Немножко про внутреннюю теплоту

в 17:38, , рубрики: Биотехнологии, Здоровье гика, Научно-популярное, операции, телемедицина, тепловизор, трансплантация

Медицина — область чрезвычайно важная, но, в отличие от большинства наук, очень долго представляла из себя несистематизированный набор практик, в той или иной мере опирающихся на культуру общества. Это, как говорится, медицинский факт, и ничего не поделаешь.
Традиционность течет у медицины в жилах. Очень многие понятия и приемы, которыми сейчас вовсю пользуются, были сформулированы более двух тысяч лет назад. С одной стороны это очень круто — за столько времени накопился необъятный опыт, а с другой — все новые идеи при внедрении в практику вынуждены конкурировать со старыми добрыми приемами, которые знакомы врачам со студенческой скамьи, и потому не требуют усилий на освоение чего-то нового.
Тем не менее, за последние 250 лет задачи, стоящие перед медициной, усложнились на порядки, и эта тенденция сохраняет свое ускорение, так что без новых сложных технологий не обойтись.

Немножко про внутреннюю теплоту - 1

Теперь настала пора представиться. Меня зовут Анна, несколько лет назад я, окончив маткласс в хорошей школе, порвала шаблон и пошла учиться на лечебный факультет. Теперь я хирург с нежной любовью к точным и естественным наукам.
Так получилось, что мне досталось «погонять» карманный тепловизор, который подключается к micro usb разъему телефона. Ну и естественно, как енот тащит все в воду, я потащила новую игрушку на работу…

Внимание! В статье содержатся фотографии, сделанные во время операци. Все они обработаны и убраны под спойлеры. Но если у вас слабые нервы, то, возможно, вам стоит воздержаться от просмотра.

ЧТО БУДЕМ СМОТРЕТЬ?

Да все подряд.
Я не открою Америки заявлением, что в норме на разных участках тела температура разная. Источник тепла в нашем теле — реакции энергетического обмена — когда белки, жиры, углеводы “конвертируются” во внутреннюю энергетические валюту организма — АТФ. Все эти реакции экзотермические, т.е. происходят с выделением тепла. Главный проводник тепла по организму — кровь. Она с большой скоростью переходит из глубоко лежащих органов к поверхности тела и обратно. Соответственно, участки тела, где хорошо развитая сеть капилляров с относительно большим диаметром, будут теплее, чем участки тела, где сосуды сузились или их сеть не так развита. (Вы наверняка видели классические плакаты температуры кисти до и после выкуривания сигареты).
Так же вряд ли кто удивится, что участки тела, пораженные болезнью, могут иметь отличную от нормы температуру — в ходе воспалительного процесса происходит каскадное усиление обмена веществ и расширение мелких сосудов.
Один из мастодонтов древней медицины Авл Корнелий Цельс сформулировал, по каким признакам можно узнать воспаление — покраснение, отек, повышение локальной температуры, боль (лат. rubor, tumor, calor, dolor)

Немножко про внутреннюю теплоту - 2

Пятая колонна данной композиции — «утрата функции» была сформулирована несколько позже и, на мой вкус, является не столько полноправным членом команды, сколько логическим следствием предсуществовавшего квартета.
В то же время, ткани, которые потеряли жизнеспособность становятся холоднее, чем в норме. Это достигается за счёт отсутствия метаболизма и нарушения сосудистой сети.

ЭТО ВООБЩЕ РАБОТАЕТ?

Вообще — да. А теперь по порядку.
Медицинские приборы очень дороги в производстве и обслуживании. Это касается всего вплоть до сплавов для хирургических инструментов, а уж про высокотехнологичные приборы и говорить не стоит. Тем не менее, по мере того как определенная методика становится достаточно изученной и наработанной, появляется тенденция к ее упрощению и уменьшению цены. Мой любимый пример — возможность использовать смартфон для вывода картинки во время лапароскопических операций. Больница экономит кучу денег на покупке специального оборудования для вывода сигнала на экран, настроек качества цвета, специальной лампе. Никто не спорит, что смартфон — не идеальная замена, но благодаря этому упрощению малоинвазивная хирургия стала доступна в ряде стран третьего мира.
Исследования с использованием профессиональных тепловизоров проводились уже давно. Анализ современных публикаций приведен чуть ниже, а из более давнего — ставшие уже хрестоматийными карты температуры руки человека до и после выкуривания сигареты.
Немножко про внутреннюю теплоту - 3
При этом, как показал анализ выдачи PubMed, интерес к тематике температуры в медико-биологически ориентированной среде появился еще лет 50 назад. Судя по статистике выдачи, до 1992 статей в выдаче по запросу “thermovision”, было не меньше, чем статей по запросу «thermal»+«camera». Возможно, здесь еще наложился лингвистический эффект: слово «камера» 50 лет назад не было так популярно — но я в этом совершенно не уверена.
Мои попытки обращения к мировому разуму дают неоднозначный результат: на запрос «thermovision camera» PubMed выдает всего 36 статей, с занятным распределением по срокам и специальностям — среди медицинских направлений превалируют косметология и стоматология с большим отрывом. Так же одна группа неврологов из Чехии опубликовала три статьи о мышечной боли, судя по датам публикации, речь идёт об одном и том же исследовании, но разбиение на три публикации увеличивает удельный вес исследований боли в общей картинке. Не удовлетворившись таким раскладом, я попросила PubMed поискать “thermal” AND “camera” также по всем базам.
Немножко про внутреннюю теплоту - 4

