Математическое моделирование термографического изображения вен при варикозной болезни нижних конечностей

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Выполнено математическое моделирование термограммы задней поверхности голени человека при наличии варикозной болезни. Для моделирования процессов теплового переноса с учётом кровотока в биологических тканях использовалось дифференциальное уравнение теплопроводности. Биологические ткани за исключением сосудов при этом задавались слоями, границы которых были определены по результатам рентгеновской компьютерной томографии. В качестве венозных сосудов рассмотрены включения, по форме отображающие анатомическое строение поверхностных и магистральных вен, которые расположены непосредственно в основных тканевых слоях. Полученное распределение теплоты качественно похоже на реальные ИК термограммы, что позволяет считать выполненное моделирование успешным. Проведено численное моделирование процесса распространения теплоты в голени с целью исследования вопроса о зависимости вызываемого варикозной болезнью вен нижних конечностей изменения температуры на задней поверхности голени от максимальной глубины залегания поверхностных и магистральных варикозных вен, их диаметров, температуры их поверхности, скорости перфузии, температуры окружающей среды. Сделан анализ возможности регистрации таких изменений температуры современным ИК термографом. Сравнение с экспериментальными результатами, имеющимися в литературе, показало, что выполненное математическое моделирование имитирует начальные стадии варикозной болезни вен нижних конечностей.

Об авторах

Лариса Валерьевна Жорина

Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет) (МГТУ им. Н. Э. Баумана)

ORCID iD: 0009-0003-5898-8808
SPIN-код: 3140-4751
Россия, 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Егор Александрович Толстой

Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана (национальный исследовательский университет) (МГТУ им. Н. Э. Баумана)

ORCID iD: 0009-0001-3641-0840
SPIN-код: 7425-1494
Россия, 105005, г. Москва, 2-я Бауманская ул., д. 5, стр. 1

