Радиотермометрия в диагностике заболеваний щитовидной железы
Проф. П.С. Ветшев, кандидаты мед. наук К.Е. Чилингариди и А.В. Золкин, канд. техн. наук С.Г. Веснин, Д.И. Габаидзе, Д.А. Банный
Radiothermometry in diagnosis of thyroid diseases
P.S. Vetshev, K.E. Chilingaridi, A.V. Zolkin, S.G. Vesnin, D.I. Gabaidze, D.A. Banny

Факультетская хирургическая клиника им. Н.Н. Бурденко (лир. — акад. РАМН Ю.Л. Шевченко) Московской медицинской академии им. И.М. Сеченова

Изложен первый опыт использования ралиотермографии внутренних тканей в диагностике заболеваний щитовидной железы (ШЖ). С этой целью с 2000 по 2004 г. было обследовано 177 пациентов с различными заболеваниями ШЖ. Измерение температуры внутренних тканей и температуры кожи осуществлялось с помощью микроволнового радиотермометра РТМ-01-РЭС. Было показано, что в норме у пациентов отсутствуют существенные температурные различия между симметричными точками правой и левой долей ШЖ. При раке ШЖ имеет место повышение внутренней температуры в проекции опухоли. Повышение внутренней температуры наблюдается также у пациентов с токсической аденомой. Отмечено, что внутренняя температура более информативна по сравнению с температурой кожи. Высокая чувствительность, простота и безвредность метода, по-видимому, открывают широкие возможности для его использования при проведении профилактических осмотров, а также для выявления пациентов, нуждающихся во всестороннем обследовании.
Primary experience (177 patients) of diagnosis of thyroid gland diseases with radiothermography using microwave radiothermometer RTM-01-RES is analyzed. In unaffected thyroid gland there were no temperature differences between symmetric points of right and left lobe. Cancer of thyroid gland and toxic adenoma are characterized by higher internal temperature. High sensitivity of method and its simplicity are the reasons for use of radiothermography as screening method.

Растущее число пациентов с различными заболеваниями щитовидной железы (ЩЖ), тенденция к росту числа ее злокачественных новообразований [9—11], трудности диагностики [1, 7, 8, 18], недостаточная обеспеченность лечебных учреждений сложной диагностической аппаратурой обусловливают актуальность поиска новых методов диагностики. В настоящее время для диагностики тиреоидных заболеваний широко используют такие методики, как УЗИ с цветовым допплеровским картированием, сцинтиграфию с использованием 99тТс, реже компьютерную и магнитнорезонансную томографию, виртуальную ЗО-ангиографию. Эти высокоинформативные методы исследований, к сожалению, доступны только крупным медицинским учреждениям, к тому же стоимость их довольно велика (КТ, МРТ).

Большим подспорьем в первичной диагностике заболеваний ЩЖ может стать метод радиотермометрии (РТМ). Он основан на неинвазивном измерении температуры внутренних тканей [5, 15, 17, 20, 22]. В отличие от широко известной инфракрасной термографии, которая измеряет температуру кожи, РТМ дает информацию об усредненной температуре тканей до глубины нескольких сантиметров.
Известно, что ткани человека излучают электромагнитные волны в широком диапазоне частот, причем интенсивность излучения прямо пропорциональна температуре тканей. Таким образом, измеряя интенсивность излучения, можно получить информацию о температуре внутренних тканей. Известно, что тепловыделение злокачественной опухоли прямо пропорционально времени ее удвоения, поэтому температура быстрорастущих опухолей на несколько градусов выше температуры окружающих тканей. На этом эффекте основаны все тепловые методы выявления злокачественных новообразований [5].
Кроме того, недавние научные исследования злокачественных опухолей молочных желез, проведенные в разных странах, показали, что их электропроводность в СВЧ-диапазоне в 5—7 раз выше электропроводности окружающих тканей [22]. Этот очень значимый отличительный признак злокачественной опухоли в настоящее время многие специалисты пытаются использовать для обнаружения опухоли.
Уникальная особенность РТМ состоит в том, что интенсивность излучения тканей (измеряемая глубинная температура) пропорциональна не только температуре тканей, но и их электропроводности. В результате повышенная электропроводность опухоли по сравнению с окружающими тканями [4] усиливает тепловые изменения в области новообразования. Этим можно объяснить высокую эффективность метода при выявлении злокачественных опухолей.

