Czym jest Dynamiczna Termografia Podczerwieni ?
Dynamiczna Termografia Podczerwieni (DIRT – Dynamic Infrared Thermography) jest nieinwazyjną metodą oceny funkcjonalnej organizmu opartą na analizie zmian promieniowania podczerwonego emitowanego przez powierzchnię skóry. W przeciwieństwie do klasycznej termografii medycznej, która przedstawia jedynie rozkład temperatury w określonym momencie czasu, metoda DIRT umożliwia ocenę dynamiki zmian temperatury zachodzących pod wpływem określonego bodźca. Podstawą metody jest założenie, że temperatura skóry stanowi pośredni wskaźnik procesów zachodzących w mikrokrążeniu oraz autonomicznym układzie nerwowym. Układ ten odpowiada za regulację przepływu krwi przez naczynia skóry, procesy termoregulacyjne, reakcje stresowe oraz wiele mechanizmów adaptacyjnych organizmu. DIRT nie ocenia bezpośrednio narządów wewnętrznych ani stężenia neuroprzekaźników. Analizuje natomiast odpowiedź fizjologiczną organizmu na bodziec środowiskowy poprzez obserwację zmian temperatury powierzchni ciała w czasie.
Podstawy fizjologiczne
Skóra jest największym narządem organizmu człowieka oraz jednym z głównych efektorów autonomicznego układu nerwowego. W jej obrębie znajduje się rozbudowana sieć naczyń krwionośnych, naczyń limfatycznych oraz zakończeń nerwowych odpowiedzialnych za regulację wymiany ciepła pomiędzy organizmem a środowiskiem.
Temperatura skóry zależy przede wszystkim od:
⦁ przepływu krwi przez mikrokrążenie,
⦁ aktywności współczulnego układu nerwowego,
⦁ procesów metabolicznych,
⦁ stanu zapalnego,
⦁ reakcji hormonalnych,
⦁ warunków środowiskowych.
Badania wykazały, że mikrokrążenie skórne może stanowić użyteczny model oceny funkcjonowania całego układu naczyniowego, ponieważ reaguje na wiele tych samych mechanizmów regulacyjnych, które występują w innych obszarach organizmu. Z tego względu analiza zmian temperatury skóry znajduje zastosowanie w badaniach dotyczących mikrokrążenia, stresu, funkcji autonomicznego układu nerwowego oraz procesów regeneracyjnych.
Na czym polega badanie DIRT?
Badanie wykonywane jest za pomocą wysokoczułej kamery termowizyjnej rejestrującej promieniowanie podczerwone emitowane przez powierzchnię ciała. W trakcie procedury wykonywana jest seria kolejnych pomiarów temperatury skóry przed oraz po zastosowaniu kontrolowanego bodźca termicznego. Najczęściej bodźcem tym jest krótkotrwała adaptacja organizmu do temperatury otoczenia.
W przeciwieństwie do pojedynczego zdjęcia termograficznego, DIRT pozwala ocenić:
⦁ kierunek zmian temperatury,
⦁ szybkość odpowiedzi organizmu,
⦁ amplitudę odpowiedzi termicznej,
⦁ zmienność reakcji w czasie,
⦁ symetrię reakcji pomiędzy stronami ciała,
⦁ stabilność procesów regulacyjnych.
Otrzymane dane poddawane są analizie matematycznej i statystycznej, dzięki czemu możliwa jest ilościowa ocena zachowania się poszczególnych obszarów ciała podczas reakcji adaptacyjnej.
Regulacja i plastyczność biologiczna
Jednym z podstawowych pojęć wykorzystywanych w analizie DIRT jest plastyczność regulacyjna. Organizm człowieka funkcjonuje jako system adaptacyjny. Oznacza to, że nieustannie reaguje na zmiany środowiska poprzez modyfikację pracy układu nerwowego, hormonalnego, odpornościowego i naczyniowego. Prawidłowo funkcjonujący organizm powinien wykazywać zdolność do odpowiedzi na bodźce zewnętrzne.
W badaniu DIRT przejawia się to zmianami temperatury powierzchni skóry zachodzącymi w czasie. Zmniejszona zmienność odpowiedzi może wskazywać na ograniczoną zdolność adaptacyjną badanych układów fizjologicznych. Z kolei nadmierna reaktywność może świadczyć o zwiększonej pobudliwości mechanizmów regulacyjnych. W tym ujęciu DIRT nie ocenia wyłącznie temperatury, lecz przede wszystkim zdolność organizmu do reagowania i powrotu do równowagi po działaniu bodźca.