Список литературы

  1. Студенникова В. В., Севергина Л. О., Коровин И. А., Рапопорт Л. М., Крупинов Г. Е., Новиков И. А. Ультраструктурная характеристика механизмов варикозной трансформации вен различной локализации // Архив патологии. 2020. Т. 82, № 6. С. 16–23. https://doi.org/org/10.17116/patol20208206116
  2. Черняго Т. Ю., Фомина В. С., Федык О. В., Яшкин М. Н. Методы оценки функционального состояния эндотелия у пациентов с варикозной болезнью вен нижних конечностей: перспективы лечебной тактики // Вестник Национального медико-хирургического Центра им. Н. И. Пирогова. 2021. Т. 16, № 1. С. 145–150. https://doi.org/10.25881/BPNMSC.2021.17.48.028
  3. Vodovotz L., Zamora R., Barclay D. A., Vodovotz Y., Yin J., Bitner J., Florida J., Avgerinos E. D., Sachdev U. Inflammatory signals and network connections implicate cell-mediated immunity in chronic venous insufficiency // Ann. Transl. Med. 2021. Vol. 9, № 22. P. 1643. https://doi.org/10.21037/atm-21-688
  4. Zhorina L. V., Tolstoy E. A. Mathematical Modeling of the Thermographic Image of the Lower Limbs Varicose Disease in Humans // 2023 IEEE 16th International Scientific and Technical Conference Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE Proceedings. 2023. P. 1150–1154. https://doi.org/10.1109/APEIE59731.2023.10347608
  5. Zhorina L. V., Tolstoy E. A., Shishkin Yu. V. Thermography of Lower Limbs Varicose Veins: Mathematical Modeling // 2023 IEEE Ural-Siberian Conference on Computational Technologies in Cognitive Science, Genomics and Biomedicine, CSGB Proceedings. 2023. P. 79–84. https://doi.org/10.1109/CSGB60362.2023.10329626
  6. Замечник Т. В., Овчаренко Н. С., Ларин С. И., Лосев А. Г. Изучение надёжности комбинированной термографии как метода диагностики состояния вен нижних конечностей // Флебология. 2010. Т. 4, № 3. С. 23–26.
  7. Сергеев А. Н., Морозов А. М., Чарыев Ю. О., Беляк М. А. О возможности применения медицинской термографии в клинической практике // Профилактическая медицина. 2022. Т. 25, № 4. С. 82–88. https://doi.org/10.17116/profmed20222504182
  8. Dahlmanns S., Reich-Schupke S., Schollemann F., Stücker M., Leonhardt S., Teichmann D. Classification of chronic venous diseases based on skin temperature patterns // Physiol. Meas. 2021. Vol. 42, № 4. https://doi.org/10.1088/1361-6579/abf020
  9. Bosque J. J., Calvo G. F., Pérez-García V. M., Navarro M. C. The interplay of blood flow and temperature in regional hyperthermia: A mathematical approach // R. Soc. Open Sci. 2021. Vol. 8. Article number 201234. https://doi.org/10.1098/rsos.201234
  10. Hristov J. Bio-heat models revisited: Concepts, derivations, nondimensalization and fractionalization approaches // Front. Phys. Sec. Statistical and Computational Physics. 2019. Vol. 7. Article number 189. https://doi.org/10.3389/fphy.2019.00189
  11. Sedankin M. K., Leushin V. Y., Gudkov A. G., Vesnin S. G., Sidorov I. A., Agasieva S. V., Markin A. V. Mathematical Simulation of Heat Transfer Processes in a Breast with a Malignant Tumor // Biomed. Eng. 2018. Vol. 52. P. 190–194. https://doi.org/10.1007/s10527-018-9811-2
  12. Zhorina L. V., Manucharyan F. V., Tolstoy E. A., Plokhikh A. I., Shishkin Y. V. Development of a Breast Mock-up for Thermographic Diagnostics // 2023 IEEE 16th International Scientific and Technical Conference Actual Problems of Electronic Instrument Engineering, APEIE Proceedings. 2023. P. 1260–1264. https://doi.org/10.1109/APEIE59731.2023.10347819
  13. Жеребцова А. И. Аналитический обзор математических моделей взаимосвязи параметров кровоснабжения и кожной температуры // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2015. № 5. С. 104–113.
  14. Иваницкий Г. Р., Деев А. А., Крестьева И. Б., Хижняк Е. П., Хижняк Л. Н. Разработка методов определения стадий облитерирующего атеросклероза сосудов и ранней диагностики варикозной болезни с применением современных матричных инфракрасных систем // Материалы конференции «Фундаментальные науки – медицине» (Москва, 2007) / РАН. М. : Слово, 2007. С. 69–70.
  15. Компания ООО «ИРТИС» : [сайт]. URL: http://m.irtis.ru/oblasti-primeneniya/ (дата обращения: 29.04.2024).
  16. Воловик М. Г., Долгов И. М., Муравина Н. Л. Тепловизионная скрининг-диагностика. Болезни системы кровообращения. Варикозное расширение вен нижних конечностей. Флебит. Тромбофлебит: атлас термограмм. М. : ИНФРА-М, 2020. 91 с. https://doi.org/10.12737/1159602
  17. Замечник Т. В., Ларин С. И., Стерн Н. А., Овчаренко Н. С., Андриянов А. Ю. Результаты термографии тканей голеней у больных варикозной болезнью в зависимости от температуры окружающей среды // Флебология. 2008. Т. 2, № 1. С. 10–13.
  18. Лучаков Ю. И., Камышев Н. Г., Шабанов П. Д. Перенос тепла кровью: сопоставление расчетных и экспериментальных данных // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2009. Т. 7, № 4. С. 3–20.
  19. Dixon A. K., Bowden D. J., Ellis H., Logan B. M. Human Sectional Anatomy: Atlas of body sections, CT and MRI images. 4th ed. Boca Raton: CRC Press, 2015. 288 p.
  20. Xu F., Lu T. J., Seffen K. A. Biothermomechanical behavior of skin tissue // Acta Mech. Sinica. 2008. Vol. 24. P. 1–23.
  21. Ivanitsky G. R., Khizhnyak E. P., Deev A. A., Khizhnyak L. N. Thermal imaging in medicine: A comparative study of infrared systems operating in wavelength ranges of 3–5 and 8–12 µm as applied to diagnosis // Dokl. Biochem. Biophys. 2006. Vol. 407, March–April. P. 59–63. https://doi.org/10.1134/S1607672906020049

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».