Наибольший опыт клинических испытаний метода накопился в области маммологии для выявления рака молочной железы. На сегодняшний день проведены клинические испытания в 7 онкологических центрах России и США [2—5]. В них участвовало более 1000 пациентов. Результаты РТМ сопоставляли с результатами гистологического исследования. Чувствительность метода практически во всех проведенных испытаниях составляла более 90%. Следует отметить высокую информативность метода для контроля за ходом лечения доброкачественных заболеваний. Учитывая абсолютную безвредность метода, измерения можно проводить многократно и таким образом контролировать изменения тепловой активности тканей в процессе лечения.

В 80-х годах прошлого века были предприняты попытки использования тепловых методов для диагностики заболеваний ЩЖ. В частности, в работах ряда авторов [3,9] использовались инфракрасные (ИК) тепловизоры для измерения температуры кожи. Полученные результаты показали недостаточно высокую чувствительность и специфичность ИК-термографии для диагностики заболеваний ЩЖ.
В доступной литературе мы не встретили работ, посвященных применению высокочастотной радиотермографии для диагностики заболеваний ЩЖ.
Следует отметить, что РТМ в отличие от ИК-термографии дает информацию о температуре тканей на глубине нескольких сантиметров, поэтому можно ожидать от него более высокой информативности. Кроме того, внутренняя температура более стабильна и не так сильно меняется при изменении температуры окружающей среды.

Материал и методы

В работе представлены первые результаты использования РТМ для диагностики заболеваний ЩЖ в клинике с 2002 по 2004 г. Для измерений тепловой активности тканей использовали диагностический комплекс РТМ-01-РЭС (ООО "Фирма РЭС", регистрационное удостоверение №29/05030698/ 0165-00 от 14.04.2000)
Прибор имеет два датчика температуры. Первый датчик позволяет измерять интенсивность излучения тканей в диапазоне 3,5 ГГц. Прием электромагнитного излучения проводили с помощью контактной антенны аппликатора. В стандартный комплект прибора входит антенна-аппликатор диаметром 38 мм. Для ЩЖ желательно использовать антенну меньшего размера, поэтому в проведенных исследованиях применяли миниатюрную антенну диаметром 22 мм. Эта антенна в диапазоне 3,5 ГГц принимает излучение с глубины 1—2 см. Второй датчик принимает излучение в ИК-диапазоне и позволяет измерять температуру кожи.
Сначала температуру измеряли в верхнем сегменте правой доли ЩЖ, затем — в симметричной точке левой доли железы, после этого — в центральном сегменте правой доли железы, потом — в левой и т.д. После измерения температуры симметричных точек правой и левой долей ЩЖ измеряли температуру перешейка. Во время измерений пациент сидел в кресле, запрокинув голову назад. Вначале регистрировали глубинную температуру ЩЖ, затем — температуру кожи. После нажатия кнопки на датчике температуры результаты измерения автоматически поступали в персональный компьютер и отображались на мониторе в виде полей температур (рис. 1) и графиков. Более горячие области закрашиваются красным цветом, холодные области — синим. Использование полей температур весьма наглядно отражает область температурных аномалий. Наряду с полями температур использовали графики, на которых отображалась температура в симметричных точках правой и левой долей ЩЖ. На графиках удобно оценивать очаговую термоасимметрию — разницу температур в симметричных точках правой и левой долей ЩЖ (см. рис. 1).

Рис. 1. Термограмма больной П., 33 лет. Диагноз: папиллярный рак ШЖ (Т1N0M0).

