельское хозяйствоЭнергетика
СтроительствоАрхитектураИнтерьерПолы и перекрытияПроцесс строительстваСтроительные материалыТеплоизоляцияЭкстерьерОрганизация и управление производством

Каталог авторов (частные аккаунты)

Авто

АвтосервисАвтозапчастиТовары для автоАвтотехцентрыАвтоаксессуарыавтозапчасти для иномарокКузовной ремонтАвторемонт и техобслуживаниеРемонт ходовой части автомобиляАвтохимиямаслатехцентрыРемонт бензиновых двигателейремонт автоэлектрикиремонт АКППШиномонтаж

Бизнес

Автоматизация бизнес-процессовИнтернет-магазиныСтроительствоТелефонная связьОптовые компании

Досуг

ДосугРазвлеченияТворчествоОбщественное питаниеРестораныБарыКафеКофейниНочные клубыЛитература

Технологии

Автоматизация производственных процессовИнтернетИнтернет-провайдерыСвязьИнформационные технологииIT-компанииWEB-студииПродвижение web-сайтовПродажа программного обеспеченияКоммутационное оборудованиеIP-телефония

Инфраструктура

ГородВластьАдминистрации районовСудыКоммунальные услугиПодростковые клубыОбщественные организацииГородские информационные сайты

Наука

ПедагогикаОбразованиеШколыОбучениеУчителя

Товары

Торговые компанииТоргово-сервисные компанииМобильные телефоныАксессуары к мобильным телефонамНавигационное оборудование

Услуги

Бытовые услугиТелекоммуникационные компанииДоставка готовых блюдОрганизация и проведение праздниковРемонт мобильных устройствАтелье швейныеХимчистки одеждыСервисные центрыФотоуслугиПраздничные агентства

Блокирование содержания является нарушением Правил пользования сайтом. Администрация сайта оставляет за собой право отклонять в доступе к содержанию в случае выявления блокировок.