Наследие Уильяма Гершеля – термография на защите от пандемии
Александр Щербаков
Тяжело верится в то, что человек со всеми его современными знаниями и технологиями может быть, на самом деле, беззащитен и очень уязвим перед вирусом. В XIV веке бактерия Yersinia pestis (Yersiniapestis— вид бактерий семейства Enterobacteriaceae, родаYersinia) стала причиной пандемии Бубонной чумы, от которой по разным оценкам пострадало до 30% населения Европы. В начале прошлого века человечество поразил испанский грипп или, так называемая, «испанка». Им переболело около 550 млн человек, что составляло почти 29% населения Земли на тот момент. И вот, спустя 100 лет, пережив вспышки «птичьего и свиного гриппа», «лихорадки Эбола», мы столкнулись с новой пандемией COVID-19, вызванной коронавирусом SARS-CoV-2.
Такая статистика нам говорит о том, что человечество всегда будет противостоять различным вирусам и другим микроорганизмам. Это нужно просто принять, как факт, – приспосабливаться и разрабатывать решения по собственной защите.
В связи с пандемией большое распространение и популярность сейчас набирают бесконтактные методы скрининга температуры человека. Для большинства из нас до сегодняшнего дня тепловизор ассоциировался с энергоаудитом зданий, инспекциями ограждающих конструкций и неразрушающим контролем. Однако, сейчас стали востребованы и другие особенности термографии, в частности применение. Более детально рассмотрим это на примере тепловизионного комплекса российской разработки IRT-S2 от компании «Сканти Инструментс». Но обо всё по порядку.
Открытие инфракрасного излучения – первый шаг к дистанционному контролю физического состояния человека
Открытие в 1800 году инфракрасной радиации Вильямом Гершелом привело к проведению его сыном,Джоном Гершелом, исследований солнечной радиации, которую он изображал, используя эвапорографию, и назвал термограммой.
Измерение температуры тела человека в медицине получило развитие благодаря доктору Карлу Вундерлихому, который показал значимость использования измерений температуры для диагностики лихорадки и для контроля за температурой в зависимости от заболевания. Именно обнаружение Уильямом и Джоном Гершелем инфракрасного излучения открыло множество возможностей для применения тепловидения. Радиометрическое определение температуры тела (кожи) человека теперь стало доступным.
Дистанционное зондирование инфракрасного излучения впервые было разработано в 40-х годах прошлого столетия и получило развитие с 1960-го года. В частности, была проведена конференция по медицинской термографии в Нью-Йорке (США) в 1963 году и в Страсбурге (Франция) в 1966 году. Инфракрасная визуализация в медицине находилась в зачаточном состоянии, но уже ранние исследования показали разнообразие возможностей и детализацию, которые может дать изучение новой технологии. Было сделано заключение: «Все, что было обнаружено с помощью этой техники – ничто по сравнению с тем, что осталось обнаружить». После этого утверждения прошло почти шестьдесят лет в течение которых, конечно же, было обнаружено еще больше, но мы вполне можем повторить это оптимистичное утверждение из 1963 года и сегодня!
В Европе группа врачей и физиков, собравшихся вместе, сформировала в 1974 году Европейскую термографическую ассоциацию, впоследствии переименованную в Европейскую ассоциацию термологов. Данная организация периодически проводит международные конференции в разных европейских странах, так в сентябре 2015 года конференция была проведена в Мадриде.
В результате научных изысканий значительный прогресс был достигнут в системах инфракрасных детекторов, которые прошли через несколько технологических поколений. В настоящее время существуют инфракрасные передающие линзы, которые значительно улучшили тепловую визуализацию человека.
Важное значение для медицины имеет не только двумерное выражение температуры на тепловом изображении, но и возможность записи большого количества сопутствующих измерений распределяемой температурой кожи. Некоторое время этот процесс был не простым и была велика неопределенность в отношении данных, полученных с термограммы. Дело в том, что температура кожи является интегральным показателем, в формировании которого принимают участие несколько факторов: сосудистая сеть (артерии и вены, лимфатическая система), уровень метаболизма в органах и теплопроводность кожи. При анализе термограмм должны учитываться все эти факторы. Главным из них является все-таки сосудистый фактор, который и определяет основные направления использования инфракрасного тепловидения в клинической медицине. Увеличение притока крови или, наоборот, его уменьшение, вызванное сужением сосудов или их закупоркой, приводит к повышению или снижению температуры тканей, соответственно.
