Термовизуализация микрогемодинамики и интегрированное картирование активности потовых желез как метод диагностики автономной нейропатии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Динамическая инфракрасная термография является перспективным методом для визуализации физиологических процессов, не только микрогемодинамики, но и активности эккриновых потовых желез. Нарушение активности потовых желез в исследуемых зонах может свидетельствовать, прежде всего, о повреждении холинергических нервных волокон. Цель: разработка нового подхода к анализу динамических термограмм, основанного на разделении исходного температурного сигнала на две независимых компоненты: вазомоторный (микрогемодинамика) и судомоторный (активность потовых желез), и применение данного подхода для выявления нейропатии в группе пациентов с сахарным диабетом 2-го типа. Материалы и методы: Запись динамических термограмм проводилась с помощью охлаждаемой камеры с температурной чувствительностью 0.02°С в процессе выполнения дыхательной пробы, заключающейся в трех резких вдохах с интервалом 2 мин. Термограммы регистрировались у 11 здоровых испытуемых и 11 пациентов с сахарным диабетом 2-го типа, средний возраст участников групп 58 ± 7 лет. Точки термограммы разделялись на два класса: в первом классе динамика температуры обусловлена влиянием только микрогемодинамики, во втором – совокупным влиянием микрогемодинамики и активности потовых желез. Для классификации точек термограммы использовались значения модуля производной температурных колебаний с порогом более 0.03°С/с. Визуализация областей активных потовых желез проводилась посредством интегрирования информации, полученной за всё время эксперимента. Результаты: Использование полученных интегрированных карт позволило определить относительную площадь, занимаемую активными потовыми железами в группе пациентов с сахарным диабетом 2-го типа 5.25% и в группе здоровых испытуемых – 22.25%. Результаты свидетельствуют о статистически значимом уменьшении площади активных потовых желез в группе пациентов с сахарным диабетом по сравнению с группой нормы, что может являться признаком нарушения холинергической симпатической иннервации и наличия диабетической нейропатии верхних конечностей. Таким образом, интегрированная карта функционирующих потовых желез дает возможность клиническому специалисту определять площадь поверхности тела с нарушенной автономной функцией в области конечностей, в частности, оценивать степень выраженности периферической нейропатии у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа. 

Об авторах

Андрей Александрович Сагайдачный

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-5296-1968
SPIN-код: 9767-0578
Scopus Author ID: 36560200500
ResearcherId: C-6659-2013
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Андрей Валерьевич Антонов

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-7710-1577
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Иван Сергеевич Залетов

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-1419-7372
SPIN-код: 2308-4048
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Дмитрий Игоревич Майсков

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-3487-2590
SPIN-код: 6665-1708
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Андрей Владимирович Фомин

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-1568-8317
SPIN-код: 9695-6479
Scopus Author ID: 57197605885
ResearcherId: E-3596-2013
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Сергей Николаевич Потахин

Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского

ORCID iD: 0000-0002-4159-3047
SPIN-код: 6910-9650
410012, Саратов, ГСП ул. Большая Казачья, 112

Анатолий Владимирович Скрипаль

Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского

ORCID iD: 0000-0002-9080-0057
SPIN-код: 3794-5749
410012, Россия, г. Саратов, ул. Астраханская, 83