Segmentacja ciała i reakcje autonomiczne
Interpretacja wyników DIRT uwzględnia również wiedzę dotyczącą segmentalnej organizacji układu nerwowego.
Poszczególne obszary skóry pozostają funkcjonalnie powiązane z określonymi segmentami rdzenia kręgowego poprzez dermatomy oraz autonomiczne połączenia nerwowe. Zjawisko to zostało opisane między innymi przez Henry’ego Heada i Jamesa Mackenzie’ego podczas badań nad zależnościami pomiędzy narządami wewnętrznymi a zmianami czucia i temperatury skóry.
Współczesna neurofizjologia potwierdza istnienie licznych odruchów segmentarnych łączących układ autonomiczny, mikrokrążenie i funkcje narządów wewnętrznych. Dzięki temu analiza zmian termicznych może dostarczać informacji o funkcjonalnej organizacji odpowiedzi organizmu na poziomie całego systemu.
Zastosowanie kliniczne
DIRT może być wykorzystywana jako metoda wspomagająca ocenę:
⦁ funkcji autonomicznego układu nerwowego,
⦁ procesów adaptacyjnych organizmu,
⦁ reakcji na przewlekły stres,
⦁ zmian mikrokrążenia,
⦁ procesów regeneracyjnych,
⦁ efektów terapii i zmian stylu życia.
Metoda nie zastępuje diagnostyki lekarskiej ani badań laboratoryjnych. Stanowi natomiast narzędzie umożliwiające obserwację dynamicznych zmian zachodzących w organizmie oraz monitorowanie ich przebiegu w czasie.
Substancja podstawowa corium tworzona jest przez siateczkowo – śródbłonkową tkankę łączną (RES).W całym corium skóry wytwarza ona jednolite, płynne, luźne, wysoko aktywne ciało tkanki łącznej. Ukrwienie żylne skóry jest o wiele silniejsze niż pozostałych części organizmu człowieka. Tak silne wyposażenie skóry w splot żylny odpowiada histologicznej budowie organu zmysłu.
Znaczenie DIRT w medycynie funkcjonalnej
W ostatnich latach obserwuje się rosnące zainteresowanie metodami pozwalającymi oceniać nie tylko strukturę organizmu, ale również jego funkcję. Wiele chorób rozwija się bowiem przez lata na poziomie zaburzeń regulacyjnych zanim pojawią się trwałe zmiany strukturalne możliwe do wykrycia klasycznymi metodami obrazowania.
DIRT wpisuje się w ten kierunek badań poprzez ocenę procesów adaptacyjnych organizmu, aktywności mikrokrążenia oraz reakcji autonomicznego układu nerwowego. Dzięki możliwości wykonywania powtarzalnych pomiarów metoda może być wykorzystywana do monitorowania zmian zachodzących podczas leczenia, rehabilitacji lub modyfikacji stylu życia.
Z tego względu dynamiczna termografia regulacyjna stanowi interesujące uzupełnienie współczesnych metod oceny funkcjonalnej organizmu, szczególnie w obszarze badań nad stresem, neuroregulacją, mikrokrążeniem oraz procesami adaptacyjnymi człowieka.
PIŚMIENNICTWO
I. PODSTAWY TERMOGRAFII MEDYCZNEJ
- Ring EFJ, Ammer K. Infrared thermal imaging in medicine. Physiol Meas. 2012;33(3).
- Vardasca R, Ring EFJ. Thermography in clinical medicine. Diagnostics (Basel). 2023;13(2):234.
- Ng EYK, Acharya RU. Remote health monitoring using infrared thermography. Comput Methods Programs Biomed. 2018;154:157-174.
- Vainer BG. Medical Infrared Imaging: Principles and Practices. Boca Raton: CRC Press; 2011.
- Abdulkareem AF. Infrared medical thermography, medical applications, and its basic principles: a review. BIO Web Conf. 2024.
II. DYNAMIC INFRARED THERMOGRAPHY (DIRT)
- Pauling JD, Shipley JA, Raper S, Watson ML, Ward SG, Harris ND, McHugh NJ. Comparison of infrared thermography and laser speckle contrast imaging for the dynamic assessment of digital microvascular function. Microvasc Res. 2012;83(2):162-167.
- Kastl KG, Wiesmiller KM, Lindemann J. Dynamic infrared thermography of the nasal vestibules: a new method. Rhinology. 2009;47(1):89-92.
