Термометрия в медицине: Мегаэнциклопедия Кирилла и Мефодия

Содержание

27. Термометрия и калориметрия. Медицинская физика

27. Термометрия и калориметрия

Точные измерения температур являются неотъемлемой частью научно-исследовательских и технических работ, а также медицинской диагностики.

Методы получения и измерения температур в широком диапазоне весьма различны. Область физики, в которой изучаются методы измерения температуры и связанные с этим вопросы, называют термометрией. Так как температура определяется по значению какой-либо характеристики термометрического вещества, то ее определение состоит в измерении таких физических параметров и свойств, как объем, давление, электрические, механические, оптические, магнитные эффекты и т. п. Разнообразие методов измерения температуры связано с большим количеством термометрических веществ и свойств, используемых при этом.

Термометр – устройство для измерения температуры – состоит из чувствительного элемента, в котором реализуется термометрическое свойство, и измерительного прибора (дилатометра, манометра, гальванометра, потенциометра и т.

 д.). Необходимое условие измерения температуры – тепловое равновесие чувствительного элемента и тела, температура которого определяется. В зависимости от измеряемых интервалов температур наиболее распространены жидкостный, газовый термометры, термометр сопротивления, термопара как термометры и пирометры.

В жидкостном термометре термометрической характеристикой является объем, чувствительным элементом – резервуар с жидкостью (обычно ртутью или спиртом). В пирометрах в качестве термометрического свойства используется интенсивность излучения.

При измерении сверхнизких температур термометрическим веществом служат парамагнетики, а измеряемым свойством – зависимость их намагниченности от температуры.

Используемый в медицине ртутный термометр указывает максимальную температуру и называется максимальным термометром. Эта особенность обусловлена его устройством: резервуар с ртутью отделен от градуированного капилляра сужением, которое не позволяет ртути при охлаждении термометра возвратиться в резервуар.

Существуют и минимальные термометры, показывающие наименьшую температуру, наблюдаемую за длительный промежуток времени. Для этой цели служат термостаты – приборы, в которых температура поддерживается постоянной, что осуществляют либо автоматическими регуляторами, либо используют для этого свойство разовых переходов протекать при неизменной температуре.

Для измерения количества теплоты, выделяющегося или поглощаемого в различных физических, химических и биологических процессах, применяют ряд методов, совокупность которых составляет калориметрию. Калориметрическими методами измеряют теплоемкость тел, теплоты фазовых переходов, растворения, смачивания, адсорбции, теплоты, сопровождающие химические реакции, энергию излучения, радиоактивного распада и т. п.

Подобные измерения производят с помощью калориметров.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Термометрия.

Измерение температуры тела человека Термометрия
Измерение температуры
тела человека
Термометрия (греч. «thermē» — теплота, и «metreō» измерять) — совокупность методов и способов
измерения температуры, в том числе, температуры
тела человека.
Как правило, термометрию в стационаре проводят
дважды в сутки: 1. утром натощак (в 7-8 ч утра)
2. вечером перед приёмом пищи (в 16-18 ч).
По специальным показаниям температуру тела
измеряют каждые 2-3 ч.
!!!
Летальная максимальная температура тела
составляет 43°С
Летальная минимальная температура — 15-23 °С.
Места измерения температуры тела
На поверхности кожи
На слизистых оболочках
1. Подмышечные
впадины
2. Паховые складки
3. Локтевая складка
4. Кожа лба
1. Полость рта (под
языком)
2. Прямая кишка
3. Влагалище
4. Наружный слуховой
проход
Длительность измерения температуры
7 – 10 минут
5 минут
Температура в норме
36,0 -36,9 °С
На 0,5-1,0 °С выше,
чем на коже
Регистрация данных измерения
температуры тела
Измеренную
температуру тела
пациента необходимо
зафиксировать в
температурном листе
истории болезни
пациента, а при
повышенной
температуре – и в
журнале учёта
температурящих
больных на посту
медицинской сестры.
Температура разных участков тела
Температура тела — индикатор теплового
состояния организма, регулируемого системой
терморегуляции.
Механизмы теплорегуляции
Постоянство температуры тела
обеспечивают два процесса:
Теплопродукция
Теплоотдача
а) теплопродукция
б) теплоотдача
В ряде случаев у здорового человека отмечается
незначительные колебания t в течение дня, обычно
они регистрируются в пределах 0,1-0,6 С
и не должны превышать 1 °С.
Суточные колебания у здорового человека
зависят от:
1. времени суток: максимальную температуру
тела отмечают вечером (в 17-21 ч),
минимальную — утром (в 3-6 ч).
2. двигательной активности: при интенсивной
физической нагрузке t тела выше.
3. приема пищи: после приёма пищи t тела
выше.
4. эмоционального состояния: при сильном
эмоциональном напряжении t тела выше
5. гормонального фона: у женщин в период
овуляции (повышение на 0,6-0,8 °С)
6. от t окружающей среды: в жаркую погоду t
тела на 0,1-0,5 °С выше, чем зимой)
7. возраста: у детей обычно t тела выше, чем
у взрослого человека, а у лиц пожилого и
старческого возраста t тела несколько
снижается.
Виды и устройство термометров
Оптический (инфракрасный)
Ртутный
Электронный
Термотест
Обработка, хранение термометров и правила
техники безопасности при работе
с термометрами
Ртутные термометры после использования погружают в
дезинфицирующий раствор на определенное время,
после чего промывают проточной водой, осушают и
оставляют в контейнере для хранения.
Для обеззараживания электронных термометров
рекомендуется использовать способ протирания
дезинфицирующими средствами (салфетки, пропитанные
дез.средствами, спирт 70 °, спреи с дез.растворами). Затем
удалить остатки дез.средств с поверхности термометров,
используя для этих целей влажные салфетки, смоченные
водой, вытереть насухо и хранить их в закрытой емкости
до использования.
Демеркуризация – комплекс
мероприятий по предотвращению
испарения ртути.
Механическая Д.
Химическая Д.
Понятие о лихорадке. Виды, периоды
лихорадки
Лихорадка (лат. «febris») — это повышение
температуры тела, возникающее как активная
защитно-приспособительная реакция организма
в ответ на разнообразные патогенные
раздражители (пирогены).
В качестве пирогенов могут выступать:
чужеродные белки (микробы, их токсины,
сыворотки, вакцины, компоненты переливаемой
крови),
продукты распада тканей при травме, ожоге,
воспалительном процессе,
ряд лекарственных препаратов.
!!! Повышение температуры тела на 1 °С
сопровождается:
увеличением ЧДД на 4 дыхательных
движения в минуту,
учащением Ps — на 8-10 уд. в мин. у взрослых
— до 20 уд. в мин. у детей.
Классификация лихорадок
I. По высоте (степени) подъёма температуры тела:
1.
2.
3.
4.
Субфебрильная — температура тела 37-37,9 °С
Фебрильная (умеренная) — температура тела 38-38,9°С
Пиретическая (высокая) — температура тела 39-41°С
Гиперпиретическая (чрезмерная) — температура тела
более 41°С — опасна для жизни, особенно у детей.
II. По характеру суточных колебаний tº тела
1.Постоянная лихорадка — колебания
температуры тела в течение суток
не превышают 1°С.
2. Ремиттирующая (послабляющая)
— длительная лихорадка с суточными
колебаниями температуры тела 1 – 1,5
°С (до 2°С), без снижения до
нормального уровня.
3. Гектическая (истощающая)
лихорадка — суточные колебания
температуры тела
3-5°С с падением до нормальных или
субнормальных значений.
4. Интермиттирующая (перемежающаяся)
лихорадка – чередование высокой и
нормальной температуры тела в течение
нескольких дней: температура тела быстро
повышается и в течение нескольких часов
снижается до нормы. Через 1 — 3 дня подъём
температуры тела повторяется.
5. Возвратная лихорадка – температура быстро
повышается и сохраняется на повышенном
уровне в течение нескольких дней, потом
временно снижается до нормы с последующим
новым повышением, и так многократно.
6. Извращённая лихорадка — утренняя
температура тела выше вечерней.
7. Волнообразная лихорадка – чередование
периодов постепенного (за несколько дней)
нарастания температуры тела и
постепенного же её снижения.
III. Виды лихорадки по длительности течения.
1. Мимолётная — до 2 ч.
2. Острая – от нескольких часов до 15 сут.
3. Подострая – 15 — 45 сут.
4. Хроническая — свыше 45 сут.
Периоды лихорадки
Период относительного
постоянства t
на высоком уровне
Период
повышения t
Период
снижения t
тела
II
I
III
Периоды лихорадки
I период лихорадки: период повышения
(подъема) температуры тела.
Преобладают процессы теплообразования.
Теплоотдача понижается
за счёт уменьшения
потоотделения
и сужения сосудов кожи.
Симптомы:
1. Озноб, мышечная дрожь.
2. Боли в мышцах, суставах, головная боль.
3. Общее недомогание
4. Кожа сухая, бледная, горячая на ощупь.
Помощь:
1. Обеспечить постельный режим
2. Тепло укрыть, грелки к ногам.
3. Обильное горячее питье
4. Контроль физиологических отправлений
5. Наблюдение за пациентом (ЧДД,PS, АД).
II период лихорадки: период относительного
постоянства tº на повышенном уровне.
Симптомы:
Процессы теплоотдачи
1. Чувство жара, гиперемия кожи и теплообразования
2. Липкий пот, головная боль
уравновешиваются.
3. Сухость во рту, слабость
4. Тахикардия, тахипноэ
5. Гипотензия
6. Бред, галлюцинации
Помощь :
1. Строгий постельный режим
2. Легко укрыть
3. Контроль АД,ЧДД, PS, tº
4. Обильное прохладное
витаминизированное питье
Физиологические
5. Диета № 13
методы снижения
6. Орошение ротовой полости
температуры тела
Физиологические методы снижения
температуры тела
Это методы, позволяющие снизить t C тела без
лекарственных препаратов.
1. Наложение пузыря со льдом на область лба.
2. Холодные компрессы на область лба.
3. Обтирание водой (слабыми растворами
уксуса, спирта).
4. Влажное обертывание.
5. Прохладное питье.
6. Холод к магистральным сосудам.
7. Обдувание
вентилятором.
III период лихорадки: снижение температуры тела.
Преобладают процессы теплоотдачи.
Лизис (греч. lysis — растворение) — медленное падение
температуры тела в течение нескольких суток.
Симптомы:
1.Легкая испарина на коже
2.Незначительная гипотензия
3.Улучшение общего состояния
Помощь:
1. Покой
2. Контроль АД, PS, tº
3. Уход за кожей, смена белья
4. Перевод на диету № 15
5. Расширение режима двигательной активности
Кризис (греч. krisis — переломный Симптомы:
1. Обильное потоотделение
момент) — быстрое падение
температуры тела в течение 5-8 ч. 2. Общая слабость
3. Выраженная гипотензия
!!! Кризис опасен возможностью
(80 мм.рт.ст. и ниже)
развития острой сосудистой
4. Слабый пульс
недостаточности (коллапс !!!)
Помощь:
1. Вызвать врача
2. Сменить белье
3. Опустить головной конец
кровати, приподнять ножной
3. Контроль АД, PS
4. Тепло укрыть, грелки к ногам
5. Приготовить сосудосуживающие
лекарственные препараты
6. Дать крепкий сладкий чай

Важная информация, обязательна к прочтению!

18 июля 2020

 

С 6.07.2020г в ВФД №3 работает только дежурный врач по спортивной медицине

и проводится контроль ЭКГ (по назначению врача по спортивной медицине).

Обращаем Ваше внимание, что в соответствии с Постановлением Главного государственного санитарного врача по городу Санкт-Петербургу от 23.06.2020 № 13 и Временными методическими рекомендациями по организации проведения профилактических медицинских осмотров и диспансеризации в условиях сохранения рисков распространения новой коронавирусной инфекции (COVID-19) от 6. 07.2020г:

 

При входе в ВФД №3 в обязательном порядке проводится термометрия (пункт 4.5).

Лица с любыми проявлениями респираторных заболеваний, включая аллергические, в ВФД №3 допущены не будут.

Наличие маски у посетителей и законных представителей несовершеннолетних при посещении ВФД №3 обязательно (пункт 4.6),

необходимо пользоваться дозаторами с кожным антисептиком для обработки рук (пункт 4.4) или надевать одноразовые перчатки.

Просим отнестись с пониманием к данным мерам профилактики новой коронавирусной инфекции.

При нарушении данных правил прием проводиться не будет.

 

 УМО (углубленное медицинское обследование) не проводится по причине нахождения в отпуске врачей-специалистов. Ориентировочно проведение УМО планируется с 12 августа 2020г при благоприятной эпидемиологической обстановке по графику, утвержденному Администрацией спортивных школ.

 

С 6.07.2020г в ВФД №3 работает только дежурный врач по спортивной медицине.

 

Спортсменам СШОР « Манеж», хоккей:

Иметь при себе заключение педиатра о группе  здоровья и физкультуры, осмотры невролога, окулиста, ЛОР-врача, хирурга, ортопеда, ЭКГ с физнагрузкой и ЭХО сердца (не позднее 2-3 лет).

 

Прием ведется по записи, на определенное время! Групповые приемы не проводятся.

(По Распоряжению Роспотребнадзора!!!)

 

УМО (углубленное медицинское обследование) не проводится по причине нахождения в отпуске врачей-специалистов. Ориентировочно проведение УМО команд хоккея СШ «Манеж» планируется с 12 августа 2020г при благоприятной эпидемиологической обстановке по графику, утвержденному Администрацией спортивной школы «Манеж».

 

С 20.07.2020 г. по 24.07.2020 г. ЭКГ сниматься не будет.

Термометрия

План реферата:

  1. Термометрия. Определение.
  2. Методы измерения температуры
  3. Правила измерения температуры тела ртутным термометром
  4. Температурные кривые
  5. Лихорадка.понятие о лихорадке
  6. Виды лихорадок
  7. Типы лихорадок
  8. Характеристика лихорадочного периода
  9. гипотермия

Термометрия-совокупность методов и способов измерения температуры, в том числе температуры тела человека. Основной единицей измерения температуры является градус Кельвина. В медицинской практике в нашей стране и большинстве других стран для термометрии  используется шкала температур Цельсия.

Методы измерения температуры

Все методы измерения температуры  делят на контактные, основанные на передаче тепла прибору, измеряющему  температуру путем непосредственного  контакта, и бесконтактные, когда  передача тепла прибору осуществляется путем излучения через промежуточную  среду, обычно через воздух. Соответственно приборы для измерения температуры (термометры) подразделяются на контактные и бесконтактные. Главное место в медицинской практике занимает контактная термометрия, основным достоинством которой является надежность передачи тепла от объекта термочувствительному звену термометра. Для получения термотопографической картины отдельных областей тела применяют бесконтактную термографию (радиационную термометрию, или тепловидение), основанную на восприятии специальными датчиками инфракрасного излучения с поверхности тела, или контактную жидкокристаллическую термографию, в основе которой лежит свойство жидких кристаллов менять цвет при изменении температуры контактирующей среды.

Правила измерения температуры  тела ртутным термометром

Для измерения температуры тела используют главным образом медицинский  ртутный термометр, относящийся  к жидкостным термометрам, принцип  действия которых основан на тепловом расширении жидкостей. Ртутный термометр  представляет собой прозрачный стеклянный резервуар с впаянной шкалой и  капилляром, имеющим на конце расширение, заполненное ртутью. Диапазон измерения температуры составляет 34—42°, цена деления 0,1°. Ртутный термометр используется для измерения температуры в подмышечной впадине, паховой складке, прямой кишке, ротовой полости. При измерении температуры в подмышечной впадине или в паховой складке кожу следует предварительно вытереть досуха. Чтобы термометр плотно прилегал к коже, плечо прижимают к груди. У тяжелобольных, находящихся в бессознательном состоянии, а также у детей термометр удерживают в подмышечной впадине определенным положением руки больного. Перед введением прямую кишку термометр смызывают вазелином. Продолжительность измерения температуры в подмышечной впадине составляет примерно 10 мин. Температуру, как правило, измеряют 2 раза в день (в 7—8 ч утра и в 17—19 ч вечера), при необходимости измерение проводят чаще — каждые 2 или 4 часа. После измерения температуры термометр следует протереть дезинфицирующим раствором или поместить его в сосуд с таким раствором.

При измерении в подмышечной  впадине нормальной считают температуру 36,4—36,8°. Наиболее высокая температура  в течение дня наблюдается  между 17 и 21 часами, а наиболее низкая — между 3 и 6 часами утра; разница  температур при этом у здоровых лиц, как правило, не превышает 0,6°. После  еды, больших физических и эмоциональных  напряжений, в жарком помещении температура  тела несколько повышается. Зависит температура и от возраста; у детей она выше в среднем, чем у взрослых на 0,3—0,4°, в преклонном возрасте может быть несколько ниже.

Температурные кривые

Температурная кривая объективно отражает течение заболевания, помогает глубже определить тяжесть состояния больного, эффективность проводимого лечения, точнее судить о сроках выздоровления  больного.(колебание температуры тела в течение определённого периода). Температурные кривые дают наглядное представление о характере лихорадки , имеют нередко существенное диагностическое и прогностическое значение.

Понятие о лихорадке

Лихорадка характеризуется не только повышением температуры, но и нарушением деятельности всех систем организма. Степень  повышения температуры имеет  важное, но не всегда решающее значение для оценки тяжести лихорадки. Она  сопровождается учащением пульса и  дыхания, снижением артериального  давления, выражены общие симптомы интоксикации: головная боль, разбитость, чувство жара и жажды, сухость  во рту, отсутствие аппетита; уменьшением  мочеотделения, повышением обмена веществ  за счет катаболических процессов.

Быстрое и сильное повышение  температуры (например, при воспалении легких) обычно сопровождается ознобом, который может длиться от нескольких минут до часа, реже — дольше. При  сильном ознобе характерен вид больного: из-за резкого сужения кровеносных  сосудов (капилляроспазм) кожа становится бледной, ногтевые пластинки приобретают синюшный цвет (цианоз), испытывая чувство холода, больные дрожат, стучат зубами. Для постепенного повышения температуры характерно небольшое познабливание. При высокой температуре кожа имеет характерный вид: красная, теплая («огненная»). Литическое падение температуры сопровождается обильным потом. При лихорадке вечерняя температура тела обычно выше утренней. Подъем температуры выше 37 °С днем — основание заподозрить заболевание.

Виды лихорадок

В зависимости от степени повышения  температуры различают следующие  виды лихорадок:

• субфебрильная температура — 37–38 °С:

а) малый субфебрилитет — 37–37,5 °С;

б) большой субфебрилитет — 37,5–38 °С;

• умеренная лихорадка — 38–39 °С;

• высокая лихорадка — 39–40 °С;

• очень высокая лихорадка —  свыше 40 °С;

• гиперпиретическая — 41–42 °С, она сопровождается тяжелыми нервными явлениями и сама является опасной для жизни.

Большое значение имеет колебание  температуры тела в течение суток  и всего периода.

Основные типы лихорадки

• постоянная лихорадка (febris continua). Температура долго держится высокой. В течение суток разница между утренней и вечерней температурой не превышает 1 °С; характерна для крупозной пневмонии, II стадии брюшного тифа;

• послабляющая лихорадка (ремиттирующая) (febris remittens), температура высокая, суточные колебания температуры превышают 1–2 °С, причем утренний минимум выше 37 °С; характерна для туберкулеза, гнойных заболеваний, очаговой пневмонии, в III стадии брюшного тифа;

• истощающая лихорадка (гектическая) (febris hectica) характеризуется большими (3–4 °С) суточными колебаниями температуры, которые чередуются с падением ее до нормы и ниже, что сопровождается изнуряющими потами; типично для тяжелого туберкулеза легких, нагноений, сепсиса;

• перемежающаяся лихорадка (интермиттирующая) (febris intermittens) — кратковременные повышения температуры до высоких цифр строго чередуются с периодами (1–2 дня) нормальной температуры; наблюдается при малярии;

• волнообразная лихорадка (ундулирующая) (febris undulans) — ей свойственны периодические нарастания температуры, а затем понижение уровня до нормальных цифр. Такие «волны» следуют одна за другой в течение длительного времени; характерна для бруцеллеза, лимфогрануломатоза.

• возвратная лихорадка (febris recurrens) — строгое чередование периодов высокой температуры с безлихорадочными периодами. При этом температура повышается и понижается очень быстро. Лихорадочная и безлихорадочная фазы продолжаются в течение нескольких дней каждая. Характерна для возвратного тифа.

• обратный тип лихорадки (febris inversus) — утренняя температура бывает выше вечерней; наблюдается иногда при сепсисе, туберкулезе, бруцеллезе;

• неправильная лихорадка (febris irregularis) отличается разнообразными и неправильными суточными колебаниями; часто отмечается при ревматизме, эндокардите, сепсисе, туберкулезе. Эту лихорадку еще называют атипичной (нерегулярной).

Характеристика лихорадочного  периода

В течении лихорадки различают период нарастания температуры (stadium incrementi), период высокой температуры (fastigium), период снижения температуры (stadium decrementi). Резкое снижение повышенной температуры (в течение нескольких часов) до нормы называют кризисом, постепенное понижение (на протяжении нескольких дней) — лизисом. Иногда наблюдается кратковременное повышение температуры в течение нескольких часов (однодневная, или эфемерная, лихорадка — febris ephemera, или febriculara) при легких инфекциях, перегревании на солнце, после переливания крови, иногда после внутривенного введения лекарственных веществ.

Лихорадка продолжительностью до 15 дней называется острой, длящаяся более 45 дней — хронической.

Чаще всего причиной лихорадки  бывают инфекционные заболевания и  образования продуктов распада  ткани (например, очага некроза или  инфаркта миокарда). Лихорадка обычно является реакцией организма на инфекцию. Иногда инфекционное заболевание может  не проявляться лихорадкой или временно протекать без повышения температуры (туберкулез, сифилис и др.). Степень  повышения температуры в значительной мере зависит от организма больного: при одной и той же болезни  у разных лиц она может быть различной. Так, у молодых людей  с высокой реактивностью организма  инфекционное заболевание может  протекать с температурой до 40 °С и выше, в то время как это же инфекционное заболевание у лиц старшего возраста с ослабленной реактивностью может протекать с нормальной или субфебрильной температурой. Степень повышения температуры не всегда соответствует тяжести заболевания, а связана также с индивидуальными особенностями реагирования организма.

Повышение температуры инфекционного  происхождения наблюдается нередко  при злокачественных опухолях, омертвении ткани (например, при инфаркте), кровоизлияниях, быстром распаде в крови эритроцитов, введении подкожно или внутривенно  чужеродных веществ белковой природы. Значительно реже встречается лихорадка  при заболеваниях центральной нервной  системы, а также рефлекторного  происхождения. При этом подъемы  температуры чаще наблюдаются в  дневные часы, поэтому возникает  необходимость почасовой термометрии

 

Гипотермия

Гипотермия (температура ниже нормы — субнормальная) встречается при различных состояниях: коллаптоидных (тяжелой недостаточности кровообращения) состояниях, при массивных кровопотерях, при голодании и истощении; в период выздоровления после инфекционных болезней, при сильном охлаждении, при критическом падении температуры.


Температуру мерили? — СУПЕРГРАДУСНИК

До начала ХХ века врачи считали термометрию бесполезной

XVIII век ознаменовался множеством крупных открытий в экспериментальной биологии. Интенсивно развивалась микроскопия, систематика и сравнительная физиология. Но клиническая медицина практически не использовала открытия естествоиспытателей. До начала XIX века в больницах не применяли диагностические приборы, не было инструментальных и лабораторных методов обследования. Врач, ставя диагноз, опирался на рассказ больного и его осмотр, прощупывал пульс. Даже температуру измеряли, прикладывая руку ко лбу больного, хотя Галилео Галилей изобрел первый термометр еще в XVI веке.

Эволюция шкал

Изобретение Галилея не было термометром в медицинском смысле: он был громоздким, наполненным водой, у него не было шкалы измерения. Но он показывал главное: объем зависит от температуры, и это можно использовать.

Даниэль Габриэль Фаренгейт (Daniel Gabriel Fahrenheit) в 1709 году предложил первый надежный спиртовой термометр со шкалой. Основной проблемой для ученых было найти эталонные точки, чтобы привязать к ним шкалу. Фаренгейт предложил три: за нижнюю границу — 0°F — он принял температуру замерзания солевого раствора, а верхним пределом — 96°F — стала температура человеческого тела. Изобретатель определял эту эталонную точку как «температуру под мышкой здорового англичанина». Лед по этой шкале по сей день тает при температуре 32°F, а вода кипит при 212°F. В 1714 году ученый разработал ртутный термометр.

В 1730 году французский естествоиспытатель Рене Антуан Реомюр (René Antoine de Réaumur) подверг критике расплывчатые эталонные точки Фаренгейта. Использовав в качестве эталона винный спирт, он принял за один градус расширение жидкости на 1/1000, а за нулевую температуру — таяние водяного льда. По этой шкале вода кипит при 80°. Однако из-за непостоянства концентрации спиртовых растворов измерения получались неточными.

Истинным создателем современного термометра стал шведский астроном Андерс Цельсий (Anders Celsius). В 1842 году он взял за основы точки замерзания и кипения воды, разделив шкалу между ними на 100 градусов. Забавно, что по системе Цельсия вода кипела при 0°, а замерзала при 100°. Последователь Цельсия Мортен Штремер перевернул шкалу после смерти предшественника, и некоторое время она даже носила его имя. Название шкала со временем поменяла, а устройство градусника практически не изменилось.

После были работы лорда Кельвина, в 1848 году подарившего миру измерительную шкалу, носившую его имя и начинавшуюся с абсолютного нуля (-273,15°С), но именно после исследований Цельсия бытовые термометры покинули лаборатории и переместились в руки ремесленников.

Из физики в медицину

В массовую клиническую практику термометр проникал с большим трудом: многие считали, что опытный врач прекрасно обходится без числовых значений. Известно, что даже в конце XIX века известный немецкий врач Карл Герхардт (Karl Gerhardt) отзывался о термометрии негативно, называя ее «слишком сложной процедурой». Но это не значит, что изобретение Фаренгейта прошло незамеченным. Да и выбор температуры здорового тела в качестве эталонной бросал медикам вызов.

Одним из самых прогрессивных в области клинической медицины на рубеже XIX и XX веков был Лейденский университет. А самым прогрессивным в университете — «всей Европы учитель» Герман Бургаве (Herman Boerhaave). Возглавляя кафедру практической медицины, он открыл при университете клинику и таким образом сломал традицию изучать врачебное дело по учебникам. В петербургской Военно-медицинской академии сохранились 13 писем Фаренгейта к Бургаве. Последний создал собственную модификацию громоздкого прибора и стал первым врачом, использовавшим термометр для измерения температуры тела.

Известно, что одним из поклонников и слушателей лекций Бургаве был Петр I, уделявший много внимания медицине, но термометр он в Россию не вывез. Его внедрению примерно в 1860 году отечественная клиническая медицина обязана выдающемуся русскому терапевту Сергею Боткину.

Ртуть, электроника, жидкий кристалл

Долгое время единственным способом измерения температуры тела был стеклянный ртутный термометр. Коэффициент расширения ртути при изменении температуры примерно в 500 раз больше, чем у стекла. Это позволило создать простой и компактный прибор с диапазоном от 34 до 42 градусов Цельсия и шагом деления 0,1°. Одно из медицинских названий термометра — максимальный. Специальное сужение трубочки с ртутью не дает ей вернуться в резервуар без встряхивания. Поэтому прибор показывает максимальную температур за 10 минут процедуры. Высокая точность и низкая цена до сих пор обеспечивают ему широкое распространение в быту и медицинских учреждениях. Тем не менее, из-за токсичности ртути многие страны отказались от градусников на ее основе. В России такой запрет вступит в силу в 2020 году.

Электронный термометр основан на другом принципе: вместо изменения объема жидкости — изменение сопротивления проводника. Чем выше температура — тем ниже сопротивление. Чаще всего в качестве проводника используют платину, распыленную на керамику. Эти устройства значительно дороже, требуют элемента питания, а со временем их надо калибровать. Но с другой стороны, они столь безопасны, что для маленьких детей их производятся в виде соски. Еще одним плюсом электронного устройства стало снижение времени измерения с 10 до 1 минуты.

Инфракрасный цифровой термометр — тоже разновидность электронного. Принцип его действия крайне прост: фотодатчик прибора улавливает инфракрасного излучение, которое выделяет или отражает тело. Чем больше объект — тем дальше может быть расстояние между ним и прибором. Измерение температуры в течение одной секунды на лбу, виске или в ухе при минимальном контакте с кожей сделали бы его монополистом термометрии, если бы не высокая стоимость прибора.

Жидкокристаллический термометр имеет вид тонкой полоски, которую надо прикладывать ко лбу. Он работает на основе жидких кристаллов, меняющих цвет под действием температуры. Прибор занимает мало места, не требует батареек, не бьется, измеряет температуру за 15 секунд, доступен по цене и тоже вполне мог бы претендовать на захват рынка, но низкая точность измерений держит его на нишевых позициях.

Русская планета

Термометрия на предприятии

Организация термометрии сотрудников на территории заказчика  

 

В период эпидемии COVID-19 работодатели обязаны обеспечить проведения ежедневной термометрии своих сотрудников и посетителей. При выявлении повышенной температуры работник должен быть отстранен от выполнения своих обязанностей.

(Постановление №2 от 16.03.2020 года «О проведении дополнительных санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий по недопущению завоза и распространения новой коронавирусной инфекции, вызванной COVID-19 в городе Санкт-Петербурге»).

 

Почему стоит обратиться к нам?

Компания «Медкомиссия №1» имеет большой успешный опыт по проведению выездных медосмотров, организации медпунктов и других медицинских услуг на территории заказчика. Мы готовы организовать ежедневное измерение температуры ваших сотрудников в любой точке Санкт-Петербурга и Ленинградской области. Термометрия проводится квалифицированным медицинскими работниками с использованием качественных бесконтактных инфракрасных термометров.

 

Кому необходимо проведение термометрии?

Измерение температуры проводится в первую очередь сотрудникам предприятия перед началом рабочего дня или в течение него. В отдельных случаях рекомендуется проводить термометрию не только среди собственного персонала, но и среди клиентов и посетителей компании.

 

Как происходит измерение температуры?

Медицинский работник измеряет температуру при входе в организацию бесконтактным методом с помощью высокоточных термометров. Используются все необходимые средства индивидуальной защиты. Процедура занимает минимальное количество времени, не нарушая темп работы. Показания фиксируются в журнале.

 

Что делать, если у сотрудника повышена температура?

При выявлении повышенных показаний, сотрудника необходимо отстранить от работы и отправить домой. При необходимости мы также готовы провести комплексное тестирование на коронавирус и анализы на антитела к коронавирусу.

 

Можно ли проводить термометрию самостоятельно?

Проведение термометрии лучше доверить медицинским работникам с опытом применения бесконтактных тепловизоров. При неправильном использовании прибора неизбежны искаженные результаты измерения температуры, в результате чего можно пропустить вспышку заболевания в коллективе.

 

Позвоните нам по телефону +7 (812) 380-82-54 , и мы сформируем коммерческое предложение, соответствующее вашим потребностям.

 

 

 

97 по Фаренгейту. Кто придумал измерять температуру? | История | Общество

Склянки с шариками

То, что тело здорового человека имеет постоянный уровень теплоты, первым отметил итальянский врач и анатом эпохи Возрождения Санторио Санторио (1561–1636 г.). Отклонение от этого уровня он оценивал как состояние болезненное. Санторио изобрёл первый термоскоп: громоздкий чудо-прибор, существовавший в единственном экземпляре.

В XVII веке в Европе для измерения температуры использовалось множество оригинальных приборов. При дворе великого герцога тосканского Фердинанда II были, например, стеклянные резервуары, напоминающие лягушат, частично заполненные жидкостью. На её поверхности плавали разноцветные шарики разной плотности. Когда жидкость согревалась, самые тяжёлые шарики опускались на дно. Чем меньше шариков на поверхности, тем выше температура у больного.

Первый надёжный спиртовой термометр изобрёл немецкий учёный Габриель Фаренгейт в 1724 году. Он предложил шкалу, по которой наша нормальная температура обозначалась как 97 градусов. Однако благодаря шведскому астроному и физику Андерсу Цельсию она всё-таки стала считаться как 36,6. Всем знакомая температурная шкала была предложена Цельсием в 1742 году.

Вундерлих

А вот тому, что пациентов в больнице будят каждый день рано утром, чтобы поставить им градусник, мы обязаны немецкому врачу Карлу Вундерлиху.

Хотя о повышении температуры при болезни знали и в древности, впервые измерять её больным в клинике стал именно он. В 1868 году Карл Вундерлих выпустил книгу «Температура при болезнях». В ней были наблюдения за измерениями температуры у 25 тысяч больных с 32 разными заболеваниями.

Предварительно Вундерлих и его сотрудники провели колоссальную работу. Они измеряли температуру больным два раза в день, строили графики, соотнося её изменение с развитием инфекционно-воспалительных процессов.

Получив результаты ста тысяч измерений (всего их было произведено более миллиона!), Вундерлих сделал вывод, что слежение за температурой помогает диагностировать болезнь и делать прогноз её дальнейшего хода. Он выяснил, что при определённых болезнях температура имеет и определённые (и неизменно повторяющиеся) закономерности. Один из историков медицины сказал о нём: «Он устранил понятие лихорадки как болезни, оставив её только симптомом».