Кроме того мне стало любопытно, с какой частотой эти исследования применялись к людям.
Немножко про внутреннюю теплоту - 5

Немножко про внутреннюю теплоту - 6

Оказалось, что конкретно тепловизоры значительно чаще использовались в контексте исследования людей, нежели методы визуализации температурных режимов в целом.
Выдача “thermal” AND “camera” получилась, естественно, с огромным количеством ложноположительных включений. Я просмотрела заголовки и абстракты 500 наиболее свежих публикаций (всего выдача на 830 пунктов). В результате этой работы отсеялось много того, что на мой субъективный взгляд неприменимо к клинической медицине — в этом списке оказались статьи о теплопроводнисти сплавов, много метеорологических исследований, анализ алгоритмов распознавания человека, нюансы протоколов электронной микроскопии, из занятного — работа по оценке свежести винограда, определение содержания алкоголя в напитках. Статьи о влиянии лазерной акупунктуры на энергетические меридианы кишечника я тоже отнесла к немедицинским.
Среди этих пятисот публикаций оказались статьи за 2010 — 2017 годы. Я отбросила 2010 и 2017 годы как неполные и составила график «популярности» каждой из тем в отдельно взятые годы.
Немножко про внутреннюю теплоту - 7
Тематику статьи я определяла субъективно, но старалась придерживаться более-менее простых критериев. К теме Биологии отнесено все, что касалось изучения диких животных, ветеринарии, мясомолочной промышленности. К теме физиологии я отнесла в основном экспериментальные исследования, посвященные тем или иным биохимическим механизмам в подопытном организме. Как можно видеть из графика, основные сферы приложения интереса одни и те же.

Вот так выглядит интегральное разделение по темам во всей выборке:
Немножко про внутреннюю теплоту - 8

И тут бы порадоваться за своих коллег — как-никак, разные хирургические специальности занимают внушительную часть получившегося «пирога», но мне вновь не сиделось на месте и я решила проверить, для каких целей используется измерение температуры в каждой статье.
При этом анализе я убрала из рассмотрения группы статей по биологии и физиологии, как не имеющие прямого отношения к клинической медицине, а так же отказалась от стоматологии, в которой почти ничего не понимаю.
Я отмечала статьи тегом «диагностика», когда показатели температурного картирования использовались для выявления у пациента болезни, или определения стадии болезни, расположения пораженных тканей в организме. Тег «контроль лечения» относится к тем случаям, когда термодатчик был частью механизма обратной связи: в реальном времени давал оценку использующимся методам лечения — например, прекращал работу при перегреве инструмента, или маркировал обработанные области кожи.

Немножко про внутреннюю теплоту - 9
В группу «контроль лечения» преимущественно попали статьи по использованию лазера в разных областях — косметологии, офтальмологии, нейрохирургии, онкологии и много где еще. На методы диагностики делался упор в статьях, посвященных диабетическому поражению стоп, различным сосудистым заболеваниям. Офтальмологи исследовали возможность диагностировать синдром сухого глаза. Популярность эпидемиологических исследований свелась к одному вопросу — поточному измерению температуры пассажиров в международных аэропортах. Мне кажется, тема не настолько научная, сколько резонансная.
Доля «диагностических» исследований в хирургии до обидного мала. В большинстве случаев авторы пытались сосредоточиться на вопросах контроля нагревания окружающих тканей при работе различными видами коагулирующих приборов. Насколько сильно нагревается? Ну, по данным моих измерений, примерно так:

Немножко про внутреннюю теплоту - 10
Черная линия — наконечник коагулятора, белая точка — рабочая поверхность на самом окончании наконечника + ткани, которых касается. Как видите, при средней температуре поверхности органов 31-35*С коагулятор греет до 55.

