Известия Саратовского университета.

Новая серия. Серия Физика

ISSN 1817-3020 (Print)
ISSN 2542-193X (Online)

Для цитирования:

Сагайдачный А. А., Антонов А. В., Залетов И. С., Майсков Д. И., Фомин А. В., Потахин С. Н., Скрипаль А. В. Термовизуализация микрогемодинамики и интегрированное картирование активности потовых желез как метод диагностики автономной нейропатии // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. 2025. Т. 25, вып. 4. С. 460-473. DOI: 10.18500/1817-3020-2025-25-4-460-473, EDN: WUGGKY

Статья опубликована на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0).
Опубликована онлайн: 
28.11.2025
Полный текст в формате PDF(Ru):
скачать
(загрузок: 8)
Язык публикации: 
русский
Рубрика: 
Биофизика и медицинская физика
Тип статьи: 
Научная статья
УДК: 
621.384.3:61
DOI: 
10.18500/1817-3020-2025-25-4-460-473
EDN: 
WUGGKY

Термовизуализация микрогемодинамики и интегрированное картирование активности потовых желез как метод диагностики автономной нейропатии

Авторы: 
Сагайдачный Андрей Александрович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Антонов Андрей Валерьевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Залетов Иван Сергеевич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Майсков Дмитрий Игоревич, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Фомин Андрей Владимирович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Потахин Сергей Николаевич, Саратовский государственный медицинский университет им. В. И. Разумовского
Скрипаль Анатолий Владимирович, Саратовский национальный исследовательский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского
Аннотация: 

Динамическая инфракрасная термография является перспективным методом для визуализации физиологических процессов, не только микрогемодинамики, но и активности эккриновых потовых желез. Нарушение активности потовых желез в исследуемых зонах может свидетельствовать, прежде всего, о повреждении холинергических нервных волокон. Цель: разработка нового подхода к анализу динамических термограмм, основанного на разделении исходного температурного сигнала на две независимых компоненты: вазомоторный (микрогемодинамика) и судомоторный (активность потовых желез), и применение данного подхода для выявления нейропатии в группе пациентов с сахарным диабетом 2-го типа. Материалы и методы: Запись динамических термограмм проводилась с помощью охлаждаемой камеры с температурной чувствительностью 0.02°С в процессе выполнения дыхательной пробы, заключающейся в трех резких вдохах с интервалом 2 мин. Термограммы регистрировались у 11 здоровых испытуемых и 11 пациентов с сахарным диабетом 2-го типа, средний возраст участников групп 58 ± 7 лет. Точки термограммы разделялись на два класса: в первом классе динамика температуры обусловлена влиянием только микрогемодинамики, во втором – совокупным влиянием микрогемодинамики и активности потовых желез. Для классификации точек термограммы использовались значения модуля производной температурных колебаний с порогом более 0.03°С/с. Визуализация областей активных потовых желез проводилась посредством интегрирования информации, полученной за всё время эксперимента. Результаты: Использование полученных интегрированных карт позволило определить относительную площадь, занимаемую активными потовыми железами в группе пациентов с сахарным диабетом 2-го типа 5.25% и в группе здоровых испытуемых – 22.25%. Результаты свидетельствуют о статистически значимом уменьшении площади активных потовых желез в группе пациентов с сахарным диабетом по сравнению с группой нормы, что может являться признаком нарушения холинергической симпатической иннервации и наличия диабетической нейропатии верхних конечностей. Таким образом, интегрированная карта функционирующих потовых желез дает возможность клиническому специалисту определять площадь поверхности тела с нарушенной автономной функцией в области конечностей, в частности, оценивать степень выраженности периферической нейропатии у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа. 

