rmtОбщая реаниматологияGeneral Reanimatology1813-97792411-7110FSBI "SRIGR" RAMS10.15360/1813-9779-2019-1-39-46rmt-1734Research ArticleЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯEXPERIMENTAL STUDIESИзмерения глубинной температуры тела человека методом пассивной акустической термометрииMeasurement of the Core Human Body Temperature by Means of Passive Acoustic ThermometryАносовА. А.AnosovA. A.БалашовИ. С.BalashovI. S.ЕрофеевА. В.ErofeevA. V.ЖданкинаЮ. С.ZhdankinaYu. S.ШаракшанэА. А.SharakshaneA. A.МансфельдА. Д.Mansfel’dA. D.Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова Минздрава РоссииРоссияI. M. Sechenov First Moscow State Medical University, Ministry of Health of RussiaRussian FederationНациональный медицинский исследовательский центр акушерства, гинекологии и перинатологии им. В. И. Кулакова Минздрава РоссииРоссияV. I. Kulakov Research Center for Obstetrics, Gynecology and Perinatology, Ministry of Health of RussiaRussian FederationИнститут радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАНРоссияV. A. Kotel’nikov Institute of Radio-Engeneering and Electronics, RASRussian FederationФедеральный исследовательский центр Институт прикладной физики РАНРоссияFederal Research Center Institute of Applied Physics, RASRussian Federation2019010320191513946Copyright © Аносов А.А., Балашов И.С., Ерофеев А.В., Жданкина Ю.С., Шаракшанэ А.А., Мансфельд А.Д., 20192019Аносов А.А., Балашов И.С., Ерофеев А.В., Жданкина Ю.С., Шаракшанэ А.А., Мансфельд А.Д.Anosov A.A., Balashov I.S., Erofeev A.V., Zhdankina Y.S., Sharakshane A.A., Mansfel’d A.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.reanimatology.com/rmt/article/view/1734

Цель исследования. Установить возможность использования пассивной акустической термометрии для измерения глубинной температуры участков тела человека. Материалы и методы. Тепловое акустическое излучение измеряли многоканальным акустотермографом с пороговой чувствительностью 0,3°С при времени интегрирования 10 с. Для измерения поверхностной температуры использовали портативный компьютерный инфракрасный термограф с чувствительностью 0,1°С. Результаты исследования. Измерения теплового акустического излучения правого подреберья испытуемого провели, чтобы получить интегральную температуру печени после приема испытуемым сахара. Одновременно проводили измерения концентрации глюкозы в крови. В течение полутора часов содержание глюкозы выросло от 4 до 8 ммоль/л, после чего начало снижаться. С задержкой в полчаса после увеличения концентрации глюкозы измеряемая акустояркостная температура увеличилась на 2°С. Модельный расчет показал, что температура печени при этом увеличилась с 37 до 38°С. Заключение. Показали, что пассивную акустическую термометрию можно использовать для измерения глубинной температуры участков тела человека. Предложенный метод может быть востребован в медицине критических состояний.

The purpose of the study. To determine whether it is possible to use passive acoustic thermometry to measure the core temperature of human body regions. Materials and methods. Thermal acoustic radiation was measured by a multichannel acoustic thermograph with a threshold sensitivity of 0.3°С at an integration time of 10 s. A portable computer infrared thermograph with a sensitivity of 0.1°С was used to measure the superficial temperature. Results. Measurements of thermal acoustic radiation of the right hypochondrium of the study subject were carried out to obtain an integral temperature of the liver after intake of sugar. At the same time, blood glucose concentrations were measured. The glucose level increased from 4 to 8 mmol/l within an hour and a half; then it began to decline. The acoustic radiation temperature increased by 2°С with a half an hour delay after the increase in the glucose level. Model calculation showed that the liver temperature increased from 37 to 38°С. Conclusion. It was shown that passive acoustic thermometry can be used to measure the core temperature of different regions of the human body. The proposed method may be useful in the emergency medicine.