Сам Вундерлих писал: «Врач, который не использует термометрию в своей работе, походит на слепого, который пытается определить цвет с помощью осязания».

Карл Вундерлих выделил и суточные максимум и минимум температуры, и именно после его работы в клиниках сложилась традиция измерять температуру в шесть утра и шесть вечера.

Градусники

Конечно, можно определять температуру и на ощупь. Кто ни прикладывал руку ко лбу, пытаясь угадать, насколько она повышена. Но градусник всё-таки предпочтительнее. Когда-то у врачей было два вида термометров со шкалой Цельсия: один — с тридцати до сорока пяти градусов, другой — от пятнадцати до тридцати. Это были серьёзные диагностические инструменты, на содержание и проверку которых тратились значительные средства.

Производство привычных для нас градусников наладилось довольно поздно даже в промышленно развитых Англии и Германии. В России в 1920 году было, например, не более шести тысяч импортных термометров. И только спустя восемь лет удалось наладить производство отечественных.

Кстати, из шести способов измерения температуры, среди которых такой редкий, как «в ушном канале», подмышку обычно используют просто потому, что этот способ самый удобный. Хотя и наименее точный. Более того, температура с левой и правой стороны отличается на 0,1–0,3 градуса. Если разница больше, это указывает на воспаление с той стороны, где цифра выше.

А ещё кто-то очень хорошо сказал: температура — это «организованный и координированный ответ организма на болезнь».

Смотрите также:

Термометрия и роль лихорадки в медицине

Клиническая термометрия — еще один пример перехода медицины от искусства к науке.

ДОБАВИТЬ ТЕМУ В СООБЩЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Получать электронные письма, когда новые статьи публикуются на

Пожалуйста, укажите свой адрес электронной почты, чтобы получать электронные письма, когда новые статьи публикуются на .Подписаться Нам не удалось обработать ваш запрос. Пожалуйста, попробуйте позже. Если у вас по-прежнему возникает эта проблема, свяжитесь с нами по адресу [email protected]

Назад к Хелио

Связь между теплом тела — или лихорадкой — и болезнью была тысячи лет назад, но клиническая польза температуры тела не была полностью понимали до 1800-х гг.

Хотя это будет много лет спустя, когда врачи, наконец, понимать, что повышенная температура тела означает повышенную выработку антител перед лицом болезней ранние эксперименты с показаниями температуры помогли профессия, чтобы начать отслеживать прогрессирование болезней, даже если бы врачи могли сделать мало для их лечения.

Много веков назад вместо указания на основное заболевание инфекции, лихорадка считалась самой болезнью. Если у вас был один, это было плохие новости.


А патент на «клинический» термометр, который был разработан, чтобы быть нагрет до точки выше, чем указано на его температурной шкале без ломать. Это позволит нагреть прибор до температуры кипения в течение целей стерилизации.

Источник: Патент США и Ведомство по товарным знакам; Патентный поиск Google

Лихорадку определяли, приложив руку к телу пациента.Воспаленные части тела были горячими на ощупь, что часто указывало на инфекцию. Это было признано еще Гиппократом, который настаивал на том, чтобы врачи исследовать температуру, «распознавать ее признаки и использовать средства для ее повышения». температуры при снижении и понижении ее при повышении». ускоренный пульс, использовался как показатель успеха многих ранних медицинские процедуры, такие как кровопускание. Когда пустили кровь, больной охладились, и их пульс замедлился, что указывало врачу, что лихорадка была стихает.

Однако с первым изобретением открытого термометра Галилеем в В конце 1500-х годов начались попытки адаптировать изобретение для измерения температура человеческого тела.

Около 1612 года Санкторио Санкториус изобрел первую сырую нефть. версия термометра, как мы думаем о нем сегодня. Он описал изобретение в «De Statica Medicina» в 1614 году. Санкторио, вероятно, был первым врачу попытаться начать делать выводы о болезни на основании показания термометра.Его ранние версии инструмента были громоздкими и часто требуется много времени, чтобы получить точные показания.

Прорыв произошел в 1714 году, когда Габриэль Фаренгейт изобрел ртуть. термометр. Он обнаружил, что Меркурий расширяется и сжимается быстрее, чем воды, что позволяет врачам быстрее измерять температуру пациента.

Прибор стал набирать популярность в медицине с помощью Герман Бурхаве, а точнее, два его ученика Джерард Л.Б. Ван Свитена, основателя Венской медицинской школы, и Антона де Хаена. Де Хаен был инструктором в Венской больнице, и он интегрировал использование термометр в его прикроватной рутине. Он инструктировал своих учеников, что Термометр был гораздо более точным способом определения температуры, чем рука и сделал несколько замечаний о термометрии. К ним относилось увеличение температуры у пожилых людей разница в восприятии температуры температуры больного и фактической температуры, а также изменение температуры как признак выздоровление.

Несколько десятилетий спустя Антуан Сезар Беккерель и Жильбер Бреше были первым определил, что 37ºC или 98,6ºF – это температура тела здорового взрослого человека.

Тем не менее, ранняя окончательная работа о клинической была опубликована Карлом Вундерлихом в 1868 году. Eigenwarme in Krankheiten» стала кульминацией 15-летнего наблюдения. температуры в больничных палатах. Примерно с 1851 года Вундерлих начал измеряйте температуру пациентов не реже двух раз в день, до четырех-шести раз в день, когда у больного поднялась температура.По этим данным, взятым из примерно 25 000 пациентов, он смог определить и наметить определенные черты которые отслеживали развитие болезней, доказывая, что «болезнь подчинялась фиксированные законы».

По мере роста популярности термометрии среди врачей возникло и желание вырос, чтобы адаптировать практику, чтобы она была более полезной для повседневного врачевания. В время самым популярным местом для определения температуры была больная подмышка. Другие области, такие как пах, прямая кишка, уретра или влагалище, где считается слишком интимным, а рот слишком пронизан микробами.Не было до тех пор, пока конце 1800-х годов и признание важности алкоголя и других агентов в качестве дезинфицирующих средств, что привело к росту популярности оральной термометрии.

Конструкция термометра от модели длиной в фут, которая 20 минут, чтобы получить показания более портативной шестидюймовой модели, на которую ушло пять минут. минут, чтобы получить показания, приписывается Томасу Клиффорду Олбатту в 1866 году.

Развитие клинической термометрии в Соединенных Штатах признано Эдуарду Сегену и его сыну Эдуарду.В 1866 году младшие Сеген и Уильям Х. Дрейпер начал регулярно использовать эту практику в больнице Нью-Йорка. С использованием термометрия Сеген впервые ввел термин «жизненные показатели» для температуры, пульса и дыхания. Он и Дрейпер наметили ход лихорадка вместе с жизненными показателями пациента и отличительными симптомами и признаками заболеваний, таких как брюшной тиф, брюшной тиф и другие. Дрейпер отслеживал эти наблюдения в диаграмме, которую он прикрепил к больничным койкам, тенденция, которая распространился на большинство больниц в стране в течение нескольких десятилетий.

К 1870 году Сеген продвигал использование термометрии в домах, а также больницы. Инструмент был описан как инструмент для матерей, чтобы обеспечить полезную информацию врачам и избежать тисков медицинского шарлатанства.

Однако, несмотря на постоянно растущие знания врачей о лихорадке, медицина предоставила мало средств для этого. Лишь в 1975 г. Медицинское сообщество поняло, что лихорадка выполняет определенную функцию. Увеличение температура тела, связанная с лихорадкой, приводила к увеличению антител производства, что помогло бороться с инфекцией.Фактически, в 1993 г. Организация рекомендовала воздержаться от использования препаратов, снижающих лихорадку у детей в развивающихся странах. Но эту рекомендацию может быть сложнее принимать в развитых странах, где лекарства гораздо более доступны и комфорт пациента часто является высоким приоритетом.

С момента своего изобретения термометр изменился и адаптировался как наука. и передовые технологии. Хотя внешний вид мог измениться, основные функции прибора нет. – Лия Лоуренс

Для получения дополнительной информации:

  • Блюменталь И. JR Soc Med . 1997;90:391-394.
  • Халлер Дж.С. West J Med . 1985; 142:108-116.
  • Пирс JMS. Q J Med . 2002;95:251-252.

ДОБАВИТЬ ТЕМУ В СООБЩЕНИЯ ПО ЭЛЕКТРОННОЙ ПОЧТЕ

Получать электронные письма, когда новые статьи публикуются на

Пожалуйста, укажите свой адрес электронной почты, чтобы получать электронные письма, когда новые статьи публикуются на .Подписаться Нам не удалось обработать ваш запрос. Пожалуйста, попробуйте позже. Если у вас по-прежнему возникает эта проблема, свяжитесь с нами по адресу [email protected]

Назад к Хелио

Термометрия — обзор | ScienceDirect Topics

Уже более века термометр занимает лидирующие позиции среди клинических инструментов, используемых для различения здоровья и болезни и для наблюдения за течением болезни.К сожалению, на термометрические измерения влияет множество переменных, которые слишком часто игнорируются при интерпретации значимости клинических показаний температуры.

Анатомическая изменчивость

Хотя клиницисты часто рассматривают показания температуры в различных анатомических областях как эквивалентные приблизительные значения температуры тела, 1 ни одна температура не дает исчерпывающего описания теплового состояния человеческого тела. 12 Это потому, что тело имеет много разных температур, каждая из которых соответствует определенной части тела.Тем не менее внутри корпуса есть два основных тепловых отсека, заслуживающих особого внимания: оболочка и ядро. 12,13

Оболочка, состоящая в основном из кожи, подкожного жира и костей, изолирует ядро ​​от внешней среды. Сердцевина, основными компонентами которой являются головной мозг, грудные органы, артериальная и центральная венозная кровь, хотя и изолирована оболочкой, имеет собственные температурные градиенты, возникающие в результате различий в скорости метаболизма, характере кровотока и рассеивании тепла в мозгу. различных органов, содержащихся в нем.Даже в исходных условиях органы с более высокой скоростью метаболизма имеют более высокую температуру, чем органы с более низкой скоростью метаболизма, и могут быть на 1,3°C (2,3°F) выше, чем температура артериальной крови. 14 Кроме того, ткани, расположенные близко к коже, обычно имеют более низкую температуру, чем ткани, расположенные глубже. 13 Хотя такие различия обычно невелики, температура мышц заметно повышается во время энергичных упражнений по сравнению с менее метаболически активными органами. Во время шока и в экстремальных условиях окружающей среды региональные анатомические колебания температуры также могут быть преувеличены. Когда-то ректальные измерения считались наиболее практичным и точным способом получения рутинных оценок внутренней температуры. Однако показания ректальной (и толстой кишки) постоянно выше, чем показатели, полученные в других местах (даже в крови из легочной артерии), что, по предположению некоторых специалистов, может быть вызвано теплом, выделяемым в результате метаболической активности фекальных бактерий, 13 даже несмотря на то, что раннее исследование не показало значительного снижения ректальной температуры после уменьшения содержания бактерий в толстой кишке.Однако значительное влияние на ректальную температуру оказывает и кровь, возвращающаяся к ядру от нижних конечностей, так как внутренняя подвздошная вена проходит вблизи аноректального канала. Так, во время шока сердцевинная область расширяется, оболочка сморщивается, 12 и перфузия прямой кишки заметно ухудшается, в результате чего ректальная температура значительно отстает от быстро повышающейся или падающей центральной температуры. 15 По этой причине Houdas и Ring 16 пришли к выводу, что ректальная температура обеспечивает надежную аппроксимацию внутренней температуры только в том случае, если пациент находится в тепловом балансе.Сообщалось, что у новорожденных и маленьких детей, даже при отсутствии шока, ректальная температура, измеренная по стандартной методике, плохо коррелирует с центральной температурой, измеренной с помощью глубокого ректального (толстокишечного) зонда. 17,18

Термометрия и интерпретация температуры тела

Biomed Eng Lett. 2019 февраль; 9(1): 3–17.

Wenxi Chen

Лаборатория биомедицинских информационных технологий, Исследовательский центр передовых информационных наук и технологий, Университет Айдзу, Айдзу-Вакамацу, Фукусима, Япония

Лаборатория биомедицинских информационных технологий, Исследовательский центр передовых информационных наук и Технология, Университет Айдзу, Айдзу-Вакамацу, Фукусима, Япония

Автор, ответственный за переписку.

Поступила в редакцию 6 января 2019 г.; Пересмотрено 28 января 2019 г .; Принято 31 января 2019 г.

Copyright © Корейское общество медицинской и биологической инженерии, 2019 г. Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

В статье рассмотрено историческое развитие и современное состояние термометрических технологий измерения температуры тела человека (ТТ) с двух сторон: методология измерения и интерпретация значимости. С тех пор, как Вундерлих провел первое систематическое и всестороннее исследование БТ и его связи с заболеваниями человека в конце 19 века, БТ служил одним из наиболее фундаментальных показателей жизнедеятельности для клинической диагностики и ежедневного медицинского обслуживания.Кратко описывается физиологическое значение заданного значения БТ и терморегуляторных механизмов. Влиятельные детерминанты измерения БТ тщательно исследованы. Три типа измерения БТ, т. е. внутренняя температура тела, температура поверхности тела и базальная температура тела, классифицируются в соответствии с положением измерения и уровнем активности. При сравнении измерения температуры в промышленных областях упоминаются особенности технологических и биологических аспектов измерения БТ.Методологии, используемые для измерения БТ, сгруппированы в инструментальные методы и математические методы. Инструментальные методы используют результаты измерений БТ непосредственно от термочувствительных датчиков и электронных приборов путем сочетания фактического и прогнозного измерения, инвазивного и неинвазивного измерения. Математические методы используют несколько численных моделей, таких как модель множественной регрессии, модель авторегрессии, модель, основанную на механизме терморегуляции, и метод, основанный на фильтре Калмана, для косвенной оценки БТ на основе некоторых соответствующих показателей жизнедеятельности и факторов окружающей среды.Методы термометрии подразделяются на инвазивные и неинвазивные, контактные и бесконтактные, прямые и непрямые, свободные и ограниченные, 1-D и n-D. Всесторонняя интерпретация БТ имеет такое же значение, как и измерение БТ. Два режима применения BT подразделяются на приложения в реальном времени и долгосрочные приложения. В связи с быстрым развитием инфраструктуры IoT, аналитики больших данных и платформ искусственного интеллекта обсуждаются перспективы будущего развития термометрии и интерпретации BT.

Ключевые слова: Температура тела, Термометрия, Термометр, Измерение температуры тела, Интерпретация температуры тела, Анализ температуры тела. Многие виды органелл разбросаны по всей плазме внутри живых клеток и окружены клеточными мембранами. Органеллы очень активны и постоянно общаются друг с другом через мембранные контакты.Межорганельные связи играют незаменимую роль в регуляции биохимических процессов и необходимы для функционирования клеток и гомеостаза организма. Митохондрии являются одними из важнейших органелл. Различные биохимические процессы протекают в митохондриях, где автономно и ритмично работают микрохимические фабрики по синтезу и разложению сложных химических реагентов. Надлежащее удержание и своевременная регуляция температуры и давления необходимы для этих биохимических процессов, чтобы обеспечить метаболическую активность для функций организма и соответствующую реакцию на эндогенные и экзогенные стимуляторы.

В клинических условиях четыре основных жизненно важных показателя, т. е. частота сердечных сокращений (ЧСС), температура тела (ТТ), артериальное давление (АД) и частота дыхания (ЧД), обычно измеряются в качестве показателей для оценки основных функциональных возможностей организма и эффективности.

Первое комплексное исследование БТ и его связи с заболеваниями человека было проведено Карлом Рейнгольдом Августом Вундерлихом в конце 19 века. Он утверждал, что измерение БТ «является частью нашего метода диагностики или наблюдения за болезнью, который необходим во всех случаях, когда температура колеблется, очень полезен во многих сомнительных случаях и вспомогательный почти во всех случаях.[2]

Суть температуры и температуры тела

Постоянные внутренние колебательные и вращательные движения в молекулах генерируют тепло, или тепловую энергию. Суммарная тепловая энергия зависит от типа и массы молекул вещества. Температура – ​​это мера средней тепловой энергии молекулярных движений, не зависящая от свойств вещества.

Так же, как многие химические реакции зависят от температуры, биохимические процессы протекают внутри живых клеток и находятся под сильным влиянием БТ.Эти биохимические процессы в совокупности называются метаболизмом и делятся на катаболический и анаболический метаболизм. Катаболический метаболизм представляет собой экзотермическую реакцию, которая разбирает более крупные молекулы на более мелкие, например, расщепление молекулы глюкозы на две молекулы пирувата с сохранением энергии в виде аденозинтрифосфата (АТФ) и восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (НАДН), высвобождаемых во время этого биохимического процесса. Анаболический метаболизм представляет собой эндотермическую реакцию, в ходе которой меньшие молекулы объединяются в более крупные, например, соединение аминокислот с образованием белка.

Человеческое тело является гомеотермным организмом, который поддерживает свою температуру на определенном уровне, чтобы координировать свою метаболическую активность с помощью присущих ему терморегуляторных механизмов. BT указывает среднюю тепловую энергию человеческого тела, вырабатываемую метаболизмом в организме.

Вундерлих заявил: «Отклонения от нормального хода температуры, безусловно, следует рассматривать как значительные и никогда не возникающие без должной причины… Обнаружение аномальной температуры у мужчин, которые ранее проявляли нормальную степень тепла, является, следовательно, средством обнаружения или подтверждения наличия латентного заболевания.” [2]

Нормальная БТ (нормотермия) является основной предпосылкой для правильного функционирования организма. Аномальная БТ может быть либо гипертермией (слишком высокой), либо гипотермией (слишком низкой), и оба температурных состояния могут изменять метаболическую активность, нарушать органическую функцию и вызывать повреждение тканей. Даже небольшие отклонения могут вызвать значительные изменения функций организма. Повышенный БТ ​​приводит к значительному снижению умственной и физической работоспособности. С другой стороны, снижение БТ может привести к нарушению сознания или, в крайних случаях, к сосудистой недостаточности.

Заданное значение БТ и механизмы терморегуляции

Поддержание БТ в надлежащем диапазоне имеет важное физиологическое значение. Нормальный БТ ​​был статистически исследован Вундерлихом путем сбора нескольких миллионов наблюдений, полученных от примерно 25 000 субъектов с 1861 года с использованием ртутного термометра, измеренного в подмышечной впадине. Было подсчитано, что среднее нормальное значение БТ подмышечной впадины составляет 37,0 °C, а в норме колеблется в пределах от 36,2 до 37,5 °C [3].

Механизмы терморегуляции играют важную роль в поддержании физиологического гомеостаза.В гипоталамусе есть терморегуляторный центр, отвечающий за регулирование притока и потери тепла, чтобы поддерживать БТ на эталонном заданном уровне в ограниченном диапазоне, чтобы тело функционировало должным образом при изменении внешней и внутренней среды.

Заданная точка регулируется и стабилизируется главным образом передним ядром гипоталамуса и прилегающей преоптической областью гипоталамуса. Поскольку их температура отклоняется от заданного значения по умолчанию из-за различных стимуляторов, терморецепторы преобразуют эти стимулы в нервные импульсы, а эндокринная система инициирует увеличение или уменьшение выработки или рассеивания энергии, чтобы вернуть температуру к заданному значению.

Стимуляторы включают проприоцепцию, экстероцепцию и интероцепцию. Терморецепторы, такие как кожные сенсорные рецепторы, являются экстерорецепторами для получения тепловых раздражителей горячего и холодного. Они являются конечными ветвями тонких миелинизированных волокон А δ и немиелинизированных С волокон. Волокна A δ являются холодовыми рецепторами и активируются при температуре около 10–35 °C. Волокна C являются тепловыми рецепторами и активируются при температуре около 35–45 °C.

Хотя температура поверхности тела может быть допустимой в широком диапазоне и достигать близкой к 0 °C в экстремальных условиях, внутренняя температура тела по-прежнему поддерживается на рациональном физиологическом уровне около 37. 0 °C за счет механизмов терморегуляции.

В жаркой среде вазодилатация увеличивает кровоток в артериолах через артерии и перенаправляет кровь в поверхностные капилляры под кожей, чтобы ускорить потерю тепла за счет конвекции и проводимости. Потоотделение — это ответный способ потери тепла путем испарения воды через экзокринные потовые железы под кожей к поверхности кожи.

В условиях холода вазоконстрикция приводит к сокращению артериол и меньшему количеству крови течет к поверхностным капиллярам под кожей, больше крови возвращается от кожи к центру тела и, следовательно, предотвращает потерю большего количества тепла кровью в окружающую среду через поверхность кожи.Кроме того, активируются и другие эффективные ответные экзотермические механизмы для поддержания стабильной внутренней температуры. Помимо мышечной дрожи и подавления потоотделения, не вызывающий дрожи белок термогенин (разобщающий белок 1, или UCP1) в митохондриях бурой жировой ткани будет метаболизироваться и выделять тепло для повышения внутренней температуры.

Тем не менее, на молекулярном уровне пока не найдено доказательств того, какие гены участвуют в определении заданного значения в механизмах терморегуляции.Стимуляторы гипоталамуса производятся путем сравнения центральной и периферической температуры и обработки другой информации о показателях жизнедеятельности для активации механизмов терморегуляции, которые кажутся адаптивными процессами с вычислительной и негенетической точки зрения [4].

Факторы, влияющие на BT

На измерение BT влияет множество факторов. Измеренное значение БТ зависит не только от физиологических аспектов, таких как патологические явления и состояние здоровья, но также и от антропологических атрибутов и параметров измерения [5, 6].

В физиологических аспектах гипертермия возникает из-за того, что организм вырабатывает или поглощает больше тепла, чем может рассеять при воспалительных заболеваниях или длительном воздействии высокотемпературной среды. Механизмы терморегуляции не в состоянии справиться с жарой и в конечном итоге вызывают повышение БТ. Гипертермия обычно приводит к головной боли, спутанности сознания, утомляемости, обезвоживанию и, наконец, опасна для жизни.

Напротив, гипотермия возникает из-за чрезмерного воздействия окружающей среды с низкой температурой, когда тело теряет тепло быстрее, чем может производить тепло.Субъекты, страдающие психическими заболеваниями и слабоумием, могут не ощущать холода и, как правило, слишком долго остаются на улице при низких температурах. Злоупотребление алкоголем или наркотиками также может ухудшить способность суждения о простуде. Некоторые патологические состояния, такие как гипотиреоз, артрит, обезвоживание, диабет и болезнь Паркинсона, могут влиять на способность человека поддерживать стабильную внутреннюю температуру тела или ощущать холодовые раздражители.

Антропологические признаки включают возраст, пол, массу тела, рост, психологический статус, биоритмическую фазу и стадию менструального цикла у женщин.Параметры измерения включают уровень физической активности (бодрствование или сон, отдых или физические упражнения), прием пищи и способ измерения, время измерения в течение дня, положение для измерения и факторы окружающей среды.

Типы BT

Диапазоны BT широко варьируются в зависимости от различных физиологических и метрологических факторов, как указано выше. Для измерения ВТ доступны многие положения, такие как подъязычное, подмышечное, паховое, шея, прямая кишка, влагалище, пищевод, барабанная перепонка, наружный слуховой проход, носовая полость, мочевой пузырь, пищеварительный тракт, грудная клетка и лоб.Значения нормотермии БТ, измеренные сублингвально, колеблются от 33,2 до 38,2 °С [7]. При этом БТ также можно измерять в любое время суток, разница между максимумом и минимумом в сутки для здорового человека может достигать около 1,0 °С [6].

На практике обычно используются три типа измерения БТ: центральная температура тела (CBT), поверхностная температура тела (SBT) и базальная температура тела (BBT) в зависимости от места измерения и уровня активности.

Для оценки физиологической уставки БТ по умолчанию для правильного функционирования организма предпочтительнее использовать КПТ. CBT обозначает БТ, измеренную в глубоких положениях тела, и считается рабочей температурой всех внутренних органов внутри тела, особенно в глубоких структурах тела, таких как мозг, сердце и печень, которые являются ближайшими БТ как репрезентативными. суррогат физиологического заданного значения БТ по сравнению с температурой периферических тканей. КПТ обычно поддерживается в узком диапазоне, чтобы основные метаболические реакции могли протекать должным образом, а функции организма могли быть эффективно оптимизированы.Значительное повышение КПТ (гипертермия) или депрессия (гипотермия) могут привести к нарушению работы организма.

ПТ, измеренные в таких местах, как прямая кишка, пищевод, пищеварительный тракт, носоглотка, мочевой пузырь, матка и дуга аорты, с помощью инвазивных средств, таких как игла или катетер, широко используются в качестве измерений КПТ. Хотя БТ дуги аорты обычно считается физиологически наиболее точным показателем КПТ, КПТ, измеренная в прямой кишке, используется в качестве клинического золотого стандарта КПТ.

Помимо КПТ, с учетом места измерения, СПО представляет собой значение, измеренное в подъязычной области, подмышечной впадине, паху, шее, ухе (барабанная полость, наружный слуховой проход), грудной клетке, лбу и других участках поверхности тела. SBT легко измерить неинвазивно, но он чувствителен к факторам окружающей среды. Например, плохой контакт между поверхностью тела и термометром может привести к артефактам измерения. Горячие или холодные напитки и дыхательный поток могут повлиять на измерение перорального БТ. SBT обычно ниже, чем CBT.При одновременном измерении сублингвальной и ректальной БТ у субъекта первая БТ примерно на 0,5 °C ниже, чем вторая.

Принимая во внимание уровень активности, когда тело находится в наиболее спокойном состоянии с самой низкой скоростью обмена веществ (обычно во время сна), измеренные значения БТ определяются именно как БТТ, которые обычно используются для оценки менструального цикла у женщин. До появления полностью автоматического непрерывного термометра БТ практическая БТТ традиционно измерялась сублингвально утром сразу после пробуждения ото сна и до того, как была предпринята какая-либо физическая активность, хотя температура, измеренная в это время, несколько выше, чем истинная БТТ.

Термометрия ТТ

Древние врачи использовали свои руки, чтобы ощутить ТТ, прикасаясь к предмету, как показано на рис. . БТ использовался как один из старейших барометров не только для диагностики болезней человека, но и для пропаганды ежедневного ухода за собой. Древняя медицинская книга «Пульсология», которая, по оценкам, была составлена ​​до 168 г. до н.э. и раскопана в 1973 г. в городе Чанша, Китай, содержала пояснение к содержательной пословице «держи голову в прохладе, а ноги в тепле» и рассказывала нам, как достичь лучших результатов. сон [8, 9].

Архаичный метод диагностики заболеваний с использованием разницы температур тела между головой и ступнями при прикосновении к предмету

Поскольку была установлена ​​связь между температурой и расширением материалов, одним из первых инструментов для измерения температуры была стеклянная колба, был частично погружен в воду, и его движение вверх или вниз зависело от изменения температуры. Многие материалы, такие как спирт, ртуть и галлий, также использовались позже для измерения температуры.

Для количественного измерения температуры одна из первых температурных шкал была разработана в 1701 году Оле Кристенсеном Рёмером для количественного определения температуры между двумя фиксированными точками, при которых вода кипит и замерзает [10].

Шкала Фаренгейта была создана Габриэлем Даниэлем Фаренгейтом в 1724 году, которая делила диапазон температур между точками плавления и кипения воды на 180 равных интервалов в градусах Фаренгейта (°F). Шкала Цельсия была изобретена в 1742 году Андерсом Цельсиусом, который разделил диапазон температур между температурами замерзания и кипения воды на 100 равных делений в градусах Цельсия (°C).Шкала Кельвина (К) была разработана Уильямом Томпсоном Кельвином в 1848 году, которая расширила шкалу Цельсия до абсолютного нуля, уровня температуры, при котором полностью отсутствует тепловая энергия.

Эти три вида температурных шкал стали метрологической основой современной термометрии. Хотя для измерения BT используются как шкала Фаренгейта, так и шкала Цельсия, первая используется в основном в Соединенных Штатах, а вторая — в большинстве других стран.

На сегодняшний день разработано множество методологий, основанных на механизмах передачи тепловой энергии, таких как излучение, теплопроводность и конвекция.Многие зависящие от температуры свойства, такие как скорость звука и резонанс, электрический импеданс, химическая реакция и металлическая проводимость, использовались для измерения температуры в различных областях промышленности с помощью различных методов, лежащих в основе большого разнообразия химических и физических принципов, таких как термография, эвапорография, спектроскопия и оптическая интерферометрия.

При сравнении промышленных измерений следует отметить два особых аспекта измерения BT. Технологически измерение БТ находится в более низком диапазоне температур, но требует более высокого разрешения, более быстрого отклика, лучшей воспроизводимости и стабильности, лучшего сродства и минимального воздействия на органы, ткани и физиологические состояния человека.С биологической точки зрения, по другую сторону строгих технических требований, переплетение множества показателей жизнедеятельности и интерактивная причинно-следственная связь с факторами окружающей среды, учитываемыми механизмами терморегуляции, предоставляют нам богатые информативные возможности для измерения БТ другими альтернативными способами. В измерение БТ вводятся две категории методологии: инструментальные методы (прямое измерение БТ) и математические методы (косвенное измерение БТ).

Инструментальные методы

Инструментальные методы используют непосредственно результаты измерений БТ.Тепловая энергия передается тремя способами: конвекцией, теплопроводностью и излучением. Эти явления используются для разработки различных термометров, основанных на их физических и химических принципах преобразования тепловой энергии в показания температуры. В этом виде термометрии есть две основные части: преобразователь и приборы. Преобразователь преобразует тепловую энергию или температуру в другие формы энергии. Прибор обрабатывает преобразованную величину, чтобы сделать ее видимой и разборчивой на температурной шкале.

Преобразователи

Любое вещество с температурно-зависимыми свойствами, такими как объем, плотность, удельное сопротивление и скорость, может служить преобразователем для измерения температуры.

Галилео Галилей впервые в 1593 году использовал воду в качестве преобразователя для измерения изменений температуры на основе ее свойства теплового расширения и сжатия в объеме. маркировка. Поскольку плавучесть воды меняется в зависимости от температуры, некоторые колбы тонут, а другие плавают, самая низкая колба показывает текущую температуру.Спирт был заключен в стеклянную трубку в качестве чувствительной жидкости вместо воды великим герцогом Тосканы Фердинандом II в 1654 году. Однако ни один из них не был достаточно точным. Жидкая ртуть использовалась Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом в качестве чувствительного к температуре преобразователя в 1714 году. Он также изобрел шкалу Фаренгейта в 1724 году для описания точных показаний температуры, которая определяла 180 градусов между точками замерзания и кипения воды. Температура замерзания составляла 32 °F, а температура кипения — 212 °F [11].

Помимо вышеперечисленных жидкостей, многие металлы, такие как платина, никель, алюминий и вольфрам, также подвержены изменению температуры, их удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры.

Датчик температуры сопротивления (RTT) состоит из тонкой проволоки, намотанной на керамический или стеклянный сердечник. Проволока RTT представляет собой чистый металл, обычно платину, никель или медь. Эти металлы имеют точную зависимость между сопротивлением и температурой [12]. Их температурный коэффициент (К -1 ) порядка 10 -3 , удельное сопротивление (Ом·м) порядка 10 -8 .

Например, медь имеет приблизительно линейную зависимость между сопротивлением и температурой в широком диапазоне температур.

где, R 0 – сопротивление металла при известной температуре Тл 0 ; R — сопротивление при Тл — измеряемая температура; α=1RdRdT – температурный коэффициент металла.

Вольфрам, напротив, демонстрирует приведенное ниже соотношение мощностей:

RTT имеют более высокую точность и воспроизводимость и обычно используются для измерения температуры ниже 600 °C.

Термистор представляет собой полупроводниковый резистивный преобразователь температуры, изготовленный из спеченных оксидов металлов, таких как марганец, кобальт, никель, железо или медь. Это может быть от двух до четырех смесей, формованных в различные формы при температуре 1200–1500 °С.

Удельное сопротивление ρ термистора при температуре Тл выражается как

, где E г – ширина запрещенной зоны полупроводника, k 9025 – постоянная Больцмана.

Термистор подходит для измерения BT, когда требуется относительно более высокое разрешение в узком диапазоне температур.

Термисторы обладают такими важными характеристиками, как высокая чувствительность (от − 2,8 до − 5,1 %/°C), простота изготовления и миниатюризации в различных формах, выбираемый широкий диапазон значений сопротивления (от десятков Ом до сотен кОм) и широкий диапазон измерения (− 50 до 350 °С).

По сравнению с чистым металлом, таким как платина, в качестве преобразователя температуры, который имеет температурный коэффициент около 0. 0039/K, температурный коэффициент термистора может быть как отрицательным (отрицательный температурный коэффициент, NTC), так и положительным (положительный температурный коэффициент, PTC). Термистор NTC имеет обратно пропорциональную зависимость между температурой и сопротивлением, обычно около - 0,04 / K, т. Е. Чувствительность примерно в 10 раз выше, чем у платинового датчика. NTC обычно используется для измерения БТ, потому что он имеет хорошую линейность в физиологическом диапазоне БТ. PTC имеет положительную пропорциональную зависимость, но низкую чувствительность в диапазоне BT подходит только для измерения более высоких температур (выше 80 °C).

