Учёные Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН создали тепловизоры, способные снимать «термофильмы» с частотой 100 кадров в секунду, что открыло широкие возможности для применения этих приборов в биомедицинских исследованиях и диагностике. С помощью таких установок можно выявлять патологии кровообращения, дыхания и эффективно изучать системную реактивность организма человека и животных. 

В 1956—1957 годах канадский хирург доктор Лоусон опубликовал свои классические работы, посвященные диагностике рака молочной железы с использованием тепловизионного принципа, что спровоцировало бум интереса к медицинскому применению такого метода. Было организовано множество исследований, проводились скрининги населения, в которых участвовали многие тысячи людей. Однако в итоге был получен отрицательный результат: к середине 1980-х врачи пришли к убеждению, что достоверно рак таким способом диагностировать нельзя.
 
Новый всплеск интереса к этому методу пришёлся на середину 1990-х. Именно тогда появились первые матричные тепловизоры. Они в режиме высокого быстродействия  обеспечивали чувствительность в десять раз лучшую, чем предыдущее поколение, и имели хорошую разрешающую способность, дающую фотографическое качество изображения. Так тепловидение начало новую эру в медицине. 
 
В 1996 году, практически одновременно с зарубежными аналогами, матричный тепловизор был создан в ИФП СО РАН.  С тех пор в институте было  изготовлено более 50 таких приборов, переданных в различные научные и медицинские организации. Разумеется, изначальную конструкцию аппарата все время дорабатывают и модифицируют.
 
«Тепловизор — это, пожалуй, самый безвредный из всех диагностических инструментов на Земле. В медицине он воспринимает собственное тепловое излучение человека, ничем не воздействуя на организм. При использовании приборов ИФП СО РАН измерение происходит с частотой 100 кадров в секунду, что позволяет обследовать подвижные объекты и изучать процессы, быстро изменяющиеся во времени. Это открывает возможность успешно применять тепловидение — к примеру, для обследования маленьких детей, которых невозможно заставить усидеть на месте»,  — рассказывает ведущий научный сотрудник Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, профессор НГУ, доктор физико-математических наук Борис Григорьевич Вайнер.
 
С активным применением тепловидения исследователи ИФП СО РАН изучают системную реактивность организма (реакции на внешние воздействия, как правило, неожиданные). В спокойных условиях каждый человек обладает определённой индивидуальной поверхностной температурной картиной. Если эти условия «потревожить», проявляется реакция, которая с высокой чувствительностью регистрируется тепловизионным прибором. Проводя подобные измерения, исследователи ИФП СО РАН обнаружили интересный эффект: если воздействовать на одну руку, реагирует весь организм, в первую очередь — конечности. Например, пережимают манжеткой предплечье — и синхронно, абсолютно с той же амплитудой начинают остывать другая рука и обе ноги. Как только снимают  нагрузку — все конечности синхронно нагреваются. У некоторых людей это происходит так, у других реагируют только руки, у третьих — лишь одна, подвергнутая воздействию, рука.
 
«Это демонстрирует, что люди дифференцируются по типу так называемой системной реактивности организма. А она определяет многое. К примеру, идёт человек по улице, вдруг из-за угла на него громко гавкнула собака. Один перенесет это спокойно, у другого — инфаркт из-за повышенной рефлекторной реакции сосудов», — поясняет исследователь.
 
В основном в мире  интерпретируют статические изображения, получаемые с помощью тепловизоров. В ИФП же изучают именно динамические ответы организма на внешние воздействия. Помимо осуществления тепловизионного наблюдения за изменениями температуры кожи, исследователи синхронно и в одном и том же сеансе измеряют артериальное давление, частоту сердечных сокращений, скорость распространения пульсовой волны по артерии, температуру ядра организма, дыхательный ритм, профиль дыхания. «Это, во-первых, привносит новые знания в науку о живых объектах, а, а во-вторых, позволяет разработать диагностические тесты для разнообразных заболеваний, — отмечает Борис Вайнер. — Мы предложили и успешно применяем при исследовании людей и животных новый, основанный на использовании современного тепловидения, метод мониторинга легочного дыхания, который в разы, а в ряде случаев —  в сотни раз чувствительнее аналогичных методов диагностики, применяемых сегодня в биомедицине». 
 