тепловое акустическое излучениеглубинная температураповерхностная температуратемпература печениуравнение теплопроводности с учетом кровотокаthermal acoustic radiationcore temperaturesuperficial temperatureliver temperatureheat conduction equation taking into account blood flowРабота поддержана «Проектом повышения конкурентоспособности ведущих российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров» (5-100), частично в рамках Госзадания Института прикладной физики РАН № 0035-2014-0008, а также поддержана РФФИ, грант № 18-29-02052 мк. Благодарим проф. А. М. Черныша за плодотворное обсуждение работы.ReferencesМарини Дж., Уиллер А. Медицина критических состояний. М.: Медицина; 2002: 992. ISBN 5-225-00628-0Marini J., Willer A. Critical Medicine. Moscow: Meditsina Publishers; 2002: 992. ISBN 5-225-00628-0. [In Russ.]Усенко Л.В., Царев А.В. Искусственная гипотермия в современной реаниматологии. Общая реаниматология. 2009; 5 (1): 21-23. DOI: 10.15360/1813-9779-2009-1-21Usenko L.V., Tsarev A.V. Artificial hypothermia in modern reanimatology. Obshchaya Reanimatologiya = General Reanimatology. 2009; 5 (1): 21-23. DOI: 10.15360/1813-9779-2009-1-21. [In Russ., In Engl.]Шифман Е.М., Гуменюк Е.Г., Шакурова Е.Ю. Эпидуральная анальгезия и лихорадка в родах. Общая реаниматология. 2008; 4 (5): 55-59. DOI: 10.15360/1813-9779-2008-5-55Shifman Y.M., Gumenyuk Y.G., Shakurova Y.Y. Epidural analgesia and fever at labor. Obshchaya Reanimatologiya = General Reanimatology. 2008; 4 (5): 55-59. DOI: 10.15360/1813-9779-2008-5-55. [In Russ., In Engl.]Ульмер Г., Брюк К., Вальден Ф., Гарт О., Теве Г. Физиология человека. т. 4. М.: Мир; 1986: 27-28.Ulmer G., Bruck K., Walden F., Garth O., Teve G. Human physiology. v. 4. Moscow: Mir; 1986: 27-28. [In Russ.]Rieke V., Butts Pauly K. MR thermometry. J. Magn. Reson. Imaging. 2008; 27 (2): 376–390. DOI: 10.1002/jmri.21265. PMID: 18219673Rieke V., Butts Pauly K. MR thermometry. J. Magn. Reson. Imaging. 2008; 27 (2): 376–390. DOI: 10.1002/jmri.21265. PMID: 18219673Winter L., Oberacker E., Paul K., Ji Y., Oezerdem C., Ghadjar P., Thieme A., Budach V., Wust P., Niendorf T. Magnetic resonance thermometry: methodology, pitfalls and practical solutions. Int. J. Hyperthermia. 2016; 32 (1): 63-75. DOI: 10.3109/02656736.2015.1108462. PMID: 26708630Winter L., Oberacker E., Paul K., Ji Y., Oezerdem C., Ghadjar P., Thieme A., Budach V., Wust P., Niendorf T. Magnetic resonance thermometry: methodology, pitfalls and practical solutions. Int. J. Hyperthermia. 2016; 32 (1): 63-75. DOI: 10.3109/02656736.2015.1108462. PMID: 26708630Passechnik V.I., Anosov A.A., Bograchev K.M. Fundamentals and prospects of passive thermoacoustic tomography. Crit. Rev. Biomed. Eng. 2000; 28 (3-4): 603-640. DOI:10.1615/CritRevBiomedEng.v28.i34.410. PMID: 11108236Passechnik V.I., Anosov A.A., Bograchev K.M. Fundamentals and prospects of passive thermoacoustic tomography. Crit. Rev. Biomed. Eng. 2000; 28 (3-4): 603-640. DOI: 10.1615/CritRevBiomedEng.v28.i34.410. PMID: 11108236Буров В.А., Дариалашвили П.И., Евтухов С.Н., Румянцева О.