PN-переход также можно использовать в качестве преобразователя температуры. Прямое падение напряжения на прямопроводящем PN-переходе диода или транзистора при постоянном токе прямого смещения демонстрирует превосходную линейную температурную зависимость в широком диапазоне температур. Чувствительность между изменением напряжения и изменением температуры составляет приблизительно 2 мВ/°C и практически линейна в диапазоне от − 40 до + 100 °C [13, 14]. Для термометров БТ также важно высокое разрешение не менее ±0,01 °С во всем диапазоне [15].

Соотношение для температуры T — зависящее от напряжения В на PN-переходе при постоянном токе прямого смещения I можно выразить следующим образом:

Если PN-переход управляется двумя разными токами прямого смещения I 1 и I I 2 2 , соответствующие напряжения падает V 1 и V 2 будет производиться ниже:

, где A является постоянным в зависимости от геометрии соединения , q — заряд электрона, E g — энергия запрещенной зоны и k — постоянная Больцмана.

Когда соотношение двух управляющих токов поддерживается постоянным, разность напряжений линейно пропорциональна температуре. Термометры, основанные на этом принципе, могут быть реализованы либо путем подачи прямоугольного тока на PN-переход [16], либо с помощью двух согласованных устройств, работающих на разных уровнях тока [17].

Термопара использует эффект Зеебека в качестве термоэлектрического преобразователя. Эффект Зеебека — это явление, когда два разнородных проводника или полупроводника соединяются с двух концов; как только существует разница температур между двумя переходами, будет генерироваться градиент напряжения, который зависит от разницы температур между двумя переходами.

Чувствительность некоторых типичных термопар в диапазоне температур 20–40 °C составляет около 41 мкВ/К для меди/константана, около 40 мкВ/К для хромеля/алюмеля и около 6,1 мкВ/К для платины/платины– родий (10%) [15].

Несколько термопар могут быть соединены последовательно или параллельно для формирования преобразователя термобатареи для повышения чувствительности до 36,5 мВ/К [18].

Помимо механизма теплопроводности, который используется для измерения температуры вышеуказанными датчиками, для измерения температуры объекта используется мощность теплового излучения, излучаемого объектом с температурой выше абсолютного нуля.

Мощность теплового излучения человеческого тела также можно использовать для измерения БТ. Пик теплового излучения человеческого тела лежит в дальней инфракрасной области. Инфракрасные датчики для измерения БТ требуют чувствительности в диапазоне 7–14 мкм, который охватывает энергетический спектр теплового излучения поверхности тела.

Существует три типа инфракрасных преобразователей: тепловые преобразователи, фотонные преобразователи (также называемые квантовыми детекторами) и преобразователи поля излучения.Преобразователи поля излучения реагируют непосредственно на поле излучения, но не получили широкого распространения с 1970-х годов.

В тепловых преобразователях падающее инфракрасное излучение поглощается для изменения температуры подложки, а результирующее изменение некоторых физических свойств используется для создания пропорционального выходного электрического сигнала. Они не зависят от длины волны и могут работать при комнатной температуре и использоваться в неохлаждаемых термографических системах, но реагируют медленно и шумно.

Датчики фотонов обнаруживают падающие фотоны, вызванные фундаментальными процессами оптического возбуждения в полупроводниках.Выходной электрический сигнал пропорционален измененному распределению электронной энергии. Хотя им требуется охлаждающее оборудование, а чувствительность зависит от длины волны, они очень чувствительны и быстро реагируют и обычно используются в инфракрасной спектроскопии и инфракрасной термографии [19].

Контрольно-измерительные приборы

Датчики температуры используются для преобразования тепловой энергии или температуры в другие формы энергии и, наконец, в электрический сигнал. Электрический сигнал обрабатывается последующей аппаратурой подавления шума, калибровки, преобразования и визуализации значений BT.Приборы можно разделить на разные режимы измерения по способу обработки измеренного сигнала в показания температуры.

Фактическое и прогнозируемое измерение

Большинство коммерческих автоматических электронных термометров как для SBT, так и для BBT используют два режима измерения, фактический и прогнозный, для получения показаний BT, как показано на рис.  .

Температурно-временные зависимости фактического измерения и прогнозного измерения БТ [20]

Фактическое измерение измеряет фактическую температуру определенного региона в определенный момент с помощью ртутных термометров или автоматических электронных термометров.Термометр кладут на поверхность тела до тех пор, пока температура не перестанет изменяться или не достигнет устойчивой температуры теплового равновесия. Это может занять более 10 минут в подмышечной впадине и около 5 минут во рту.

Прогностическое измерение использует предварительно откалиброванную кривую зависимости температуры от времени и фактическое измерение первых 30–90 с для прогнозирования конечного равновесного значения температуры. Это значительно сокращает время измерения, необходимое для реальных измерений [20].Последние термометры способны выдавать показания БТ всего за 4 с без воздействия посторонних факторов [21].

Инвазивное и неинвазивное измерение

Поскольку СПО, измеренное в некоторых часто используемых положениях, таких как подмышечное, подъязычное или барабанное, не всегда обеспечивает удовлетворительную надежность для точного отражения рабочей температуры тела, измерение КПТ необходимо, особенно в операционной и при длительном трудолюбивых профессий, где мониторинг КПТ в режиме реального времени предпочтительнее и надежнее, чем КПТ.

Первоначальное измерение когнитивно-поведенческой терапии требовало хирургического инвазивного введения головки датчика внутрь человеческого тела. Головка преобразователя обычно изготавливается в виде иглы или катетера, как показано на рис.

Головки преобразователя, в которых термистор соединен с гибким изолированным кабелем, а присоединяемая часть также изолирована и полностью водонепроницаема. a Игольчатый; b Катетерного типа

Несколько позиций, таких как прямая кишка, пищевод, легочная артерия и мочевой пузырь, используются для инвазивного измерения КПТ в медицинских учреждениях.Прямая кишка является одним из наиболее распространенных положений, особенно у младенцев и детей, хотя она не подходит для измерения быстрых изменений из-за задержки реакции. КПТ пищевода измеряется путем введения гибкой головки датчика через рот или нос во время анестезии. Пищевод предпочтительнее из-за его быстрой реакции и близкого расположения к аорте и кровотоку к гипоталамусу. Артерия аорты считается наиболее точным положением, потому что артериальная кровь из глубоких слоев тела измеряется непосредственно с помощью датчика катетерного типа.

Для измерения КПТ в пищеварительном тракте используется термометр капсульного типа для приема внутрь, в котором заключены датчик температуры и радиопередатчик. Профиль КПТ можно непрерывно отслеживать во время процесса, когда он проглатывается и движется к прямой кишке и, наконец, выталкивается из прямой кишки. Один из коммерческих продуктов (CorTemp ® , HQ Inc., Палметто, Флорида, США) и измеренный непрерывный профиль CBT показаны на рисунке (слева и справа соответственно).Он весит 2,75 г, имеет длину 23 мм и диаметр 10,25 мм. По мере того, как капсула движется по пищеварительному тракту, она каждые 20 с передает значения CBT по беспроводной сети на внешний приемник.

Термометр для приема внутрь (CorTemp ® ) и измеренный профиль КПТ у субъекта. Три области, отмеченные пунктирными красными линиями, обозначают a самое высокое среднее значение за 30 минут до начала сна, b самое низкое среднее значение за 30 минут во время сна и c среднее значение за первые 30 минут после пробуждения [22]

Инвазивное измерение когнитивно-поведенческой терапии вызывает у субъекта дискомфорт и раздражение из-за введения зонда и нежелательно даже в медицинских учреждениях. Термометр с проглатываемой капсулой обеспечивает приемлемый уровень точности в качестве суррогатной меры когнитивно-поведенческой терапии, не вызывая слишком большого дискомфорта у субъекта. Эта форма измерения КПТ позволяет непрерывно измерять КПТ и получила более широкое распространение в последнее десятилетие [23].

Идеальное положение для измерения КПТ должно отвечать следующим трем требованиям: (1) безвредно и безболезненно, (2) не зависеть от местного кровотока или других факторов окружающей среды, (3) быстро и надежно отслеживать небольшие изменения температуры артериальной крови [24]. ].

Инвазивные методы с использованием естественных отверстий тела не удовлетворяют первому требованию при длительном наблюдении за пациентами, особенно у младенцев и детей раннего возраста. Хотя инвазивное измерение КПТ может дать точные показания, такие методы имеют очень сложные манипуляционные процедуры, их использование строго ограничено только медицинскими учреждениями.

С начала 1970-х годов для измерения когнитивно-поведенческой терапии было разработано несколько неинвазивных методов, требующих измерения только с поверхности тела.

Предложен метод нулевого теплового потока для неинвазивной оценки КПТ по температуре, измеряемой на поверхности кожи датчиком, состоящим из двух термисторов, куска нейлоновой марли и тонкопленочного нагревательного элемента.Эти компоненты инкапсулированы в многослойный сэндвич с использованием силиконового каучука, как показано на рис. [25].

Схематическая структура головки преобразователя с нулевым тепловым потоком

Два термистора образуют два плеча моста Уитстона, а сигнал дисбаланса от моста управляет цепью нагревателя через усилитель-компаратор и триггер Шмитта. Принцип основан на теплоизоляции между двумя термисторами и их выравнивании при отсутствии теплового потока. Два согласованных термистора зажаты в центре двумя изолирующими слоями.Нижний слой плотно прилегает к поверхности кожи. Утеплитель покрывает верхний изоляционный слой. Выявляется разница температур между двумя термисторами, и нагреватель управляется для поддержания одинаковой температуры обоих термисторов или для минимизации теплового потока между обоими термисторами. Наконец, температура кожи может уравновешиваться глубинной температурой [26].

Этот метод был теоретически проанализирован и экспериментально подтвержден последовательными исследованиями [27, 28]. Конструкция оригинальной головки преобразователя была улучшена, чтобы обеспечить лучшую теплоизоляцию и поддерживать температуру по окружности такой же, как и в центре.

Поскольку метод нулевого теплового потока требует значительной мощности для нагревательного элемента, чтобы компенсировать разницу между двумя термисторами, громоздкие размеры и использование нагревателя не подходят для миниатюризации и долгосрочных измерений. Был предложен метод двойного теплового потока без нагревательного элемента, как показано на рис. [29].

Схематическое изображение головки датчика сдвоенного теплового потока. Два канала теплового потока образуются при покрытии поверхности тела двумя видами теплоизоляторов с разным термическим сопротивлением R 1 и R 2 . R S и R S ′ – термические сопротивления кожи и подкожных тканей по двум каналам; T C — ТОС; T 1 и T 2 – измеренные температуры поверхности кожи под изолятором; T 3 и T 4 – температуры на верхней поверхности изолятора

Головка преобразователя конструктивно построена таким образом, чтобы образовать два разных тепловых пути, включающих двойные каналы теплового потока.Каждый канал имеет пару датчиков температуры, прикрепленных к его двум концам для измерения температуры. Когда измеряют четыре температуры, T 1–4 , в четырех точках и два тепловых сопротивления R S и R S ′ в подкожной клетчатке можно составить одновременные уравнения для решения значения CBT T C без знания теплового сопротивления в подкожных тканях.

Tc=T1+(T1-T2)(T1-T3)K(T2-T4)-(T1-T3)

Коэффициент теплового сопротивления K двух теплоизоляционных материалов определяется путем экспериментальной калибровки.

K=(T0-T2)(T1-T3)(T0-T1)(T2-T4),

где T 0 – заданная температура воды в калибровочном термостате.

Тем не менее, оба вышеуказанных метода не могут указать, какая глубина КПТ измеряется под кожей. Другие аспекты, такие как влияние конструкции зонда и теплоизоляции на характеристики измерения и время отклика, оставались неоднозначными.

Путем математического моделирования путем построения трехмерной модели метода конечных элементов на основе информации об абдоминальной анатомии и геометрии головки преобразователя была проведена теоретическая оценка метода двойного теплового потока. Интегрируя биофизические и физиологические знания в модель, можно оценить распределение CBT по кожным измерениям SBT, используя обратный квазилинейный метод и расположение 16 термисторов, окружающих брюшную полость [30].

Путем оптимизации геометрической структуры (высота и диаметр) и теплоизоляционных материалов (резиновая губка, медь и алюминий) головки преобразователя теоретически была изучена глубина измерения КПТ.Подтверждено, что головка преобразователя с большей площадью измеряет более глубокое положение CBT в результатах моделирования. Глубина измеренной КПТ оценивается в 7,6 мм под поверхностью тела [31].

Математические подходы

Хорошо известно, что ЧСС и БТ показывают положительную корреляцию для поддержания теплового гомеостаза организма при физической нагрузке. На стабильность БТ влияют не только физические и умственные нагрузки, но и многие эндогенные и экзогенные факторы могут влиять на БТ.Чтобы понять общий принцип филогенетического развития терморегуляторных механизмов, с 1940-х годов интенсивно исследуется интерактивная зависимость КПТ от других показателей жизнедеятельности, таких как ЧСС и ЧСС, АД, сердечный выброс и время кровообращения, факторы окружающей среды и антропологические характеристики. 32].

Из-за взаимозависимости и переплетения между КПТ, СПО, другими показателями жизнедеятельности, уровнями умственной и физической активности, переменными окружающей среды, такими как состояние одежды, температура и влажность окружающего климата, было разработано несколько методов математического моделирования с использованием принципов, основанных на механизмах терморегуляции, для оценивайте CBT косвенно по переменным, а не только по измерению температуры.

Модель множественной регрессии

Линейный и множественный регрессионный анализы использовались для исследования зависимости BT от других показателей жизнедеятельности. Скорость изменения ЧСС (ΔHR/°C) и ЧСС (ΔBR/°C) при вариациях BT была оценена путем сбора данных большой популяции, состоящей из 2219 мужчин и 2274 женщин. ΔHR/°C и ΔBR/°C составляли приблизительно 7,2 ± 0,4 уд/мин и 1,4 ± 0,1 уд/мин соответственно. При интеграции других факторов, таких как возраст, насыщение кислородом и среднее кровяное давление, результаты стали 6. 4 ± 0,4 уд/мин и 1,2 ± 0,1 уд/мин соответственно. Однако родственные исследования взаимосвязи между БТ, ЧСС и ЧСС не всегда давали согласованные результаты. ΔHR/°C может достигать 14,7 ударов в минуту и ​​имеет среднее значение 9,7 ударов в минуту. ΔBR/°C в основном находится в диапазоне 2,0–4,0 уд/мин [33].

Для оценки ТОС измеряли 30 параметров, включая физиологические, физические и экологические, такие как ЧСС и ЧСС, СПО в 11 положениях и относительную влажность при различной одежде, активности и климатических условиях.С помощью пошагового множественного регрессионного анализа определяли, какие из 30 параметров (СБТ, ЧСС, ЧСС, температура и влажность внутри одежды спереди и сзади, масса тела, возрастной индекс, жировые отложения, пол, одежда, ВО 2 , тепловой комфорт , ощущение и восприятие и скорость потоотделения) был самым большим вкладом в модель. Благодаря исследованию с помощью методологии начальной загрузки лучшая модель с точки зрения осуществимости и достоверности предсказывает CBT со стандартной ошибкой оценки 0,27 ° C и скорректированным R 2 равным 0. 86 по сравнению с ректальной температурой [34].

Модель авторегрессии (AR)

В качестве экзогенных входных данных для модели могут использоваться различные факторы, влияющие на систему терморегуляции. Эти факторы могут включать несколько аспектов: (1) окружающая среда: средняя радиационная температура, температура окружающей среды, относительная влажность, скорость ветра, (2) активность: скорость ходьбы, вес рюкзака (нагрузки), фактор рельефа, уклон/уровень, потребление воды, ( 3) индивидуальные характеристики: возраст, вес, рост, процент жира, (4) одежда: изоляция и воздухопроницаемость.

Принимая во внимание большую тепловую инерцию тела, можно построить управляемый данными подход, основанный на авторегрессионной (AR) модели, для прогнозирования КПТ с использованием экзогенных данных и прошлых КПТ в качестве входных данных.

На этапе обучения коэффициенты модели AR настраиваются путем минимизации разницы между расчетным CBT и эталонным CBT. Порядок модели определяется некоторым аналитическим критерием, таким как минимальная длина описания и информационный критерий Акаике, или перекрестной проверкой. Если обучающий набор данных может быть собран с достаточным разнообразием, правильная регуляризованная модель будет сделана индивидуально-независимой, что значительно упростит процедуру индивидуального обучения при построении индивидуальных моделей [35].

Путем сбора эталонной КПТ с помощью капсулы телеметрии индивидуальная модель AR была обучена прогнозировать изменения КПТ на 20 минут вперед с использованием предыдущих КПТ и текущей ЧСС [36]. Была разработана реализация в режиме реального времени алгоритма прогнозирования CBT на основе AR, и производительность алгоритма оценивалась с точки зрения его точности прогнозирования и среднеквадратичной ошибки (RMSE) [37].

Модель терморегуляции

Математическая модель, основанная на механизмах терморегуляции, состоящая из ряда уравнений теплопередачи, была построена для прогнозирования КПТ в реальном времени с использованием первичной метаболической активности в качестве входных данных, полученных из ЧСС и температуры окружающей среды, а также других индивидуальных данных. антропологические характеристики (рост, вес и одежда).

Модель использует индивидуальные значения, групповые средние значения или значения по умолчанию для населения антропологических характеристик, ЧСС, измеренные в режиме реального времени, и локальные параметры окружающей среды (температура окружающего воздуха, скорость ветра, относительная влажность и радиационная нагрузка) в качестве входных переменных для оценки CBT.

Модель была проверена с использованием данных, собранных в различных средах, одежде и состоянии адаптации к теплу. В целом прогнозы CBT хорошо соответствовали измеренным значениям (среднеквадратичное отклонение: 0.05–0,31 °С) [38].

Фильтр Калмана

Метод фильтрации Калмана был предложен для оценки продолжительности когнитивно-поведенческой терапии в амбулаторных условиях с использованием серии измерений ЧСС [39]. Модель была обучена на данных 17 добровольцев, участвовавших в 24-часовых военно-полевых учениях (температура воздуха 24–36 °C, относительная влажность 42–97 % и ТОС 36,0–40,0 °C), и была проверена на данных 83 испытуемых. в лаборатории и в полевых условиях, включая различные комбинации температуры, увлажнения, одежды и состояния акклиматизации.Эффективность оценивалась по методу Бланда-Альтмана с использованием КПТ, измеренных с помощью проглатываемых капсул, в качестве эталона. Результаты показали, что общее отклонение составляет - 0,03 ± 0,32 °C, а 95 % всех CBT среди более чем 52 000 оценок попадают в диапазон  ± 0,63 °C.

Оригинальный фильтр Калмана состоит из «процедуры обновления времени» и «процедуры обновления измерений». Расширенный фильтр Калмана был предложен для повышения точности оценки CBT путем изучения различных порядков «моделей наблюдения» в «процедуре обновления измерений», чтобы найти лучшую модель [40].

После изучения 11 параметров ВСР, а именно nMHR, SDNN, RMSSD, pNN50 во временной области и LF, HF, TF, VLF, nLF, nHF, LF/HF в частотной области, nMHR, nLF, nHF и LF /HF были признаны лучшими входными данными для оценки КПТ со среднеквадратичной ошибкой не более 0,40 °C у 10 субъектов (6 субъектов использовались для обучения и 4 субъекта использовались для тестирования).

С точки зрения физиологической значимости nMHR удален из базового уровня HR, который отличается от человека к человеку и демонстрирует лучшие показатели, чем MHR.Квадратичные аппроксимирующие кривые nLF и nHF могут удовлетворительно следовать ритмическим изменениям когнитивно-поведенческой терапии. LF/HF отражает симпатико-парасимпатический баланс, который регулирует БТ.

Методы термометрии

При сравнении измерения температуры в промышленных условиях, помимо трех требований, упомянутых выше при измерении КПТ, к измерению КПТ предъявляются некоторые особые требования: (1) стерилизация должна быть доступна для выполнения основных гигиенических стандартов, когда термометр используется людьми неоднократно; (2) максимальная безопасность и минимальное нарушение органов, тканей и физиологических состояний должны быть гарантированы в различных средах, таких как электромагнетизм, тепло, радиация, вибрация; (3) должно быть совершено минимальное стеснение и минимальное неудобство для тела человека; (4) должны быть реализованы хорошая воспроизводимость и высокая надежность, высокое биологическое сродство и низкая токсичность; (5) требуется совместимость с присущей изменчивостью среди людей от младенцев до взрослых и пожилых людей; (6) желательна выбираемая точность и время отклика в зависимости от приложения; (7) должно быть обеспечено одноразовое или многоразовое использование в зависимости от сценария.

За последние несколько десятилетий были разработаны различные модальности термометров для получения BT и соответствия различным сценариям применения [41].

Инвазивные и неинвазивные

С точки зрения вмешательства термометры можно разделить на три основных модальности: неинвазивные, полуинвазивные и инвазивные. Неинвазивные методы обычно измеряют БТ в поверхностных положениях тела, таких как подмышечная впадина, пах, наружный слуховой проход, лоб, шея и грудная клетка. Полуинвазивные методы требуют помещения датчика температуры внутрь тела через естественное отверстие тела, такое как рот или барабанная перепонка, без чрезмерного дискомфорта.Инвазивные методы требуют, чтобы датчик температуры был вставлен в глубокое положение тела, такое как прямая кишка, влагалище, пищевод, носовая полость, мочевой пузырь, пищеварительный тракт и кровеносный сосуд.

Контактный и бесконтактный

С точки зрения механизмов теплопередачи существуют три основных метода: теплопроводность, конвекция и излучение, используемые для измерения БТ. В контактном измерении используется механизм теплопроводности путем контакта датчика температуры с целевым положением измерения, как и во многих измерениях SBT.Спонтанная теплопередача происходит от целевой области с высокой температурой к преобразователю с более низкой температурой путем прямого микроскопического обмена кинетической энергией для достижения той же температуры в точке теплового равновесия. Бесконтактное измерение использует тепловую конвекцию и излучение через кровоток и выдыхаемый газ, а также с помощью фотонов в электромагнитных волнах.

Прямые и косвенные

С точки зрения источника сигнала существуют два основных способа: прямые и косвенные измерения.Прямое измерение температуры BT напрямую с помощью различных термочувствительных преобразователей путем преобразования тепловой энергии в другие формы энергии, такие как объем, плотность, удельное сопротивление, скорость и электричество. Косвенные методы используют механизмы терморегуляции и взаимосвязь между BT, эндогенными показателями жизнедеятельности и латентными экзогенными факторами окружающей среды для косвенной оценки BT.

Свободный и ограниченный

С точки зрения удобства использования существует два основных режима: ориентированный на ежедневное медицинское обслуживание и ориентированный на медицинский осмотр.Ежедневные термометры, ориентированные на медицинское обслуживание, предназначены для длительного и краткосрочного использования в свободном стиле неинвазивно и обычно интегрируются в некоторые предметы первой необходимости несколькими способами, такими как осязаемые, носимые и невидимые. Значения БТ, измеренные этими термометрами, обычно имеют относительно низкую точность и надежность БТ из-за неподготовленных личных манипуляций. Однако большой объем данных БТ, собранных за длительный период, может помочь преодолеть эти недостатки. Термометры, предназначенные для медицинских осмотров, предназначены для использования в медицинских и клинических учреждениях профессиональным персоналом.Они, как правило, дороги и сложны, обычно используются в сдержанной манере при краткосрочном неинвазивном посещении клиники, а также инвазивно в отделении интенсивной терапии и хирургической операционной.

1-D и nD

С точки зрения представления данных во временной и пространственной областях, термометры обычно обеспечивают одномерные измерения в локальной точке спорадически или постоянно, в то время как термографы обеспечивают двумерные измерения в локальной области как изображение теплового распределения статически или динамически.Комбинируя тепловизионные изображения с другой анатомической и функциональной информацией из изображений МРТ/КТ, можно получить трехмерные (3-D) или более высокомерные тепловые изображения для точной диагностики и одновременно надежной терапии, особенно для медицинских применений, где изменения температуры являются клинически значимыми. значительным [42]. Существует несколько методов, таких как инфракрасная термография, микроволновая печь, ультразвук и электроимпеданс для неинвазивной термографической визуализации.

Интерпретация БТ

БТ представляет собой целостную результирующую, регулируемую терморегуляторными механизмами посредством взаимодействия со многими эндогенными и экзогенными факторами. Всесторонняя интерпретация физиологического значения БТ является одной из важнейших задач клинических приложений. Нормальное среднее значение БТ широко изучалось с середины 19 века. Дэви сообщил, что среднее значение температуры полости рта, полученное в течение рабочего дня в 1845 году, составило 36,9 °C, тогда как Пембри и Никол обнаружили, что оно составляет 36,2 °C. Шефер суммировал значения температуры полости рта, полученные восемью группами за 50 лет с 1848 года, и обнаружил, что она составляет 36,8 °C [43].

Вундерлих сообщил 37.0 °C в качестве среднего значения БТ и 36,2–37,5 °C в качестве нормального диапазона БТ для здоровых взрослых после статистического исследования, основанного на нескольких миллионах измерений в подмышечной впадине, полученных примерно у 25 000 субъектов с 1861 года. Показания БТ выше 38,0 °C всегда «подозрительные» и «вероятно лихорадочные». Он также определил изменяющееся во времени свойство БТ, которое достигает своего минимума между 2 и 8 часами утра и максимума между 4 и 9 часами вечера [2].

Однако среднее значение 37,0 °C температуры полости рта постоянно подвергается сомнению.Несоответствие среднего значения BT продолжает обсуждаться.

Интенсивное исследование с участием 148 здоровых взрослых проводилось с использованием автоматического цифрового термометра для перорального измерения от одного до четырех раз в день в течение трех дней подряд. Полученные данные подтвердили, что 36,8 °C была средней температурой полости рта; 37,7 °C была верхней границей нормального температурного диапазона. БТ менялась в зависимости от времени суток, имея минимум в 6 часов утра и максимум в 16–18 часов, а средняя амплитуда изменчивости составляла 0,5 °C; у женщин нормальная температура была немного выше, чем у мужчин [44].

Систематический обзор был проведен путем изучения литературы, опубликованной с 1935 по 1999 год, и было обнаружено, что нормальный диапазон БТ составляет 33,2–38,2 °C для перорального, 34,4–37,8 °C для ректального, 35,4–37,8 °C для барабанной полости и 35,5 °C. –37,0 °С для подмышечной. Диапазоны оральной температуры у мужчин и женщин составляли 35,7–37,7 °C и 33,2–38,1 °C соответственно; 36,7–37,5 °С и 36,8–37,1 °С в ректальной и 35,5–37,5 °С и 35,7–37,5 °С в барабанной полости. При оценке БТ важно учитывать измерения положения и времени, возраста и пола обследуемого [7].

Хотя определение так называемого нормального значения БТ все еще остается предметом споров, нет сомнений в том, что БТ содержит ценную информацию, связанную со здоровьем и патологией. Большинство обычных термометров измеряют BT один раз за раз в определенном месте и обычно используются для приложений в реальном времени, таких как диагностика лихорадки, термотерапия и профилактика теплового удара. Термометры нового типа могут обеспечивать непрерывный автоматический мониторинг БТ через определенные промежутки времени в течение нескольких периодов для долгосрочных приложений, таких как циркадный ритм и когнитивные функции.

Поскольку БТ зависит от многих факторов, таких как место измерения, время суток, пол, патологическое состояние, уровень физического и психического стресса, всесторонняя интерпретация физиологического значения БТ должна учитывать эти факторы. Существует два подхода к анализу для интерпретации значения BT в клинических приложениях. В приложениях реального времени мгновенное абсолютное значение с точки зрения быстрого отклика и точности имеет решающее значение. В долгосрочных приложениях обычно больше внимания уделяется относительным изменениям, надежности и повторяемости.

Приложения реального времени

Нормальная БТ (нормотермия) поддерживается в ограниченном диапазоне 36,5–37,5 °C за счет механизмов терморегуляции [45]. Выход БТ за пределы диапазона считается значимым в отношении различных патологических состояний и клинических синдромов. Измерение BT в режиме реального времени нашло множество применений в скрининге состояния здоровья и клиническом мониторинге, например, при проверке лихорадки, диагностике теплового удара, хирургии и медицинском уходе, а также термальной терапии. Приложения реального времени обычно используют абсолютное и изолированное значение измерения BT при принятии решений, которые в основном основаны на систематической статистике и пороговых диапазонах, и обычно требуют точных измерений и быстрой реакции на локальное изменение температуры.

Когда уставка БТ нарушается инфекционными или неинфекционными заболеваниями, в качестве нормальной адаптивной реакции и самозащитного механизма возникает лихорадка (лихорадка, фебрильная реакция), вызывающая усиление мышечных сокращений, что приводит к увеличению выработки тепла и усилиям по сохранению высокая температура. Повышение заданной точки отражалось в значительно повышенном уровне БТ. Лихорадка обычно диагностируется как CBT (прямая кишка) при 37,5–38,3 ° C или SBT (подмышка) выше 37,2 ° C, или пероральная БТ ранним утром выше 37,2 ° C, или вечерняя пероральная БТ выше 37.7 °С. Более низкие пороги иногда применимы к слабым пожилым людям [46].

Высокая БТ является индикатором лихорадочного заболевания и может быть вызвана недостаточной теплоотдачей из-за дисфункции вегетативной системы кровообращения, недостаточной секрецией потовых желез и нарушением перфузии периферической крови. При длительных занятиях спортом или напряженной физической работе в условиях жары 25 °C и выше, а иногда и в прохладной среде ослабленные и пожилые люди подвержены тепловому удару. Более того, если испытуемые носят тяжелую и закрытую одежду, их CBT поднимется выше 38,5 °C за считанные минуты. Профилактика теплового удара и мониторинг БТ необходимы в летний период при проведении мероприятий на открытом воздухе [47]. Для количественной оценки тепловой нагрузки требуется мониторинг ЧСС и КПТ (прямая кишка) или СПО в режиме реального времени. Используется носимый шлем со встроенным неинвазивным датчиком температуры кожи [48].

Хирургическая операция — это либо спасительный, либо опасный для жизни процесс, сильно влияющий на БТ. Как общая, так и местная анестезия подавляют афферентный и эфферентный контроль системы терморегуляции и приводят к снижению теплопродукции и терморегуляторной способности.Дополнительные теплопотери связаны с излучением, теплопроводностью, конвекцией и испарением. Предварительный нагрев и управление гипотермией для поддержания СПО и ТОС между 36,0 и 38,0 °C во время интраоперационного и послеоперационного периодов имеют решающее значение [49].

Тепловидение в режиме реального времени для оценки СПО незаменимо в термотерапии, в основе которой лежит широкий спектр теплового воздействия на биологические реакции.

Гипертермия использует высокоинтенсивную тепловую энергию для обеспечения термотерапевтического эффекта путем нагревания области ткани-мишени, вызывающей определенные области денатурации белка, повреждения клеток и коагуляционного некроза при определенном контролируемом повышении температуры и продолжительности времени воздействия.Используя электромагнитную энергию, сфокусированную ультразвуковую энергию и другие методы, основанные на теплопроводности, в качестве источников тепла, тепловая терапия нашла многообещающие применения в онкологии, физиотерапии, урологии, кардиологии, офтальмологии и т.д. Методы термотерапии включают гипертермию (40–41 °C), умереннотемпературную гипертермию (42–45 °C) и термическую абляцию или высокотемпературную гипертермию (> 50 °C) [50, 51].

Гипотермия (криотерапия) снижает температуру тела (кожи и тканей) с помощью различных методов, таких как криотерапия всего тела, распыление охлаждающей жидкости, криотерапевтические манжеты, замороженные горошины, ледяные ванны или компрессы и даже введение зонда в ткань-мишень. Гипотермические эффекты способствуют высвобождению гормонов, таких как адреналин, норадреналин и эндорфины, замораживают злокачественные клетки, противостоят реакциям на воспалительный и окислительный стресс, снижают скорость нервной проводимости и снижают тканевой метаболизм. Он широко используется для уменьшения симптомов мигрени, онемения раздражения нервов, лечения защемления нервов или невром, хронической боли или даже острых травм, обезболивания, лечения расстройств настроения, таких как тревога и депрессия, уменьшения боли при артрите, рассеянного склероза и ревматоидного артрита, лечения низко- риск развития опухолей при определенных видах рака, включая рак предстательной железы, предотвращение слабоумия и болезни Альцгеймера, лечение атопического дерматита и других кожных заболеваний, уменьшение отека, профилактика и лечение ламинита [52, 53].

Долгосрочные приложения

По сравнению с приложениями в режиме реального времени, накопление и всесторонний анализ измерений БТ за длительный период помогают найти более ценную информацию для диагностики заболеваний, хрономедицины и ежедневного здравоохранения.

Изменчивость BT (BTV) возникает как из эндогенных, так и из экзогенных источников. К эндогенным источникам относятся соматические зоны, биоритмы (циркадные, менструальные и годовые), фитнес, пол и возраст. К экзогенным источникам относятся случаи заболеваний, внешние факторы окружающей среды, диета и образ жизни.

Вместо простых методов пороговой обработки можно применять различные сложные алгоритмы к большому объему измерений BT в течение длительного периода для всестороннего извлечения характерных признаков и важной информации.

Хотя уставка поддерживается в узком диапазоне около 37,0 °C с помощью механизмов терморегуляции, несмотря на колебания параметров окружающей среды, она не остается строго постоянной. Ежедневное изменение уставки демонстрирует циркадный ритм и отражается на BTV.Метод косинорного анализа обычно используется для анализа долгосрочных биоритмов BTV, таких как циркадный ритм, менструальный цикл, ритмы настороженности и работоспособности [30].