Зона гипертермии (стрелка), согласно УЗИ, в этой же области, в левой доле ЩЖ имеется узловое образование размером 21,4x17 мм с выраженным кальцинозом, по периферии васкуляризация узла повышена.

Всего было обследовано 177 пациентов с различными заболеваниями ЩЖ. Мужчин было 42, женщин — 135, возраст больных от 16 лет до 81 года (средний возраст 53,9 года). Среди них 50 с фолликулярными аденомами, 48 с многоузловым коллоидным зобом, 18 с диффузно-токсическим зобом (ДТЗ), 16 с декомпенсированной функциональной автономией и токсической аденомой, 7 с цистадено-мой, 4 с аутоиммунным тиреоидитом, 13 с папиллярным раком ЩЖ, 5 с прочими формами заболеваний. Кроме того, было проведено измерение глубинной температуры и температуры кожи ЩЖ у здоровых людей. Контрольную группу составили 17 человек.
Помимо РТМ-диагностики, проводили клинический осмотр пациентов, УЗИ, исследование гормонального фона, а при наличии образований — тонкоигольную аспирационную биопсию, по показаниям — сцинтиграфию. Для пациентов, которым проводили хирургическое лечение, результаты РТМ сопоставляли с данными гистологического исследования. В противном случае верификацию результатов проводили путем сопоставления данных РТМ с результатами УЗИ и аспирационной биопсии.

Результаты и обсуждение

Абсолютные значения как внутренней температуры, так и температуры кожи могут меняться в довольно широких пределах в зависимости от возраста пациента, комплекции, гормонального фона и т.д. В то же время разница температур в симметричных точках правой и левой долей ЩЖ (ДТмакс) является более стабильным и весьма информативным параметром. У 87% здоровых людей контрольной группы максимальная глубинная термоасимметрия (АТмакс) была меньше 0,4°С. Только у 13% она находилась в пределах 0,4—0,6°С.
На рис. 2 представлена гистограмма глубинной термоасимметрии в контрольной группе и у больных раком ЩЖ.
В группу больных раком ЩЖ было включено 13 пациентов, у которых гистологически подтверждены папиллярный рак и фолликулярная неоплазия ЩЖ. В 70% наблюдений рак ЩЖ являлся послеоперационной находкой при плановом гистологическом исследовании. Только у 4 больных клетки рака были выявлены с помощью биопсии.

Рис. 2. Гистограмма глубинной термоасимметрии при раке ШЖ и в контрольной группе.
Здесь и на рис. 3: по оси абсцисс — значение максимальной глубинной термоасимметрии (в °С); по оси ординат — доля пациентов (в %) с соответствующей термоасимметрией. Светлые столбики — контрольная группа, темные — рак.

У всех 13 пациентов была зафиксирована повышенная термоэмиссия на проекции новообразования. Из гистограммы видно, что в отличие от контрольной группы, в которой термоасимметрия составляет менее 0,4°С, у 86% больных раком ЩЖ она превышает 0,6°С. Таким образом, глубинная термоасимметрия у здоровых и больных раком ЩЖ существенно различается. В контрольной группе максимальная термоасимметрия составляет 0,26±0,06°С (р>0,95), у больных раком - 0,79±0,22°С (р>0,95)
Важно отметить, что если глубинная температура в проекции новообразования у всех больных раком ЩЖ была повышена, то повышение температуры кожи зафиксировано только у 50% пациентов со злокачественными новообразованиями. Это показывает, что глубинная температура при выявлении рака ЩЖ более информативна, чем кожная.

Гистограмма кожной термоасимметрии представлена на рис. 3. Из гистограммы следует, что у 30% больных раком кожная термоасимметрия не превышает 0,6°С.

Рис. 3. Гистограмма кожной термоасимметрии при раке ШЖ и в контрольной группе.