Ключевые слова: 
термография
сахарный диабет
гемодинамика
потовые железы
нейропатия
автономная функция
визуализация
производная
температура
Список источников: 
  1. Cutolo M., Smith V. Detection of microvascular changes in systemic sclerosis and other rheumatic diseases // Nature Reviews Rheumatology. 2021. Vol. 17. P. 665–677. https://doi.org/10.1038/s41584-021-00685-0
  2. Campbell J. S., Mead M. N. Human Medical Thermography. Boca Raton : CRC Press, 2022. 250 p. https://doi.org/10.1201/9781003281764
  3. Vainer B. G., Morozov V. V. Infrared thermography-based biophotonics: Integrated diagnostic technique for systemic reaction monitoring // Physics Procedia. 2017. Vol. 86. P. 81–85. https://doi.org/10.1016/j.phpro.2017.01.025
  4. Koroteeva E. Y., Bashkatov A. A. Thermal signatures of liquid droplets on a skin induced by emotional sweating // Quantitative InfraRed Thermography Journal. 2022. Vol. 19, № 2. P. 115–125. https://doi.org/10.1080/17686733.2020.1846113
  5. Vainer B. G. FPA-based infrared thermography as applied to the study of cutaneous perspiration and stimulated vascular response in humans // Physics in Medicine & Biology. 2005. Vol. 50, № 23. P. R63–R94. https://doi.org/10.1088/0031-9155/50/23/R01
  6. Lademann J., Sora J. Correlation between blood flow and various physiological parameters in yuman skin // Journal of Biomedical Photonics & Engineering. 2022. Vol. 8, № 4. Art. 040508. https://doi.org/10.18287/JBPE22.08.040508
  7. Krzywicki A. T., Berntson G. G., O’Kane B. L. A non-contact technique for measuring eccrine sweat gland activity using passive thermal imaging // International Journal of Psychophysiology. 2014. Vol. 94. P. 25–34. https://doi.org/10.1016/j.ijpsycho.2014.06.011
  8. Sagaidachnyi A. A., Mayskov D. I., Fomin A. V., Zaletov I. S., Skripal A. V. Separate extraction of human eccrine sweat gland activity and peripheral hemodynamics from high-and low-quality thermal imaging data // Journal of Thermal Biology. 2022. Vol. 110. Art. 103351. https://doi.org/10.1016/j.jtherbio.2022.103351
  9. Баринов А. Н., Новосадова М. В. Вегетативная невропатия при сахарном диабете: клинические проявления, диагностика и лечение // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. 2011. № 2. С. 25–33. https://doi.org/10.14412/2074-2711-2011-143
  10. Купцова Е. Н., Ботвинева Л. А. Современные представления о патогенезе диабетической нейропатии у пациентов с сахарным диабетом 2 типа. Патогенетическое обоснование применения природных лечебных факторов при сахарном диабете // Курортная медицина. 2020. № 3. С. 57–68. EDN: MECMYK
  11. Singaram S., Ramakrishnan K., Selvam J., Senthil M., Narayanamurthy V. Sweat gland morphology and physiology in diabetes, neuropathy, and nephropathy: A review // Archives of Physiology and Biochemistry. 2024. Vol.130, iss. 4. P. 437–451. https://doi.org/10.1080/13813455.2022.2114499
  12. Soliz P., Agurto C., Edwards A., Jarry Z., Simon J., Calder C., Burge M. Detection of diabetic peripheral neuropathy using spatial-temporal analysis in infrared videos // 2016 50th Asilomar Conference on Signals, Systems and Computers (ASILOMAR 2016). November 6–9, 2016. Pacific Grove, CA, USA. IEEE, 2016. P. 263–267. https://doi.org/10.1109/ACSSC.2016.7869038
  13. Estañol B., Corona M. V., Elías Y., Téllez-Zenteno J. F., Infante O., García-Ramos G. Sympathetic co-activation of skin blood vessels and sweat glands // Clinical Autonomic Research. 2004. Vol. 14, iss. 2. P. 107–112. https://doi.org/10.1007/s10286-004-0170-6
  14. Wohlfart S., Meiller R., Hammersen J., Park J., Menzel-Severing J., Melichar V. O., Schneider H. Natural history of X-linked hypohidrotic ectodermal dysplasia: A 5-year follow-up study // Orphanet Journal of Rare Diseases. 2020. Vol. 15. Art. 7. https://doi.org/10.1186/s13023-019-1288-x
  15. Mayskov D. I., Fomin A. V., Volkov I. U., Zaletov I. S., Skripal, A. V., Sagaidachnyi A. A. Statistical and spectral properties of spatio-temporal skin temperature oscillations derived by sweat gland activity: Thermal imaging exploration // Proceedings SPIE. 2022. Vol. 12192. Art. 121920Y. https://doi.org/10.1117/12.2626927
  16. Майсков Д. И., Сагайдачный А. А., Залетов И. С., Фомин А. В., Скрипаль А В. Интегральное картирование активности потовых желез методом дифференциальной термографии // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика, 2021. Т. 21, вып. 3. С. 222–232. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2021-21-3-222-232
  17. Сагайдачный А. А., Майсков Д. И., Залетов И. С., Фомин А. В., Скрипаль А. В. Детектирование активности единичных потовых желез методом макротермографии и ее взаимосвязь с температурой кожи и периферической гемодинамикой // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия : Физика 2020. Т. 20, вып. 2. С. 103–115. https://doi.org/10.18500/1817-3020-2020-20-2-103-115
  18. Allen J., Howell K. Microvascular imaging: Techniques and opportunities for clinical physiological measurements // Physiological Measurement. 2014. Vol. 35, № 7. P. R91 – R141. https://doi.org/10.1088/0967-3334/35/7/R91
  19. Sato K., Kang W. H., Saga K., Sato K. T. Biology of sweat glands and their disorders. I. Normal sweat gland function // Journal of the American Academy of Dermatology. 1989. Vol. 20, iss. 4. P. 537–563. https://doi.org/10.1016/S0190-9622(89)70063-3
  20. Malik R. A. Diabetic neuropathy: A focus on small fibres // Diabetes/Metabolism Research and Reviews. 2020. Vol. 36. Suppl. 1. Art. e3255. https://doi.org/10.1002/dmrr.3255
  21. Taratorin A. M., Godik E. E., Guljaev Y. V. Functional mapping of dynamic biomedical images // Measurement. 1990. Vol. 8, iss. 3. P. 137–140. https://doi.org/10.1016/0263-2241(90)90055-B
  22. Godik E. E., Guljaev Y. V., Markov A. G., Petrov A. V., Taratorin A. M. Infrared dynamical thermovision of the biological objects // International Journal of Infrared and Millimeter Waves. 1987. Vol. 8. P. 517–533. https://doi.org/10.1007/BF01013262
  23. Godik E. E., Gulyaev Y. V. Functional imaging of the human body // IEEE Engineering in Medicine and Biology Magazine. 1991. Vol. 10, iss. 4. P. 21–29. https://doi.org/10.1109/51.107165
  24. Cardone D., Merla A. New frontiers for applications of thermal infrared imaging devices: Computational psychopshysiology in the neurosciences // Sensors. 2017. Vol. 17, iss. 5. Art. 1042. https://doi.org/10.3390/s17051042
  25. Ioannou S. Functional infrared thermal imaging: A contemporary tool in soft tissue screening // Scientific Reports. 2020. Vol. 10. Art. 9303. https://doi.org/10.1038/s41598-020-66397-9
  26. Сагайдачный А. А., Скрипаль А. В., Усанов Д. А. Тепловизионная биомедицинская диагностика. Саратов : Издательство «Саратовский источник», 2019. 156 с.
Поступила в редакцию: 
26.08.2025
Принята к публикации: 
10.10.2025
Опубликована: 
28.11.2025
  • 81 просмотр