Ученые поставили перед собой задачу дать врачам и биологам новую методологию, которой нет в мире, и убедить их внедрить её в свою практику (медицина, как известно, очень консервативна). Исследователи ИФП СО РАН интенсивно сотрудничают с Центром новых медицинских технологий Академгородка, ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН, в экспериментальной лаборатории Национального медицинского исследовательского центра им. Е. Н. Мешалкина системные реакции организма изучают на животных — поросятах и кроликах. Интересными объектами для тепловизионного анализа оказались также лабораторные крысы, на которых научный коллектив совместно проводит разнообразные физиологические исследования.
 
 
Параллельно с развитием экспериментальной методологии учёные применяют и совершенствуют совместную математическую обработку данных, синхронно полученных по разным измерительным каналам. Частота сердечных сокращений, дыхание, температура тела и другие  характеристики организма сводятся воедино и статистически обрабатываются с целью обнаружения корреляции и согласованности различных физиологических показателей. 
 
«В конечном итоге  хотелось бы создать медицинское оборудование, которое с высокой информативностью показывало бы врачу текущее состояние организма пациента и само бы осуществляло анализ полученных данных. Например, у нас есть идея измерительной аппаратуры для тепловизионного наблюдения за новорожденными или неподвижными больными (к примеру, находящимися в состоянии глубокой комы). По задумке, программа анализирует профиль дыхания и, если видит, что он патологически изменился (к примеру, наблюдается длительное апноэ — остановка дыхания), поднимает тревогу, — рассказывает Борис Вайнер. — Однако для разработки целенаправленных медицинских методик нам необходимы гранты, которые позволили бы реализовать более тесный контакт со специализированными медицинскими учреждениями. Сейчас тепловизор и всё сопутствующее оборудование сосредоточены, в основном, в лаборатории нашего института.

 
Мы проводим с их помощью много интересных исследований, публикуем статьи в высокорейтинговых журналах и научные монографии. Но вывезти в клинику такое "железо" можно себе позволить лишь на 1—2 дня, что мы периодически и делаем. К сожалению, систематические клинические испытания, которые сопровождались бы накоплением достаточной статистики, возможны лишь при адекватной финансовой поддержке этих работ, которую нам пока еще не удалось получить. Однако могу сказать, что за годы совместной работы с участием физиков, медиков, физиологов мы получили значимые результаты и уверены, что наша методика позволит разработать принципиально новые критерии для ранней диагностики заболеваний (в том числе — социально значимых)». 
 