Данные КПТ были измерены у прикованных к постели пациентов с последствиями инфаркта мозга с помощью термометра с нулевым тепловым потоком с интервалом 3 минуты в течение 2,5 дней. Методы единого косинора и многомерного косинора использовали для определения ритма всей группы пациентов. В результате были выявлены множественные отличительные биоритмы в дополнение к циркадным биоритмам у прикованных к постели пациентов с последствиями инфаркта головного мозга [54].

Вейвлет-преобразование также используется для характеристики ультрадианных и циркадных ритмов КПТ. КПТ в течение целых двух дней от двух прикованных к постели пожилых женщин, страдающих последствиями инфаркта головного мозга, были проанализированы с помощью стационарного вейвлет-преобразования (SWT). Результаты показали, что SWT может достоверно отображать частотно-временную информацию о характерных элементах (пиках и впадинах) ритмичности [55].

Поскольку овуляция у женщин вызывает устойчивое повышение БТ не менее чем на 0,2 °C, менструальный цикл демонстрирует двухфазный характер или более низкое значение до овуляции и более высокое значение после в профиле БТ. Пероральная БТ традиционно использовалась для оценки фертильности и функции щитовидной железы в клинике. При одновременном автоматическом сборе СПО и КПТ во время сна с использованием двух термометров непрерывного действия каждые 10 минут с сопутствующим утренним пероральным БТ в течение 6 месяцев применяется скрытая модель Маркова для оценки менструальных циклов, указывающих дни овуляции и менструальные периоды на основе трех видов измерений БТ, СПО, КПТ и БТТ. Результаты сравнительной оценки эффективности показали, что все три вида БТ могут оценивать двухфазность менструального цикла, КПТ имеет наибольшую точность, БТ имеет несколько меньшую точность, но достаточно конкурентоспособна с КПТ, СБТ имеет наихудшую производительность из-за сильного артефакта измерения.Подтверждено также, что при оценке двухфазности менструального цикла важнее достоверные относительные изменения, а не точные абсолютные значения БТ [56–58].

Цикл сонливость-бодрствование представляет собой типичный циркадный ритм и демонстрирует склонность к синхронизации с КПТ. Сон наиболее благоприятен в минимальной фазе БТ днем, но тормозится в «зоне поддержания бодрствования» перед минимальной фазой. Бессонница, гиперсомния и расстройства сна, связанные с циркадными ритмами, такие как синдром отсроченной фазы сна (DSPS) и синдром опережающей фазы сна (ASPS), связаны с аномальными ритмами БТ, такими как отсроченные или опережающие временные нарушения, а также повышением КПТ ночью или ночью. ежедневно.Бессонница DSPS и ASPS может быть связана с нарушением терморегуляторной функции, в частности, со сниженной способностью рассеивать тепло тела из дистальных участков кожи [59].

Помимо вышеуказанных применений, анализ биоритмов BTV обнаружил соответствующую причинно-следственную связь с различными болезненными состояниями, такими как аллергия, поражения головного мозга, рак, синдром хронической усталости, депрессия, лихорадочные состояния, ВИЧ-инфекция, ожирение, псориаз и функция щитовидной железы [ 6].

В хрономедицине БТ используется в качестве индикатора для определения оптимального времени введения минимальной дозы лекарственного средства для лечения рака. При назначении лучевой терапии пациентам, страдающим опухолями, температура опухоли использовалась в качестве временного маркера для планирования лечения. Более 60% пациентов, получавших лечение, когда опухоль была на пике БТ, были живы и не болели через 2 года. Возможно, это связано с тем, что самая высокая метаболическая активность на пике БТ усиливала терапевтический эффект [60].

Prospect

Около 150 лет назад Вундерлих предсказал, что «термометрия, несомненно, приведет к совершенно новому взгляду на многие болезни, и немалая часть нашей патологии должна будет быть радикально перестроена» [2].Клиническое значение BT в медицине и здравоохранении должно быть реализовано двумя аспектами: термометрией и аналитикой.

Помимо существующих типов термометров для медицинского применения и повседневного ухода за больными, будут разработаны различные модальности термометрии для применения в различных сценариях, чтобы удовлетворить основные требования к большей близости к биологическим системам, улучшенному удобству использования и большей точности. Подробное исследование аспектов термометрии БТ было рассмотрено [41].В частности, в повседневных медицинских приложениях постоянно развивающиеся термометры можно условно разделить на три категории: осязаемые, носимые и невидимые.

Сенсорные термометры измеряют BT, просто преднамеренно, постоянно или время от времени касаясь поверхности тела. Обычно они бывают в таких формах, как кожный пластырь, гибкая клейкая татуировка, повязка, аксессуар для смартфона и даже встроенная функция в смартфоне.

Носимые термометры могут носиться пользователем во время повседневной деятельности.Обычно они интегрированы в такие предметы, как часы, наушники, очки, кольцо, жилет, перчатки, ремень, рубашка, бюстгальтер и шлем, как неотделимый компонент. Обычно требуется индивидуальный индивидуальный размер. Они могут измерять BT повсеместно, когда пользователь движется без каких-либо видимых или навязчивых деталей.

Невидимые термометры встраиваются в предметы быта (кровати, стулья, туалетные зеркала [61], и потолочные светильники) полностью без ведома пользователя. Обычно они неподвижны и измеряют ограниченные области в фиксированных положениях.Они могут измерять SBT бесконтактно и непреднамеренно, но автоматическое распознавание личности необходимо.

Благодаря быстрому развитию инфраструктуры IoT и платформ анализа больших данных, сочетая зрелые технологии измерения BT, различные BT можно непрерывно и повсеместно измерять с очень небольшими затратами или даже без затрат с помощью надлежащего метода термометрии в различных жизненных сценариях, будь то дома. , в офисе или во время переезда огромный объем данных BT может автоматически накапливаться в течение длительного периода времени.

Кроме того, во время измерения БТ, если другие жизненные показатели, такие как АД, ЧСС, ЧСС, сила активности, влажность кожи, скорость испарения, тепловой поток и объем пота, а также другие индивидуальные антропологические параметры и факторы окружающей среды, также могут измеряться одновременно, всесторонняя интерпретация его физиологического значения будет ускорена алгоритмами искусственного интеллекта и другими методами моделирования на основе данных. Дополнительные приложения с добавленной стоимостью и применимые области будут более эффективно изучены.

Так же, как нам трудно представить сюжет фильма, просто увидев последнюю сцену фильма, иногда нелегко понять физиологическое значение мгновенного значения BT. С другой стороны, отклонение БТ от нормы считается значимым в сочетании с различными патологическими состояниями и клиническими синдромами; тем не менее, в большинстве случаев одно значение BT не всегда достаточно надежно и обычно сопровождается низкой точностью, прерываниями и непоследовательностью, а также низкой плотностью информации.Эти неблагоприятные аспекты можно смягчить, применяя надлежащие алгоритмы анализа больших данных. В отличие от приложений реального времени, которые обычно требуют точности, быстрого реагирования и быстрого принятия решений, долгосрочные приложения предпочитают повторяемость и надежность. Вместо абсолютного значения в долгосрочном мониторинге важнее относительное изменение. Некоторые алгоритмы углубленного анализа данных могут снизить жесткие требования к точности измерений.

Приложения для диагностики и терапии в реальном времени в медицинских учреждениях основаны на массивных статистических пороговых подходах, в то время как долгосрочные приложения для ежедневного использования в домашних условиях основаны на персонализированных методах адаптивного моделирования.

Аналитика больших данных открывает новую эру долгосрочного применения в сфере здравоохранения и медицины. «Тренды гриппа Google» оценили активность гриппа во всем мире путем моделирования десятков миллионов поисковых запросов для выявления эпидемий гриппа в районах с большим количеством пользователей веб-поиска вместо эпидемиологического расследования [62].

В исследовании проанализирована связь между БТ и АД, результаты показали, что связь не только зависит от центральной нервной системы, но и является частью основных интегративных механизмов [32, 63].

В дополнение к БТ и АД биоритмические вариации других жизненно важных показателей, таких как ЧСС, слюна, моча, кровь и пролиферация клеток, были количественно определены для выявления нормальных и рискованных моделей заболеваний, для оптимизации сроков лечения, таких как нутрицевтики использование антиоксидантов для профилактики или лечения [64]. Современные исследования, связанные с хронологией, в настоящее время расширяются как в пространственных, так и в функциональных масштабах, от уровня генома до уровня всего тела и от фундаментальной хронобиологии до медицинских приложений, таких как хронофизиология, хронопатология, хронофармакология, хронотерапия, хронотоксикология и хрономедицина.Все эти темы уходят своими корнями в изучение биоритмических явлений и их адаптации к эндогенным и экзогенным стимуляторам и до сих пор представляют собой волнующие вызовы для новых открытий.

Финансирование

Это исследование было частично поддержано Фондом конкурентных исследований 2018-P-14 Университета Айдзу.

Примечания

Конфликт интересов

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

Этическое одобрение

Эта статья не содержит каких-либо исследований с участием людей или животных, проведенных автором.

Сноски

Примечание издателя

Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

История изменений

25.02.2019

Автор хотел бы добавить «ⓒTogawa T.» в подписи к рисунку 1 опубликованной в Интернете статье.

Ссылки

1. Бьянкони Э., Пиовесан А., Факчин Ф., Берауди А., Касадей Р., Фрабетти Ф., Витале Л., Пеллери М.С., Тассани С., Пива Ф., Перес-Амодио С., Стрипполи П., Канайдер С.Оценка количества клеток в организме человека. Энн Хам Биол. 2013;40(6):463–471. doi: 10.3109/03014460.2013.807878. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]2. Вундерлих СА. О температуре при заболеваниях: Руководство по медицинской термометрии. Оксфорд: Общество Нью-Сиденхэма; 1871. [Google Scholar]3. Mackowiak PA, Worden G. Carl Reinhold August Wunderlich и эволюция клинической термометрии. Клин Инфекция Дис. 1994;18(3):458–467. doi: 10.1093/клиниды/18.3.458. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

4.Кабеж НР. Эпигенетические принципы эволюции — 1. системы управления и детерминация фенотипических признаков у многоклеточных животных. В Cabej NR, изд. Амстердам: Эльзевир; 2012 г.; 3:38.

5. Келли Г.С. Изменчивость температуры тела (Часть 1): обзор истории температуры тела и ее изменчивости из-за выбора места, биологических ритмов, физической формы и старения. Altern Med Rev. 2006;11(4):278–293. [PubMed] [Google Scholar]6. Келли ГС. Вариабельность температуры тела (Часть 2): маскирование влияния вариабельности температуры тела и обзор вариабельности температуры тела при заболеваниях.Altern Med Rev. 2007;12(1):49–62. [PubMed] [Google Scholar]7. Сунд-Левандер М., Форсберг С., Варен Л.К. Нормальная оральная, ректальная, барабанная и подмышечная температура тела у взрослых мужчин и женщин: систематический обзор литературы. Scand J Caring Sci. 2002; 16: 122–128. doi: 10.1046/j.1471-6712.2002.00069.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]9. Гао Д. Коллекция древних китайских медицинских трудов, обнаруженных в 20-м веке — комментарий к бамбуковым палочкам горы Чжан Цзя с надписью «Пульсология», Чэнду, Китай.Чэнду: Издательская компания Чэнду; 1992. [Google Scholar]12. Нейман МР. Измерение показателей жизнедеятельности: температура. IEEE Импульс. 2010;1(2):40–49. doi: 10.1109/MPUL.2010.937907. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Макнамара Г.А. Полупроводниковые диоды и транзисторы как электрические термометры. Преподобный Научный Инструм. 1962;33(3):330–333. дои: 10.1063/1.1717834. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Коэн Б.Г., Сноу В.Б., Третола А.Р. GaAs диоды с p-n переходом для широкодиапазонной термометрии. Преподобный Научный Инструм. 1963; 34 (10): 1091–1093. дои: 10.1063/1.1718140. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Тагава Т., Тамура Т., Оберг А.П. Биомедицинские датчики и приборы. Бока-Ратон: CRC Press; 2011. [Google Академия]16. Верстер КТ. P-N переход как ультралинейный вычисляемый термометр. Электронный Летт. 1968;4(9):175–176. doi: 10.1049/el:19680133. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 17. Руле АР. Твердотельный датчик температуры превосходит предыдущие преобразователи. Электроника. 1975;48(6):127–130. [Google Академия] 18. Ким МЮ, О Т-С. Термоэлектрические характеристики сенсоров термобатареи при изменении ширины и толщины электроосажденных тонких пленок висмут-теллурид и сурьма-теллурид.Матер Транс. 2010;51(10):1909–1913. doi: 10.2320/matertrans.M2010122. [CrossRef] [Google Scholar]

19. Rogalski, A. Следующее десятилетие инфракрасных детекторов в Proc. SPIE 10433. Электрооптические и инфракрасные системы: технологии и приложения. Варшава, Польша; 2017.

21. О’Брайен Д.Л., Роджерс И.Р., Холден В., Джейкобс И., Меллетт С., Уолл Э.Дж., Дэвис Д. Точность тимпанальных термометров для прогнозирования и обнаружения инфракрасного излучения в условиях отделения неотложной помощи. Академия скорой медицинской помощи. 2000;7(9):1061–1064.doi: 10.1111/j.1553-2712.2000.tb02101.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22. Monnard C, Fares EJ, Calonne J, Miles-Chan J, Montani JP, Durrer D, Schutz Y, Dulloo A. Проблемы непрерывного 24-часового мониторинга внутренней температуры тела у людей с использованием телеметрического датчика проглатываемой капсулы. Передний эндокринол. 2017; 8: 130–142. doi: 10.3389/fendo.2017.00130. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]23. Лим С.Л., Бирн С., Ли Дж.К. Терморегуляция человека и измерение температуры тела при физических нагрузках и в клинических условиях.Энн Академ Мед Сингапур. 2008; 37: 347–353. [PubMed] [Google Scholar] 24. Купер К.Е., Крэнстон В.И., Снелл Э.С. Температура в наружном слуховом проходе как показатель изменения центральной температуры. J Appl Physiol. 1964; 19(5):1032–1035. doi: 10.1152/jappl.1964.19.5.1032. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

25. Grassl T, Ventur M, Koch J, Sattler F. Двойной датчик температуры. США в США 8,708,926 B2. 29 апреля 2014 г.

26. Фокс Р.Х., Солман А.Дж., Исаакс Р., Фрай А.Дж., Макдональд И.С. Новый метод мониторинга глубокой температуры тела с поверхности кожи.Клин науч. 1973; 4: 81–86. doi: 10.1042/cs0440081. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 27. Кобаяши Т., Немото Т., Камия А., Тогава Т. Усовершенствование глубоководного термометра для человека. Энн Биомед Инж. 1975;3(2):181–188. doi: 10.1007/BF02363069. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 28. Немото Т., Тогава Т. Усовершенствованный зонд для глубокого термометра. Med Biol Eng Comput. 1988;26(7):456–459. doi: 10.1007/BF02442312. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 29. Китамура К.И., Чжу С., Чен В., Немото Т. Разработка нового метода неинвазивного измерения глубокой температуры тела без обогревателя.мед. инж. физ. 2010;32(1):1–6. doi: 10.1016/j.medengphy.2009.09.004. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30. Хуан М., Чен В. Теоретическое исследование обратного моделирования измерения глубокой температуры тела. Физиол Изм. 2012; 33: 429–443. doi: 10.1088/0967-3334/33/3/429. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 31. Хуан М., Тамура Т., Тан З., Чен В., Каная С. Структурная оптимизация носимого глубокого термометра: от теоретического моделирования до экспериментальной проверки. J Sens. 2016; 2016: 1–7. [Google Академия] 32.Родбард С. Температура тела, артериальное давление и гипоталамус. Наука. 1948; 108 (2807): 413–415. doi: 10.1126/science.108.2807.413. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 33. Дженсен М.М., Брабранд М. Взаимосвязь между температурой тела, частотой сердечных сокращений и частотой дыхания у пациентов с острыми заболеваниями при поступлении в лечебное учреждение. Scand J Trauma, Resusc Emerg Med. 2015;23:А12. doi: 10.1186/1757-7241-23-S1-A12. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 34. Ричмонд В.Л., Дэйви С., Григгс К., Хавенит Г. Прогнозирование внутренней температуры тела по нескольким переменным.Энн Оккуп Хайг. 2015;59(9):1168–1178. doi: 10.1093/annhyg/mev054. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 35. Грибок А.В., Буллер М.Дж., Рейфман Дж. Индивидуальное краткосрочное прогнозирование внутренней температуры тела человека с использованием биоматематических моделей. IEEE Транс BME. 2008;55(5):1477–1487. doi: 10.1109/TBME.2007.

0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 36. Грибок А.В., Румплер В., Буллер М., Хойт Р. Прогнозирование внутренней температуры у людей с использованием авторегрессионной модели с экзогенными входными данными. Журнал FASEB. 2011;25:1052–1053.[Google Академия] 37. Грибок А.В., Буллер М.Дж., Хойт Р.В., Рейфман Дж. Алгоритм прогнозирования внутренней температуры тела человека в реальном времени. IEEE Trans Inf Technol Biomed. 2010;14(4):1039–1045. doi: 10.1109/TITB.2010.2043956. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 38. Yokota M, Berglund L, Cheuvron S, Santee W, Latzka W, Montain S, Kolka M, Moran D. Модель терморегуляции для прогнозирования физиологического состояния на основе окружающей среды и частоты сердечных сокращений. Компьютер Биол Мед. 2008; 38: 1187–1193. doi: 10.1016/j.compbiomed.2008.09.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]39. Buller MJ, Tharion WJ, Cheuvront SN, Montain SJ, Kenefick RW, Castellani J, Latzka WA, Roberts WS, Richter M, Jenkins OC, Hoyt RW. Оценка внутренней температуры тела человека по последовательным наблюдениям за частотой сердечных сокращений. Физиол Изм. 2013; 34: 781–798. doi: 10.1088/0967-3334/34/7/781. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

40. Sim S, Yoon H, Ryou H, Park K. Оценка ритма температуры тела на основе параметров сердечной деятельности в повседневной жизни. на 36-й ежегодной Международной конференции IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014.Чикаго, Иллинойс, США.

41. Тамура Т., Хуанг М., Тогава Т. Температура тела, тепловой поток и испарение. в бесшовном мониторинге здравоохранения. Спрингер Интернэшнл Паблишинг АГ. 2018; 281-307.

42. де Соуза М.А., Пас ААС, Санчес И.Дж., Нохама П., Гамба Х.Р. Инструмент визуализации трехмерных тепловых медицинских изображений: интеграция МРТ и термографических изображений на 36-й ежегодной международной конференции IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014. Чикаго, Иллинойс, США. [В паблике] 43. Хорват С.М., Мендуке Х., Пьерсол Г.М.Оральная и ректальная температуры человека. ДЖАМА. 1950; 144 (18): 1562–1565. doi: 10.1001/jama.1950.62

0006007. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]44. Мацковяк П.А., Вассерман С.С., Левин М.М. Критическая оценка 98,6F, верхнего предела нормальной температуры тела, и других наследий Карла Рейнгольда Августа Вундерлиха. ДЖАМА. 1992;268(12):1578–1580. doi: 10.1001/jama.1992.034

0
  • . [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]46. Лонго Д.Л., Фаучи А., Каспер Д., Хаузер С., Джеймсон Дж., Лоскальцо Дж. Принципы внутренней медицины Харрисона (18-е изд.) Нью-Йорк: Макгроу-Хилл; 2011. с. 4012. [Google Академия]47. Асаяма М. Руководство по профилактике тепловых расстройств в Японии. Глобальная защита окружающей среды. 2009;13(1):19–25. [Google Академия] 48. Gunga HC, Sandsund M, Reinertsen RE, Sattler F, Koch J. Неинвазивное устройство для непрерывного определения тепловой нагрузки у людей. Дж Терм Биол. 2008; 33: 297–307. doi: 10.1016/j.jtherbio.2008.03.004. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 49. Чам Р., Йонем Х., Озсой Х. Изменения центральной температуры тела во время операции и ухода за больными.Клин Мед Рез. 2016;5(2–1):1–5. [Google Академия]50. Хабаш Р., Бансал Р., Кревски Д., Альхафид Х. Термальная терапия, часть 1: введение в термальную терапию. Crit Rev Biomed Eng. 2006;34(6):459–489. doi: 10.1615/CritRevBiomedEng. v34.i6.20. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]51. Хабаш Р., Бансал Р., Кревски Д., Альхафид Х. Тепловая терапия, часть 2: методы гипертермии. Crit Rev Biomed Eng. 2006;34(6):451–542. [PubMed] [Google Scholar]53. Бликли С.М., Бьюзен Ф., Дэвисон Г.В., Костелло Дж.Т. Криотерапия всего тела: эмпирические данные и теоретические перспективы.Открытый доступ J Sports Med. 2014;5:25–36. doi: 10.2147/OAJSM.S41655. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    54. Huang M, Chen W, Nemoto T. Температурный ритм ядра лежачих пациентов с последствиями инфаркта головного мозга на 49-й ежегодной конференции Японского медицинского и биомедицинского общества инженерия. Осака, Япония. 2010.

    55. Хуанг М., Тамура Т., Чен В., Китамура К., Немо Т., Каная С. Характеристика ультрадианных и циркадных ритмов центральной температуры тела на основе вейвлет-анализа в Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.2014. Чикаго, Иллинойс, США. [Пубмед] 56. Чен В., Китадзава М., Тогава Т. Оценка менструального цикла на основе HMM по температуре кожи во время сна на 30-й ежегодной международной конференции IEEE EMBS. Ванкувер, Британская Колумбия, Канада. 20–24 августа 2008 г. [PubMed] 57. Чен В., Китадзава М., Тогава Т. Оценка двухфазности менструального цикла женщины по температуре кожи, измеренной во время сна. Энн Биомед Инж. 2009;37(9):1827–1838. doi: 10.1007/s10439-009-9746-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]59.Лак Л., Градисар М., Ван Сомерен Э., Райт Х., Лашингтон К. Связь между бессонницей и температурой тела. Sleep Med Rev. 2008;12(4):307–317. doi: 10.1016/j.smrv.2008.02.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 60. Халберг Ф. Хронобиология. Энн Рев Физиол. 1969; 31: 675–725. doi: 10.1146/annurev.ph.31.030169.003331. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]62. Гинзберг Дж., Мохебби М.Х., Патель Р.С., Браммер Л., Смолинский М.С., Бриллиант Л. Выявление эпидемий гриппа с использованием данных поисковых систем. Природа.2009; 457:1012–1014. doi: 10.1038/nature07634. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]63. Халберг Ф., Корнелиссен Г. Ритмы и кровяное давление. Энн 1-я Супер Санита. 1993;29(4):647–665. [PubMed] [Google Scholar]64. Халберг Ф., Корнелиссен Г., Ван З., Ван С., Ульмер В., Катинас Г., Сингх Р., Сингх Р., Сингх Р.К., Гупта Б., Сингх Р., Кумар А., Канабброки Э., Сотерн Р.Б., Рао Г., Бхатт М.Л., Шривастава М. , Рай Г., Сингх С., Пати А.К., Нэт П., Халберг Ф., Халберг Дж., Шварцкопф О., Баккен Э., Шастри СВК. Хрономика: циркадные и циркасептанные сроки лучевой терапии, лекарств, калорий, возможно нутрицевтики и не только.J Exp Ther Oncol. 2003;3(5):223–260. doi: 10.1111/j.1533-869X.2003.01097.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    Термометрия и интерпретация температуры тела

    Biomed Eng Lett. 2019 февраль; 9(1): 3–17.

    Wenxi Chen

    Лаборатория биомедицинских информационных технологий, Исследовательский центр передовых информационных наук и технологий, Университет Айдзу, Айдзу-Вакамацу, Фукусима, Япония

    Лаборатория биомедицинских информационных технологий, Исследовательский центр передовых информационных наук и Технология, Университет Айдзу, Айдзу-Вакамацу, Фукусима, Япония

    Автор, ответственный за переписку.

    Поступила в редакцию 6 января 2019 г.; Пересмотрено 28 января 2019 г .; Принято 31 января 2019 г.

    Copyright © Корейское общество медицинской и биологической инженерии, 2019 г. Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

    Abstract

    В статье рассмотрено историческое развитие и современное состояние термометрических технологий измерения температуры тела человека (ТТ) с двух сторон: методология измерения и интерпретация значимости. С тех пор, как Вундерлих провел первое систематическое и всестороннее исследование БТ и его связи с заболеваниями человека в конце 19 века, БТ служил одним из наиболее фундаментальных показателей жизнедеятельности для клинической диагностики и ежедневного медицинского обслуживания.Кратко описывается физиологическое значение заданного значения БТ и терморегуляторных механизмов. Влиятельные детерминанты измерения БТ тщательно исследованы. Три типа измерения БТ, т. е. внутренняя температура тела, температура поверхности тела и базальная температура тела, классифицируются в соответствии с положением измерения и уровнем активности. При сравнении измерения температуры в промышленных областях упоминаются особенности технологических и биологических аспектов измерения БТ.Методологии, используемые для измерения БТ, сгруппированы в инструментальные методы и математические методы. Инструментальные методы используют результаты измерений БТ непосредственно от термочувствительных датчиков и электронных приборов путем сочетания фактического и прогнозного измерения, инвазивного и неинвазивного измерения. Математические методы используют несколько численных моделей, таких как модель множественной регрессии, модель авторегрессии, модель, основанную на механизме терморегуляции, и метод, основанный на фильтре Калмана, для косвенной оценки БТ на основе некоторых соответствующих показателей жизнедеятельности и факторов окружающей среды.Методы термометрии подразделяются на инвазивные и неинвазивные, контактные и бесконтактные, прямые и непрямые, свободные и ограниченные, 1-D и n-D. Всесторонняя интерпретация БТ имеет такое же значение, как и измерение БТ. Два режима применения BT подразделяются на приложения в реальном времени и долгосрочные приложения. В связи с быстрым развитием инфраструктуры IoT, аналитики больших данных и платформ искусственного интеллекта обсуждаются перспективы будущего развития термометрии и интерпретации BT.

    Ключевые слова: Температура тела, Термометрия, Термометр, Измерение температуры тела, Интерпретация температуры тела, Анализ температуры тела. Многие виды органелл разбросаны по всей плазме внутри живых клеток и окружены клеточными мембранами. Органеллы очень активны и постоянно общаются друг с другом через мембранные контакты.Межорганельные связи играют незаменимую роль в регуляции биохимических процессов и необходимы для функционирования клеток и гомеостаза организма. Митохондрии являются одними из важнейших органелл. Различные биохимические процессы протекают в митохондриях, где автономно и ритмично работают микрохимические фабрики по синтезу и разложению сложных химических реагентов. Надлежащее удержание и своевременная регуляция температуры и давления необходимы для этих биохимических процессов, чтобы обеспечить метаболическую активность для функций организма и соответствующую реакцию на эндогенные и экзогенные стимуляторы.

    В клинических условиях четыре основных жизненно важных показателя, т. е. частота сердечных сокращений (ЧСС), температура тела (ТТ), артериальное давление (АД) и частота дыхания (ЧД), обычно измеряются в качестве показателей для оценки основных функциональных возможностей организма и эффективности.

    Первое комплексное исследование БТ и его связи с заболеваниями человека было проведено Карлом Рейнгольдом Августом Вундерлихом в конце 19 века. Он утверждал, что измерение БТ «является частью нашего метода диагностики или наблюдения за болезнью, который необходим во всех случаях, когда температура колеблется, очень полезен во многих сомнительных случаях и вспомогательный почти во всех случаях.[2]

    Суть температуры и температуры тела

    Постоянные внутренние колебательные и вращательные движения в молекулах генерируют тепло, или тепловую энергию. Суммарная тепловая энергия зависит от типа и массы молекул вещества. Температура – ​​это мера средней тепловой энергии молекулярных движений, не зависящая от свойств вещества.

    Так же, как многие химические реакции зависят от температуры, биохимические процессы протекают внутри живых клеток и находятся под сильным влиянием БТ.Эти биохимические процессы в совокупности называются метаболизмом и делятся на катаболический и анаболический метаболизм. Катаболический метаболизм представляет собой экзотермическую реакцию, которая разбирает более крупные молекулы на более мелкие, например, расщепление молекулы глюкозы на две молекулы пирувата с сохранением энергии в виде аденозинтрифосфата (АТФ) и восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (НАДН), высвобождаемых во время этого биохимического процесса. Анаболический метаболизм представляет собой эндотермическую реакцию, в ходе которой меньшие молекулы объединяются в более крупные, например, соединение аминокислот с образованием белка.

    Человеческое тело является гомеотермным организмом, который поддерживает свою температуру на определенном уровне, чтобы координировать свою метаболическую активность с помощью присущих ему терморегуляторных механизмов. BT указывает среднюю тепловую энергию человеческого тела, вырабатываемую метаболизмом в организме.

    Вундерлих заявил: «Отклонения от нормального хода температуры, безусловно, следует рассматривать как значительные и никогда не возникающие без должной причины… Обнаружение аномальной температуры у мужчин, которые ранее проявляли нормальную степень тепла, является, следовательно, средством обнаружения или подтверждения наличия латентного заболевания.” [2]

    Нормальная БТ (нормотермия) является основной предпосылкой для правильного функционирования организма. Аномальная БТ может быть либо гипертермией (слишком высокой), либо гипотермией (слишком низкой), и оба температурных состояния могут изменять метаболическую активность, нарушать органическую функцию и вызывать повреждение тканей. Даже небольшие отклонения могут вызвать значительные изменения функций организма. Повышенный БТ ​​приводит к значительному снижению умственной и физической работоспособности. С другой стороны, снижение БТ может привести к нарушению сознания или, в крайних случаях, к сосудистой недостаточности.

    Заданное значение БТ и механизмы терморегуляции

    Поддержание БТ в надлежащем диапазоне имеет важное физиологическое значение. Нормальный БТ ​​был статистически исследован Вундерлихом путем сбора нескольких миллионов наблюдений, полученных от примерно 25 000 субъектов с 1861 года с использованием ртутного термометра, измеренного в подмышечной впадине. Было подсчитано, что среднее нормальное значение БТ подмышечной впадины составляет 37,0 °C, а в норме колеблется в пределах от 36,2 до 37,5 °C [3].

    Механизмы терморегуляции играют важную роль в поддержании физиологического гомеостаза.В гипоталамусе есть терморегуляторный центр, отвечающий за регулирование притока и потери тепла, чтобы поддерживать БТ на эталонном заданном уровне в ограниченном диапазоне, чтобы тело функционировало должным образом при изменении внешней и внутренней среды.

    Заданная точка регулируется и стабилизируется главным образом передним ядром гипоталамуса и прилегающей преоптической областью гипоталамуса. Поскольку их температура отклоняется от заданного значения по умолчанию из-за различных стимуляторов, терморецепторы преобразуют эти стимулы в нервные импульсы, а эндокринная система инициирует увеличение или уменьшение выработки или рассеивания энергии, чтобы вернуть температуру к заданному значению.

    Стимуляторы включают проприоцепцию, экстероцепцию и интероцепцию. Терморецепторы, такие как кожные сенсорные рецепторы, являются экстерорецепторами для получения тепловых раздражителей горячего и холодного. Они являются конечными ветвями тонких миелинизированных волокон А δ и немиелинизированных С волокон. Волокна A δ являются холодовыми рецепторами и активируются при температуре около 10–35 °C. Волокна C являются тепловыми рецепторами и активируются при температуре около 35–45 °C.

    Хотя температура поверхности тела может быть допустимой в широком диапазоне и достигать близкой к 0 °C в экстремальных условиях, внутренняя температура тела по-прежнему поддерживается на рациональном физиологическом уровне около 37. 0 °C за счет механизмов терморегуляции.

    В жаркой среде вазодилатация увеличивает кровоток в артериолах через артерии и перенаправляет кровь в поверхностные капилляры под кожей, чтобы ускорить потерю тепла за счет конвекции и проводимости. Потоотделение — это ответный способ потери тепла путем испарения воды через экзокринные потовые железы под кожей к поверхности кожи.

    В условиях холода вазоконстрикция приводит к сокращению артериол и меньшему количеству крови течет к поверхностным капиллярам под кожей, больше крови возвращается от кожи к центру тела и, следовательно, предотвращает потерю большего количества тепла кровью в окружающую среду через поверхность кожи.Кроме того, активируются и другие эффективные ответные экзотермические механизмы для поддержания стабильной внутренней температуры. Помимо мышечной дрожи и подавления потоотделения, не вызывающий дрожи белок термогенин (разобщающий белок 1, или UCP1) в митохондриях бурой жировой ткани будет метаболизироваться и выделять тепло для повышения внутренней температуры.

    Тем не менее, на молекулярном уровне пока не найдено доказательств того, какие гены участвуют в определении заданного значения в механизмах терморегуляции.Стимуляторы гипоталамуса производятся путем сравнения центральной и периферической температуры и обработки другой информации о показателях жизнедеятельности для активации механизмов терморегуляции, которые кажутся адаптивными процессами с вычислительной и негенетической точки зрения [4].

    Факторы, влияющие на BT

    На измерение BT влияет множество факторов. Измеренное значение БТ зависит не только от физиологических аспектов, таких как патологические явления и состояние здоровья, но также и от антропологических атрибутов и параметров измерения [5, 6].