Список литературы

  1. Cutolo M., Smith V. Detection of microvascular changes in systemic sclerosis and other rheumatic diseases // Nature Reviews Rheumatology. 2021. Vol. 17. P. 665–677. https://doi.org/10.1038/s41584-021-00685-0
  2. Campbell J. S., Mead M. N. Human Medical Thermography. Boca Raton : CRC Press, 2022. 250 p. https://doi.org/10.1201/9781003281764
  3. Vainer B. G., Morozov V. V. Infrared thermography-based biophotonics: Integrated diagnostic technique for systemic reaction monitoring // Physics Procedia. 2017. Vol. 86. P. 81–85. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2017.01.025
  4. Koroteeva E. Y., Bashkatov A. A. Thermal signatures of liquid droplets on a skin induced by emotional sweating // Quantitative InfraRed Thermography Journal. 2022. Vol. 19, № 2. P. 115–125. https://doi.org/10.1080/17686733.2020.1846113
  5. Vainer B. G. FPA-based infrared thermography as applied to the study of cutaneous perspiration and stimulated vascular response in humans // Physics in Medicine & Biology. 2005. Vol. 50, № 23. P. R63–R94. https://doi.org/10.1088/0031-9155/50/23/R01
  6. Lademann J., Sora J. Correlation between blood flow and various physiological parameters in yuman skin // Journal of Biomedical Photonics & Engineering. 2022. Vol. 8, № 4. Art. 040508. https://doi.org/10.18287/JBPE22.08.040508
  7. Krzywicki A. T., Berntson G. G., O’Kane B. L. A non-contact technique for measuring eccrine sweat gland activity using passive thermal imaging // International Journal of Psychophysiology. 2014. Vol. 94. P. 25–34. https://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2014.06.011
  8. Sagaidachnyi A. A., Mayskov D. I., Fomin A. V., Zaletov I. S., Skripal A. V. Separate extraction of human eccrine sweat gland activity and peripheral hemodynamics from high-and low-quality thermal imaging data // Journal of Thermal Biology. 2022. Vol. 110. Art. 103351. https://doi.org/10.1016/j.jtherbio.2022.103351
  9. Баринов А. Н., Новосадова М. В. Вегетативная невропатия при сахарном диабете: клинические проявления, диагностика и лечение // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2011. № 2. С. 25–33. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2011-143
  10. Купцова Е. Н., Ботвинева Л. А. Современные представления о патогенезе диабетической нейропатии у пациентов с сахарным диабетом 2 типа. Патогенетическое обоснование применения природных лечебных факторов при сахарном диабете // Курортная медицина. 2020. № 3. С. 57–68. EDN: MECMYK
  11. Singaram S., Ramakrishnan K., Selvam J., Senthil M., Narayanamurthy V. Sweat gland morphology and physiology in diabetes, neuropathy, and nephropathy: A review // Archives of Physiology and Biochemistry. 2024. Vol.130, iss. 4. P. 437–451. https://doi.org/10.1080/13813455.2022.2114499
  12. Soliz P., Agurto C., Edwards A., Jarry Z., Simon J., Calder C., Burge M. Detection of diabetic peripheral neuropathy using spatial-temporal analysis in infrared videos // 2016 50th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers (ASILOMAR 2016). November 6–9, 2016. Pacific Grove, CA, USA. IEEE, 2016. P. 263–267. https://doi.org/10.1109/ACSSC.2016.7869038
  13. Estañol B., Corona M. V., Elías Y., Téllez-Zenteno J. F., Infante O., García-Ramos G. Sympathetic co-activation of skin blood vessels and sweat glands // Clinical Autonomic Research. 2004. Vol. 14, iss. 2. P. 107–112. https://doi.org/10.1007/s10286-004-0170-6
  14. Wohlfart S., Meiller R., Hammersen J., Park J., Menzel-Severing J., Melichar V. O., Schneider H. Natural history of X-linked hypohidrotic ectodermal dysplasia: A 5-year follow-up study // Orphanet Journal of Rare Diseases. 2020. Vol. 15. Art. 7. https://doi.org/10.1186/s13023-019-1288-x
  15. Mayskov D. I., Fomin A. V., Volkov I. U., Zaletov I. S., Skripal, A. V., Sagaidachnyi A. A. Statistical and spectral properties of spatio-temporal skin temperature oscillations derived by sweat gland activity: Thermal imaging exploration // Proceedings SPIE. 2022. Vol. 12192. Art. 121920Y. https://doi.org/10.1117/12.2626927
  16. Майсков Д. И., Сагайдачный А. А., Залетов И. С., Фомин А. В., Скрипаль А В. Интегральное картирование активности потовых желез методом дифференциальной термографии // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика, 2021. Т. 21, вып. 3. С. 222–232. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2021-21-3-222-232
  17. Сагайдачный А. А., Майсков Д. И., Залетов И. С., Фомин А. В., Скрипаль А. В. Детектирование активности единичных потовых желез методом макротермографии и ее взаимосвязь с температурой кожи и периферической гемодинамикой // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика 2020. Т. 20, вып. 2. С. 103–115. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2020-20-2-103-115
  18. Allen J., Howell K. Microvascular imaging: Techniques and opportunities for clinical physiological measurements // Physiological Measurement. 2014. Vol. 35, № 7. P. R91 – R141. https://doi.org/10.1088/0967-3334/35/7/R91
  19. Sato K., Kang W. H., Saga K., Sato K. T. Biology of sweat glands and their disorders. I. Normal sweat gland function // Journal of the American Academy of Dermatology. 1989. Vol. 20, iss. 4. P. 537–563. https://doi.org/10.1016/S0190-9622(89)70063-3
  20. Malik R. A. Diabetic neuropathy: A focus on small fibres // Diabetes/Metabolism Research and Reviews. 2020. Vol. 36. Suppl. 1. Art. e3255. https://doi.org/10.1002/dmrr.3255
  21. Taratorin A. M., Godik E. E., Guljaev Y. V. Functional mapping of dynamic biomedical images // Measurement. 1990. Vol. 8, iss. 3. P. 137–140. https://doi.org/10.1016/0263-2241(90)90055-B
  22. Godik E. E., Guljaev Y. V., Markov A. G., Petrov A. V., Taratorin A. M. Infrared dynamical thermovision of the biological objects // International Journal of Infrared and Millimeter Waves. 1987. Vol. 8. P. 517–533. https://doi.org/10.1007/BF01013262
  23. Godik E. E., Gulyaev Y. V. Functional imaging of the human body // IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine. 1991. Vol. 10, iss. 4. P. 21–29. https://doi.org/10.1109/51.107165
  24. Cardone D., Merla A. New frontiers for applications of thermal infrared imaging devices: Computational psychopshysiology in the neurosciences // Sensors. 2017. Vol. 17, iss. 5. Art. 1042. https://doi.org/10.3390/s17051042
  25. Ioannou S. Functional infrared thermal imaging: A contemporary tool in soft tissue screening // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. Art. 9303. https://doi.org/10.1038/s41598-020-66397-9
  26. Сагайдачный А. А., Скрипаль А. В., Усанов Д. А. Тепловизионная биомедицинская диагностика. Саратов : Издательство «Саратовский источник», 2019. 156 с.

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».