Диана Хомякова

Источники

Такое теплое кино
Наука в Сибири (sbras.info), 13/02/2018
Российские ученые научились снимать "термофильмы"
Медицинское Обозрение (m-oboz.ru), 13/02/2018
Новосибирские ученые создали тепловизоры, способные снимать "термофильмы"
Новости сибирской науки (sib-science.info), 13/02/2018
В Новосибирске создали способные снимать "термофильмы" тепловизоры
ГТРК Новосибирск, 13/02/2018
Российские ученые научились снимать термофильмы
Русская планета (rusplt.ru), 13/02/2018
Ученые будут снимать термофильмы про людей
Все новости Новосибирской области (vn.ru), 13/02/2018
Ученые будут снимать термофильмы про людей
Новости@Rambler.ru, 13/02/2018
Новосибирские ученые снимают "термофильмы" о людях с помощью тепловой технологии
Quick News (quick-news.ru), 14/02/2018
Новосибирские ученые снимают "термофильмы" о людях с помощью тепловой технологии
GFS (grifonsoft.ru), 14/02/2018
Сибирские ученые создали тепловизоры, способные снимать "термофильмы"
Top100News (cmk1.ru), 14/02/2018
В Новосибирске создали тепловизоры, которые помогут найти болезни сердца
Монависта (novosibirsk.monavista.ru), 13/02/2018
Новосибирские ученые снимают "термофильмы" о людях с помощью тепловой технологии
Актуальные новости (actualnews.org), 13/02/2018
Новосибирские ученые снимают "термофильмы" о людях с помощью тепловой технологии
Gazeta.kg, 13/02/2018
В Новосибирске создали тепловизоры для биомедицинских исследований
RuNews24 (runews24.ru), 13/02/2018
Новосибирские ученые научились снимать "термофильмы" о людях
Новости регионов России (skoronovosti.ru), 13/02/2018
В Новосибирске создали тепловизоры, способные снимать "термофильмы".
Новости регионов России (newsregions.ru), 13/02/2018
Тепловизор ИФП СО РАН
Zdrav.expert, 13/02/2018
Новосибирские ученые создали тепловизоры для биомедицинских исследований
Кузбасский Информационный Портал (kuzinfo.ru), 13/02/2018
В Новосибирске создали тепловизоры, способные снимать "термофильмы"
Новости регионов России (skoronovosti.ru), 13/02/2018
Сибирские ученые создали медицинский тепловизор
Pcnews.ru, 13/02/2018
Новосибирские ученые создали тепловизоры, которые помогут выявить патологии кровообращения и дыхания
Kp.ru, 13/02/2018
Новосибирские ученые создали тепловизоры для биомедицинских исследований
Новости@Mail.ru, 13/02/2018
В Новосибирске создали тепловизоры, которые помогут найти болезни сердца
ИА МАНГАЗЕЯ (mngz.ru), 13/02/2018
Новосибирские ученые научились снимать термофильмы
БезФормата.Ru Красноярск (krasnoyarsk.bezformata.ru), 13/02/2018
Новосибирские ученые создали тепловизоры для биомедицинских исследований
ИА Regnum, 13/02/2018
Сибирские ученые создали тепловизоры, способные снимать "термофильмы"
Новости регионов России (skoronovosti.ru), 13/02/2018
В Новосибирске создали тепловизоры, которые помогут найти болезни сердца
Новосибирский городской сайт (ngs.ru), 13/02/2018
"В Новосибирске создали тепловизоры, которые помогут найти болезни сердца"
Ivest.kz, 13/02/2018
Новосибирские ученые создали тепловизоры для термофильмов
Официальный сайт г. Новосибирск (nsknews.info), 13/02/2018
Сибирские ученые создали медицинский тепловизор
Media Mag (mag-m.com), 13/02/2018
Тепловизор ИФП СО РАН
Tadviser.ru, 13/02/2018
Ученые ИФП СО РАН создали тепловизоры, применимые в биомедицинских исследованиях и диагностике
Академия новостей (academ.info), 13/02/2018
Новосибирские ученые научились снимать термофильмы
ИА 1-LINE (1line.info), 13/02/2018
Новосибирские ученые научились снимать термофильмы
Gorodskoyportal.ru/krasnoyarsk, 13/02/2018
Новосибирские ученые научились снимать термофильмы про людей
БК (bk54.ru), 13/02/2018
Новосибирские ученые создали тепловизоры, которые помогут выявить патологии кровообращения и дыхания
Новосибирский краеведческий портал (kraeved.ngonb.ru), 14/02/2018
Тепловое видео человека поможет врачам ставить диагноз
Все новости Новосибирской области (vn.ru), 15/02/2018
"Вижу" тепло - ставлю диагноз
Медицинская газета (mgzt.ru), 23/02/2018
В инфракрасном диапазоне
Навигатор (navigato.ru), 23/02/2018
Тепло по венам: видеть дыхание научились ученые СО РАН
Официальный сайт г. Новосибирск (nsknews.info), 27/02/2018