    В физиологических аспектах гипертермия возникает из-за того, что организм вырабатывает или поглощает больше тепла, чем может рассеять при воспалительных заболеваниях или длительном воздействии высокотемпературной среды. Механизмы терморегуляции не в состоянии справиться с жарой и в конечном итоге вызывают повышение БТ. Гипертермия обычно приводит к головной боли, спутанности сознания, утомляемости, обезвоживанию и, наконец, опасна для жизни.

    Напротив, гипотермия возникает из-за чрезмерного воздействия окружающей среды с низкой температурой, когда тело теряет тепло быстрее, чем может производить тепло.Субъекты, страдающие психическими заболеваниями и слабоумием, могут не ощущать холода и, как правило, слишком долго остаются на улице при низких температурах. Злоупотребление алкоголем или наркотиками также может ухудшить способность суждения о простуде. Некоторые патологические состояния, такие как гипотиреоз, артрит, обезвоживание, диабет и болезнь Паркинсона, могут влиять на способность человека поддерживать стабильную внутреннюю температуру тела или ощущать холодовые раздражители.

    Антропологические признаки включают возраст, пол, массу тела, рост, психологический статус, биоритмическую фазу и стадию менструального цикла у женщин.Параметры измерения включают уровень физической активности (бодрствование или сон, отдых или физические упражнения), прием пищи и способ измерения, время измерения в течение дня, положение для измерения и факторы окружающей среды.

    Типы BT

    Диапазоны BT широко варьируются в зависимости от различных физиологических и метрологических факторов, как указано выше. Для измерения ВТ доступны многие положения, такие как подъязычное, подмышечное, паховое, шея, прямая кишка, влагалище, пищевод, барабанная перепонка, наружный слуховой проход, носовая полость, мочевой пузырь, пищеварительный тракт, грудная клетка и лоб.Значения нормотермии БТ, измеренные сублингвально, колеблются от 33,2 до 38,2 °С [7]. При этом БТ также можно измерять в любое время суток, разница между максимумом и минимумом в сутки для здорового человека может достигать около 1,0 °С [6].

    На практике обычно используются три типа измерения БТ: центральная температура тела (CBT), поверхностная температура тела (SBT) и базальная температура тела (BBT) в зависимости от места измерения и уровня активности.

    Для оценки физиологической уставки БТ по умолчанию для правильного функционирования организма предпочтительнее использовать КПТ. КПТ обозначает БТ, измеренную в глубоких положениях тела, и считается рабочей температурой всех внутренних органов внутри тела, особенно в глубоких структурах тела, таких как мозг, сердце и печень, которые являются ближайшими БТ как репрезентативными. суррогат физиологического заданного значения БТ по сравнению с температурой периферических тканей. КПТ обычно поддерживается в узком диапазоне, чтобы основные метаболические реакции могли протекать должным образом, а функции организма могли быть эффективно оптимизированы.Значительное повышение КПТ (гипертермия) или депрессия (гипотермия) могут привести к нарушению работы организма.

    ПТ, измеренные в таких местах, как прямая кишка, пищевод, пищеварительный тракт, носоглотка, мочевой пузырь, матка и дуга аорты, с помощью инвазивных средств, таких как игла или катетер, широко используются в качестве измерений КПТ. Хотя БТ дуги аорты обычно считается физиологически наиболее точным показателем КПТ, КПТ, измеренная в прямой кишке, используется в качестве клинического золотого стандарта КПТ.

    Помимо КПТ, с учетом места измерения, СПО представляет собой значение, измеренное в подъязычной области, подмышечной впадине, паху, шее, ухе (барабанная полость, наружный слуховой проход), грудной клетке, лбу и других участках поверхности тела. SBT легко измерить неинвазивно, но он чувствителен к факторам окружающей среды. Например, плохой контакт между поверхностью тела и термометром может привести к артефактам измерения. Горячие или холодные напитки и дыхательный поток могут повлиять на измерение перорального БТ. SBT обычно ниже, чем CBT.При одновременном измерении сублингвальной и ректальной БТ у субъекта первая БТ примерно на 0,5 °C ниже, чем вторая.

    Принимая во внимание уровень активности, когда тело находится в наиболее спокойном состоянии с самой низкой скоростью обмена веществ (обычно во время сна), измеренные значения БТ определяются именно как БТТ, которые обычно используются для оценки менструального цикла у женщин. До появления полностью автоматического непрерывного термометра БТ практическая БТТ традиционно измерялась сублингвально утром сразу после пробуждения ото сна и до того, как была предпринята какая-либо физическая активность, хотя температура, измеренная в это время, несколько выше, чем истинная БТТ.

    Термометрия ТТ

    Древние врачи использовали свои руки, чтобы ощутить ТТ, прикасаясь к предмету, как показано на рис. . БТ использовался как один из старейших барометров не только для диагностики болезней человека, но и для пропаганды ежедневного ухода за собой. Древняя медицинская книга «Пульсология», которая, по оценкам, была составлена ​​до 168 г. до н.э. и раскопана в 1973 г. в городе Чанша, Китай, содержала пояснение к содержательной пословице «держи голову в прохладе, а ноги в тепле» и рассказывала нам, как достичь лучших результатов. сон [8, 9].

    Архаичный метод диагностики заболеваний с использованием разницы температур тела между головой и ступнями при прикосновении к предмету

    Поскольку была установлена ​​связь между температурой и расширением материалов, одним из первых инструментов для измерения температуры была стеклянная колба, был частично погружен в воду, и его движение вверх или вниз зависело от изменения температуры. Многие материалы, такие как спирт, ртуть и галлий, также использовались позже для измерения температуры.

    Для количественного измерения температуры одна из первых температурных шкал была разработана в 1701 году Оле Кристенсеном Рёмером для количественного определения температуры между двумя фиксированными точками, при которых вода кипит и замерзает [10].

    Шкала Фаренгейта была создана Габриэлем Даниэлем Фаренгейтом в 1724 году, которая делила диапазон температур между точками плавления и кипения воды на 180 равных интервалов в градусах Фаренгейта (°F). Шкала Цельсия была изобретена в 1742 году Андерсом Цельсиусом, который разделил диапазон температур между температурами замерзания и кипения воды на 100 равных делений в градусах Цельсия (°C).Шкала Кельвина (К) была разработана Уильямом Томпсоном Кельвином в 1848 году, которая расширила шкалу Цельсия до абсолютного нуля, температурного уровня, при котором полностью отсутствует тепловая энергия.

    Эти три вида температурных шкал стали метрологической основой современной термометрии. Хотя для измерения BT используются как шкала Фаренгейта, так и шкала Цельсия, первая используется в основном в Соединенных Штатах, а вторая — в большинстве других стран.

    На сегодняшний день разработано множество методологий, основанных на механизмах передачи тепловой энергии, таких как излучение, теплопроводность и конвекция.Многие зависящие от температуры свойства, такие как скорость звука и резонанс, электрический импеданс, химическая реакция и металлическая проводимость, использовались для измерения температуры в различных областях промышленности с помощью различных методов, лежащих в основе большого разнообразия химических и физических принципов, таких как термография, эвапорография, спектроскопия и оптическая интерферометрия.

    При сравнении промышленных измерений следует отметить два особых аспекта измерения ВТ. Технологически измерение БТ находится в более низком диапазоне температур, но требует более высокого разрешения, более быстрого отклика, лучшей воспроизводимости и стабильности, лучшего сродства и минимального воздействия на органы, ткани и физиологические состояния человека.С биологической точки зрения, по другую сторону строгих технических требований, переплетение множества показателей жизнедеятельности и интерактивная причинно-следственная связь с факторами окружающей среды, учитываемыми механизмами терморегуляции, предоставляют нам богатые информативные возможности для измерения БТ другими альтернативными способами. В измерение БТ вводятся две категории методологии: инструментальные методы (прямое измерение БТ) и математические методы (косвенное измерение БТ).

    Инструментальные методы

    Инструментальные методы используют непосредственно результаты измерений БТ.Тепловая энергия передается тремя способами: конвекцией, теплопроводностью и излучением. Эти явления используются для разработки различных термометров, основанных на их физических и химических принципах преобразования тепловой энергии в показания температуры. В этом виде термометрии есть две основные части: преобразователь и приборы. Преобразователь преобразует тепловую энергию или температуру в другие формы энергии. Прибор обрабатывает преобразованную величину, чтобы сделать ее видимой и разборчивой на температурной шкале.

    Преобразователи

    Любое вещество с температурно-зависимыми свойствами, такими как объем, плотность, удельное сопротивление и скорость, может служить преобразователем для измерения температуры.

    Галилео Галилей впервые в 1593 году использовал воду в качестве преобразователя для измерения изменений температуры на основе ее свойства теплового расширения и сжатия в объеме. маркировка. Поскольку плавучесть воды меняется в зависимости от температуры, некоторые колбы тонут, а другие плавают, самая низкая колба показывает текущую температуру.Спирт был заключен в стеклянную трубку в качестве чувствительной жидкости вместо воды великим герцогом Тосканы Фердинандом II в 1654 году. Однако ни один из них не был достаточно точным. Жидкая ртуть использовалась Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом в качестве чувствительного к температуре преобразователя в 1714 году. Он также изобрел шкалу Фаренгейта в 1724 году для описания точных показаний температуры, которая определяла 180 градусов между точками замерзания и кипения воды. Температура замерзания составляла 32 °F, а температура кипения — 212 °F [11].

    Помимо вышеперечисленных жидкостей, многие металлы, такие как платина, никель, алюминий и вольфрам, также подвержены изменению температуры, их удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры.

    Датчик температуры сопротивления (RTT) состоит из тонкой проволоки, намотанной на керамический или стеклянный сердечник. Проволока RTT представляет собой чистый металл, обычно платину, никель или медь. Эти металлы имеют точную зависимость между сопротивлением и температурой [12]. Их температурный коэффициент (К -1 ) порядка 10 -3 , удельное сопротивление (Ом·м) порядка 10 -8 .

    Например, медь имеет приблизительно линейную зависимость между сопротивлением и температурой в широком диапазоне температур.

    где, R 0 – сопротивление металла при известной температуре Тл 0 ; R — сопротивление при Тл — измеряемая температура; α=1RdRdT – температурный коэффициент металла.

    Вольфрам, напротив, демонстрирует приведенное ниже соотношение мощностей:

    RTT имеют более высокую точность и воспроизводимость и обычно используются для измерения температуры ниже 600 °C.

    Термистор представляет собой полупроводниковый резистивный преобразователь температуры, изготовленный из спеченных оксидов металлов, таких как марганец, кобальт, никель, железо или медь. Это может быть от двух до четырех смесей, формованных в различные формы при температуре 1200–1500 °С.

    Удельное сопротивление ρ термистора при температуре Тл выражается как

    , где E г – ширина запрещенной зоны полупроводника, k 9025 – постоянная Больцмана.

    Термистор подходит для измерения BT, когда требуется относительно более высокое разрешение в узком диапазоне температур.

    Термисторы обладают такими важными характеристиками, как высокая чувствительность (от − 2,8 до − 5,1 %/°C), простота изготовления и миниатюризации в различных формах, выбираемый широкий диапазон значений сопротивления (от десятков Ом до сотен кОм) и широкий диапазон измерения (− 50 до 350 °С).

    По сравнению с чистым металлом, таким как платина, в качестве преобразователя температуры, который имеет температурный коэффициент около 0. 0039/K, температурный коэффициент термистора может быть как отрицательным (отрицательный температурный коэффициент, NTC), так и положительным (положительный температурный коэффициент, PTC). Термистор NTC имеет обратно пропорциональную зависимость между температурой и сопротивлением, обычно около - 0,04 / K, т. Е. Чувствительность примерно в 10 раз выше, чем у платинового датчика. NTC обычно используется для измерения БТ, потому что он имеет хорошую линейность в физиологическом диапазоне БТ. PTC имеет положительную пропорциональную зависимость, но низкую чувствительность в диапазоне BT подходит только для измерения более высоких температур (выше 80 °C).

    PN-переход также можно использовать в качестве преобразователя температуры. Прямое падение напряжения на прямопроводящем PN-переходе диода или транзистора при постоянном токе прямого смещения демонстрирует превосходную линейную температурную зависимость в широком диапазоне температур. Чувствительность между изменением напряжения и изменением температуры составляет приблизительно 2 мВ/°C и практически линейна в диапазоне от − 40 до + 100 °C [13, 14]. Для термометров БТ также важно высокое разрешение не менее ±0,01 °С во всем диапазоне [15].

    Соотношение для температуры T — зависящее от напряжения В на PN-переходе при постоянном токе прямого смещения I можно выразить следующим образом:

    Если PN-переход управляется двумя разными токами прямого смещения I 1 и I I 2 2 , соответствующие напряжения падает V 1 и V 2 будет производиться ниже:

    , где A является постоянным в зависимости от геометрии соединения , q — заряд электрона, E g — энергия запрещенной зоны и k — постоянная Больцмана.

    Когда соотношение двух управляющих токов поддерживается постоянным, разность напряжений линейно пропорциональна температуре. Термометры, основанные на этом принципе, могут быть реализованы либо путем подачи прямоугольного тока на PN-переход [16], либо с помощью двух согласованных устройств, работающих на разных уровнях тока [17].

    Термопара использует эффект Зеебека в качестве термоэлектрического преобразователя. Эффект Зеебека — это явление, когда два разнородных проводника или полупроводника соединяются с двух концов; как только существует разница температур между двумя переходами, будет генерироваться градиент напряжения, который зависит от разницы температур между двумя переходами.

    Чувствительность некоторых типичных термопар в диапазоне температур 20–40 °C составляет около 41 мкВ/К для меди/константана, около 40 мкВ/К для хромеля/алюмеля и около 6,1 мкВ/К для платины/платины– родий (10%) [15].

    Несколько термопар могут быть соединены последовательно или параллельно для формирования преобразователя термобатареи для повышения чувствительности до 36,5 мВ/К [18].

    Помимо механизма теплопроводности, который используется для измерения температуры вышеуказанными датчиками, для измерения температуры объекта используется мощность теплового излучения, излучаемого объектом с температурой выше абсолютного нуля.

    Мощность теплового излучения человеческого тела также можно использовать для измерения БТ. Пик теплового излучения человеческого тела лежит в дальней инфракрасной области. Инфракрасные датчики для измерения БТ требуют чувствительности в диапазоне 7–14 мкм, который охватывает энергетический спектр теплового излучения поверхности тела.

    Существует три типа инфракрасных преобразователей: тепловые преобразователи, фотонные преобразователи (также называемые квантовыми детекторами) и преобразователи поля излучения.Преобразователи поля излучения реагируют непосредственно на поле излучения, но не получили широкого распространения с 1970-х годов.

    В тепловых преобразователях падающее инфракрасное излучение поглощается для изменения температуры подложки, а результирующее изменение некоторых физических свойств используется для создания пропорционального выходного электрического сигнала. Они не зависят от длины волны и могут работать при комнатной температуре и использоваться в неохлаждаемых термографических системах, но реагируют медленно и шумно.

    Датчики фотонов обнаруживают падающие фотоны, вызванные фундаментальными процессами оптического возбуждения в полупроводниках.Выходной электрический сигнал пропорционален измененному распределению электронной энергии. Хотя им требуется охлаждающее оборудование, а чувствительность зависит от длины волны, они очень чувствительны и быстро реагируют и обычно используются в инфракрасной спектроскопии и инфракрасной термографии [19].

    Контрольно-измерительные приборы

    Датчики температуры используются для преобразования тепловой энергии или температуры в другие формы энергии и, наконец, в электрический сигнал. Электрический сигнал обрабатывается последующей аппаратурой подавления шума, калибровки, преобразования и визуализации значений BT.Приборы можно разделить на разные режимы измерения по способу обработки измеренного сигнала в показания температуры.

    Фактическое и прогнозируемое измерение

    Большинство коммерческих автоматических электронных термометров как для SBT, так и для BBT используют два режима измерения, фактический и прогнозный, для получения показаний BT, как показано на рис.  .

    Температурно-временные зависимости фактического измерения и прогнозного измерения БТ [20]

    Фактическое измерение измеряет фактическую температуру определенного региона в определенный момент с помощью ртутных термометров или автоматических электронных термометров.Термометр кладут на поверхность тела до тех пор, пока температура не перестанет изменяться или не достигнет устойчивой температуры теплового равновесия. Это может занять более 10 минут в подмышечной впадине и около 5 минут во рту.

    Прогностическое измерение использует предварительно откалиброванную кривую зависимости температуры от времени и фактическое измерение первых 30–90 с для прогнозирования конечного равновесного значения температуры. Это значительно сокращает время измерения, необходимое для реальных измерений [20].Последние термометры способны выдавать показания БТ всего за 4 с без воздействия посторонних факторов [21].

    Инвазивное и неинвазивное измерение

    Поскольку СПО, измеренное в некоторых часто используемых положениях, таких как подмышечное, подъязычное или барабанное, не всегда обеспечивает удовлетворительную надежность для точного отражения рабочей температуры тела, измерение КПТ необходимо, особенно в операционной и при длительном трудолюбивых профессий, где мониторинг КПТ в режиме реального времени предпочтительнее и надежнее, чем КПТ.

    Первоначальное измерение когнитивно-поведенческой терапии требовало хирургического инвазивного введения головки датчика внутрь человеческого тела. Головка преобразователя обычно изготавливается в виде иглы или катетера, как показано на рис.

    Головки преобразователя, в которых термистор соединен с гибким изолированным кабелем, а присоединяемая часть также изолирована и полностью водонепроницаема. a Игольчатый; b Катетерного типа

    Несколько позиций, таких как прямая кишка, пищевод, легочная артерия и мочевой пузырь, используются для инвазивного измерения КПТ в медицинских учреждениях.Прямая кишка является одним из наиболее распространенных положений, особенно у младенцев и детей, хотя она не подходит для измерения быстрых изменений из-за задержки реакции. КПТ пищевода измеряется путем введения гибкой головки датчика через рот или нос во время анестезии. Пищевод предпочтительнее из-за его быстрой реакции и близкого расположения к аорте и кровотоку к гипоталамусу. Артерия аорты считается наиболее точным положением, потому что артериальная кровь из глубоких слоев тела измеряется непосредственно с помощью датчика катетерного типа.

    Для измерения КПТ в пищеварительном тракте используется термометр капсульного типа для приема внутрь, в котором заключены датчик температуры и радиопередатчик. Профиль КПТ можно непрерывно отслеживать во время процесса, когда он проглатывается и движется к прямой кишке и, наконец, выталкивается из прямой кишки. Один из коммерческих продуктов (CorTemp ® , HQ Inc., Палметто, Флорида, США) и измеренный непрерывный профиль CBT показаны на рисунке (слева и справа соответственно).Он весит 2,75 г, имеет длину 23 мм и диаметр 10,25 мм. По мере того, как капсула движется по пищеварительному тракту, она каждые 20 с передает значения CBT по беспроводной сети на внешний приемник.

    Термометр для приема внутрь (CorTemp ® ) и измеренный профиль КПТ у субъекта. Три области, отмеченные пунктирными красными линиями, обозначают a самое высокое среднее значение за 30 минут до начала сна, b самое низкое среднее значение за 30 минут во время сна и c среднее значение за первые 30 минут после пробуждения [22]

    Инвазивное измерение когнитивно-поведенческой терапии вызывает у субъекта дискомфорт и раздражение из-за введения зонда и нежелательно даже в медицинских учреждениях. Термометр с проглатываемой капсулой обеспечивает приемлемый уровень точности в качестве суррогатной меры когнитивно-поведенческой терапии, не вызывая слишком большого дискомфорта у субъекта. Эта форма измерения КПТ позволяет непрерывно измерять КПТ и получила более широкое распространение в последнее десятилетие [23].

    Идеальное положение для измерения КПТ должно отвечать следующим трем требованиям: (1) безвредно и безболезненно, (2) не зависеть от местного кровотока или других факторов окружающей среды, (3) быстро и надежно отслеживать небольшие изменения температуры артериальной крови [24]. ].

    Инвазивные методы с использованием естественных отверстий тела не удовлетворяют первому требованию при длительном наблюдении за пациентами, особенно у младенцев и детей раннего возраста. Хотя инвазивное измерение КПТ может дать точные показания, такие методы имеют очень сложные манипуляционные процедуры, их использование строго ограничено только медицинскими учреждениями.

    С начала 1970-х годов для измерения когнитивно-поведенческой терапии было разработано несколько неинвазивных методов, требующих измерения только с поверхности тела.

    Предложен метод нулевого теплового потока для неинвазивной оценки КПТ по температуре, измеряемой на поверхности кожи датчиком, состоящим из двух термисторов, куска нейлоновой марли и тонкопленочного нагревательного элемента.Эти компоненты инкапсулированы в многослойный сэндвич с использованием силиконового каучука, как показано на рис. [25].

    Схематическая структура головки преобразователя с нулевым тепловым потоком

    Два термистора образуют два плеча моста Уитстона, а сигнал дисбаланса от моста управляет цепью нагревателя через усилитель-компаратор и триггер Шмитта. Принцип основан на теплоизоляции между двумя термисторами и их выравнивании при отсутствии теплового потока. Два согласованных термистора зажаты в центре двумя изолирующими слоями.Нижний слой плотно прилегает к поверхности кожи. Утеплитель покрывает верхний изоляционный слой. Выявляется разница температур между двумя термисторами, и нагреватель управляется для поддержания одинаковой температуры обоих термисторов или для минимизации теплового потока между обоими термисторами. Наконец, температура кожи может уравновешиваться глубинной температурой [26].

    Этот метод был теоретически проанализирован и экспериментально подтвержден последовательными исследованиями [27, 28]. Конструкция оригинальной головки преобразователя была улучшена, чтобы обеспечить лучшую теплоизоляцию и поддерживать температуру по окружности такой же, как и в центре.

    Поскольку метод нулевого теплового потока требует значительной мощности для нагревательного элемента, чтобы компенсировать разницу между двумя термисторами, громоздкие размеры и использование нагревателя не подходят для миниатюризации и долгосрочных измерений. Был предложен метод двойного теплового потока без нагревательного элемента, как показано на рис. [29].

    Схематическое изображение головки датчика сдвоенного теплового потока. Два канала теплового потока образуются при покрытии поверхности тела двумя видами теплоизоляторов с разным термическим сопротивлением R 1 и R 2 . R S и R S ′ – термические сопротивления кожи и подкожных тканей по двум каналам; T C — ТОС; T 1 и T 2 – измеренные температуры поверхности кожи под изолятором; T 3 и T 4 – температуры на верхней поверхности изолятора

    Головка преобразователя конструктивно построена таким образом, чтобы образовать два разных тепловых пути, включающих двойные каналы теплового потока.Каждый канал имеет пару датчиков температуры, прикрепленных к его двум концам для измерения температуры. Когда измеряют четыре температуры, T 1–4 , в четырех точках и два тепловых сопротивления R S и R S ′ в подкожной клетчатке можно составить одновременные уравнения для решения значения CBT T C без знания теплового сопротивления в подкожных тканях.

    Tc=T1+(T1-T2)(T1-T3)K(T2-T4)-(T1-T3)

    Коэффициент теплового сопротивления K двух теплоизоляционных материалов определяется путем экспериментальной калибровки.

    K=(T0-T2)(T1-T3)(T0-T1)(T2-T4),

    где T 0 – заданная температура воды в калибровочном термостате.

    Тем не менее, оба вышеуказанных метода не могут указать, какая глубина КПТ измеряется под кожей. Другие аспекты, такие как влияние конструкции зонда и теплоизоляции на характеристики измерения и время отклика, оставались неоднозначными.

    Путем математического моделирования путем построения трехмерной модели метода конечных элементов на основе информации об абдоминальной анатомии и геометрии головки преобразователя была проведена теоретическая оценка метода двойного теплового потока. Интегрируя биофизические и физиологические знания в модель, можно оценить распределение CBT по кожным измерениям SBT, используя обратный квазилинейный метод и расположение 16 термисторов, окружающих брюшную полость [30].

    Путем оптимизации геометрической структуры (высота и диаметр) и теплоизоляционных материалов (резиновая губка, медь и алюминий) головки преобразователя теоретически была изучена глубина измерения КПТ.Подтверждено, что головка преобразователя с большей площадью измеряет более глубокое положение CBT в результатах моделирования. Глубина измеренной КПТ оценивается в 7,6 мм под поверхностью тела [31].

    Математические подходы

    Хорошо известно, что ЧСС и БТ показывают положительную корреляцию для поддержания теплового гомеостаза организма при физической нагрузке. На стабильность БТ влияют не только физические и умственные нагрузки, но и многие эндогенные и экзогенные факторы могут влиять на БТ.Чтобы понять общий принцип филогенетического развития терморегуляторных механизмов, с 1940-х годов интенсивно исследуется интерактивная зависимость КПТ от других показателей жизнедеятельности, таких как ЧСС и ЧСС, АД, сердечный выброс и время кровообращения, факторы окружающей среды и антропологические характеристики. 32].

    Из-за взаимозависимости и переплетения между КПТ, СПО, другими показателями жизнедеятельности, уровнями умственной и физической активности, переменными окружающей среды, такими как состояние одежды, температура и влажность окружающего климата, было разработано несколько методов математического моделирования с использованием принципов, основанных на механизмах терморегуляции, для оценивайте CBT косвенно по переменным, а не только по измерению температуры.

    Модель множественной регрессии

    Линейный и множественный регрессионный анализы использовались для исследования зависимости BT от других показателей жизнедеятельности. Скорость изменения ЧСС (ΔHR/°C) и ЧСС (ΔBR/°C) при вариациях БТ была оценена путем сбора данных большой популяции, состоящей из 2219 мужчин и 2274 женщин. ΔHR/°C и ΔBR/°C составляли приблизительно 7,2 ± 0,4 уд/мин и 1,4 ± 0,1 уд/мин соответственно. При интеграции других факторов, таких как возраст, насыщение кислородом и среднее кровяное давление, результаты стали 6. 4 ± 0,4 уд/мин и 1,2 ± 0,1 уд/мин соответственно. Однако родственные исследования взаимосвязи между БТ, ЧСС и ЧСС не всегда давали согласованные результаты. ΔHR/°C может достигать 14,7 ударов в минуту и ​​имеет среднее значение 9,7 ударов в минуту. ΔBR/°C в основном находится в диапазоне 2,0–4,0 уд/мин [33].

    Для оценки ТОС измеряли 30 параметров, включая физиологические, физические и экологические, такие как ЧСС и ЧСС, СПО в 11 положениях и относительную влажность при различной одежде, активности и климатических условиях.С помощью пошагового множественного регрессионного анализа определяли, какие из 30 параметров (СБТ, ЧСС, ЧСС, температура и влажность внутри одежды спереди и сзади, масса тела, возрастной индекс, жировые отложения, пол, одежда, ВО 2 , тепловой комфорт , ощущение и восприятие и скорость потоотделения) был самым большим вкладом в модель. Благодаря исследованию с помощью методологии начальной загрузки лучшая модель с точки зрения осуществимости и достоверности предсказывает CBT со стандартной ошибкой оценки 0,27 ° C и скорректированным R 2 равным 0. 86 по сравнению с ректальной температурой [34].

    Модель авторегрессии (AR)

    Различные факторы, влияющие на систему терморегуляции, могут использоваться в качестве экзогенных входных данных для модели. Эти факторы могут включать несколько аспектов: (1) окружающая среда: средняя радиационная температура, температура окружающей среды, относительная влажность, скорость ветра, (2) активность: скорость ходьбы, вес рюкзака (нагрузки), фактор рельефа, уклон/уровень, потребление воды, ( 3) индивидуальные характеристики: возраст, вес, рост, процент жира, (4) одежда: изоляция и воздухопроницаемость.

    Принимая во внимание большую тепловую инерцию тела, можно построить управляемый данными подход, основанный на авторегрессионной (AR) модели, для прогнозирования КПТ с использованием экзогенных данных и прошлых КПТ в качестве входных данных.

    На этапе обучения коэффициенты модели AR настраиваются путем минимизации разницы между расчетным CBT и эталонным CBT. Порядок модели определяется некоторым аналитическим критерием, таким как минимальная длина описания и информационный критерий Акаике, или перекрестной проверкой. Если обучающий набор данных может быть собран с достаточным разнообразием, правильная регуляризованная модель будет сделана индивидуально-независимой, что значительно упростит процедуру индивидуального обучения при построении индивидуальных моделей [35].

    Путем сбора эталонной КПТ с помощью капсулы телеметрии индивидуальная модель AR была обучена прогнозировать изменения КПТ на 20 минут вперед с использованием предыдущих КПТ и текущей ЧСС [36]. Была разработана реализация в режиме реального времени алгоритма прогнозирования CBT на основе AR, и производительность алгоритма оценивалась с точки зрения его точности прогнозирования и среднеквадратичной ошибки (RMSE) [37].

    Модель терморегуляции

    Математическая модель, основанная на механизмах терморегуляции, состоящая из ряда уравнений теплопередачи, была построена для прогнозирования КПТ в реальном времени с использованием первичной метаболической активности в качестве входных данных, полученных из ЧСС и температуры окружающей среды, а также других индивидуальных данных. антропологические характеристики (рост, вес и одежда).

    Модель использует индивидуальные значения, групповые средние значения или значения по умолчанию для населения антропологических характеристик, ЧСС, измеренные в режиме реального времени, и локальные параметры окружающей среды (температура окружающего воздуха, скорость ветра, относительная влажность и радиационная нагрузка) в качестве входных переменных для оценки CBT.

    Модель была проверена с использованием данных, собранных в различных средах, одежде и состоянии адаптации к теплу. В целом прогнозы CBT хорошо соответствовали измеренным значениям (среднеквадратичное отклонение: 0.05–0,31 °С) [38].

    Фильтр Калмана

    Метод фильтрации Калмана был предложен для оценки продолжительности когнитивно-поведенческой терапии в амбулаторных условиях с использованием серии измерений ЧСС [39]. Модель была обучена на данных 17 добровольцев, участвовавших в 24-часовых военно-полевых учениях (температура воздуха 24–36 °C, относительная влажность 42–97 % и ТОС 36,0–40,0 °C), и была проверена на данных 83 испытуемых. в лаборатории и в полевых условиях, включая различные комбинации температуры, увлажнения, одежды и состояния акклиматизации.Эффективность оценивалась по методу Бланда-Альтмана с использованием КПТ, измеренных с помощью проглатываемых капсул, в качестве эталона. Результаты показали, что общее отклонение составляет - 0,03 ± 0,32 °C, а 95 % всех КПТ из более чем 52 000 оценок попадают в диапазон  ± 0,63 °C.

    Оригинальный фильтр Калмана состоит из «процедуры обновления времени» и «процедуры обновления измерения». Расширенный фильтр Калмана был предложен для повышения точности оценки CBT путем изучения различных порядков «моделей наблюдения» в «процедуре обновления измерений», чтобы найти лучшую модель [40].

    После изучения 11 параметров ВСР, а именно nMHR, SDNN, RMSSD, pNN50 во временной области и LF, HF, TF, VLF, nLF, nHF, LF/HF в частотной области, nMHR, nLF, nHF и LF /HF были признаны лучшими входными данными для оценки КПТ со среднеквадратичной ошибкой не более 0,40 °C у 10 субъектов (6 субъектов использовались для обучения и 4 субъекта использовались для тестирования).

    С точки зрения физиологической значимости nMHR удален из базового уровня HR, который отличается от человека к человеку и демонстрирует более высокие показатели, чем MHR.Квадратичные аппроксимирующие кривые nLF и nHF могут удовлетворительно следовать ритмическим изменениям когнитивно-поведенческой терапии. LF/HF отражает симпатико-парасимпатический баланс, который регулирует БТ.

    Методы термометрии

    При сравнении измерения температуры в промышленных условиях, помимо трех требований, упомянутых выше при измерении КПТ, к измерению КПТ предъявляются некоторые особые требования: (1) стерилизация должна быть доступна для выполнения основных гигиенических стандартов, когда термометр используется людьми неоднократно; (2) максимальная безопасность и минимальное нарушение органов, тканей и физиологических состояний должны быть гарантированы в различных средах, таких как электромагнетизм, тепло, радиация, вибрация; (3) должно быть совершено минимальное стеснение и минимальное неудобство для тела человека; (4) должны быть реализованы хорошая воспроизводимость и высокая надежность, высокое биологическое сродство и низкая токсичность; (5) требуется совместимость с присущей изменчивостью среди людей от младенцев до взрослых и пожилых людей; (6) желательна выбираемая точность и время отклика в зависимости от приложения; (7) должно быть обеспечено одноразовое или многоразовое использование в зависимости от сценария.

    За последние несколько десятилетий были разработаны различные модальности термометров для получения BT и соответствия различным сценариям применения [41].

    Инвазивные и неинвазивные

    С точки зрения вмешательства термометры можно разделить на три основных модальности: неинвазивные, полуинвазивные и инвазивные. Неинвазивные методы обычно измеряют БТ в поверхностных положениях тела, таких как подмышечная впадина, пах, наружный слуховой проход, лоб, шея и грудная клетка. Полуинвазивные методы требуют помещения датчика температуры внутрь тела через естественное отверстие тела, такое как рот или барабанная перепонка, без чрезмерного дискомфорта.Инвазивные методы требуют, чтобы датчик температуры был вставлен в глубокое положение тела, такое как прямая кишка, влагалище, пищевод, носовая полость, мочевой пузырь, пищеварительный тракт и кровеносный сосуд.