А вот так выглядит обработанный коагуляцией участок большого сальника (останавливали диффузное кровотечение).
Немножко про внутреннюю теплоту - 11
Такие температурные режимы вполне соответствуют тому, что написано в статьях. Плохо это или хорошо — никто не скажет. В отдалении от крупных сосудов работа на таких температурах вполне допустима. Фичей надо правильно пользоваться, чтобы не было багов.

ПРИМЕРЫ

У меня не было четкой концепции, на предмет того, что снимать. Тем более, что результаты моих теоретических изысканий помогают лишь условно — в части статей прямо пишут, что использовали датчики инфракрасного излучения, в части — что использовали профессиональный тепловизор, а местами по анонсу вообще не понять в чем фишка — ясно только, что детектировали температуру и делали из этого вывод.
В общем, я искала, какие явления может наглядно демонстрировать снимок тепловизора.
Надежда снимать все подряд и в большом количестве достаточно быстро развеялась по двум причинам: законы поддержания стерильности — далеко не всегда можно влезть с телефоном в операционную рану, и техническая — технология проведения вмешательств такова, что с одной стороны органы тесно соприкасаются и поддерживают температуру друг друга, а с другой — мы часто используем инструменты, локально нагревающие ткани до высоких температур. Если первое было понятно заранее, то масштаб второго эффекта я предположить не могла.

Немного нормы

Здоровая петля тонкой кишки и брыжейка с питающими сосудами.

Немножко про внутреннюю теплоту - 12

Здоровая петля тонкой кишки и брыжейка с питающими сосудами. Тепловизор прослеживает даже тонкие сосуды, которые просто так не видны. В ежедневной практике эти сосуды выявляются либо при просматривании брыжейки «на просвет» (плохо помогает при выраженном отеке, поражении лимфоузлов, спаечном процессе), либо на ощупь по пульсации. Коричневое — перчатка хирурга.

Толстая кишка, после того как ее мобилизовали

Немножко про внутреннюю теплоту - 13

А это уже толстая кишка, после того как ее мобилизовали — освободили от связок, фиксирующих в организме. Видно, что питающие сосуды себя очень неплохо чувствуют и стенка кишки равномерно прокрашивается на термограмме — нет ни отеков, ни ослабления кровотока.

Визуализация жизнеспособности тканей во время операции.

Снимок сделан в ходе операции на желудке.

Немножко про внутреннюю теплоту - 14

Снимок сделан в ходе операции на желудке. Справа видна оставшаяся часть желудка (обозначено зеленым). Видно, что вся стенка равномерна по температурному сигналу. Фиолетовая полоса (отмечена зеленой штриховкой) соответствует линии резекции сальника — там ткани «запаяны» коагулятором и в будущем сформируют рубец.
Синим выделен зажим, наложенный на двенадцатиперстную кишку. Видно, что ткани выше места пережатия холоднее — в них нет кровотока, они будут удалены в ходе реконструктивного этапа операции.

Другая операция резекции желудка.

Немножко про внутреннюю теплоту - 15

Другая операция резекции желудка. Цветом обозначен зажим, на котором выходной отдел желудка, отсеченный от двенадцатиперстной кишки. Можно заметить, в отличие от предыдущего примера, что отделы желудка близкие к зажиму более холодные — дело в том, что одна из артерий, кровоснабжающих этот отдел, уже перевязана.

Оценка заживления послеоперационного шва.

Косметологи давно оценили пользу от температурного картирования для своей специальности. Как было показано выше, чаще задача измерения температуры — контроль качества проводимой процедуры.
Тем не менее, судя по результатам моих изысканий, врачи используют тепловизоры или инфракрасные камеры с целью диагностики различных состояний по температуре кожи — главным образом эту нишу поделили неврологи с изучением хронической мышечной боли и врачи спортивной медицины, которым интересно все подряд — и переутомление мышц, и теплообмен в спортивном белье, и, что меня более всего заинтриговало, сканирование подкожной клетчатки с последующим анализом ее толщины и биохимических свойств.

Но это все лирика. У нас в отделении можно вдоволь снимать постепенно заживающие послеоперационные раны.
Вот так выглядит рана на момент конца операции:

Рана

Немножко про внутреннюю теплоту - 16

Некоторое снижение температуры связано с рассечением части сосудов, питающих подкожную клетчатку и кожу. К тому же ткани, подвергшиеся воздействию при операции, имеют свойство отекать (природа отека несколько отличается от воспаления, сосуды при этом не расширяются, а сдавливаются жидкостью извне), Дополнительная ишемизация (ослабление притока крови) происходит из-за лигатур, которыми формируются швы — они дополнительно сжимают ткани.
Кроме описанных факторов, снимок иллюстрирует равномерность затягивания лигатур, а так же место истончения подкожной клетчатки (косая складка в верхней части фотографии). Она длительно существует из-за специфической деформации позвоночника пациента.

