Analiza możliwości tomografii termicznej w diagnostyce oparzeń

• Autorzy: Bajorek M. , Nowakowski A.

Warianty tytułu

EN

: Possibility of using thermal tomography for diagnostics of burn wounds

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy możliwości zastosowania metody tomografii termicznej do oceny głębokości rany oparzeniowej. Zdefiniowano podstawowe założenia dla przyjętego modelu termicznego przypływu ciepła w strukturach biologicznych. Omówiono możliwe do postawienia typy rozwiązania zagadnienia odwrotnego. W celu weryfikacji jakości metody pokazano wyniki rekonstrukcji parametrów termicznych dla ran oparzeniowych pochodzących z badań na zwierzętach oraz z badań klinicznych. Przedstawiono właściwości zaproponowanych rozwiązań oraz opisano problemy związane z zastosowaniem tomografii termicznej. Omówiono ograniczenia metody.

EN

The possibility of using the thermal tomography method for estimation of the position and depth of burn wounds is discussed. The full procedure of thermal tomography means reconstruction of distribution of thermal parameters which represent the structure properties of a tested object. It requires solution of the following problems: working out a true thermal model of the tested object and setting the proper heat transfer conditions; elaboration of measurement procedures enabling registration of transient temperature distributions forced by the employed excitation; performing the forward problem procedure simulations based on the chosen thermal model; elaboration of the foundation concerning conditions of structure identification in the inverse problem based on comparison of the simulation and experiment results. In the investigations performed by the authors, the most important is the analysis of transient processes of heat exchange taking place in a tested biological tissue. The main assumptions for the accepted heat exchange model in biological structures are defined. The types of possible solutions of the inverse problem in burn diagnostics are given. The results of thermal parameter reconstruction of burn wounds are presented for in vivo animal experiments as well as for clinical cases. The problems and limitations concerning implementation of the thermal tomography method in medical applications are discussed.

Słowa kluczowe

PL

termografia; tomografia termiczna; zagadnienie odwrotne; identyfikacja

EN

thermography; thermal tomography; inverse problem; structure identification

• Wydawca: Wydawnictwo PAK
• Czasopismo: Pomiary Automatyka Kontrola
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 55, nr 11
• Strony: 919--922
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., wzory

Twórcy

autor

Bajorek M.

autor

Nowakowski A.

• Katedra Inżynierii Biomedycznej, Politechnika Gdańska,

Bibliografia

• [1] X. Maldague; “Nondestructive Evaluation of Materials by Infrared Thermography”, London, Springer Verlag, 1993.
• [2] A. Nowakowski, M. Kaczmarek, J. Rumiński, M. Hryciuk; „Postępy termografii - aplikacje medyczne”, Wydawnictwo Gdańskie, 2001.
• [3] V. Vavilov , V. Shirayev ; “Thermal Tomograph” - USSR Patent no 1.266.308, 1985.
• [4] V. Vavilov, D. Kourtenkov, E. Grinzato, P. Bison, S. Marinetti, C. Bressan; “Inversion of Experimental Data and Thermal Tomography Using „Thermo Heat” and „Temidge” Software”, Proc. QIRT’94, 273-278, 1994.
• [5] A. Nowakowski, M. Kaczmarek, M. Hryciuk; „Tomografia termiczna” pp. 615-696 w L. Chmielewski, J. L. Kulikowski, A. Nowakowski, „Obrazowanie Biomedyczne, Biocybernetyka i Inżynieria medyczna”, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 2003.
• [6] A. Nowakowski; „Quantitative Active Dynamic Thermal IR-Imaging and Thermal Tomography in Medical Diagnostic”, Biomedical Engineerung Handbook, Medical Devices and Systems, Third Edition, ed J. D. Bronzino, CRC Taylor & Francis, 2006.
• [7] A. Renkielska, A. Nowakowski, M. Kaczmarek, J. Rumiński; „Burn depths evaluation based on active dynamic IR thermal imaging – A preliminary study”, Bums, No 3292206, s. 867-875, Elsevier, 2006.
• [8] H. S. Carslow, T. S. Jaeger; “Conduction of Heat in Solids”, Oxford Univ. Press London, 1959.
• [9] F. Henriques, A. Moritz; “Studies of Thermal Injury; the conduction of heat to and through skin and the temperatures attained therein. A theoretical and an experimental investigastion”, The American Journal of Pathology, No 23, s. 531-549,1947.
• [10] K. Buettner; „Effects of extreme heat and cold on human skin. Analysis of temperature changes caused by different kinds of heat application”, Journatof Applied Physiology, V. 3, No 12, s. 691-713, 1951.
• [11] H. H. Penes; „Analysis of tissue hnd arterial blood temperatures in resting human forearm”, J. Appl. Physiol. 1, s. 93-122, 1947.
• [12] M. Kaczmarek; „Odpowiedź termiczna skóry oparzonej i zdrowej na chłodzący bodziec termiczny - model numeryczny”, XV Krajowa Konferencja Naukowa Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej, dokument elektroniczny CD, Wrocław, 2007.
• [13] M. Hryciuk, A. Nowakowski; "Multilayer thermal model of healthy and burned skin”, Proc. 2nd European Medical and Biological Engineering Conference, EMBECO2, v. 3, s. 1614-1617, Wieden, 2002.
• [14] M. Bajorek, M. Kaczmarek; “Numerical heat transfer model in skin burn depth simulations”, materiały konferencyjne 9th Intemational Conference on Quantitative InfraRed Themmgraphy, s. 413-414, Kraków, 2008.
• [15] M. Bajorek, M. Kaczmarek; “Heat transfer analysis software adapted to skin burn depth simulations”, 4th European Conference of the International Federation for Medical an Biological Engineer Springer, dokument elektroniczny CD, Antwerp, 2008.
• [16] A. Nowakowski, M. Kaczmarek, A. Renkielska, J. Grudziński, W. Stojek G; „Reaction of Normal and Burned Tissue to Cold Excitation”, Conference: 29th IEEE EMBS Annual International Conference, Lyon, 2007.
• [17] J. Taler, P. Duda; „ Rozwiązywanie prostych i odwrotnych zagadnień przewodzenia ciepła”, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa, 2003.
• [18] M. Suchowirski, „Poprawa jakości obrazów parametrycznych w termografii dynamicznej w medycynie”, VII Konferencja Krajowa Termografia i Termografia w Podczerwieni, s. 155-160, Ustroń-Jaszowiec, 2006.