В ряде наблюдений повышение внутренней температуры имеет место и при доброкачественных образованиях ЩЖ. Так, на рис. 4 представлена гистограмма, характерная для пациентов с солидными узловыми образованиями. Как правило, это были пациенты с макро- или микрофолликулярной аденомой, с эутиреозом. Для сравнения на том же рисунке представлено распределение в контрольной группе и у больных раком ЩЖ. Из гистограммы видно, что в большинстве наблюдений (64,5%) узловой зоб не сопровождается повышением температуры, ДТмакс<0,6. Вместе с тем в 35,5% наблюдений термоасимметрия превышает 0,6°С. В 21% наблюдений термоасимметрия обусловлена понижением температуры в проекции узлового зоба. В 14,5% наблюдений имеет место повышение глубинной температуры в проекции узлового зоба. В настоящее время сложно объяснить, с чем связано повышение глубинной температуры в проекции узлового зоба. Возможно, это обусловлено увеличением кровотока в области зоба или повышенной пролиферацией эпителия (см. таблицу).
У больных с ДТЗ выявились весьма характерные для данной нозологии показатели. Температура по всем зонам ЩЖ весьма высока (Тс =34,7±0,25, />>0,95). Выраженной термоасимметрии не отмечено — ДТмакс=0,6±0,13°С. Поэтому если у пациента регистрируется высокая температура по всем зонам
ЩЖ без выраженной термоасимметрии, надо думать о диффузно-токсическом поражении ЩЖ.
При токсическом зобе с узловыми образованиями температура по всем зонам железы также обычно повышена, иногда доходит до 35,5°С, но при этом имеются очаги термоасимметрии от 0,6 до 1,2°С — средний показатель термоасимметрии составляет О,88°С. Наиболее выраженная термоасимметрия (ДТмакс=0,7±0,16°С) отмечается у больных токсической аденомой (узловое образование с декомпенси-рованной функциональной автономией), что, по-видимому, связано с усилением кровотока в узлах.

У больных с выявленной цистаденомой (обычно это аденоматозное образование с кистой внутри) тер-моассимметрия составила в среднем 0,58°С.
При этом в случае токсического состояния в интактных зонах железы регистрировалась температура выше 35,0°С.
Подводя итог первым исследованиям возможностей РТМ, можно отметить ее высокую чувствительность при выявлении рака ЩЖ. В нашей практике не было ни одного больного раком ЩЖ, у которого отсутствовали существенные (более 0,6°С) тепловые изменения в проекции опухоли. Это, вероятно, открывает широкие возможности использования РТМ при проведении профилактических осмотров, а также для выявления пациентов, нуждающихся  во  всестороннем  обследовании.   Вопросы дифференциальной диагностики с использованием РТМ являются предметом дальнейшей работы.

Рис. 4. Гистограмма глубинной термоасимметрии при узловом зобе, раке и в контрольной группе.
Заштрихованные столбики — узловой зоб, светлые — норма, темные — рак.

Результаты измерения глубинной температуры при различных заболеваниях

Примечание. Тчакс — максимальная температура по всем точкам ЩЖ; Тмин — минимальная температура по всем точкам ЩЖ; Т средняя температура ЩЖ; ДТ     — максимальная термоасимметрия по всем точкам ЩЖ; р>0,95.