    Контактный и бесконтактный

    С точки зрения механизмов теплопередачи существуют три основных метода: теплопроводность, конвекция и излучение, используемые для измерения БТ. В контактном измерении используется механизм теплопроводности путем контакта датчика температуры с целевым положением измерения, как и во многих измерениях SBT.Спонтанная теплопередача происходит от целевой области с высокой температурой к преобразователю с более низкой температурой путем прямого микроскопического обмена кинетической энергией для достижения той же температуры в точке теплового равновесия. Бесконтактное измерение использует тепловую конвекцию и излучение через кровоток и выдыхаемый газ, а также с помощью фотонов в электромагнитных волнах.

    Прямые и косвенные

    С точки зрения источника сигнала существуют два основных способа: прямые и косвенные измерения.Прямое измерение температуры BT напрямую с помощью различных термочувствительных преобразователей путем преобразования тепловой энергии в другие формы энергии, такие как объем, плотность, удельное сопротивление, скорость и электричество. Косвенные методы используют механизмы терморегуляции и взаимосвязь между BT, эндогенными показателями жизнедеятельности и латентными экзогенными факторами окружающей среды для косвенной оценки BT.

    Свободный и ограниченный

    С точки зрения удобства использования существует два основных режима: ориентированный на ежедневное медицинское обслуживание и ориентированный на медицинский осмотр.Ежедневные термометры, ориентированные на медицинское обслуживание, предназначены для длительного и краткосрочного использования в свободном стиле неинвазивно и обычно интегрируются в некоторые предметы первой необходимости несколькими способами, такими как осязаемые, носимые и невидимые. Значения БТ, измеренные этими термометрами, обычно имеют относительно низкую точность и надежность БТ из-за неподготовленных личных манипуляций. Однако большой объем данных БТ, собранных за длительный период, может помочь преодолеть эти недостатки. Термометры, предназначенные для медицинских осмотров, предназначены для использования в медицинских и клинических учреждениях профессиональным персоналом.Они, как правило, дороги и сложны, обычно используются в сдержанной манере при краткосрочном неинвазивном посещении клиники, а также инвазивно в отделении интенсивной терапии и хирургической операционной.

    1-D и nD

    С точки зрения представления данных во временной и пространственной областях, термометры обычно обеспечивают одномерные измерения в локальной точке спорадически или постоянно, в то время как термографы обеспечивают двумерные измерения в локальной области как изображение теплового распределения статически или динамически.Комбинируя тепловизионные изображения с другой анатомической и функциональной информацией из изображений МРТ/КТ, можно получить трехмерные (3-D) или более высокомерные тепловые изображения для точной диагностики и одновременно надежной терапии, особенно для медицинских применений, где изменения температуры являются клинически значимыми. значительным [42]. Существует несколько методов, таких как инфракрасная термография, микроволновая печь, ультразвук и электроимпеданс для неинвазивной термографической визуализации.

    Интерпретация БТ

    БТ представляет собой целостную результирующую, регулируемую терморегуляторными механизмами посредством взаимодействия со многими эндогенными и экзогенными факторами. Всесторонняя интерпретация физиологического значения БТ является одной из важнейших задач клинических приложений. Нормальное среднее значение БТ широко изучалось с середины 19 века. Дэви сообщил, что среднее значение температуры полости рта, полученное в течение рабочего дня в 1845 году, составило 36,9 °C, тогда как Пембри и Никол обнаружили, что оно составляет 36,2 °C. Шефер суммировал значения температуры полости рта, полученные восемью группами за 50 лет с 1848 года, и обнаружил, что она составляет 36,8 °C [43].

    Вундерлих сообщил 37.0 °C в качестве среднего значения БТ и 36,2–37,5 °C в качестве нормального диапазона БТ для здоровых взрослых после статистического исследования, основанного на нескольких миллионах измерений в подмышечной впадине, полученных примерно у 25 000 субъектов с 1861 года. Показания БТ выше 38,0 °C всегда «подозрительные» и «вероятно лихорадочные». Он также определил изменяющееся во времени свойство БТ, которое достигает своего минимума между 2 и 8 часами утра и максимума между 4 и 9 часами вечера [2].

    Однако среднее значение 37,0 °C температуры полости рта постоянно подвергается сомнению.Несоответствие среднего значения BT продолжает обсуждаться.

    Интенсивное исследование с участием 148 здоровых взрослых проводилось с использованием автоматического цифрового термометра для перорального измерения от одного до четырех раз в день в течение трех дней подряд. Полученные данные подтвердили, что 36,8 °C была средней температурой полости рта; 37,7 °C была верхней границей нормального температурного диапазона. БТ менялась в зависимости от времени суток, имея минимум в 6 часов утра и максимум в 16–18 часов, а средняя амплитуда изменчивости составляла 0,5 °C; у женщин нормальная температура была немного выше, чем у мужчин [44].

    Систематический обзор был проведен путем изучения литературы, опубликованной с 1935 по 1999 год, и было обнаружено, что нормальный диапазон БТ составляет 33,2–38,2 °C для перорального, 34,4–37,8 °C для ректального, 35,4–37,8 °C для барабанной полости и 35,5 °C. –37,0 °С для подмышечной. Диапазоны оральной температуры у мужчин и женщин составляли 35,7–37,7 °C и 33,2–38,1 °C соответственно; 36,7–37,5 °С и 36,8–37,1 °С в ректальной и 35,5–37,5 °С и 35,7–37,5 °С в барабанной полости. При оценке БТ важно учитывать измерения положения и времени, возраста и пола обследуемого [7].

    Хотя определение так называемого нормального значения БТ все еще остается предметом споров, нет сомнений в том, что БТ содержит ценную информацию, связанную со здоровьем и патологией. Большинство обычных термометров измеряют BT один раз за раз в определенном месте и обычно используются для приложений в реальном времени, таких как диагностика лихорадки, термотерапия и профилактика теплового удара. Термометры нового типа могут обеспечивать непрерывный автоматический мониторинг БТ через определенные промежутки времени в течение нескольких периодов для долгосрочных приложений, таких как циркадный ритм и когнитивные функции.

    Поскольку БТ зависит от многих факторов, таких как место измерения, время суток, пол, патологическое состояние, уровень физического и психического стресса, всесторонняя интерпретация физиологического значения БТ должна учитывать эти факторы. Существует два подхода к анализу для интерпретации значения BT в клинических приложениях. В приложениях реального времени мгновенное абсолютное значение с точки зрения быстрого отклика и точности имеет решающее значение. В долгосрочных приложениях обычно больше внимания уделяется относительным изменениям, надежности и повторяемости.

    Приложения реального времени

    Нормальная БТ (нормотермия) поддерживается в ограниченном диапазоне 36,5–37,5 °C за счет механизмов терморегуляции [45]. Выход БТ за пределы диапазона считается значимым в отношении различных патологических состояний и клинических синдромов. Измерение BT в режиме реального времени нашло множество применений в скрининге состояния здоровья и клиническом мониторинге, например, при проверке лихорадки, диагностике теплового удара, хирургии и уходе за больными, а также в термальной терапии. Приложения реального времени обычно используют абсолютное и изолированное значение измерения BT при принятии решений, которые в основном основаны на систематической статистике и пороговых диапазонах, и обычно требуют точных измерений и быстрой реакции на локальное изменение температуры.

    Когда уставка БТ нарушается инфекционными или неинфекционными заболеваниями, в качестве нормальной адаптивной реакции и самозащитного механизма возникает лихорадка (лихорадка, фебрильная реакция), вызывающая усиление мышечных сокращений, что приводит к увеличению выработки тепла и усилиям по сохранению высокая температура. Повышение заданной точки отражалось в значительно повышенном уровне БТ. Лихорадка обычно диагностируется как CBT (прямая кишка) при 37,5–38,3 ° C или SBT (подмышка) выше 37,2 ° C, или пероральная БТ ранним утром выше 37,2 ° C, или поздним вечером пероральная БТ выше 37.7 °С. Более низкие пороги иногда применимы к слабым пожилым людям [46].

    Высокая БТ является индикатором лихорадочного заболевания и может быть вызвана недостаточным отведением тепла из-за дисфункции вегетативной системы кровообращения, недостаточной секрецией потовых желез и нарушением перфузии периферической крови. При длительных занятиях спортом или напряженной физической работе в условиях жары 25 °C и выше, а иногда и в прохладной среде ослабленные и пожилые люди подвержены тепловому удару. Более того, если испытуемые носят тяжелую и закрытую одежду, их CBT поднимется выше 38,5 °C за считанные минуты. Профилактика теплового удара и мониторинг БТ необходимы в летний период при проведении мероприятий на открытом воздухе [47]. Для количественной оценки тепловой нагрузки требуется мониторинг ЧСС и КПТ (прямая кишка) или СПО в режиме реального времени. Используется носимый шлем со встроенным неинвазивным датчиком температуры кожи [48].

    Хирургическая операция — это либо спасительный, либо опасный для жизни процесс, сильно влияющий на БТ. Как общая, так и местная анестезия подавляют афферентный и эфферентный контроль системы терморегуляции и приводят к снижению теплопродукции и терморегуляторной способности.Дополнительные теплопотери связаны с излучением, теплопроводностью, конвекцией и испарением. Предварительный нагрев и управление гипотермией для поддержания СПО и ТОС между 36,0 и 38,0 °C во время интраоперационного и послеоперационного периодов имеют решающее значение [49].

    Тепловидение в режиме реального времени для оценки СПО незаменимо в термотерапии, в основе которой лежит широкий спектр теплового воздействия на биологические реакции.

    Гипертермия использует высокоинтенсивную тепловую энергию для обеспечения термотерапевтического эффекта путем нагревания области ткани-мишени, вызывающей определенные области денатурации белка, повреждения клеток и коагуляционного некроза при определенном контролируемом повышении температуры и продолжительности времени воздействия.Используя электромагнитную энергию, сфокусированную ультразвуковую энергию и другие методы, основанные на теплопроводности, в качестве источников тепла, тепловая терапия нашла многообещающие применения в онкологии, физиотерапии, урологии, кардиологии, офтальмологии и т.д. Методы термотерапии включают гипертермию (40–41 °C), умереннотемпературную гипертермию (42–45 °C) и термическую абляцию или высокотемпературную гипертермию (> 50 °C) [50, 51].

    Гипотермия (криотерапия) снижает температуру тела (кожи и тканей) с помощью различных методов, таких как криотерапия всего тела, распыление охлаждающей жидкости, криотерапевтические манжеты, замороженный горошек, ледяные ванны или компрессы и даже введение зонда в ткань-мишень. Гипотермические эффекты способствуют высвобождению гормонов, таких как адреналин, норадреналин и эндорфины, замораживают злокачественные клетки, противостоят реакциям на воспалительный и окислительный стресс, снижают скорость нервной проводимости и снижают тканевой метаболизм. Он широко используется для уменьшения симптомов мигрени, онемения раздражения нервов, лечения защемления нервов или невром, хронической боли или даже острых травм, обезболивания, лечения расстройств настроения, таких как тревога и депрессия, уменьшения боли при артрите, рассеянного склероза и ревматоидного артрита, лечения низко- риск развития опухолей при определенных видах рака, включая рак предстательной железы, предотвращение слабоумия и болезни Альцгеймера, лечение атопического дерматита и других кожных заболеваний, уменьшение отека, профилактика и лечение ламинита [52, 53].

    Долгосрочные приложения

    По сравнению с приложениями в режиме реального времени, накопление и всесторонний анализ измерений БТ за длительный период помогают найти более ценную информацию для диагностики заболеваний, хрономедицины и ежедневного здравоохранения.

    Изменчивость BT (BTV) возникает как из эндогенных, так и из экзогенных источников. К эндогенным источникам относятся соматические зоны, биоритмы (циркадные, менструальные и годовые), фитнес, пол и возраст. К экзогенным источникам относятся случаи заболеваний, внешние факторы окружающей среды, диета и образ жизни.

    Вместо простых методов пороговой обработки можно применять различные сложные алгоритмы к большому объему измерений BT в течение длительного периода для всестороннего извлечения характерных признаков и важной информации.

    Хотя уставка поддерживается в узком диапазоне около 37,0 °C с помощью механизмов терморегуляции, несмотря на колебания параметров окружающей среды, она не остается строго постоянной. Ежедневное изменение уставки демонстрирует циркадный ритм и отражается на BTV.Метод косинорного анализа обычно используется для анализа долгосрочных биоритмов BTV, таких как циркадный ритм, менструальный цикл, ритмы настороженности и работоспособности [30].

    Данные КПТ были измерены у прикованных к постели пациентов с последствиями инфаркта мозга с помощью термометра с нулевым тепловым потоком с интервалом 3 минуты в течение 2,5 дней. Методы единого косинора и многомерного косинора использовали для определения ритма всей группы пациентов. В результате были выявлены множественные отличительные биоритмы в дополнение к циркадным биоритмам у прикованных к постели пациентов с последствиями инфаркта головного мозга [54].

    Вейвлет-преобразование также используется для характеристики ультрадианных и циркадных ритмов КПТ. КПТ в течение целых двух дней от двух прикованных к постели пожилых женщин, страдающих последствиями инфаркта головного мозга, были проанализированы с помощью стационарного вейвлет-преобразования (SWT). Результаты показали, что SWT может достоверно отображать частотно-временную информацию о характерных элементах (пиках и впадинах) ритмичности [55].

    Поскольку овуляция у женщин вызывает устойчивое повышение БТ не менее чем на 0,2 °C, менструальный цикл демонстрирует двухфазный характер или более низкое значение до овуляции и более высокое значение после в профиле БТ. Пероральная БТ традиционно использовалась для оценки фертильности и функции щитовидной железы в клинике. При одновременном автоматическом сборе СПО и КПТ во время сна с использованием двух термометров непрерывного действия каждые 10 минут с сопутствующим утренним пероральным БТ в течение 6 месяцев применяется скрытая модель Маркова для оценки менструальных циклов, указывающих дни овуляции и менструальные периоды на основе трех видов измерений БТ, СПО, КПТ и БТТ. Результаты сравнительной оценки эффективности показали, что все три вида БТ могут оценивать двухфазность менструального цикла, КПТ имеет наибольшую точность, БТ имеет несколько меньшую точность, но достаточно конкурентоспособна с КПТ, СБТ имеет наихудшую производительность из-за сильного артефакта измерения.Подтверждено также, что для оценки двухфазности менструального цикла важнее достоверные относительные изменения, а не точные абсолютные значения БТ [56–58].

    Цикл сонливость-бодрствование представляет собой типичный циркадный ритм и демонстрирует склонность к синхронизации с КПТ. Сон наиболее благоприятен в минимальной фазе БТ в течение дня, но тормозится в «зоне поддержания бодрствования» перед минимальной фазой. Бессонница, гиперсомния и расстройства сна, связанные с циркадными ритмами, такие как синдром отсроченной фазы сна (DSPS) и синдром опережающей фазы сна (ASPS), связаны с аномальными ритмами БТ, такими как отсроченные или опережающие временные нарушения, а также повышением КПТ ночью или ночью. ежедневно.Бессонница DSPS и ASPS может быть связана с нарушением терморегуляторной функции, в частности, со сниженной способностью рассеивать тепло тела из дистальных участков кожи [59].

    Помимо вышеуказанных применений, анализ биоритмов BTV выявил соответствующую причинно-следственную связь с различными болезненными состояниями, такими как аллергия, поражения головного мозга, рак, синдром хронической усталости, депрессия, лихорадочные состояния, ВИЧ-инфекция, ожирение, псориаз и функция щитовидной железы [ 6].

    В хрономедицине БТ используется в качестве индикатора для определения оптимального времени введения минимальной дозы лекарственного средства для лечения рака. При назначении лучевой терапии пациентам, страдающим опухолями, температура опухоли использовалась в качестве временного маркера для планирования лечения. Более 60% пациентов, получавших лечение, когда опухоль была на пике БТ, были живы и не болели через 2 года. Возможно, это связано с тем, что самая высокая метаболическая активность на пике БТ усиливала терапевтический эффект [60].

    Prospect

    Около 150 лет назад Вундерлих предсказал, что «термометрия, несомненно, приведет к совершенно новому взгляду на многие болезни, и немалая часть нашей патологии должна будет быть радикально перестроена» [2].Клиническое значение BT в медицине и здравоохранении должно быть реализовано двумя аспектами: термометрией и аналитикой.

    Помимо существующих типов термометров для медицинского применения и повседневного ухода за больными, будут разработаны различные модальности термометрии для применения в различных сценариях, чтобы удовлетворить основные требования в отношении большей близости к биологическим системам, повышения удобства использования и повышения точности. Подробное исследование аспектов термометрии БТ было рассмотрено [41].В частности, в повседневных медицинских приложениях постоянно развивающиеся термометры можно условно разделить на три категории: осязаемые, носимые и невидимые.

    Сенсорные термометры измеряют BT, просто преднамеренно, постоянно или время от времени касаясь поверхности тела. Обычно они бывают в таких формах, как кожный пластырь, гибкая клейкая татуировка, повязка, аксессуар для смартфона и даже встроенная функция в смартфоне.

    Носимые термометры могут носиться пользователем во время повседневной деятельности.Обычно они интегрированы в такие предметы, как часы, наушники, очки, кольцо, жилет, перчатки, ремень, рубашка, бюстгальтер и шлем, как неотделимый компонент. Обычно требуется индивидуальный индивидуальный размер. Они могут измерять BT повсеместно, когда пользователь движется без каких-либо видимых или навязчивых деталей.

    Невидимые термометры встраиваются в предметы быта (кровати, стулья, туалетные зеркала [61], и потолочные светильники) полностью без ведома пользователя. Обычно они неподвижны и измеряют ограниченные области в фиксированных положениях.Они могут измерять SBT бесконтактно и непреднамеренно, но автоматическое распознавание личности необходимо.

    Благодаря быстрому развитию инфраструктуры IoT и платформ анализа больших данных, сочетая зрелые технологии измерения BT, различные BT можно непрерывно и повсеместно измерять с очень небольшими затратами или даже без затрат с помощью надлежащего метода термометрии в различных жизненных сценариях, будь то дома. , в офисе или во время переезда огромный объем данных BT может автоматически накапливаться в течение длительного периода времени.

    Кроме того, во время измерения БТ, если другие жизненные показатели, такие как АД, ЧСС, ЧСС, сила активности, влажность кожи, скорость испарения, тепловой поток и объем пота, а также другие индивидуальные антропологические параметры и факторы окружающей среды, также могут измеряться одновременно, всесторонняя интерпретация его физиологического значения будет ускорена алгоритмами искусственного интеллекта и другими методами моделирования на основе данных. Дополнительные приложения с добавленной стоимостью и применимые области будут более эффективно изучены.

    Так же, как нам трудно представить сюжет фильма, просто увидев последнюю сцену фильма, иногда нелегко понять физиологическое значение мгновенного значения BT. С другой стороны, отклонение БТ от нормы считается значимым в сочетании с различными патологическими состояниями и клиническими синдромами; тем не менее, в большинстве случаев одно значение BT не всегда достаточно надежно и обычно сопровождается низкой точностью, прерываниями и непоследовательностью, а также низкой плотностью информации.Эти неблагоприятные аспекты можно смягчить, применяя надлежащие алгоритмы анализа больших данных. В отличие от приложений реального времени, которые обычно требуют точности, быстрого реагирования и быстрого принятия решений, долгосрочные приложения предпочитают повторяемость и надежность. Вместо абсолютного значения в долгосрочном мониторинге важнее относительное изменение. Некоторые алгоритмы углубленного анализа данных могут снизить жесткие требования к точности измерений.

    Приложения для диагностики и терапии в реальном времени в медицинских учреждениях основаны на массивных статистических пороговых подходах, в то время как долгосрочные приложения для ежедневного использования в домашних условиях основаны на персонализированных методах адаптивного моделирования.

    Аналитика больших данных открывает новую эру долгосрочного применения в сфере здравоохранения и медицины. «Тренды гриппа Google» оценили активность гриппа во всем мире путем моделирования десятков миллионов поисковых запросов для выявления эпидемий гриппа в районах с большим количеством пользователей веб-поиска вместо эпидемиологического расследования [62].

    В исследовании проанализирована связь между БТ и АД, результаты показали, что связь не только зависит от центральной нервной системы, но и является частью основных интегративных механизмов [32, 63].

    В дополнение к БТ и АД биоритмические вариации других жизненно важных показателей, таких как ЧСС, слюна, моча, кровь и пролиферация клеток, были количественно определены для выявления нормальных и рискованных моделей заболеваний, для оптимизации сроков лечения, таких как нутрицевтики использование антиоксидантов для профилактики или лечения [64]. Современные исследования, связанные с хронологией, в настоящее время расширяются как в пространственных, так и в функциональных масштабах, от уровня генома до уровня всего тела и от фундаментальной хронобиологии до медицинских приложений, таких как хронофизиология, хронопатология, хронофармакология, хронотерапия, хронотоксикология и хрономедицина.Все эти темы уходят своими корнями в изучение биоритмических явлений и их адаптации к эндогенным и экзогенным стимуляторам и до сих пор представляют собой волнующие вызовы для новых открытий.

    Финансирование

    Это исследование было частично поддержано Фондом конкурентных исследований 2018-P-14 Университета Айдзу.

    Примечания

    Конфликт интересов

    Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

    Этическое одобрение

    Эта статья не содержит каких-либо исследований с участием людей или животных, проведенных автором.

    Сноски

    Примечание издателя

    Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

    История изменений

    25.02.2019

    Автор хотел бы добавить «ⓒTogawa T.» в подписи к рисунку 1 опубликованной в Интернете статье.

    Ссылки

    1. Бьянкони Э., Пиовесан А., Факчин Ф., Берауди А., Касадей Р., Фрабетти Ф., Витале Л., Пеллери М.С., Тассани С., Пива Ф., Перес-Амодио С., Стрипполи П., Канайдер С.Оценка количества клеток в организме человека. Энн Хам Биол. 2013;40(6):463–471. doi: 10.3109/03014460.2013.807878. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]2. Вундерлих СА. О температуре при заболеваниях: Руководство по медицинской термометрии. Оксфорд: Общество Нью-Сиденхэма; 1871. [Google Scholar]3. Mackowiak PA, Worden G. Carl Reinhold August Wunderlich и эволюция клинической термометрии. Клин Инфекция Дис. 1994;18(3):458–467. doi: 10.1093/клиниды/18.3.458. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    4.Кабеж НР. Эпигенетические принципы эволюции — 1. системы управления и детерминация фенотипических признаков у многоклеточных животных. В Cabej NR, изд. Амстердам: Эльзевир; 2012 г.; 3:38.

    5. Келли Г.С. Изменчивость температуры тела (Часть 1): обзор истории температуры тела и ее изменчивости из-за выбора места, биологических ритмов, физической формы и старения. Altern Med Rev. 2006;11(4):278–293. [PubMed] [Google Scholar]6. Келли ГС. Вариабельность температуры тела (Часть 2): маскирование влияния вариабельности температуры тела и обзор вариабельности температуры тела при заболеваниях.Altern Med Rev. 2007;12(1):49–62. [PubMed] [Google Scholar]7. Сунд-Левандер М., Форсберг С., Варен Л.К. Нормальная оральная, ректальная, барабанная и подмышечная температура тела у взрослых мужчин и женщин: систематический обзор литературы. Scand J Caring Sci. 2002; 16: 122–128. doi: 10.1046/j.1471-6712.2002.00069.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]9. Гао Д. Коллекция древних китайских медицинских трудов, обнаруженных в 20-м веке — комментарий к бамбуковым палочкам горы Чжан Цзя с надписью «Пульсология», Чэнду, Китай.Чэнду: Издательская компания Чэнду; 1992. [Google Scholar]12. Нейман МР. Измерение показателей жизнедеятельности: температура. IEEE Импульс. 2010;1(2):40–49. doi: 10.1109/MPUL.2010.937907. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Макнамара Г.А. Полупроводниковые диоды и транзисторы как электрические термометры. Преподобный Научный Инструм. 1962;33(3):330–333. дои: 10.1063/1.1717834. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Коэн Б.Г., Сноу В.Б., Третола А.Р. GaAs диоды с p-n переходом для широкодиапазонной термометрии. Преподобный Научный Инструм. 1963; 34 (10): 1091–1093. дои: 10.1063/1.1718140. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Тагава Т., Тамура Т., Оберг А.П. Биомедицинские датчики и приборы. Бока-Ратон: CRC Press; 2011. [Google Академия]16. Верстер КТ. P-N переход как ультралинейный вычисляемый термометр. Электронный Летт. 1968;4(9):175–176. doi: 10.1049/el:19680133. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 17. Руле АР. Твердотельный датчик температуры превосходит предыдущие преобразователи. Электроника. 1975;48(6):127–130. [Google Академия] 18. Ким МЮ, О Т-С. Термоэлектрические характеристики сенсоров термобатареи при изменении ширины и толщины электроосажденных тонких пленок висмут-теллурид и сурьма-теллурид.Матер Транс. 2010;51(10):1909–1913. doi: 10.2320/matertrans.M2010122. [CrossRef] [Google Scholar]

    19. Rogalski, A. Следующее десятилетие инфракрасных детекторов в Proc. SPIE 10433. Электрооптические и инфракрасные системы: технологии и приложения. Варшава, Польша; 2017.

    21. О’Брайен Д.Л., Роджерс И.Р., Холден В., Джейкобс И., Меллетт С., Уолл Э.Дж., Дэвис Д. Точность тимпанальных термометров для прогнозирования и обнаружения инфракрасного излучения в условиях отделения неотложной помощи. Академия скорой медицинской помощи. 2000;7(9):1061–1064.doi: 10.1111/j.1553-2712.2000.tb02101.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22. Monnard C, Fares EJ, Calonne J, Miles-Chan J, Montani JP, Durrer D, Schutz Y, Dulloo A. Проблемы непрерывного 24-часового мониторинга внутренней температуры тела у людей с использованием телеметрического датчика проглатываемой капсулы. Передний эндокринол. 2017; 8: 130–142. doi: 10.3389/fendo.2017.00130. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]23. Лим С.Л., Бирн С., Ли Дж.К. Терморегуляция человека и измерение температуры тела при физических нагрузках и в клинических условиях.Энн Академ Мед Сингапур. 2008; 37: 347–353. [PubMed] [Google Scholar] 24. Купер К.Е., Крэнстон В.И., Снелл Э.С. Температура в наружном слуховом проходе как показатель изменения центральной температуры. J Appl Physiol. 1964; 19(5):1032–1035. doi: 10.1152/jappl.1964.19.5.1032. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    25. Grassl T, Ventur M, Koch J, Sattler F. Двойной датчик температуры. США в США 8,708,926 B2. 29 апреля 2014 г.

    26. Фокс Р.Х., Солман А.Дж., Исаакс Р., Фрай А.Дж., Макдональд И.С. Новый метод мониторинга глубокой температуры тела с поверхности кожи.Клин науч. 1973; 4: 81–86. doi: 10.1042/cs0440081. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 27. Кобаяши Т., Немото Т., Камия А., Тогава Т. Усовершенствование глубоководного термометра для человека. Энн Биомед Инж. 1975;3(2):181–188. doi: 10.1007/BF02363069. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 28. Немото Т., Тогава Т. Усовершенствованный зонд для глубокого термометра. Med Biol Eng Comput. 1988;26(7):456–459. doi: 10.1007/BF02442312. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 29. Китамура К.И., Чжу С., Чен В., Немото Т. Разработка нового метода неинвазивного измерения глубокой температуры тела без обогревателя.мед. инж. физ. 2010;32(1):1–6. doi: 10.1016/j.medengphy.2009.09.004. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30. Хуанг М., Чен В. Теоретическое исследование обратного моделирования измерения глубокой температуры тела. Физиол Изм. 2012; 33: 429–443. doi: 10.1088/0967-3334/33/3/429. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 31. Хуан М., Тамура Т., Тан З., Чен В., Каная С. Оптимизация конструкции носимого термометра для глубокого тела: от теоретического моделирования до экспериментальной проверки. J Sens. 2016; 2016: 1–7. [Google Академия] 32.Родбард С. Температура тела, артериальное давление и гипоталамус. Наука. 1948; 108 (2807): 413–415. doi: 10.1126/science.108.2807.413. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 33. Дженсен М.М., Брабранд М. Взаимосвязь между температурой тела, частотой сердечных сокращений и частотой дыхания у пациентов с острыми заболеваниями при поступлении в лечебное учреждение. Scand J Trauma, Resusc Emerg Med. 2015;23:А12. doi: 10.1186/1757-7241-23-S1-A12. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 34. Ричмонд В.Л., Дэйви С., Григгс К., Хавенит Г. Прогнозирование внутренней температуры тела по нескольким переменным.Энн Оккуп Хайг. 2015;59(9):1168–1178. doi: 10.1093/annhyg/mev054. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 35. Грибок А.В., Буллер М.Дж., Рейфман Дж. Индивидуальное краткосрочное прогнозирование внутренней температуры тела человека с использованием биоматематических моделей. IEEE Транс BME. 2008;55(5):1477–1487. doi: 10.1109/TBME.2007.

    0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 36. Грибок А.В., Румплер В., Буллер М., Хойт Р. Прогнозирование внутренней температуры у людей с использованием авторегрессионной модели с экзогенными входными данными. Журнал FASEB. 2011;25:1052–1053.[Google Академия] 37. Грибок А.В., Буллер М.Дж., Хойт Р.В., Рейфман Дж. Алгоритм прогнозирования внутренней температуры тела человека в реальном времени. IEEE Trans Inf Technol Biomed. 2010;14(4):1039–1045. doi: 10.1109/TITB.2010.2043956. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 38. Yokota M, Berglund L, Cheuvron S, Santee W, Latzka W, Montain S, Kolka M, Moran D. Модель терморегуляции для прогнозирования физиологического состояния на основе окружающей среды и частоты сердечных сокращений. Компьютер Биол Мед. 2008; 38: 1187–1193. doi: 10.1016/j.compbiomed.2008.09.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]39. Buller MJ, Tharion WJ, Cheuvront SN, Montain SJ, Kenefick RW, Castellani J, Latzka WA, Roberts WS, Richter M, Jenkins OC, Hoyt RW. Оценка внутренней температуры тела человека по последовательным наблюдениям за частотой сердечных сокращений. Физиол Изм. 2013; 34: 781–798. doi: 10.1088/0967-3334/34/7/781. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    40. Sim S, Yoon H, Ryou H, Park K. Оценка ритма температуры тела на основе параметров сердечной деятельности в повседневной жизни. на 36-й ежегодной Международной конференции IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014.Чикаго, Иллинойс, США.

    41. Тамура Т., Хуанг М., Тогава Т. Температура тела, тепловой поток и испарение. в бесшовном мониторинге здравоохранения. Спрингер Интернэшнл Паблишинг АГ. 2018; 281-307.

    42. де Соуза М.А., Пас ААС, Санчес И.Дж., Нохама П., Гамба Х.Р. Инструмент визуализации трехмерных тепловых медицинских изображений: интеграция МРТ и термографических изображений на 36-й ежегодной международной конференции IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014. Чикаго, Иллинойс, США. [В паблике] 43. Хорват С.М., Мендуке Х., Пьерсол Г.М.Оральная и ректальная температуры человека. ДЖАМА. 1950; 144 (18): 1562–1565. doi: 10.1001/jama.1950.62

    0006007. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]44. Мацковяк П.А., Вассерман С.С., Левин М.М. Критическая оценка 98,6F, верхнего предела нормальной температуры тела, и других наследий Карла Рейнгольда Августа Вундерлиха. ДЖАМА. 1992;268(12):1578–1580. doi: 10.1001/jama.1992.034

    0
  • . [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]46. Лонго Д.Л., Фаучи А., Каспер Д., Хаузер С., Джеймсон Дж., Лоскальцо Дж. Принципы внутренней медицины Харрисона (18-е изд.) Нью-Йорк: Макгроу-Хилл; 2011. с. 4012. [Google Академия]47. Асаяма М. Руководство по профилактике тепловых расстройств в Японии. Глобальная защита окружающей среды. 2009;13(1):19–25. [Google Академия] 48. Gunga HC, Sandsund M, Reinertsen RE, Sattler F, Koch J. Неинвазивное устройство для непрерывного определения тепловой нагрузки у людей. Дж Терм Биол. 2008; 33: 297–307. doi: 10.1016/j.jtherbio.2008.03.004. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 49. Чам Р., Йонем Х., Озсой Х. Изменения центральной температуры тела во время операции и ухода за больными.Клин Мед Рез. 2016;5(2–1):1–5. [Google Академия]50. Хабаш Р., Бансал Р., Кревски Д., Альхафид Х. Термальная терапия, часть 1: введение в термальную терапию. Crit Rev Biomed Eng. 2006;34(6):459–489. doi: 10.1615/CritRevBiomedEng. v34.i6.20. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]51. Хабаш Р., Бансал Р., Кревски Д., Альхафид Х. Тепловая терапия, часть 2: методы гипертермии. Crit Rev Biomed Eng. 2006;34(6):451–542. [PubMed] [Google Scholar]53. Бликли С.М., Бьюзен Ф., Дэвисон Г.В., Костелло Дж.Т. Криотерапия всего тела: эмпирические данные и теоретические перспективы.Открытый доступ J Sports Med. 2014;5:25–36. doi: 10.2147/OAJSM.S41655. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    54. Huang M, Chen W, Nemoto T. Температурный ритм ядра лежачих пациентов с последствиями инфаркта головного мозга на 49-й ежегодной конференции Японского медицинского и биомедицинского общества инженерия. Осака, Япония. 2010.