Д. Экспериментальное моделирование процессов активно-пассивной термоакустической томографии. Акуст. журнал. 2004; 50 (3): 298–310. DOI: 10.1134/1.1739492Burov V.A., Darialashvili P.I., Evtukhov S.N., Rumyantseva O.D. Experimental modeling of the processes of active-passive thermoacoustic tomography. Acoustical Physics. 2004; 50 (3): 243–254. DOI: 10.1134/1.1739492. [In Russ.]Миргородский В.И., Герасимов В.В., Пешин С.В. Экспериментальные исследования особенностей пассивной корреляционной томографии источников некогерентного акустического излучения мегагерцового диапазона. Акуст. журнал. 2006; 52 (5): 702–709. DOI: 10.1134/ S1063771006050150Mirgorodsky V.I., Gerasimov V.V., Peshin S.V. Experimental studies of passive correlation tomography of incoherent acoustic sources in the megahertz frequency band. Acoustical Physics. 2006; 52 (5): 606–612. DOI: 10.1134/S1063771006050150. [In Russ.]Krotov E.V., Zhadobov M.V., Reyman A.M., Volkov G.P., Zharov V.P. Detection of thermal acoustic radiation from laser-heated deep tissue. Appl. Phys. Lett. 2002; 81 (21): 3918-3920. DOI: 10.1063/1.1521245Krotov E.V., Zhadobov M.V., Reyman A.M., Volkov G.P., Zharov V.P. Detection of thermal acoustic radiation from laser-heated deep tissue. Appl. Phys. Lett. 2002; 81 (21): 3918-3920. DOI: 10.1063/1.1521245Кротов Е.В., Рейман А.М., Субочев П.В. Синтез акустической линзы Френеля для акустояркостной термометрии. Акуст. журнал. 2007; 53 (6): 779-785. DOI: 10.1134/S1063771007060061Krotov E.V., Reiman A.M., Subochev P.V. Synthesis of a fresnel acoustic lens for acoustic brightness thermometry. Acoustical Physics. 2007; 53 (6): 668-693. DOI: 10.1134/S1063771007060061. [In Russ.]Миргородский В.И., Герасимов В.В., Пешин С.В. Корреляция акустических сигналов при суммарных задержках. Акуст. журнал. 2008; 54 (6): 998–1002. DOI: 10.1134/S1063771008060171Mirgorodsky V.I., Gerasimov V.V., Peshin S.V. Correlation of acoustic signals at summary delays. Acoustical Physics. 2008; 54 (6): 869–873. DOI: 10.1134/S1063771008060171. [In Russ.]Герасимов В.В., Гуляев Ю.В., Миргородский В.И., Пешин С.В., Сабликов В.А. Диагностика систем терморегуляции человека с помощью акустотермометра (на примере исследования икроножной мышцы). Радиотехника и электроника. 1993; 38 (10): 1904-1911.Gerasimov V.V., Gulyaev Yu.V., Mirgorodsky V.I., Peshin S.V., Sablikov V.A. Diagnostics of human thermoregulation systems using an acousto-thermometer (using the example of a study of the gastrocnemius muscle). Radiotekhnika i Elektronika. 1993; 38 (10): 1904-1911. [In Russ.]Аносов А.А., Беляев Р.В., Вилков В.А., Казанский А.С., Курятникова Н.А., Мансфельд А.Д. Акустотермометрические данные о кровотоке и теплопродукции в предплечье при физической нагрузке. Акуст. журнал. 2013; 59 (4): 539-544. DOI: 10.1134/S1063771013040027Anosov A.A., Belyaev R.V., Vilkov V.A., Kazansky A.S., Kuryatnikova N.A., Mansfeld A.D. Acoustic thermometric data on blood flow and thermal output in forearm under physical pressure. Acoustical Physics. 2013; 59 (4): 482-487. DOI: 10.1134/S1063771013040027. [In Russ.]Аносов А.А., Балашов И.С., Беляев Р.В., Вилков В.А., Гарсков Р.