Похожие новости

  • 04/08/2016

    Новосибирские физики и биологи будут диагностировать раковые заболевания

    ​Учёные из сектора оптических методов исследования наноструктурированных материалов Аналитико-технологического инновационного центра (АТИЦ) «Высокие технологии и новые материалы» НГУ, Института физики полупроводников (ИФП) СО РАН, Института цитологии и генетики (ИЦиГ) СО РАН и НИИ терапии и профилактической медицины работают над методикой диагностирования раковых заболеваний с помощью спектроскопии комбинационного рассеяния света.
    1830
  • 20/06/2017

    Международная выставка «НТИ ЭКСПО» в Новосибирске

    ​​​Уникальная международная выставка достижений технологического развития "НТИ ЭКСПО" пройдет в рамках V Международного форума технологического развития "Технопром-2017" 20-22 июня в Новосибирске при поддержке правительства РФ, коллегии ВПК, Минпромторга России, Минэкономразвития России, МИДа РФ, правительства Новосибирской области.
    1643
  • 25/04/2016

    Новосибирский физик разрабатывает датчики углекислого газа на основе свето- и фотодиодов

    ​Молодой ученый Института физики полупроводников СО РАН, магистрант​ НГУ Карапет Элоян занимается разработкой датчиков углекислого газа на основе свето- и фотодиодов с использованием антимонидов индия и алюминия.
    1639
  • 25/08/2016

    Новосибирские ученые помогут выявить опухоль за три минуты

    ​Утверждение сибирских физиков звучит фантастично. Человек сдает кровь, ее проверяют на специальной установке, которая через несколько минут выдает график. У здорового человека это набор пиков, напоминающих расческу.
    1004
  • 25/07/2016

    Новосибирские учёные разрабатывают лазеры в зелёном диапазоне

    ​Сотрудники Института физики полупроводников СО РАН и лаборатории молекулярной фотоники НГУ занимаются одним из самых актуальных на сегодня направлений в области лазерных технологий — созданием зелёных светодиодов и лазерных диодов (за синие светодиоды в 2014 году ученые из Японии и США получили Нобелевскую премию).
    1159
  • 31/05/2016

    Новосибирские ученые исследуют кровеносную систему

    ​Кровеносная система лежит в основе функционирования головного мозга, и в области её работы ещё много «белых» пятен. Сибирские учёные в сотрудничестве с медиками решили устранить некоторые из них.  Исследование имеет и прикладной выход: уже создана уникальная система мониторинга нейрохирургических операций, метод повышения качества магнитно-резонансной томографии, а также инструментарий для персонализированного моделирования протекания некоторых болезней.
    1559
  • 05/12/2016

    Сибирские генетики и управление фотосинтезом

    ​Ученые Новосибирского государственного университета и Института цитологии и генетики СО РАН отвечают на вопрос о том, как на генетическом уровне регулируется синтез и распределение хлорофилла в разных органах растений, исследуя геномы обычного ячменя и ячменя частичного альбиноса, у которого нарушена выработка хлорофилла.
    1558
  • 19/03/2015

    Что вырастим, то вырастим: 3D-индустрия

    ​В стакан с песком мы кольцами, одно поверх другого, наливаем клей, он застывает, затем снова и снова льем клей и подсыпаем песку... Потом отряхиваем лишнее и получаем нечто вроде трубы. Заменим песок специально подготовленным порошком из металла, керамики или композита, струйку клея - лучом лазера или потоком электронов, а собственную руку - системами точного, до микрон, позиционирования и интеллектуального управления.
    984
  • 07/06/2016

    Академик Александр Асеев: что мешает движению нашей науки

    На днях в Новосибирске откроется Международный форум технологического развития “Технопром-2016”. Среди основных вопросов - новые горизонты развития российской науки и реализация ее разработок в российской промышленности.
    1701
  • 27/07/2017

    Учёные ИЛФ СО РАН разрабатывают методы диагностики диабета с помощью терагерцового излучения

    Исследователи из Института лазерной физики СО РАН развивают метод импульсной терагерцовой спектроскопии для диагностики сахарного диабета по характеристикам воды в плазме крови. Также учёные работают над созданием технологии неинвазивного определения этого заболевания.
    707