    55. Хуанг М., Тамура Т., Чен В., Китамура К., Немо Т., Каная С. Характеристика ультрадианных и циркадных ритмов центральной температуры тела на основе вейвлет-анализа в Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.2014. Чикаго, Иллинойс, США. [Пубмед] 56. Чен В., Китадзава М., Тогава Т. Оценка менструального цикла на основе HMM по температуре кожи во время сна на 30-й ежегодной международной конференции IEEE EMBS. Ванкувер, Британская Колумбия, Канада. 20–24 августа 2008 г. [PubMed] 57. Чен В., Китадзава М., Тогава Т. Оценка двухфазности менструального цикла женщины по температуре кожи, измеренной во время сна. Энн Биомед Инж. 2009;37(9):1827–1838. doi: 10.1007/s10439-009-9746-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]59.Лак Л., Градисар М., Ван Сомерен Э., Райт Х., Лашингтон К. Связь между бессонницей и температурой тела. Sleep Med Rev. 2008;12(4):307–317. doi: 10.1016/j.smrv.2008.02.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 60. Халберг Ф. Хронобиология. Энн Рев Физиол. 1969; 31: 675–725. doi: 10.1146/annurev.ph.31.030169.003331. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]62. Гинзберг Дж., Мохебби М.Х., Патель Р.С., Браммер Л., Смолинский М.С., Бриллиант Л. Выявление эпидемий гриппа с использованием данных поисковых систем. Природа.2009; 457:1012–1014. doi: 10.1038/nature07634. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]63. Халберг Ф., Корнелиссен Г. Ритмы и артериальное давление. Энн 1-я Супер Санита. 1993;29(4):647–665. [PubMed] [Google Scholar]64. Халберг Ф., Корнелиссен Г., Ван З., Ван С., Ульмер В., Катинас Г., Сингх Р., Сингх Р., Сингх Р.К., Гупта Б., Сингх Р., Кумар А., Канабброки Э., Сотерн Р.Б., Рао Г., Бхатт М.Л., Шривастава М. , Рай Г., Сингх С., Пати А.К., Нэт П., Халберг Ф., Халберг Дж., Шварцкопф О., Баккен Э., Шастри СВК. Хрономика: циркадные и циркасептанные сроки лучевой терапии, лекарств, калорий, возможно нутрицевтики и не только.J Exp Ther Oncol. 2003;3(5):223–260. doi: 10.1111/j.1533-869X.2003.01097.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    Термометрия и интерпретация температуры тела

    Biomed Eng Lett. 2019 февраль; 9(1): 3–17.

    Wenxi Chen

    Лаборатория биомедицинских информационных технологий, Исследовательский центр передовых информационных наук и технологий, Университет Айдзу, Айдзу-Вакамацу, Фукусима, Япония

    Лаборатория биомедицинских информационных технологий, Исследовательский центр передовых информационных наук и Технология, Университет Айдзу, Айдзу-Вакамацу, Фукусима, Япония

    Автор, ответственный за переписку.

    Поступила в редакцию 6 января 2019 г.; Пересмотрено 28 января 2019 г .; Принято 31 января 2019 г.

    Copyright © Корейское общество медицинской и биологической инженерии, 2019 г. Эта статья была процитирована другими статьями в PMC.

    Abstract

    В статье рассмотрено историческое развитие и современное состояние термометрических технологий измерения температуры тела человека (ТТ) с двух сторон: методология измерения и интерпретация значимости. С тех пор, как Вундерлих провел первое систематическое и всестороннее исследование БТ и его связи с заболеваниями человека в конце 19 века, БТ служил одним из наиболее фундаментальных показателей жизнедеятельности для клинической диагностики и ежедневного медицинского обслуживания.Кратко описывается физиологическое значение заданного значения БТ и терморегуляторных механизмов. Влиятельные детерминанты измерения БТ тщательно исследованы. Три типа измерения БТ, т. е. внутренняя температура тела, температура поверхности тела и базальная температура тела, классифицируются в соответствии с положением измерения и уровнем активности. При сравнении измерения температуры в промышленных областях упоминаются особенности технологических и биологических аспектов измерения БТ.Методологии, используемые для измерения БТ, сгруппированы в инструментальные методы и математические методы. Инструментальные методы используют результаты измерений БТ непосредственно от термочувствительных датчиков и электронных приборов путем сочетания фактического и прогнозного измерения, инвазивного и неинвазивного измерения. Математические методы используют несколько численных моделей, таких как модель множественной регрессии, модель авторегрессии, модель, основанную на механизме терморегуляции, и метод, основанный на фильтре Калмана, для косвенной оценки БТ на основе некоторых соответствующих показателей жизнедеятельности и факторов окружающей среды.Методы термометрии подразделяются на инвазивные и неинвазивные, контактные и бесконтактные, прямые и непрямые, свободные и ограниченные, 1-D и n-D. Всесторонняя интерпретация БТ имеет такое же значение, как и измерение БТ. Два режима применения BT подразделяются на приложения в реальном времени и долгосрочные приложения. В связи с быстрым развитием инфраструктуры IoT, аналитики больших данных и платформ искусственного интеллекта обсуждаются перспективы будущего развития термометрии и интерпретации BT.

    Ключевые слова: Температура тела, Термометрия, Термометр, Измерение температуры тела, Интерпретация температуры тела, Анализ температуры тела. Многие виды органелл разбросаны по всей плазме внутри живых клеток и окружены клеточными мембранами. Органеллы очень активны и постоянно общаются друг с другом через мембранные контакты.Межорганельные связи играют незаменимую роль в регуляции биохимических процессов и необходимы для функционирования клеток и гомеостаза организма. Митохондрии являются одними из важнейших органелл. Различные биохимические процессы протекают в митохондриях, где автономно и ритмично работают микрохимические фабрики по синтезу и разложению сложных химических реагентов. Надлежащее удержание и своевременная регуляция температуры и давления необходимы для этих биохимических процессов, чтобы обеспечить метаболическую активность для функций организма и соответствующую реакцию на эндогенные и экзогенные стимуляторы.

    В клинических условиях четыре основных жизненно важных показателя, т. е. частота сердечных сокращений (ЧСС), температура тела (ТТ), артериальное давление (АД) и частота дыхания (ЧД), обычно измеряются в качестве показателей для оценки основных функциональных возможностей организма и эффективности.

    Первое комплексное исследование БТ и его связи с заболеваниями человека было проведено Карлом Рейнгольдом Августом Вундерлихом в конце 19 века. Он утверждал, что измерение БТ «является частью нашего метода диагностики или наблюдения за болезнью, который необходим во всех случаях, когда температура колеблется, очень полезен во многих сомнительных случаях и вспомогательный почти во всех случаях.[2]

    Суть температуры и температуры тела

    Постоянные внутренние колебательные и вращательные движения в молекулах генерируют тепло, или тепловую энергию. Суммарная тепловая энергия зависит от типа и массы молекул вещества. Температура – ​​это мера средней тепловой энергии молекулярных движений, не зависящая от свойств вещества.

    Так же, как многие химические реакции зависят от температуры, биохимические процессы протекают внутри живых клеток и находятся под сильным влиянием БТ.Эти биохимические процессы в совокупности называются метаболизмом и делятся на катаболический и анаболический метаболизм. Катаболический метаболизм представляет собой экзотермическую реакцию, которая разбирает более крупные молекулы на более мелкие, например, расщепление молекулы глюкозы на две молекулы пирувата с сохранением энергии в виде аденозинтрифосфата (АТФ) и восстановленного никотинамидадениндинуклеотида (НАДН), высвобождаемых во время этого биохимического процесса. Анаболический метаболизм представляет собой эндотермическую реакцию, в ходе которой меньшие молекулы объединяются в более крупные, например, соединение аминокислот с образованием белка.

    Человеческое тело является гомеотермным организмом, который поддерживает свою температуру на определенном уровне, чтобы координировать свою метаболическую активность с помощью присущих ему терморегуляторных механизмов. BT указывает среднюю тепловую энергию человеческого тела, вырабатываемую метаболизмом в организме.

    Вундерлих заявил: «Отклонения от нормального хода температуры, безусловно, следует рассматривать как значительные и никогда не возникающие без должной причины… Обнаружение аномальной температуры у мужчин, которые ранее проявляли нормальную степень тепла, является, следовательно, средством обнаружения или подтверждения наличия латентного заболевания.” [2]

    Нормальная БТ (нормотермия) является основной предпосылкой для правильного функционирования организма. Аномальная БТ может быть либо гипертермией (слишком высокой), либо гипотермией (слишком низкой), и оба температурных состояния могут изменять метаболическую активность, нарушать органическую функцию и вызывать повреждение тканей. Даже небольшие отклонения могут вызвать значительные изменения функций организма. Повышенный БТ ​​приводит к значительному снижению умственной и физической работоспособности. С другой стороны, снижение БТ может привести к нарушению сознания или, в крайних случаях, к сосудистой недостаточности.

    Заданное значение БТ и механизмы терморегуляции

    Поддержание БТ в надлежащем диапазоне имеет важное физиологическое значение. Нормальный БТ ​​был статистически исследован Вундерлихом путем сбора нескольких миллионов наблюдений, полученных от примерно 25 000 субъектов с 1861 года с использованием ртутного термометра, измеренного в подмышечной впадине. Было подсчитано, что среднее нормальное значение БТ подмышечной впадины составляет 37,0 °C, а в норме колеблется в пределах от 36,2 до 37,5 °C [3].

    Механизмы терморегуляции играют важную роль в поддержании физиологического гомеостаза.В гипоталамусе есть терморегуляторный центр, отвечающий за регулирование притока и потери тепла, чтобы поддерживать БТ на эталонном заданном уровне в ограниченном диапазоне, чтобы тело функционировало должным образом при изменении внешней и внутренней среды.

    Заданная точка регулируется и стабилизируется главным образом передним ядром гипоталамуса и прилегающей преоптической областью гипоталамуса. Поскольку их температура отклоняется от заданного значения по умолчанию из-за различных стимуляторов, терморецепторы преобразуют эти стимулы в нервные импульсы, а эндокринная система инициирует увеличение или уменьшение выработки или рассеивания энергии, чтобы вернуть температуру к заданному значению.

    Стимуляторы включают проприоцепцию, экстероцепцию и интероцепцию. Терморецепторы, такие как кожные сенсорные рецепторы, являются экстерорецепторами для получения тепловых раздражителей горячего и холодного. Они являются конечными ветвями тонких миелинизированных волокон А δ и немиелинизированных С волокон. Волокна A δ являются холодовыми рецепторами и активируются при температуре около 10–35 °C. Волокна C являются тепловыми рецепторами и активируются при температуре около 35–45 °C.

    Хотя температура поверхности тела может быть допустимой в широком диапазоне и достигать близкой к 0 °C в экстремальных условиях, внутренняя температура тела по-прежнему поддерживается на рациональном физиологическом уровне около 37.0 °C за счет механизмов терморегуляции.

    В жаркой среде вазодилатация увеличивает кровоток в артериолах через артерии и перенаправляет кровь в поверхностные капилляры под кожей, чтобы ускорить потерю тепла за счет конвекции и проводимости. Потоотделение — это ответный способ потери тепла путем испарения воды через экзокринные потовые железы под кожей к поверхности кожи.

    В условиях холода вазоконстрикция приводит к сокращению артериол и меньшему количеству крови течет к поверхностным капиллярам под кожей, больше крови возвращается от кожи к центру тела и, следовательно, предотвращает потерю большего количества тепла кровью в окружающую среду через поверхность кожи.Кроме того, активируются и другие эффективные ответные экзотермические механизмы для поддержания стабильной внутренней температуры. Помимо мышечной дрожи и подавления потоотделения, не вызывающий дрожи белок термогенин (разобщающий белок 1, или UCP1) в митохондриях бурой жировой ткани будет метаболизироваться и выделять тепло для повышения внутренней температуры.

    Тем не менее, на молекулярном уровне пока не найдено доказательств того, какие гены участвуют в определении заданного значения в механизмах терморегуляции.Стимуляторы гипоталамуса производятся путем сравнения центральной и периферической температуры и обработки другой информации о показателях жизнедеятельности для активации механизмов терморегуляции, которые кажутся адаптивными процессами с вычислительной и негенетической точки зрения [4].

    Факторы, влияющие на BT

    На измерение BT влияет множество факторов. Измеренное значение БТ зависит не только от физиологических аспектов, таких как патологические явления и состояние здоровья, но также и от антропологических атрибутов и параметров измерения [5, 6].

    В физиологических аспектах гипертермия возникает из-за того, что организм вырабатывает или поглощает больше тепла, чем может рассеять при воспалительных заболеваниях или длительном воздействии высокотемпературной среды. Механизмы терморегуляции не в состоянии справиться с жарой и в конечном итоге вызывают повышение БТ. Гипертермия обычно приводит к головной боли, спутанности сознания, утомляемости, обезвоживанию и, наконец, опасна для жизни.

    Напротив, гипотермия возникает из-за чрезмерного воздействия окружающей среды с низкой температурой, когда тело теряет тепло быстрее, чем может производить тепло.Субъекты, страдающие психическими заболеваниями и слабоумием, могут не ощущать холода и, как правило, слишком долго остаются на улице при низких температурах. Злоупотребление алкоголем или наркотиками также может ухудшить способность суждения о простуде. Некоторые патологические состояния, такие как гипотиреоз, артрит, обезвоживание, диабет и болезнь Паркинсона, могут влиять на способность человека поддерживать стабильную внутреннюю температуру тела или ощущать холодовые раздражители.

    Антропологические признаки включают возраст, пол, массу тела, рост, психологический статус, биоритмическую фазу и стадию менструального цикла у женщин.Параметры измерения включают уровень физической активности (бодрствование или сон, отдых или физические упражнения), прием пищи и способ измерения, время измерения в течение дня, положение для измерения и факторы окружающей среды.

    Типы BT

    Диапазоны BT широко варьируются в зависимости от различных физиологических и метрологических факторов, как указано выше. Для измерения ВТ доступны многие положения, такие как подъязычное, подмышечное, паховое, шея, прямая кишка, влагалище, пищевод, барабанная перепонка, наружный слуховой проход, носовая полость, мочевой пузырь, пищеварительный тракт, грудная клетка и лоб.Значения нормотермии БТ, измеренные сублингвально, колеблются от 33,2 до 38,2 °С [7]. При этом БТ также можно измерять в любое время суток, разница между максимумом и минимумом в сутки для здорового человека может достигать около 1,0 °С [6].

    На практике обычно используются три типа измерения БТ: центральная температура тела (CBT), поверхностная температура тела (SBT) и базальная температура тела (BBT) в зависимости от места измерения и уровня активности.

    Для оценки физиологической уставки БТ по умолчанию для правильного функционирования организма предпочтительнее использовать КПТ.КПТ обозначает БТ, измеренную в глубоких положениях тела, и считается рабочей температурой всех внутренних органов внутри тела, особенно в глубоких структурах тела, таких как мозг, сердце и печень, которые являются ближайшими БТ как репрезентативными. суррогат физиологического заданного значения БТ по сравнению с температурой периферических тканей. КПТ обычно поддерживается в узком диапазоне, чтобы основные метаболические реакции могли протекать должным образом, а функции организма могли быть эффективно оптимизированы.Значительное повышение КПТ (гипертермия) или депрессия (гипотермия) могут привести к нарушению работы организма.

    ПТ, измеренные в таких местах, как прямая кишка, пищевод, пищеварительный тракт, носоглотка, мочевой пузырь, матка и дуга аорты, с помощью инвазивных средств, таких как игла или катетер, широко используются в качестве измерений КПТ. Хотя БТ дуги аорты обычно считается физиологически наиболее точным показателем КПТ, КПТ, измеренная в прямой кишке, используется в качестве клинического золотого стандарта КПТ.

    Помимо КПТ, с учетом места измерения, СПО представляет собой значение, измеренное в подъязычной области, подмышечной впадине, паху, шее, ухе (барабанная полость, наружный слуховой проход), грудной клетке, лбу и других участках поверхности тела. SBT легко измерить неинвазивно, но он чувствителен к факторам окружающей среды. Например, плохой контакт между поверхностью тела и термометром может привести к артефактам измерения. Горячие или холодные напитки и дыхательный поток могут повлиять на измерение перорального БТ. SBT обычно ниже, чем CBT.При одновременном измерении сублингвальной и ректальной БТ у субъекта первая БТ примерно на 0,5 °C ниже, чем вторая.

    Принимая во внимание уровень активности, когда тело находится в наиболее спокойном состоянии с самой низкой скоростью метаболизма (обычно во время сна), измеренные значения БТ определяются специально как БТТ, который обычно используется для оценки менструального цикла у женщин. До появления полностью автоматического непрерывного термометра БТ практическая БТТ традиционно измерялась сублингвально утром сразу после пробуждения ото сна и до того, как была предпринята какая-либо физическая активность, хотя температура, измеренная в это время, несколько выше, чем истинная БТТ.

    Термометрия ТТ

    Древние врачи использовали свои руки, чтобы ощутить ТТ, прикасаясь к предмету, как показано на рис. . БТ использовался как один из старейших барометров не только для диагностики болезней человека, но и для пропаганды ежедневного ухода за собой. Древняя медицинская книга «Пульсология», которая, по оценкам, была составлена ​​до 168 г. до н.э. и раскопана в 1973 г. в городе Чанша, Китай, содержала пояснение к содержательной пословице «держи голову в прохладе, а ноги в тепле» и рассказывала нам, как достичь лучших результатов. сон [8, 9].

    Архаичный метод диагностики заболеваний с использованием разницы температур тела между головой и ступнями при прикосновении к предмету

    Поскольку была установлена ​​связь между температурой и расширением материалов, одним из первых инструментов для измерения температуры была стеклянная колба, был частично погружен в воду, и его движение вверх или вниз зависело от изменения температуры. Многие материалы, такие как спирт, ртуть и галлий, также использовались позже для измерения температуры.

    Для количественного измерения температуры одна из первых температурных шкал была разработана в 1701 году Оле Кристенсеном Рёмером для количественного определения температуры между двумя фиксированными точками, при которых вода кипит и замерзает [10].

    Шкала Фаренгейта была создана Габриэлем Даниэлем Фаренгейтом в 1724 году, которая делила диапазон температур между точками плавления и кипения воды на 180 равных интервалов в градусах Фаренгейта (°F). Шкала Цельсия была изобретена в 1742 году Андерсом Цельсиусом, который разделил диапазон температур между температурами замерзания и кипения воды на 100 равных делений в градусах Цельсия (°C).Шкала Кельвина (К) была разработана Уильямом Томпсоном Кельвином в 1848 году, которая расширила шкалу Цельсия до абсолютного нуля, уровня температуры, при котором полностью отсутствует тепловая энергия.

    Эти три вида температурных шкал стали метрологической основой современной термометрии. Хотя для измерения BT используются как шкала Фаренгейта, так и шкала Цельсия, первая используется в основном в Соединенных Штатах, а вторая — в большинстве других стран.

    На сегодняшний день разработано множество методологий, основанных на механизмах передачи тепловой энергии, таких как излучение, теплопроводность и конвекция.Многие зависящие от температуры свойства, такие как скорость звука и резонанс, электрический импеданс, химическая реакция и металлическая проводимость, использовались для измерения температуры в различных областях промышленности с помощью различных методов, лежащих в основе большого разнообразия химических и физических принципов, таких как термография, эвапорография, спектроскопия и оптическая интерферометрия.

    При сравнении промышленных измерений следует отметить два особых аспекта измерения BT. Технологически измерение БТ находится в более низком диапазоне температур, но требует более высокого разрешения, более быстрого отклика, лучшей воспроизводимости и стабильности, лучшего сродства и минимального воздействия на органы, ткани и физиологические состояния человека.С биологической точки зрения, по другую сторону строгих технических требований, переплетение множества показателей жизнедеятельности и интерактивная причинно-следственная связь с факторами окружающей среды, учитываемыми механизмами терморегуляции, предоставляют нам богатые информативные возможности для измерения БТ другими альтернативными способами. В измерение БТ вводятся две категории методологии: инструментальные методы (прямое измерение БТ) и математические методы (косвенное измерение БТ).

    Инструментальные методы

    Инструментальные методы используют непосредственно результаты измерений БТ.Тепловая энергия передается тремя способами: конвекцией, теплопроводностью и излучением. Эти явления используются для разработки различных термометров, основанных на их физических и химических принципах преобразования тепловой энергии в показания температуры. В этом виде термометрии есть две основные части: преобразователь и приборы. Преобразователь преобразует тепловую энергию или температуру в другие формы энергии. Прибор обрабатывает преобразованную величину, чтобы сделать ее видимой и разборчивой на температурной шкале.

    Преобразователи

    Любое вещество с температурно-зависимыми свойствами, такими как объем, плотность, удельное сопротивление и скорость, может служить преобразователем для измерения температуры.

    Галилео Галилей впервые в 1593 году использовал воду в качестве преобразователя для измерения изменений температуры на основе ее свойства теплового расширения и сжатия в объеме. маркировка. Поскольку плавучесть воды меняется в зависимости от температуры, некоторые колбы тонут, а другие плавают, самая низкая колба показывает текущую температуру.Спирт был заключен в стеклянную трубку в качестве чувствительной жидкости вместо воды великим герцогом Тосканы Фердинандом II в 1654 году. Однако ни один из них не был достаточно точным. Жидкая ртуть использовалась Даниэлем Габриэлем Фаренгейтом в качестве чувствительного к температуре преобразователя в 1714 году. Он также изобрел шкалу Фаренгейта в 1724 году для описания точных показаний температуры, которая определяла 180 градусов между точками замерзания и кипения воды. Температура замерзания составляла 32 °F, а температура кипения — 212 °F [11].

    Помимо вышеперечисленных жидкостей, многие металлы, такие как платина, никель, алюминий и вольфрам, также подвержены изменению температуры, их удельное сопротивление увеличивается с повышением температуры.

    Датчик температуры сопротивления (RTT) состоит из тонкой проволоки, намотанной на керамический или стеклянный сердечник. Проволока RTT представляет собой чистый металл, обычно платину, никель или медь. Эти металлы имеют точную зависимость между сопротивлением и температурой [12]. Их температурный коэффициент (К -1 ) порядка 10 -3 , удельное сопротивление (Ом·м) порядка 10 -8 .

    Например, медь имеет приблизительно линейную зависимость между сопротивлением и температурой в широком диапазоне температур.

    где, R 0 – сопротивление металла при известной температуре Тл 0 ; R — сопротивление при Тл — измеряемая температура; α=1RdRdT – температурный коэффициент металла.

    Вольфрам, напротив, демонстрирует приведенное ниже соотношение мощностей:

    RTT имеют более высокую точность и воспроизводимость и обычно используются для измерения температуры ниже 600 °C.

    Термистор представляет собой полупроводниковый резистивный преобразователь температуры, изготовленный из спеченных оксидов металлов, таких как марганец, кобальт, никель, железо или медь. Это может быть от двух до четырех смесей, формованных в различные формы при температуре 1200–1500 °С.

    Удельное сопротивление ρ термистора при температуре Тл выражается как

    , где E г – ширина запрещенной зоны полупроводника, k 9025 – постоянная Больцмана.

    Термистор подходит для измерения BT, когда требуется относительно более высокое разрешение в узком диапазоне температур.

    Термисторы обладают такими важными характеристиками, как высокая чувствительность (от − 2,8 до − 5,1 %/°C), простота изготовления и миниатюризации в различных формах, выбираемый широкий диапазон значений сопротивления (от десятков Ом до сотен кОм) и широкий диапазон измерения (− 50 до 350 °С).

    По сравнению с чистым металлом, таким как платина, в качестве преобразователя температуры, который имеет температурный коэффициент около 0.0039/K, температурный коэффициент термистора может быть как отрицательным (отрицательный температурный коэффициент, NTC), так и положительным (положительный температурный коэффициент, PTC). Термистор NTC имеет обратно пропорциональную зависимость между температурой и сопротивлением, обычно около - 0,04 / K, т. Е. Чувствительность примерно в 10 раз выше, чем у платинового датчика. NTC обычно используется для измерения БТ, потому что он имеет хорошую линейность в физиологическом диапазоне БТ. PTC имеет положительную пропорциональную зависимость, но низкую чувствительность в диапазоне BT подходит только для измерения более высоких температур (выше 80 °C).

    PN-переход также можно использовать в качестве преобразователя температуры. Прямое падение напряжения на прямопроводящем PN-переходе диода или транзистора при постоянном токе прямого смещения демонстрирует превосходную линейную температурную зависимость в широком диапазоне температур. Чувствительность между изменением напряжения и изменением температуры составляет приблизительно 2 мВ/°C и практически линейна в диапазоне от − 40 до + 100 °C [13, 14]. Для термометров БТ также важно высокое разрешение не менее ±0,01 °С во всем диапазоне [15].

    Соотношение для температуры T — зависящее от напряжения В на PN-переходе при постоянном токе прямого смещения I можно выразить следующим образом:

    Если PN-переход управляется двумя разными токами прямого смещения I 1 и I I 2 2 , соответствующие напряжения падает V 1 и V 2 будет производиться ниже:

    , где A является постоянным в зависимости от геометрии соединения , q — заряд электрона, E g — энергия запрещенной зоны и k — постоянная Больцмана.

    Когда соотношение двух управляющих токов поддерживается постоянным, разность напряжений линейно пропорциональна температуре. Термометры, основанные на этом принципе, могут быть реализованы либо путем подачи прямоугольного тока на PN-переход [16], либо с помощью двух согласованных устройств, работающих на разных уровнях тока [17].

    Термопара использует эффект Зеебека в качестве термоэлектрического преобразователя. Эффект Зеебека — это явление, когда два разнородных проводника или полупроводника соединяются с двух концов; как только существует разница температур между двумя переходами, будет генерироваться градиент напряжения, который зависит от разницы температур между двумя переходами.

    Чувствительность некоторых типичных термопар в диапазоне температур 20–40 °C составляет около 41 мкВ/К для меди/константана, около 40 мкВ/К для хромеля/алюмеля и около 6,1 мкВ/К для платины/платины– родий (10%) [15].

    Несколько термопар могут быть соединены последовательно или параллельно для формирования преобразователя термобатареи для повышения чувствительности до 36,5 мВ/К [18].

    Помимо механизма теплопроводности, который используется для измерения температуры вышеуказанными датчиками, для измерения температуры объекта используется мощность теплового излучения, излучаемого объектом с температурой выше абсолютного нуля.

    Мощность теплового излучения человеческого тела также можно использовать для измерения БТ. Пик теплового излучения человеческого тела лежит в дальней инфракрасной области. Инфракрасные датчики для измерения БТ требуют чувствительности в диапазоне 7–14 мкм, который охватывает энергетический спектр теплового излучения поверхности тела.

    Существует три типа инфракрасных преобразователей: тепловые преобразователи, фотонные преобразователи (также называемые квантовыми детекторами) и преобразователи поля излучения.Преобразователи поля излучения реагируют непосредственно на поле излучения, но не получили широкого распространения с 1970-х годов.

    В тепловых преобразователях падающее инфракрасное излучение поглощается для изменения температуры подложки, а результирующее изменение некоторых физических свойств используется для создания пропорционального выходного электрического сигнала. Они не зависят от длины волны и могут работать при комнатной температуре и использоваться в неохлаждаемых термографических системах, но реагируют медленно и шумно.

    Датчики фотонов обнаруживают падающие фотоны, вызванные фундаментальными процессами оптического возбуждения в полупроводниках.Выходной электрический сигнал пропорционален измененному распределению электронной энергии. Хотя им требуется охлаждающее оборудование, а чувствительность зависит от длины волны, они очень чувствительны и быстро реагируют и обычно используются в инфракрасной спектроскопии и инфракрасной термографии [19].

    Контрольно-измерительные приборы

    Датчики температуры используются для преобразования тепловой энергии или температуры в другие формы энергии и, наконец, в электрический сигнал. Электрический сигнал обрабатывается последующей аппаратурой подавления шума, калибровки, преобразования и визуализации значений BT.Приборы можно разделить на разные режимы измерения по способу обработки измеренного сигнала в показания температуры.

    Фактическое и прогнозируемое измерение

    Большинство коммерческих автоматических электронных термометров как для SBT, так и для BBT используют два режима измерения, фактический и прогнозный, для получения показаний BT, как показано на рис. .

    Температурно-временные зависимости фактического измерения и прогнозного измерения БТ [20]

    Фактическое измерение измеряет фактическую температуру определенного региона в определенный момент с помощью ртутных термометров или автоматических электронных термометров.Термометр кладут на поверхность тела до тех пор, пока температура не перестанет изменяться или не достигнет устойчивой температуры теплового равновесия. Это может занять более 10 минут в подмышечной впадине и около 5 минут во рту.

    Прогностическое измерение использует предварительно откалиброванную кривую зависимости температуры от времени и фактическое измерение первых 30–90 с для прогнозирования конечного равновесного значения температуры. Это значительно сокращает время измерения, необходимое для реальных измерений [20].Последние термометры способны выдавать показания БТ всего за 4 с без воздействия посторонних факторов [21].

    Инвазивное и неинвазивное измерение

    Поскольку СПО, измеренное в некоторых часто используемых положениях, таких как подмышечное, подъязычное или барабанное, не всегда обеспечивает удовлетворительную надежность для точного отражения рабочей температуры тела, измерение КПТ необходимо, особенно в операционной и при длительном трудолюбивых профессий, где мониторинг КПТ в режиме реального времени предпочтительнее и надежнее, чем КПТ.

    Первоначальное измерение когнитивно-поведенческой терапии требовало хирургического инвазивного введения головки датчика внутрь человеческого тела. Головка преобразователя обычно изготавливается в виде иглы или катетера, как показано на рис.

    Головки преобразователя, в которых термистор соединен с гибким изолированным кабелем, а присоединяемая часть также изолирована и полностью водонепроницаема. a Игольчатый; b Катетерного типа

    Несколько позиций, таких как прямая кишка, пищевод, легочная артерия и мочевой пузырь, используются для инвазивного измерения КПТ в медицинских учреждениях.Прямая кишка является одним из наиболее распространенных положений, особенно у младенцев и детей, хотя она не подходит для измерения быстрых изменений из-за задержки реакции. КПТ пищевода измеряется путем введения гибкой головки датчика через рот или нос во время анестезии. Пищевод предпочтительнее из-за его быстрой реакции и близкого расположения к аорте и кровотоку к гипоталамусу. Артерия аорты считается наиболее точным положением, потому что артериальная кровь из глубоких слоев тела измеряется непосредственно с помощью датчика катетерного типа.

    Для измерения КПТ в пищеварительном тракте используется термометр капсульного типа для приема внутрь, в котором заключены датчик температуры и радиопередатчик. Профиль КПТ можно непрерывно отслеживать во время процесса, когда он проглатывается и движется к прямой кишке и, наконец, выталкивается из прямой кишки. Один из коммерческих продуктов (CorTemp ® , HQ Inc., Палметто, Флорида, США) и измеренный непрерывный профиль CBT показаны на рисунке (слева и справа соответственно).Он весит 2,75 г, имеет длину 23 мм и диаметр 10,25 мм. По мере того, как капсула движется по пищеварительному тракту, она каждые 20 с передает значения CBT по беспроводной сети на внешний приемник.

    Термометр для приема внутрь (CorTemp ® ) и измеренный профиль КПТ у субъекта. Три области, отмеченные пунктирными красными линиями, обозначают a самое высокое среднее значение за 30 минут до начала сна, b самое низкое среднее значение за 30 минут во время сна и c среднее значение за первые 30 минут после пробуждения [22]

    Инвазивное измерение когнитивно-поведенческой терапии вызывает у субъекта дискомфорт и раздражение из-за введения зонда и нежелательно даже в медицинских учреждениях.Термометр с проглатываемой капсулой обеспечивает приемлемый уровень точности в качестве суррогатной меры когнитивно-поведенческой терапии, не вызывая слишком большого дискомфорта у субъекта. Эта форма измерения КПТ позволяет непрерывно измерять КПТ и получила более широкое распространение в последнее десятилетие [23].

    Идеальное положение для измерения КПТ должно отвечать следующим трем требованиям: (1) безвредно и безболезненно, (2) не зависеть от местного кровотока или других факторов окружающей среды, (3) быстро и надежно отслеживать небольшие изменения температуры артериальной крови [24]. ].

    Инвазивные методы с использованием естественных отверстий тела не удовлетворяют первому требованию при длительном наблюдении за пациентами, особенно у младенцев и детей раннего возраста. Хотя инвазивное измерение КПТ может дать точные показания, такие методы имеют очень сложные манипуляционные процедуры, их использование строго ограничено только медицинскими учреждениями.

    С начала 1970-х годов для измерения когнитивно-поведенческой терапии было разработано несколько неинвазивных методов, требующих измерения только с поверхности тела.

    Предложен метод нулевого теплового потока для неинвазивной оценки КПТ по температуре, измеряемой на поверхности кожи датчиком, состоящим из двух термисторов, куска нейлоновой марли и тонкопленочного нагревательного элемента.Эти компоненты инкапсулированы в многослойный сэндвич с использованием силиконового каучука, как показано на рис. [25].