10 дней cпустя

Немножко про внутреннюю теплоту - 17

Этот снимок сделан через 10 дней после операции. Кожа ушивалась не лигатурами а специальными скрепками — они не создают ишемии. Тепловые «узоры» на коже в отдалении от шва, вероятно, соответсвуют крупным сосудам подкожной клетчатки. Пациентка длительно получала терапию стероидными препаратами, типичный побочный эффект — увеличение подкожной клетчатки туловища в объеме и повышенная склонность этого жира накапливать в себе воду. Жировые отложения — хороший термоизолятор — они слабо прогреваются от более глубоких тканей, к тому же достаточно мало производят тепла, но зато сосуды на фоне такой клетчатки очень контрастные.

Я работаю в плановом хирургическом стационаре без гнойного отделения. Воспалительные процессы с ранами наших пациентов случаются достаточно редко, и мы работаем над тем, чтобы случались еще реже. У пациента со следующего фото в качестве одного из этапов операции закрыли колостому — выход толстой кишки на переднюю брюшную стенку, который был сформирован несколько лет назад. Поскольку наличие колостомы — предпосылка к неизбежному контакту операционной раны с микрофлорой кишечника, то такая операция называется «условно инфицированной» и по статистике у таких пациентов чаще случаются осложнения при заживании раны.

Стома

Немножко про внутреннюю теплоту - 18

Большая рана по средней линии тела «чистая», она зажила в обычные сроки без каких-либо проблем. Ушита лигатурами — некоторое снижение температуры ровно по линии шва заметно (почему так может быть — уже сказано выше). То, что кожа на ближайших ко шву 2-3 см теплее, чем в других зонах, возможно, артефакт от ношения самоклеящейся синтетической повязки — она создает «эффект парника», а снимок сделан непосредственно после ее удаления. Зато небольшая рана сбоку — там, где была колостома, — отстает на несколько градусов. Это связано с ее «условной инфицированностью» — небольшой объем тканей, контактировавший с кишечной флорой потерял жизнеспособность, и в процессе заживления происходит «отторжение» этих клеток организма. Приятным открытием оказалось то, что зарубежные ученые статистически подтвердили — при наличии бактериальной флоры температура шва падает.

КОНЦЕПЦИЯ ПРИМЕНЕНИЯ: ВО ВСЕМ ВАЖНА МЕТОДИКА.

Как я уже говорила, мои первые попытки что-то заснять были провальны. Снимать тепловизором по тем же принципам, что и фотоаппаратом, нельзя. При фотосъемке я обычно дожидалась, когда локальная зона работы хорошо видна, и снимала общий план — было видно кто, что и в какой области делает. С тепловизором такой номер не проходит — руки хирургов не контрастируют с органами пациента.
Немножко про внутреннюю теплоту - 19
Типичная ситуация, когда попросила всех убрать из раны руки, салфетки, инструменты и быстро засняла, что получилось:
Немножко про внутреннюю теплоту - 20
На самом деле, на этом кадре достаточно большая поверхность печени (слева), выходной отдел желудка (выделен справа), тонкий кишечник — правый край кадра. Все, кроме желчного пузыря (заштрихован) сливается.

Следующим этапом было “подержи на весу, чтобы было видно”. С этим уже связаны проблемы организации — отвлекаюсь не только я (ассистент) на то, чтобы снять перчатки, сфотографировать, затем снова помыть руки, надеть новый комплект халата и перчаток, но и оперирующий хирург вынужден отложить работу и помогать мне. И все равно успех сомнительный.

Неудачно

Немножко про внутреннюю теплоту - 21

Но это оказалось все-таки решаемой проблемой. Надо было каким-то образом нивелировать эффект нагревания от соседних органов — тогда картинка будет соответствовать дереву кровеносных сосудов. Например, обернуть намеченные для съёмки органы в салфетку, смоченную в растворе комнатной температуры. Количество наглядных кадров ощутимо увеличилось.
Идея оказалась не новой, стоматологи уже описали методику определения прорезающихся зубов у детей, когда сначала ротовая полость продувалась холодным воздухом, а затем регистрировались температура дёсен.

В моем случае методичность привела к очень наглядной визуализации опухоли толстой кишки.