Литература

1.      Башилов В.П., Маркова Е.И., Решетников ЕЛ. и др. Ультразвуковые технологии в диагностике и планировании операций у пациентов с узловыми образованиями щитовидной железы. Хирургия 2005; 5:4-9.
2.      Богин  Ю.Н.,   Попов  Е.А.  Термография  в дифференциальной диагностике опухолей молочных желез. Хирургия 1974; 7: 20— 23.
3.      Богин  ЮН., Маневич В.Л.,  Шапиро Н.А.  и др. Комплексная диагностика узловых форм заболевания щитовидной железы. Клин мед 1980; 4: 70-73.
4.      БурдинаЛ.М., Пинхосевич Е.Г., Хайленко В.А. и др. Сравнительный анализ  результатов  обследования   больных  раком  молочной железы       по       данным       рентгеномаммографического       и радиотермометрического обследований. Современная онкология 2005; 6: 1: 17-18.
5.      Вайсблат А.В. Медицинский радиотермометр. Биомедицинские технологии и радиоэлектроника 2001; 8.
6.      Ванушко Э.В., Кузнецов Н.С., Бельцевич Д.Г. и др. Прицельная тонкоигольная   пункционная   биопсия   в   диагностике   рака щитовидной железы. Хирургия 2003; 10: 67—72.
7.      Ветшев П. С, Чилингариди К.Е., Лощеное В.Б. и др. Сравнительная оценка методов исследования при аденомах щитовидной железы. Хирургия 2001; 10: 4—10.
8.      Ветшев П.С, Харнас С.С, Лощеное В.Б. и др.  Возможности совершенствования                                                                                   интраоперационной                                                                                  диагностики заболеваний щитовидной железы. Хирургия 2001; 12: 4—10.
9.      ВетшееП.С, Чилингариди К.Е., Черепенин М.Ю.Миниинвазивные технологии     в     лечении     доброкачественных     образований щитовидной железы. Хирургия 2002; 7: 61—64.
10.    Ветшев П.С,   Чилингариди К.Е.,  Банный Д.А., Дмитриев Е.Е. Повторные    операции    на    щитовидной    железе    при    узловом эутиреоидном зобе. Хирургия 2004; 8: 37—40.
11.    Ветшев  П.С,   Чилингариди  К.Е.,   Габаидзе Д.И.,   Салиба М.Б. Аденомы щитовидной железы. Хирургия 2005; 7: 4—8.
12.    Гамбург Ю.Л.,   Гогелиани  Г.К.  Термография  злокачественных опухолей   гайморовых   пазух.   Тбилиси.   Тезисы   Всесоюзной конференции   "Тепловизионная   аппаратура   —   практика  и применение". Темп-82. Ленинград, 26—30 октября 1982 г.
13.    Демидов В.П. Спорные и нерешенные вопросы в диагностике и лечении предрака и рака щитовидной железы. М: Европейская школа онкологов 2004; 69—73.
14.    Кондратьев В.Б., Валдина Е.А., Гершанович М.Л. Термографическая диагностика     опухолей     щитовидной     железы.     Всесоюзная конференция    "Тепловизионная    аппаратура    —    практика   и применение": Тезисы. Темп-82. Ленинград, 26—30 октября 1982 г.
15.    Макаров   И.В.,   Яровенко   Г.Б.   Термографический   метод   в диагностике  и  оценке  эффективности  лечения  заболеваний артерий нижних конечностей. Хирургия 2002; 9: 31—36.
16.    Шулутко A.M., Селиков В.Н., Иванова Н.А. и др. Ультразвуковые методы исследования и пункционная биопсия в диагностике узловых образований щитовидной железы. Хирургия 2002; 5:
7-12.
17.    Barrett A.H., Myers Ph.С. Subcutaneous Temperature: A method of Noninvasive Sensing Science 1975; 190: 669—671.
18.    Baskin H.J. Thyroid ultrasound and ultrasound-guided FNA biopsy. Boston—London 2000; 88—93.
19.    Gautherie Temperature and Blood Flow Patterns in Breast Cancer During Natural Evolution and Following Radiotherapy — Biomedical Thermology 1982; 21-64.
20.    Can- K.L. Microwave Radiometry: its Importance to the Detection of Cancer. IEEE MTT 1989; 37: 12.
21.    Hand J.W., Van Leeuwen G.M.J., Mizushina S. el al. Monitoring of deep brain temperature in infants using multi-frequency microwave radiometry and thermal modelling. Phys Med Biol 2001; 1885—1900.
22.    Leroy Y., Bocquet B. and Mammouni. Non-invasive microwave radi­ometry thermometry. Physiol Means 1998; 19: 127—148.
22.    Fear E.C., Meaney P.M., Stuchly M.A. Microwaves for breast cancer detection? IEEE Potentials 2003; 12—18.