В., Казанский А.С., Мансфельд А.Д., Щербаков М.И. Акустическая термометрия головного мозга пациентов с черепно-мозговой травмой. Биофизика. 2014; 59 (3): 545-551. DOI: 10.1134/S0006350914030026. PMID: 25715599Anosov A.A., Balashov I.S., Belyaev R.V., Vilkov V.A., Garskov R.V., Kazansky A.S., Mansfeld A.D., Shcherbakov M.I. Acoustic thermometry of the patient brain with traumatic brain injury. Biofizika. 2014; 59 (3): 545-551. DOI: 10.1134/S0006350914030026. PMID: 25715599. [In Russ.]Аносов А.А., Сергеева Т.В., Aлeхин А.И., Беляев Р.В., Вилков В.А., Иванникова О.Н., Казанский А.С., Кузнецова О.С., Лесс Ю.А., Мансфельд А.Д., Санин А.Г., Щаракшанэ А.С., Луковкин А.В. Акустотермометрическое сопровождение лазериндуцированной интерстициальной гипертермии молочной и щитовидной желез. Биомед. радиоэлектроника. 2008; 5: 67-72.Anosov A.A., Sergeyeva T.V., Alekhin A.I., Belyaev R.V., Vilkov V.A., Ivannikova O.N., Kazansky A.S., Kuznetsova O.S., Less Yu.A., Mansfeld A.D., Sanin A.G., Shcharakshane A.S., Lukovkin A.V. Acoustothermometrical control of mammary and thyroid glands laser hyperthemia. Biomeditsinskaya Radioelektronika. 2008; 5: 67-72. [In Russ.]Federspil G., La Grassa E., Giordano F., Macor C., Presacco D., Di Maggio C. Study of diet-induced thermogenesis using telethermography in normal and obese subjects. Recenti. Prog. Med. 1989; 80 (9): 455-459. PMID: 2595075Federspil G., La Grassa E., Giordano F., Macor C., Presacco D., Di Maggio C. Study of diet-induced thermogenesis using telethermography in normal and obese subjects. Recenti. Prog. Med. 1989; 80 (9): 455-459. PMID: 2595075Козлов В.И., Дементиенко В.В., Буйлин В.А., Чижов Г.К., Красюк Н.Я., Терман О.А. Динамическая радиотермография печени человека. Бюл. экспер. биол. и медицины. 1989; 108 (10): 443-445. PMID: 2597758Kozlov V.I., Dementienko V.V., Builin V.A., Chizhov G.K., Krasiuk N.Ia., Terman O.A. Dynamic radiothermography of the human liver. Byulleten Eksperimentalnoi Biologii i Meditsiny. 1989; 108 (10): 443-445. PMID: 2597758. [In Russ.]Захарченко И.И., Пасечник В.И. Кинетика тепловых процессов в мышце человека. Биофизика. 1991; 36 (4): 655-659. PMID: 1793751Zakharchenko I.I., Pasechnik V.I. Kinetics of heat processes in human muscle. Biofizika. 1991; 36 (4): 655-659. PMID: 1793751. [In Russ.]Duck F.A. Physical properties of tissue. London: Academic Press; 1990: 95.Duck F.A. Physical properties of tissue. London: Academic Press; 1990: 95.Passechnik V.I. Verification of the physical basis of acoustothermography. Ultrasonics. 1994; 32 (4): 293-299. DOI: 10.1016/0041-624X(94)90009-4Passechnik V.I. Verification of the physical basis of acoustothermography. Ultrasonics. 1994; 32 (4): 293-299. DOI: 10.1016/0041-624X(94)90009-4Pennes H.H. Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm. J. Appl. Physiol. 1948; 1 (2): 93-122. DOI: 10.1152/jappl.1948.1.2.93. PMID: 18887578Pennes H.H. Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm. J. Appl. Physiol. 1948; 1 (2): 93-122. DOI: 10.1152/jappl.1948.1.2.93. PMID: 18887578

The authors declare that there are no conflicts of interest present.