В педиатрическом отделении Военного медицинского института в Варшаве (Польша) было проведено исследование с использованием критериев ISO для скрининга на лихорадку. Из 406 детей, участвовавших в исследовании, идентифицированы, как заболевшие,52 ребенка. Использовалось сравнение тепловизионного метода измерения слёзных желез в уголках глаз и клинической термометрией подмышечной впадины (подмышками) в течение 5 мин. Измерения также проводились на барабанной перепонке с помощью радиометрии уха и лба с помощью термограммы лобной поверхности. Температура внутреннего угла глазной щели, согласно рекомендациям ISO, хорошо коррелирует с клинической термометрией, у здоровых детей она составляет в среднем 36,48 °C, а в фебрильной группе- 38,9 °C.
Собрав воедино накопленный опыт по термографии, ряд компаний сегодня предлагает решения, базирующиеся на тепловизионных камерах и служащих для дистанционного контроля физического состояния человека. Одна из них – российская компания«Сканти Инструментс».
Предлагаемый «Сканти Инструментс» тепловизионный комплекс эпидемиологического контроля включает, непосредственно, сам тепловизор, измеряющий температуру на слезных железах детектированного объекта. Устройство оснащено двумя камерами: термографической для дистанционного скрининга температуры и видеокамерой для детекции лиц. Все показатели автоматически сохраняются в базе данных, формируя статистический архив. А программное обеспечение предоставляет возможность формирования отчета с указанием времени события, фотографии и температуры человека.
Сценарий работы комплекса выглядит следующим образом - объект попадает в зону контроля комплекса на 0,5 сек. При этом происходит фокусирование на лице и определение значения инфракрасного излучения. Результаты передаются оператору в режиме реального времени, а также заносятся в архив вместе с фотографией объекта. При превышении пороговых значений температуры у объекта оператор получает аудиовизуальное уведомление, и изображение объекта помещается в горячий список на экране автоматизированного рабочего места. Архив позволяет отфильтровать всех выявленных объектов с превышением пороговых значений температуры за указанную дату.
Тепловизор и камера комплекса IRT-S2 могут быть устанавлены на стойке либо их можно прикрепить к любой вертикальной поверхности или потолку, а также подключить к ПК или ноутбуку, который является одновременно и вычислительным центром, и рабочим местом оператора. Дополнительно комплекс может быть интегрирован в систему СКУД, что позволит, например, запрограммировать управление турникетом на разрешение прохода внутрь, если температура сотрудника не превышает установленный предел.
Отметим, что на данный момент разработаны и приняты нормативные акты, регулирующие медицинский осмотр на предприятиях, такие как: ТК РФ «Медицинские осмотры некоторых категорий работников» (Ст. 213)и приказ Министерства здравоохранения РФ от 15 декабря 2014 года № 835н «Об утверждении Порядка проведения предсменных, предрейсовых и послесменных, послерейсовых медицинских осмотров». Однако требования этих документов распространяются только наработников организаций пищевой промышленности, общественного питания, медицинских организаций и детских учреждений. Без внимания остаются такие многолюдные места, как торгово-развлекательные центры, учебные заведения, спортивные комплексы и т.д.
К сожалению, можно констатировать, что сейчас наступил тот момент, когда нам всем стоит позаботиться о здоровье и безопасности друг друга. Зачастую, обладая высокой ответственностью, чрезвычайной вовлеченность или имея альтруистическую преданность делу, мы, даже чувствуя недомогание, продолжаем ходить на работу и общаться с коллегами или партнёрами. Конечно, в таких ситуациях все руководствуются исключительно благими намерениями, не задумываясь о последствиях.
Эпидемиологический тепловизионный комплекс от компании «Сканти Инструментс» позволяет непредвзято контролировать состояние сотрудников, приходящих на работу, ни на секунду не задерживая их в зоне ресепшн или на проходной и не доставляя никому лишних хлопот.
Литература
1.The Herschel Heritage to Medical Thermografy // Journal of Imaging, MDPI, 2016