- Pereira CB, Czaplik M, Blanik N, Rossaint R, Blazek V, Leonhardt S. Contact-free monitoring of circulation and perfusion dynamics based on the analysis of thermal imagery. Biomed Opt Express. 2014;5(4):1075-1089.
- Pereira CB, Yu X, Czaplik M, Rossaint R, Blazek V, Leonhardt S. Remote monitoring of breathing dynamics using infrared thermography. Biomed Opt Express. 2015;6(11):4378-4394.
- Verstockt J, Thiessen FEF, Hoorens I, Brochez L, Boone B. Comparative analysis of cooling methods for DIRT-based skin cancer diagnosis. Appl Sci. 2023;13:10105.
- Carrión-González C, Sendra-Pérez C. Dynamic infrared thermography for assessing human physiological responses. Springer; 2025.
III. MIKROKRĄŻENIE I TERMOREGULACJA
- Johnson JM, Minson CT, Kellogg DL Jr. Cutaneous vasodilator and vasoconstrictor mechanisms in temperature regulation. Compr Physiol. 2014;4:33-89.
- Hellmann M, Roustit M, Cracowski JL. Skin microvascular endothelial function as a biomarker in cardiovascular diseases? Pharmacol Rep. 2015;67:803-810.
- Ovadia-Blechman Z, Avrahami I, Weizman-Shammai E, Sharir T, Eldar M, Chouraqui P. Peripheral microcirculatory hemodynamic changes in patients with myocardial ischemia. Biomed Pharmacother. 2015;74:83-88.
- Gryglewska B. Znaczenie mikrokrążenia w nadciśnieniu tętniczym i możliwości jego oceny na podstawie badania mikrounaczynienia skórnego. Arterial Hypertension. 2010;14:395-410.
- Iakhontova OI, Rutgaizer YM, Somova EP. The use of thermography in the clinical evaluation of microcirculation. Ter Arkh. 1987;59:97-100.
- Holmér I, Havenith G. Infrared imaging of human thermoregulation. Handbook of Clinical Neurology. Elsevier; 2015.
IV. STRES, EMOCJE I REGULACJA AUTONOMICZNA
- Krantz DS, Carney RM, et al. Effects of mental stress in patients with coronary artery disease. JAMA. 2000;283:1800-1802.
- Burg MM, Meadows J, Shimbo D, Davidson KW, Schwartz JE, Soufer R. Effects of depression and psychological stress on myocardial perfusion. J Am Heart Assoc. 2014.
- Li S, Wierda R, Milda C, Wolf OT, Thiel CM. Effects of acute psychosocial stress on neural activity. Brain Imaging Behav. 2014;8:598-611.
- Minacci E, Ohnishi E, Ohnishi J, et al. Evaluation of mental stress by physiological indices derived from finger plethysmography. J Physiol Anthropol. 2013;32:17.
- Natarajan R, Northrop NA, Yamamoto BK. Protracted effects of chronic stress on serotonin-dependent thermoregulation. Stress. 2015;18:668-676.
- Nummenmaa L, Glerean E, Hari R, Hietanen JK. Bodily maps of emotions. Proc Natl Acad Sci USA. 2014;111:646-651.
V. HISTORIA I ROZWÓJ TRD (METODA HEIDELBERSKA)
- Blohmke M. Klinische Überprüfung der Thermoregulationsdiagnostik. 1979.
- Blohmke M, Heim GU. Die Thermoregulationsdiagnostik. Erfahrungsheilkunde. 1980.
- Heim GU, Blohmke M. Diagnose ohne Risiko – Thermoregulationsdiagnostik. Umschau. 1981.
- Schoenecker E. Die Thermoregulationsdiagnostik (TRD) der weiblichen Brust. Ärzteblatt Baden-Württemberg. 1982.
- Berz R, Sauer H. Infrarot Regulations Imaging – innovative Funktionsdiagnostik für Früherkennung, Prävention und Problemfälle. Erfahrungsheilkunde. 2006.
VI. PRACE ZESPOŁU KRUPKA
- Krupka K, Jeleń Ł, Rusiecki A. Dynamic infrared thermography and machine learning for advanced diagnostic applications in biomedical imaging. Advances in Dependable Systems and Networks. Springer; 2025.
- Skwierczyński J, Krupka K, Rusiecki A, Jeleń Ł. Spatiotemporal deep learning on dynamic infrared thermography for classification of post-COVID-19 and post-myocardial infarction patients. Int J Electron Telecommun. 2026