Опухоль

Немножко про внутреннюю теплоту - 22

Опухоль растет внутрь просвета кишки, но деформирует стенку снаружи (заштрихованная область) В целом, опухолевая ткань характеризуется более высоким уровнем метаболизма, оттого она стенка над опухолью светлее. Зато из-за отека вокруг опухоли страдает кровоснабжение жирового подвеска кишки (закрашен голубыми крестиками), он значительно холоднее соседей.

МЕГА БОНУС

В проанализированной мной выдаче с PubMed была одна статья из раздела трансплантологии. В ней по температуре поверхности живота пытались определить уровень метаболизма после трансплантации кишечника. Подозреваю, на этом пути исследователей ждало много технических нюансов, но я о другом. Трансплантология кишечником не ограничивается, а оценка адекватности кровоснабжения там очень важна.
Чаще всего кровоснабжение трансплантата оценивается по его цвету — в период консервации орган промывается бесцветным раствором, поэтому ткани приобретают желто-коричнево-серый цвет. А после пуска кровотока окрашиваются в диапазоне от розового до красно-сиреневого.

Печень

Немножко про внутреннюю теплоту - 23

Трансплантат — половина печени. После пуска кровотока приобрёл правильную равномерно окраску.
На тепловизоре видно, что хуже всего кровоснабжаются ткани, расположенные под капсулой органа вдоль линии резекции, что вполне логично, так как при работе было термическое повреждение кровеносных капилляров и самой ткани. То, что правые сегменты выглядят сильно теплее — артефакт, они нагрелись от соседних органов. В данном случае, учитывая равномерность перехода цветов, можно сказать что перфузия адекватна.

Печень 2

Немножко про внутреннюю теплоту - 24

Трансплантат — целая печень. Находилась на консервации несколько часов. Окраска также равномерна.

Почка

Немножко про внутреннюю теплоту - 25

Немножко про внутреннюю теплоту - 26

Трансплантат почки, снимок сделан сразу после пуска кровотока. Видно, что сначала восстанавливается температура в районе “ворот органа” — там, где впадают сосуды. На картинке это в нижней части почки. Синим отмечены несколько фрагментов околопочечного жира — он не кровоснабжается от почечных сосудов, поэтому остаётся более холодным.

Иногда, чтобы вызвать рефлекторное расслабление сосудистых стенок, трансплантат легко массируют. На видео видно, как после этого температура всей поверхности поднялась (ткани немного нагрелись от руки), но потом сама почка эту температуру сохранила за счет улучшения кровотока, а фрагмент жира остыл до изначального состояния.

ВЫВОДЫ

К сожалению, революции “пришёл, сфотографировал, поставил диагноз” не вышло. Конечно, большинство рутинно используемых методов (оценка цвета тканей, тонуса, перистальтики) субъективны и апеллируют к опыту врача, но в то же время действует принцип “если сомневаешься в жизнеспособности тканей — считай, что нежизнеспособно”. И вряд ли кто согласится сохранить ткани, которые внешне выглядят сомнительно, даже при нормальных показателях техники.

Свои впечатления хотелось бы поделить на несколько направлений:
Удобство пользования в условиях операционной невысокое: во-первых, аппарат нельзя поместить в стерильный кожух, следовательно либо надо просить кого-то, (кто не очень быстро понимает, что к чему), либо самому несколько раз перемывать руки, что тратит уйму времени, перчаток, халатов. Во-вторых, сложно направить камеру именно туда, куда надо — пучок узкий и исходит не оттуда, где привычно расположена камера. Последнее отчасти решается переворачиванием телефона, но не то, чтобы это было идеальным решением. Наиболее органичным вариантом решения лично мне видится кожух типа аквабокса, который закрывает все, кроме линзы, Micro-usb удлинитель, чтобы телефон мог лежать в стороне.
Второй блок впечатлений касается медицинской стороны вопроса. Анализ литературы показал, что направление температурного картирования в медицине перспективно, однако требует проработки методологии (как, например, идея предварительно охлаждать объект съемки) и нуждается в «экологической нише» — сфере применения, где картирование открывало бы новые возможности. Есть примеры удачного решения — диагностика нарушений трофики у пациентов с сахарным диабетом. Лично мне очень интересно, можно ли за счет этих методов давать оценку функционированию трансплантата. Если за счет такой неинвазивной и условно дешевой процедуры можно будет точнее подбирать терапию в послеоперационном периоде — было бы очень здорово!

Большое спасибо мужу, который договорился о тепловизоре и отредактировал статью и коллегам за отзывчивость, терпение и помощь в съемках.

Тепловизор SeekThermal предоставила компания Даджет, официальный дистрибьютор SeekThermal в России. Даджет предложил мне опубликовать промокод Тепловизор для читателей этой статьи, дающий бонус в 10% на его покупку.

Автор: Анна Мальцева

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля