Tym artykułem rozpoczynamy cykl dotyczący diagnostyki w medycynie estetycznej i kosmetologii. Diagnostyki szczególnej, bo obrazowej, a konkretnie ultrasonografii oraz termografii medycznej. Powiemy sobie jak ultradźwięki i promieniowanie podczerwone przyczyniają się do lepszego poznania ciała człowieka. I poznania przyczyny występujących w nim problemów, a szczególnie w skórze, która nas najbardziej tu interesuje.
dr inż. Wojciech Jan Karwowski
Skupimy się wpierw na termografii. W kolejnej części cyklu na ultrasonografii. A ostatnią część poświęcimy metodom, które dopiero powstają i są przyszłością diagnostyki obrazowej medycyny estetycznej.
Co znajdziesz w artykule?
Tak więc czym jest owa termografia medyczna?…
Możemy spotkać się z wieloma różnymi nazwami, które tak, czy inaczej dotyczącą jednego i tego samego przedmiotu. Najpopularniejszymi w literaturze są jednak:
- termografia medyczna,
- obrazowanie w podczerwieni,
- diagnostyka termiczna.
Zdecydujemy się na termografię medyczną, czyli zwrot najczęściej występujący w nomenklaturze fachowej. A jeśli chodzi o anglojęzyczną, brzmiący w zasadzie identycznie ideowo: medical thermography.
Nie odbiegając od tematu powiem, że termografia medyczna jest metodą diagnostyki nieinwazyjnej opartej o pomiar emisji promieniowania cieplnego. Czyli fali elektromagnetycznej w zakresie podczerwieni. Im bardziej zmienia się temperatura ciała, tym więcej lub mniej tego ciepła emitowane jest przez to ciało, a to można mierzyć.
Tak więc termografia medyczna nie emituje jakichkolwiek sygnałów, fal, czy innych bodźców fizycznych, jak np. ultrasonografia, rezonans magnetyczny, czy tomografia komputerowa. Jest to metoda bierna, mierząca i analizująca ciepło emitowane z danego ciała, ciała ludzkiego w tym przypadku.
Termografia medyczna jest metodą diagnostyki nieinwazyjnej opartej o pomiar emisji promieniowania cieplnego, czyli fali elektromagnetycznej w zakresie podczerwieni; to metoda bierna, mierząca i analizująca ciepło emitowane z danego ciała.
Ponadto, odpowiednie oprogramowanie wbudowane w skaner termograficzny umożliwia przedstawienie rejestrowanego widma w postaci obrazu barwnego. Gdzie odpowiedni kolor lub jego intensywność obrazuje wartość temperatury badanego obszaru ciała. Dzięki odpowiedniemu doborowi kolorów w zdefiniowanych mapach można pokazać różne aspekty mierzonego ciepła. Ukrwienie, ciepło głębokie, stany zapalne, izotermy, czyli pola temperaturowe na wzór tych prezentowanych w atlasach geograficznych. Możemy też prowadzić diagnostykę porównawczą oznaczając znaczniki na symetrycznych częściach ciała, jak ramiona, nogi, połówki twarzy, piersi itp. Badamy wtedy odchylenia temperatur „identycznych” części ciała względem siebie lub względem wzorca temperaturowego.
Spójrzmy na ilustracje
Spójrzmy na załączoną ilustrację z diagnostyki klinicznej z obszaru chirurgii plastycznej – dłoń mężczyzny (prawa, na obrazie po lewej stronie) po urazie piłą tarczową. Jedna dłoń wyraźnie jest ciemniejsza. Co to oznacza? To, że w kończynie „ciemniejszej” mamy dużą ilość czynnika emitującego wyższą niż normalną temperaturę. Ciemna barwa znamionuje obecność płynu o temperaturze wyższej niż pozostały obszar tkanki. Najprawdopodobniej jest to płyn – krew, limfa… Wiemy, że nastąpiło uszkodzenie mechaniczne palców. Stąd oczywistym jest, że w uszkodzonej tkance zbiera się krew, ponieważ tkankę trawi stan zapalny!
Skaner termograficzny umożliwia przedstawienie rejestrowanego widma w postaci obrazu barwnego, gdzie odpowiedni kolor lub jego intensywność obrazuje wartość temperatury badanego obszaru ciała.
Porównajmy analizowany obraz z kolejnym, wykonanym w modalnosci ciepła głębokiego. Co widzimy? Dłoń uszkodzona jest intensywnie czerwona z mniejszymi obszarami wręcz białymi. Gdy spojrzymy na prawy brzeg zdjęcia, zobaczymy skalę – kolor biały oznacza najwyższą temperaturę tkanki, czerwony jest zaraz pod. Gdy porównamy termogram (wynik badania termograficznego) ręki zdrowej, lewej, zobaczymy istotne różnice w zakresach (kolorach) temperatur. Tak więc odniesienie do skali oraz odniesienie do kończyny referencyjnej, symetrycznej w tym przypadku daje nam możliwość wnioskowania, iż w prawej uszkodzonej dłoni przebiega intensywny stan zapalny związany z procesem autonaprawy tkanek.
Jak to wytłumaczyć, gdybyśmy pokusili się o opisanie zjawiska bardziej fachowym, wręcz medycznym językiem?
Otóż faza zapalna, rozpoczynająca się w procesie gojenia zaraz po fazie hemostazy, jest w zasadzie wstępem do właściwego procesu gojenia. Jednak nadmierna lub zbyt długa faza zapalna może prowadzić́ do utrudnienia gojenia i powstawania ran niegojących się̨ lub nadmiernej angiogenezy. Co znów może prowadzić do indukowania tkanki nowotworowej. Najważniejszym jednak z naszego punktu widzenia jest fakt, iż każda reakcja immunologiczna, a w szczególności zapalna, objawia się zmianą temperatury tkanek, w których zachodzi, a tę zmianę tego parametru można mierzyć.
Dlaczego zmianę temperatury tkanek trzeba mierzyć?
Otóż badania światowe zmierzają̨ do tworzenia czegoś w rodzaju uniwersalnych leków, opatrunków, kosmetyków. Ich stosowanie umożliwiłoby aplikację w każdej fazie procesu gojenia rany, czy innego uszkodzenia. Badane są̨ właściwości transdermalne, transportowe różnych ośrodków. A także ich zdolność́ do uwalnia substancji aktywnej w czasie w zależności od użytej substancji nośnej i jej właściwości fizykochemicznych.
Wiemy przecież, że stan zapalny, to reakcja układu immunologicznego na uszkodzenie tkanki. Reakcja ta przejawia się wydzieleniem kaskady białek sygnalizacyjnych inicjujących wiele różnych procesów przenikających się w czasie. Jedną z cech charakterystycznych białek sygnalizacyjnych są immunomodulacyjne właściwości pro, jak i przeciwzapalne. Wykazano je w wielu badaniach klinicznych oraz publikacjach światowej literatury medycznej i biochemicznej. A jak powiedzieliśmy wyżej, stan zapalny, to temperatura, zaś zmiany jej możemy mierzyć. Przyjęto różne metody badania efektywności proponowanych rozwiązań. Między innymi obrazowanie subtelnych zmian temperaturowych tkanek w stanie przed, w trakcie, jak i po uszkodzeniu – także tym kontrolowanym, czyli celowym uszkadzaniu tkanek bodźcem fizycznym w zabiegach estetycznych.
Ciemna barwa znamionuje obecność płynu o temperaturze wyższej niż pozostały obszar tkanki. W uszkodzonej tkance zbiera się krew, ponieważ tkankę trawi stan zapalny!
Bowiem nie tylko znajdziemy zastosowanie termografii medycznej w obszarze chirurgii plastycznej w naprawianiu uszkodzonych tkanek. To tylko jeden z wielu aspektów zastosowania tej metody diagnostycznej. Inną jest np. wstępna diagnostyka pacjenta przychodzącego do nas od innego specjalisty, który niekoniecznie wykonał zabieg poprawnie.
Spójrzmy na kolejne zdjęcia …
Widzimy zmiany policzka prawego objawiające się widocznymi na pierwszy rzut oka zaburzeniami temperaturowymi z koncentrycznymi izotermami schodzącymi do coraz to niższej temperatury. Co to może oznaczać? Policzek wraz z posuwaniem się do środka obszaru traci temperaturę aż do prawie poniżej normy. Co może być tego przyczyną?
Wywiad przeprowadzony przynosi nam odpowiedź – ablacja frakcyjna w leczeniu blizn zanikowych potrądzikowych. Niestety wykonana nieprawidłowo (zbyt duża energia), co zaskutkowało skoagulowaniem tkanki i swego rodzaju martwicą. Zniszczeniu uległy naczynia krwionośne włosowate, co najprawdopodobniej doprowadziło do zmniejszenia intensywności krążenia, a co za tym idzie temperatury tkanki. Doszła do tego waporyzacja części macierzy, a stąd zmiana pojemności cieplnej tkanki.
Zdjęcia prezentują kolejno:
- prawe: widmo wielobarwne, pokazujące subtelne zmiany koncentryczne kolejnych izoterm z tendencją malejącą do środka obszaru;
- środkowe: widmo ciepła głębokiego, pokazujące obszar „odpowiedzialny” za emisję ciepła o takiej wartości. Widzimy, że środek policzka jest ewidentnie zimny z przejściem zdecydowanym, dyskretnym do otaczających go tkanek;
- prawe: widmo w skali szarości, pokazujące obecność płynów (krwi) w tkance i ich temperatury. Widzimy, że środek policzka jest nieukrwiony lub bardzo słabo ukrwiony w stosunku do otaczających go tkanek. Stąd emisja temperatury na bardzo niskim poziomie.
Widzimy więc, że wstępna diagnostyka obrazowaniem z użyciem termografii medycznej daje nam ogrom informacji, co do stanu tkanki, jej ukrwienia, zasięgu potencjalnego uszkodzenia i ewentualnego stanu zapalnego, jeśli jest obecny. W tym przypadku najpierw powinniśmy się postarać doprowadzić do odbudowy mikrokrążenia w uszkodzonych tkankach. A to bezcenna informacja, jeśli chodzi o zaplanowanie kolejnych zabiegów.
Jeszcze innym obszarem zastosowania diagnostyki w podczerwieni jest
obrazowanie efektów wykonanych zabiegów
i ocena ich inwazyjności. Zerknijmy na kolejny materiał zdjęciowy …
Kolejne fotografie przedstawiają pacjentkę przed zabiegiem mezoterapii mikroigłowej, zaraz po zabiegu oraz kilkanaście minut później po zastosowaniu preparatów modulujących przebieg stanu zapalnego i preparatów wyciszających.
Widzimy na zdjęciu pierwszym stan temperatury twarzy normalny w granicach normy. Pola temperaturowe są mniej więcej symetryczne względem siebie po obu stronach twarzy (prawy górny). Ciepło głębokie wskazuje na emisję ciepła z miejsc naturalnie cieplejszych, jak oczodoły, usta, naczynia krwionośne na czole przebiegające pionowo (lewy dolny). Obraz ten pokrywa się z obecnością krwi w tkankach, naturalnie w tych obszarach silniej ukrwionych (prawy dolny). Obszary tzw. „zapalne” nie są nimi w rzeczywistości, ponieważ jak wspomnieliśmy wyżej związane są z miejscami naturalnie gorącymi (prawy górny).
Wstępna diagnostyka obrazowaniem z użyciem termografii medycznej daje nam ogrom informacji, co do stanu tkanki, jej ukrwienia, zasięgu potencjalnego uszkodzenia i ewentualnego stanu zapalnego.
Kolejne zdjęcie przedstawia tę samą twarz zaraz po wykonaniu zabiegu mikronakłuwania. Widzimy drastyczną zmianę ciepłoty obszaru twarzy – stan zapalny wywołany w sposób kontrolowany przez nakłuwanie igłami objął całą twarz, nawet poza miejscami nakłuwanymi! Ciepło głębokie wskazuje na obszary poddane zabiegowi, czyli kości policzkowe, broda, czoło. Pokrywa się on z obrazem obecności płynów w tkankach.
Trzeci zestaw pokazuje nam jak gwałtowny proces jakim jest zapalenie wywołane zabiegiem estetycznym zmienia swój charakter po zastosowaniu preparatów wyciszających, jak np. maski pozabiegowe. W tym przypadku zastosowano także preparat hydrożelowy z transferynami modulujący przebieg stanu zapalnego.
Krew odpływa, intensywne wybarwienie czerwienią zanika, stan zapalny po zainicjowaniu kaskady komunikacji międzykomórkowej prowadzącej do wzbudzenia procesu odbudowy i regeneracji skóry zostaje powoli wyciszony.
(Ilustracje autorstwa W. Karwowskiego wykonane skanerem FLIR E75)
Co nam takie obrazowanie dało w tym przypadku?
Pełną kontrolę nad przebiegiem stanu zapalnego w tkankach – taki przecież miał być cel wykonywanego zabiegu. Znamy obszar jego zasięgu, intensywność, pokrycie. Możemy je porównać z parametrami wejściowymi. Zaś na koniec mamy potwierdzenie on-line efektywności działania kuracji wyciszającej po zabiegu! Nie sposób przecenić tych informacji, gdyż wyobraźmy sobie, co byłoby, gdyby stan zapalny rozszerzył się poza obszar twarzy, a tak się zdarza. Albo pacjent przyszedłby z już zainicjowanym stanem zapalnym, którego nie wykrylibyśmy podczas oględzin i wywiadu przed zabiegiem.
Badania takie na świecie stają się powoli standardem. Kraje takie jak Kanada, kraje skandynawskie, Stany Zjednoczone, Szwajcaria, czy nawet Indie wprowadzają termografię medyczną nawet do tzw. „ciężkiej medycyny”.
A co dzieje się w nauce
w kontekście obrazowania termografią medyczną? Dokładnie w Polsce?
Otóż mam zaszczyt i przyjemność prowadzić dość złożony projekt naukowo-badawczy zmierzający do wykazania efektywności działania preparatów przeciwzapalnych naskórnych w zagrożeniach syndromem stopy cukrzycowej. Jest to część badań ogólnoświatowych zmierzających do zatrzymania wzrostu tej strasznej patologii. Polski eksperyment medyczny, jako cześć́ tychże badań, wpisuje się̨ w te wysiłki proponując rozwiązanie wykorzystujące prezentowane wyniki oraz badanie efektywności wspomnianych preparatów z użyciem obrazowania medycznego, a dokładnie termografii medycznej. Zaplanowano i przygotowano do realizacji szerokie badanie kliniczne 120 osób z podwójnymi ślepymi próbami. Ma ono na celu wykazanie skuteczności działania konkretnych rozwiązań́ biochemicznych.
Kanada, kraje skandynawskie, Stany Zjednoczone, Szwajcaria, czy nawet Indie wprowadzają termografię medyczną nawet do tzw. „ciężkiej medycyny”.
Zaprezentowanie zasadności oraz ujęcie zaplanowanego eksperymentu ma na celu pokazanie strony praktycznej ostatniego etapu badań klinicznych. Zmierzających do standaryzacji metody badania efektywności preparatów immunomodulacyjnych w terapii i prewencji trudno gojących się̨ ran w oparciu o obrazowanie termograficzne. Dodam tylko, że projekt ten zyskał uznanie w oczach ekspertów i uzyskał dofinansowanie z Narodowego Centrum Badań i Rozwoju.
To tyle w temacie obrazowania z wykorzystaniem podczerwieni. W kolejnej publikacji w Aesthetic Business będę miał przyjemność wprowadzić Państwa w zagadnienia wykorzystania USG wysokich częstotliwości do diagnostyki problemów skórnych i innych niedoskonałości.
dr inż. Wojciech Jan Karwowski
Menedżer, ekonomista, bioinformatyk, specjalista inżynierii biomedycznej, biocybernetyki i inżynierii tkankowej. Ukończył dwa fakultety krajowe – z informatyki oraz ekonomii a także specjalistyczny program w jednej z najbardziej prestiżowych szkół biznesu na świecie IESE Business School – University of Navarra.
Jest także absolwentem studiów podyplomowych z biochemii, biofizyki i biotechnologii, także z biomateriałów medycznych oraz słuchaczem kolejnych z biologii molekularnej. Doktoryzował się na kierunku biocybernetyki i inżynierii biomedycznej. W przygotowaniu specjalizacja z fizyki medycznej w zakresie medycyny nuklearnej oraz kolejna z elektroradiologii.