    Схематическая структура головки преобразователя с нулевым тепловым потоком

    Два термистора образуют два плеча моста Уитстона, а сигнал дисбаланса от моста управляет цепью нагревателя через усилитель-компаратор и триггер Шмитта. Принцип основан на теплоизоляции между двумя термисторами и их выравнивании при отсутствии теплового потока. Два согласованных термистора зажаты в центре двумя изолирующими слоями.Нижний слой плотно прилегает к поверхности кожи. Утеплитель покрывает верхний изоляционный слой. Выявляется разница температур между двумя термисторами, и нагреватель управляется для поддержания одинаковой температуры обоих термисторов или для минимизации теплового потока между обоими термисторами. Наконец, температура кожи может уравновешиваться глубинной температурой [26].

    Этот метод был теоретически проанализирован и экспериментально подтвержден последовательными исследованиями [27, 28]. Конструкция оригинальной головки преобразователя была улучшена, чтобы обеспечить лучшую теплоизоляцию и поддерживать температуру по окружности такой же, как и в центре.

    Поскольку метод нулевого теплового потока требует значительной мощности для нагревательного элемента, чтобы компенсировать разницу между двумя термисторами, громоздкие размеры и использование нагревателя не подходят для миниатюризации и долгосрочных измерений. Был предложен метод двойного теплового потока без нагревательного элемента, как показано на рис. [29].

    Схематическое изображение головки датчика сдвоенного теплового потока. Два канала теплового потока образуются при покрытии поверхности тела двумя видами теплоизоляторов с разным термическим сопротивлением R 1 и R 2 . R S и R S ′ – термические сопротивления кожи и подкожных тканей по двум каналам; T C — ТОС; T 1 и T 2 – измеренные температуры поверхности кожи под изолятором; T 3 и T 4 – температуры на верхней поверхности изолятора.Каждый канал имеет пару датчиков температуры, прикрепленных к его двум концам для измерения температуры. При измерении четырех температур, T 1–4 , в четырех точках и двух тепловых сопротивлений R S и R S ′ в подкожных тканях предполагают два идентичных канала можно составить одновременные уравнения для решения значения CBT T C без знания теплового сопротивления в подкожных тканях.

    Tc=T1+(T1-T2)(T1-T3)K(T2-T4)-(T1-T3)

    Коэффициент теплового сопротивления K двух теплоизоляционных материалов определяется экспериментальной калибровкой.

    K=(T0-T2)(T1-T3)(T0-T1)(T2-T4),

    где T 0 – заданная температура воды в калибровочном термостате.

    Тем не менее, оба вышеуказанных метода не могут указать, какая глубина КПТ измеряется под кожей. Другие аспекты, такие как влияние конструкции зонда и теплоизоляции на характеристики измерения и время отклика, оставались неоднозначными.

    Путем математического моделирования путем построения трехмерной модели метода конечных элементов на основе информации об абдоминальной анатомии и геометрии головки преобразователя была проведена теоретическая оценка метода двойного теплового потока. Интегрируя биофизические и физиологические знания в модель, можно оценить распределение CBT по кожным измерениям SBT, используя обратный квазилинейный метод и расположение 16 термисторов, окружающих брюшную полость [30].

    Путем оптимизации геометрической структуры (высота и диаметр) и теплоизоляционных материалов (резиновая губка, медь и алюминий) головки преобразователя теоретически была изучена глубина измерения КПТ.Подтверждено, что головка преобразователя с большей площадью измеряет более глубокое положение CBT в результатах моделирования. Глубина измеренной КПТ оценивается в 7,6 мм под поверхностью тела [31].

    Математические подходы

    Хорошо известно, что ЧСС и БТ показывают положительную корреляцию для поддержания теплового гомеостаза организма при физической нагрузке. На стабильность БТ влияют не только физические и умственные нагрузки, но и многие эндогенные и экзогенные факторы могут влиять на БТ.Чтобы понять общий принцип филогенетического развития терморегуляторных механизмов, с 1940-х годов интенсивно исследуется интерактивная зависимость КПТ от других показателей жизнедеятельности, таких как ЧСС и ЧСС, АД, сердечный выброс и время кровообращения, факторы окружающей среды и антропологические характеристики. 32].

    Из-за взаимозависимости и переплетения между КПТ, СПО, другими показателями жизнедеятельности, уровнями умственной и физической активности, переменными окружающей среды, такими как состояние одежды, температура и влажность окружающего климата, было разработано несколько методов математического моделирования с использованием принципов, основанных на механизмах терморегуляции, для оценивайте CBT косвенно по переменным, а не только по измерению температуры.

    Модель множественной регрессии

    Линейный и множественный регрессионный анализы использовались для исследования зависимости BT от других показателей жизнедеятельности. Скорость изменения ЧСС (ΔHR/°C) и ЧСС (ΔBR/°C) при вариациях BT была оценена путем сбора данных большой популяции, состоящей из 2219 мужчин и 2274 женщин. ΔHR/°C и ΔBR/°C составляли приблизительно 7,2 ± 0,4 уд/мин и 1,4 ± 0,1 уд/мин соответственно. При интеграции других факторов, таких как возраст, насыщение кислородом и среднее кровяное давление, результаты стали 6.4 ± 0,4 уд/мин и 1,2 ± 0,1 уд/мин соответственно. Однако родственные исследования взаимосвязи между БТ, ЧСС и ЧСС не всегда давали согласованные результаты. ΔHR/°C может достигать 14,7 ударов в минуту и ​​имеет среднее значение 9,7 ударов в минуту. ΔBR/°C в основном находится в диапазоне 2,0–4,0 уд/мин [33].

    Для оценки ТОС измеряли 30 параметров, включая физиологические, физические и экологические, такие как ЧСС и ЧСС, СПО в 11 положениях и относительную влажность при различной одежде, активности и климатических условиях.С помощью пошагового множественного регрессионного анализа определяли, какие из 30 параметров (СБТ, ЧСС, ЧСС, температура и влажность внутри одежды спереди и сзади, масса тела, возрастной индекс, жировые отложения, пол, одежда, ВО 2 , тепловой комфорт , ощущение и восприятие и скорость потоотделения) был самым большим вкладом в модель. Благодаря исследованию с помощью методологии начальной загрузки лучшая модель с точки зрения осуществимости и достоверности предсказывает CBT со стандартной ошибкой оценки 0,27 ° C и скорректированным R 2 равным 0.86 по сравнению с ректальной температурой [34].

    Модель авторегрессии (AR)

    В качестве экзогенных входных данных для модели могут использоваться различные факторы, влияющие на систему терморегуляции. Эти факторы могут включать несколько аспектов: (1) окружающая среда: средняя радиационная температура, температура окружающей среды, относительная влажность, скорость ветра, (2) активность: скорость ходьбы, вес рюкзака (нагрузки), фактор рельефа, уклон/уровень, потребление воды, ( 3) индивидуальные характеристики: возраст, вес, рост, процент жира, (4) одежда: изоляция и воздухопроницаемость.

    Принимая во внимание большую тепловую инерцию тела, можно построить управляемый данными подход, основанный на авторегрессионной (AR) модели, для прогнозирования КПТ с использованием экзогенных данных и прошлых КПТ в качестве входных данных.

    На этапе обучения коэффициенты модели AR настраиваются путем минимизации разницы между расчетным CBT и эталонным CBT. Порядок модели определяется некоторым аналитическим критерием, таким как минимальная длина описания и информационный критерий Акаике, или перекрестной проверкой. Если обучающий набор данных может быть собран с достаточным разнообразием, правильная регуляризованная модель будет сделана индивидуально-независимой, что значительно упростит процедуру индивидуального обучения при построении индивидуальных моделей [35].

    Путем сбора эталонной КПТ с помощью капсулы телеметрии индивидуальная модель AR была обучена прогнозировать изменения КПТ на 20 минут вперед с использованием предыдущих КПТ и текущей ЧСС [36]. Была разработана реализация в режиме реального времени алгоритма прогнозирования CBT на основе AR, и производительность алгоритма оценивалась с точки зрения его точности прогнозирования и среднеквадратичной ошибки (RMSE) [37].

    Модель терморегуляции

    Математическая модель, основанная на механизмах терморегуляции, состоящая из ряда уравнений теплопередачи, была построена для прогнозирования КПТ в реальном времени с использованием первичной метаболической активности в качестве входных данных, полученных из ЧСС и температуры окружающей среды, а также других индивидуальных данных. антропологические характеристики (рост, вес и одежда).

    Модель использует индивидуальные значения, групповые средние значения или значения по умолчанию для населения антропологических характеристик, ЧСС, измеренные в режиме реального времени, и локальные параметры окружающей среды (температура окружающего воздуха, скорость ветра, относительная влажность и радиационная нагрузка) в качестве входных переменных для оценки CBT.

    Модель была проверена с использованием данных, собранных в различных средах, одежде и состоянии адаптации к теплу. В целом прогнозы CBT хорошо соответствовали измеренным значениям (среднеквадратичное отклонение: 0.05–0,31 °С) [38].

    Фильтр Калмана

    Метод фильтрации Калмана был предложен для оценки продолжительности когнитивно-поведенческой терапии в амбулаторных условиях с использованием серии измерений ЧСС [39]. Модель была обучена на данных 17 добровольцев, участвовавших в 24-часовых военно-полевых учениях (температура воздуха 24–36 °C, относительная влажность 42–97 % и ТОС 36,0–40,0 °C), и была проверена на данных 83 испытуемых. в лаборатории и в полевых условиях, включая различные комбинации температуры, увлажнения, одежды и состояния акклиматизации.Эффективность оценивалась по методу Бланда-Альтмана с использованием КПТ, измеренных с помощью проглатываемых капсул, в качестве эталона. Результаты показали, что общее отклонение составляет - 0,03 ± 0,32 °C, а 95 % всех КПТ из более чем 52 000 оценок попадают в диапазон  ± 0,63 °C.

    Оригинальный фильтр Калмана состоит из «процедуры обновления времени» и «процедуры обновления измерения». Расширенный фильтр Калмана был предложен для повышения точности оценки CBT путем изучения различных порядков «моделей наблюдения» в «процедуре обновления измерений», чтобы найти лучшую модель [40].

    После изучения 11 параметров ВСР, а именно nMHR, SDNN, RMSSD, pNN50 во временной области и LF, HF, TF, VLF, nLF, nHF, LF/HF в частотной области, nMHR, nLF, nHF и LF /HF были признаны лучшими входными данными для оценки КПТ со среднеквадратичной ошибкой не более 0,40 °C у 10 субъектов (6 субъектов использовались для обучения и 4 субъекта использовались для тестирования).

    С точки зрения физиологической значимости nMHR удален из базового уровня HR, который отличается от человека к человеку и демонстрирует более высокие показатели, чем MHR.Квадратичные аппроксимирующие кривые nLF и nHF могут удовлетворительно следовать ритмическим изменениям когнитивно-поведенческой терапии. LF/HF отражает симпатико-парасимпатический баланс, который регулирует БТ.

    Методы термометрии

    При сравнении измерения температуры в промышленных условиях, помимо трех требований, упомянутых выше при измерении КПТ, к измерению КПТ предъявляются некоторые особые требования: (1) стерилизация должна быть доступна для выполнения основных гигиенических стандартов, когда термометр используется людьми неоднократно; (2) максимальная безопасность и минимальное нарушение органов, тканей и физиологических состояний должны быть гарантированы в различных средах, таких как электромагнетизм, тепло, радиация, вибрация; (3) должно быть совершено минимальное стеснение и минимальное неудобство для тела человека; (4) должны быть реализованы хорошая воспроизводимость и высокая надежность, высокое биологическое сродство и низкая токсичность; (5) требуется совместимость с присущей изменчивостью среди людей от младенцев до взрослых и пожилых людей; (6) желательна выбираемая точность и время отклика в зависимости от приложения; (7) должно быть обеспечено одноразовое или многоразовое использование в зависимости от сценария.

    За последние несколько десятилетий были разработаны различные модальности термометров для получения BT и соответствия различным сценариям применения [41].

    Инвазивные и неинвазивные

    С точки зрения вмешательства термометры можно разделить на три основных модальности: неинвазивные, полуинвазивные и инвазивные. Неинвазивные методы обычно измеряют БТ в поверхностных положениях тела, таких как подмышечная впадина, пах, наружный слуховой проход, лоб, шея и грудная клетка. Полуинвазивные методы требуют помещения датчика температуры внутрь тела через естественное отверстие тела, такое как рот или барабанная перепонка, без чрезмерного дискомфорта.Инвазивные методы требуют, чтобы датчик температуры был вставлен в глубокое положение тела, такое как прямая кишка, влагалище, пищевод, носовая полость, мочевой пузырь, пищеварительный тракт и кровеносный сосуд.

    Контактный и бесконтактный

    С точки зрения механизмов теплопередачи существуют три основных метода: теплопроводность, конвекция и излучение, используемые для измерения БТ. В контактном измерении используется механизм теплопроводности путем контакта датчика температуры с целевым положением измерения, как и во многих измерениях SBT.Спонтанная теплопередача происходит от целевой области с высокой температурой к преобразователю с более низкой температурой путем прямого микроскопического обмена кинетической энергией для достижения той же температуры в точке теплового равновесия. Бесконтактное измерение использует тепловую конвекцию и излучение через кровоток и выдыхаемый газ, а также с помощью фотонов в электромагнитных волнах.

    Прямые и косвенные

    С точки зрения источника сигнала существуют два основных способа: прямые и косвенные измерения.Прямое измерение температуры BT напрямую с помощью различных термочувствительных преобразователей путем преобразования тепловой энергии в другие формы энергии, такие как объем, плотность, удельное сопротивление, скорость и электричество. Косвенные методы используют механизмы терморегуляции и взаимосвязь между BT, эндогенными показателями жизнедеятельности и латентными экзогенными факторами окружающей среды для косвенной оценки BT.

    Свободный и ограниченный

    С точки зрения удобства использования существует два основных режима: ориентированный на ежедневное медицинское обслуживание и ориентированный на медицинский осмотр.Ежедневные термометры, ориентированные на медицинское обслуживание, предназначены для длительного и краткосрочного использования в свободном стиле неинвазивно и обычно интегрируются в некоторые предметы первой необходимости несколькими способами, такими как осязаемые, носимые и невидимые. Значения БТ, измеренные этими термометрами, обычно имеют относительно низкую точность и надежность БТ из-за неподготовленных личных манипуляций. Однако большой объем данных БТ, собранных за длительный период, может помочь преодолеть эти недостатки. Термометры, предназначенные для медицинских осмотров, предназначены для использования в медицинских и клинических учреждениях профессиональным персоналом.Они, как правило, дороги и сложны, обычно используются в сдержанной манере при краткосрочном неинвазивном посещении клиники, а также инвазивно в отделении интенсивной терапии и хирургической операционной.

    1-D и nD

    С точки зрения представления данных во временной и пространственной областях, термометры обычно обеспечивают одномерные измерения в локальной точке спорадически или постоянно, в то время как термографы обеспечивают двумерные измерения в локальной области как изображение теплового распределения статически или динамически.Комбинируя тепловизионные изображения с другой анатомической и функциональной информацией из изображений МРТ/КТ, можно получить трехмерные (3-D) или более высокомерные тепловые изображения для точной диагностики и одновременно надежной терапии, особенно для медицинских применений, где изменения температуры являются клинически значимыми. значительным [42]. Существует несколько методов, таких как инфракрасная термография, микроволновая печь, ультразвук и электроимпеданс для неинвазивной термографической визуализации.

    Интерпретация БТ

    БТ представляет собой целостную результирующую, регулируемую терморегуляторными механизмами посредством взаимодействия со многими эндогенными и экзогенными факторами.Всесторонняя интерпретация физиологического значения БТ является одной из важнейших задач клинических приложений. Нормальное среднее значение БТ широко изучалось с середины 19 века. Дэви сообщил, что среднее значение температуры полости рта, полученное в течение рабочего дня в 1845 году, составило 36,9 °C, тогда как Пембри и Никол обнаружили, что оно составляет 36,2 °C. Шефер суммировал значения температуры полости рта, полученные восемью группами за 50 лет с 1848 года, и обнаружил, что она составляет 36,8 °C [43].

    Вундерлих сообщил 37.0 °C в качестве среднего значения БТ и 36,2–37,5 °C в качестве нормального диапазона БТ для здоровых взрослых после статистического исследования, основанного на нескольких миллионах измерений в подмышечной впадине, полученных примерно у 25 000 субъектов с 1861 года. Показания БТ выше 38,0 °C всегда «подозрительные» и «вероятно лихорадочные». Он также определил изменяющееся во времени свойство БТ, которое достигает своего минимума между 2 и 8 часами утра и максимума между 4 и 9 часами вечера [2].

    Однако среднее значение 37,0 °C температуры полости рта постоянно подвергается сомнению.Несоответствие среднего значения BT продолжает обсуждаться.

    Интенсивное исследование с участием 148 здоровых взрослых проводилось с использованием автоматического цифрового термометра для перорального измерения от одного до четырех раз в день в течение трех дней подряд. Полученные данные подтвердили, что 36,8 °C была средней температурой полости рта; 37,7 °C была верхней границей нормального температурного диапазона. БТ менялась в зависимости от времени суток, имея минимум в 6 часов утра и максимум в 16–18 часов, а средняя амплитуда изменчивости составляла 0,5 °C; у женщин нормальная температура была немного выше, чем у мужчин [44].

    Систематический обзор был проведен путем изучения литературы, опубликованной с 1935 по 1999 год, и было обнаружено, что нормальный диапазон БТ составляет 33,2–38,2 °C для перорального, 34,4–37,8 °C для ректального, 35,4–37,8 °C для барабанной полости и 35,5 °C. –37,0 °С для подмышечной. Диапазоны оральной температуры у мужчин и женщин составляли 35,7–37,7 °C и 33,2–38,1 °C соответственно; 36,7–37,5 °С и 36,8–37,1 °С в ректальной и 35,5–37,5 °С и 35,7–37,5 °С в барабанной полости. При оценке БТ важно учитывать измерения положения и времени, возраста и пола обследуемого [7].

    Хотя определение так называемого нормального значения БТ все еще остается предметом споров, нет сомнений в том, что БТ содержит ценную информацию, связанную со здоровьем и патологией. Большинство обычных термометров измеряют BT один раз за раз в определенном месте и обычно используются для приложений в реальном времени, таких как диагностика лихорадки, термотерапия и профилактика теплового удара. Термометры нового типа могут обеспечивать непрерывный автоматический мониторинг БТ через определенные промежутки времени в течение нескольких периодов для долгосрочных приложений, таких как циркадный ритм и когнитивные функции.

    Поскольку БТ зависит от многих факторов, таких как место измерения, время суток, пол, патологическое состояние, уровень физического и психического стресса, всесторонняя интерпретация физиологического значения БТ должна учитывать эти факторы. Существует два подхода к анализу для интерпретации значения BT в клинических приложениях. В приложениях реального времени мгновенное абсолютное значение с точки зрения быстрого отклика и точности имеет решающее значение. В долгосрочных приложениях обычно больше внимания уделяется относительным изменениям, надежности и повторяемости.

    Приложения реального времени

    Нормальная БТ (нормотермия) поддерживается в ограниченном диапазоне 36,5–37,5 °C за счет механизмов терморегуляции [45]. Выход БТ за пределы диапазона считается значимым в отношении различных патологических состояний и клинических синдромов. Измерение BT в режиме реального времени нашло множество применений в скрининге состояния здоровья и клиническом мониторинге, например, при проверке лихорадки, диагностике теплового удара, хирургии и медицинском уходе, а также термальной терапии. Приложения реального времени обычно используют абсолютное и изолированное значение измерения BT при принятии решений, которые в основном основаны на систематической статистике и пороговых диапазонах, и обычно требуют точных измерений и быстрой реакции на локальное изменение температуры.

    Когда уставка БТ нарушается инфекционными или неинфекционными заболеваниями, в качестве нормальной адаптивной реакции и самозащитного механизма возникает лихорадка (лихорадка, фебрильная реакция), вызывающая усиление мышечных сокращений, что приводит к увеличению выработки тепла и усилиям по сохранению высокая температура. Повышение заданной точки отражалось в значительно повышенном уровне БТ. Лихорадка обычно диагностируется как CBT (прямая кишка) при 37,5–38,3 ° C или SBT (подмышка) выше 37,2 ° C, или пероральная БТ ранним утром выше 37,2 ° C, или поздним вечером пероральная БТ выше 37.7 °С. Более низкие пороги иногда применимы к слабым пожилым людям [46].

    Высокая БТ является индикатором лихорадочного заболевания и может быть вызвана недостаточным отведением тепла из-за дисфункции вегетативной системы кровообращения, недостаточной секрецией потовых желез и нарушением перфузии периферической крови. При длительных занятиях спортом или напряженной физической работе в условиях жары 25 °C и выше, а иногда и в прохладной среде ослабленные и пожилые люди подвержены тепловому удару.Более того, если испытуемые носят тяжелую и закрытую одежду, их CBT поднимется выше 38,5 °C за считанные минуты. Профилактика теплового удара и мониторинг БТ необходимы в летний период при проведении мероприятий на открытом воздухе [47]. Для количественной оценки тепловой нагрузки требуется мониторинг ЧСС и КПТ (прямая кишка) или СПО в режиме реального времени. Используется носимый шлем со встроенным неинвазивным датчиком температуры кожи [48].

    Хирургическая операция — это либо спасительный, либо опасный для жизни процесс, сильно влияющий на БТ. Как общая, так и местная анестезия подавляют афферентный и эфферентный контроль системы терморегуляции и приводят к снижению теплопродукции и терморегуляторной способности.Дополнительные теплопотери связаны с излучением, теплопроводностью, конвекцией и испарением. Предварительный нагрев и управление гипотермией для поддержания СПО и ТОС между 36,0 и 38,0 °C во время интраоперационного и послеоперационного периодов имеют решающее значение [49].

    Тепловидение в режиме реального времени для оценки СПО незаменимо в термотерапии, в основе которой лежит широкий спектр теплового воздействия на биологические реакции.

    Гипертермия использует высокоинтенсивную тепловую энергию для обеспечения термотерапевтического воздействия путем нагревания области ткани-мишени, вызывающей определенные области денатурации белка, повреждения клеток и коагуляционного некроза при определенном контролируемом повышении температуры и продолжительности времени воздействия.Используя электромагнитную энергию, сфокусированную ультразвуковую энергию и другие методы, основанные на теплопроводности, в качестве источников тепла, тепловая терапия нашла многообещающие применения в онкологии, физиотерапии, урологии, кардиологии, офтальмологии и т.д. Методы термотерапии включают гипертермию (40–41 °C), умереннотемпературную гипертермию (42–45 °C) и термическую абляцию или высокотемпературную гипертермию (> 50 °C) [50, 51].

    Гипотермия (криотерапия) снижает температуру тела (кожи и тканей) с помощью различных методов, таких как криотерапия всего тела, распыление охлаждающей жидкости, криотерапевтические манжеты, замороженный горошек, ледяные ванны или компрессы и даже введение зонда в ткань-мишень.Гипотермические эффекты способствуют высвобождению гормонов, таких как адреналин, норадреналин и эндорфины, замораживают злокачественные клетки, противостоят реакциям на воспалительный и окислительный стресс, снижают скорость нервной проводимости и снижают тканевой метаболизм. Он широко используется для уменьшения симптомов мигрени, онемения раздражения нервов, лечения защемления нервов или невром, хронической боли или даже острых травм, обезболивания, лечения расстройств настроения, таких как тревога и депрессия, уменьшения боли при артрите, рассеянного склероза и ревматоидного артрита, лечения низко- риск развития опухолей при определенных видах рака, включая рак предстательной железы, предотвращение слабоумия и болезни Альцгеймера, лечение атопического дерматита и других кожных заболеваний, уменьшение отека, профилактика и лечение ламинита [52, 53].

    Долгосрочные приложения

    По сравнению с приложениями в режиме реального времени, накопление и всесторонний анализ измерений БТ за длительный период помогают найти более ценную информацию для диагностики заболеваний, хрономедицины и ежедневного здравоохранения.

    Изменчивость BT (BTV) возникает как из эндогенных, так и из экзогенных источников. Эндогенные источники включают соматические зоны, биоритмы (циркадные, менструальные и годовые), фитнес, пол и возраст. К экзогенным источникам относятся случаи заболеваний, внешние факторы окружающей среды, диета и образ жизни.

    Вместо простых методов пороговой обработки можно применять различные сложные алгоритмы к большому объему измерений BT в течение длительного периода для всестороннего извлечения характерных признаков и важной информации.

    Хотя уставка поддерживается в узком диапазоне около 37,0 °C с помощью механизмов терморегуляции, несмотря на колебания параметров окружающей среды, она не остается строго постоянной. Ежедневное изменение уставки демонстрирует циркадный ритм и отражается на BTV.Метод косинорного анализа обычно используется для анализа долгосрочных биоритмов BTV, таких как циркадный ритм, менструальный цикл, ритмы настороженности и работоспособности [30].

    Данные КПТ были измерены у прикованных к постели пациентов с последствиями инфаркта головного мозга с помощью термометра с нулевым тепловым потоком с интервалом 3 минуты в течение 2,5 дней. Методы единого косинора и многомерного косинора использовали для определения ритма всей группы пациентов. В результате были выявлены множественные отличительные биоритмы в дополнение к циркадным биоритмам у прикованных к постели пациентов с последствиями инфаркта головного мозга [54].

    Вейвлет-преобразование также используется для характеристики ультрадианных и циркадных ритмов КПТ. КПТ в течение целых двух дней от двух прикованных к постели пожилых женщин, страдающих последствиями инфаркта головного мозга, были проанализированы с помощью стационарного вейвлет-преобразования (SWT). Результаты показали, что SWT может достоверно отображать частотно-временную информацию о характерных элементах (пиках и впадинах) ритмичности [55].

    Поскольку овуляция у женщин вызывает устойчивое повышение БТ не менее чем на 0,2 °C, менструальный цикл демонстрирует двухфазный характер или более низкое значение до овуляции и более высокое значение после в профиле БТ.Пероральная БТ традиционно использовалась для оценки фертильности и функции щитовидной железы в клинике. При одновременном автоматическом сборе СПО и КПТ во время сна с использованием двух термометров непрерывного действия каждые 10 минут с сопутствующим утренним пероральным БТ в течение 6 месяцев применяется скрытая модель Маркова для оценки менструальных циклов, указывающих дни овуляции и менструальные периоды на основе трех видов измерений БТ, СПО, КПТ и БТТ. Результаты сравнительной оценки эффективности показали, что все три вида БТ могут оценивать двухфазность менструального цикла, КПТ имеет наибольшую точность, БТ имеет несколько меньшую точность, но достаточно конкурентоспособна с КПТ, СБТ имеет наихудшую производительность из-за сильного артефакта измерения.Подтверждено также, что для оценки двухфазности менструального цикла важнее достоверные относительные изменения, а не точные абсолютные значения БТ [56–58].

    Цикл сонливость-бодрствование представляет собой типичный циркадный ритм и демонстрирует склонность к синхронизации с КПТ. Сон наиболее благоприятен в минимальной фазе БТ в течение дня, но тормозится в «зоне поддержания бодрствования» перед минимальной фазой. Бессонница, гиперсомния и расстройства сна, связанные с циркадными ритмами, такие как синдром отсроченной фазы сна (DSPS) и синдром опережающей фазы сна (ASPS), связаны с аномальными ритмами БТ, такими как отсроченные или опережающие временные нарушения, а также повышением КПТ ночью или ночью. ежедневно.Бессонница DSPS и ASPS может быть связана с нарушением терморегуляторной функции, в частности, со сниженной способностью рассеивать тепло тела из дистальных участков кожи [59].

    Помимо вышеуказанных применений, анализ биоритмов BTV обнаружил соответствующую причинно-следственную связь с различными болезненными состояниями, такими как аллергия, поражения головного мозга, рак, синдром хронической усталости, депрессия, лихорадочные состояния, ВИЧ-инфекция, ожирение, псориаз и функция щитовидной железы [ 6].

    В хрономедицине БТ используется в качестве индикатора для определения оптимального времени введения минимальной дозы лекарственного средства для лечения рака.При назначении лучевой терапии пациентам, страдающим опухолями, температура опухоли использовалась в качестве временного маркера для планирования лечения. Более 60% пациентов, получавших лечение, когда опухоль была на пике БТ, были живы и не болели через 2 года. Возможно, это связано с тем, что самая высокая метаболическая активность на пике БТ усиливала терапевтический эффект [60].

    Prospect

    Около 150 лет назад Вундерлих предсказал, что «термометрия, несомненно, приведет к совершенно новому взгляду на многие болезни, и немалая часть нашей патологии должна будет быть радикально перестроена» [2].Клиническое значение BT в медицине и здравоохранении должно быть реализовано двумя аспектами: термометрией и аналитикой.

    Помимо существующих типов термометров для медицинского применения и повседневного ухода за больными, будут разработаны различные модальности термометрии для применения в различных сценариях, чтобы удовлетворить основные требования в отношении большей близости к биологическим системам, повышения удобства использования и повышения точности. Подробное исследование аспектов термометрии БТ было рассмотрено [41].В частности, в повседневных медицинских приложениях постоянно развивающиеся термометры можно условно разделить на три категории: осязаемые, носимые и невидимые.

    Сенсорные термометры измеряют BT, просто преднамеренно, постоянно или время от времени касаясь поверхности тела. Обычно они бывают в таких формах, как кожный пластырь, гибкая клейкая татуировка, повязка, аксессуар для смартфона и даже встроенная функция в смартфоне.

    Носимые термометры могут носиться пользователем во время повседневной деятельности.Обычно они интегрированы в такие предметы, как часы, наушники, очки, кольцо, жилет, перчатки, ремень, рубашка, бюстгальтер и шлем, как неотделимый компонент. Обычно требуется индивидуальный индивидуальный размер. Они могут измерять BT повсеместно, когда пользователь движется без каких-либо видимых или навязчивых деталей.

    Невидимые термометры встраиваются в предметы быта (кровати, стулья, туалетные зеркала [61], и потолочные светильники) полностью без ведома пользователя. Обычно они неподвижны и измеряют ограниченные области в фиксированных положениях.Они могут измерять SBT бесконтактно и непреднамеренно, но автоматическое распознавание личности необходимо.

    Благодаря быстрому развитию инфраструктуры IoT и платформ анализа больших данных, сочетая зрелые технологии измерения BT, различные BT можно непрерывно и повсеместно измерять с очень небольшими затратами или даже без затрат с помощью надлежащего метода термометрии в различных жизненных сценариях, будь то дома. , в офисе или во время переезда огромный объем данных BT может автоматически накапливаться в течение длительного периода времени.

    Кроме того, во время измерения БТ, если другие жизненные показатели, такие как АД, ЧСС, ЧСС, сила активности, влажность кожи, скорость испарения, тепловой поток и объем пота, а также другие индивидуальные антропологические параметры и факторы окружающей среды, также могут измеряться одновременно, всесторонняя интерпретация его физиологического значения будет ускорена алгоритмами искусственного интеллекта и другими методами моделирования на основе данных. Дополнительные приложения с добавленной стоимостью и применимые области будут более эффективно изучены.

    Так же, как нам трудно представить сюжет фильма, просто увидев последнюю сцену фильма, иногда нелегко понять физиологическое значение мгновенного значения BT. С другой стороны, отклонение БТ от нормы считается значимым в сочетании с различными патологическими состояниями и клиническими синдромами; тем не менее, в большинстве случаев одно значение BT не всегда достаточно надежно и обычно сопровождается низкой точностью, прерываниями и непоследовательностью, а также низкой плотностью информации.Эти неблагоприятные аспекты можно смягчить, применяя надлежащие алгоритмы анализа больших данных. В отличие от приложений реального времени, которые обычно требуют точности, быстрого реагирования и быстрого принятия решений, долгосрочные приложения предпочитают повторяемость и надежность. Вместо абсолютного значения в долгосрочном мониторинге важнее относительное изменение. Некоторые алгоритмы углубленного анализа данных могут снизить жесткие требования к точности измерений.

    Приложения для диагностики и терапии в реальном времени в медицинских учреждениях основаны на массивных статистических пороговых подходах, в то время как долгосрочные приложения для ежедневного использования в домашних условиях основаны на персонализированных методах адаптивного моделирования.

    Аналитика больших данных открывает новую эру долгосрочного применения в сфере здравоохранения и медицины. «Тренды гриппа Google» оценили активность гриппа во всем мире путем моделирования десятков миллионов поисковых запросов для выявления эпидемий гриппа в районах с большим количеством пользователей веб-поиска вместо эпидемиологического расследования [62].

    В исследовании проанализирована связь между БТ и АД, результаты показали, что связь не только зависит от центральной нервной системы, но и является частью основных интегративных механизмов [32, 63].

    В дополнение к БТ и АД биоритмические вариации других жизненно важных показателей, таких как ЧСС, слюна, моча, кровь и пролиферация клеток, были количественно определены для выявления нормальных и рискованных моделей заболеваний, для оптимизации сроков лечения, таких как нутрицевтики использование антиоксидантов для профилактики или лечения [64]. Современные исследования, связанные с хронологией, в настоящее время расширяются как в пространственных, так и в функциональных масштабах, от уровня генома до уровня всего тела и от фундаментальной хронобиологии до медицинских приложений, таких как хронофизиология, хронопатология, хронофармакология, хронотерапия, хронотоксикология и хрономедицина.Все эти темы уходят своими корнями в изучение биоритмических явлений и их адаптации к эндогенным и экзогенным стимуляторам и до сих пор представляют собой волнующие вызовы для новых открытий.

    Финансирование

    Это исследование было частично поддержано Фондом конкурентных исследований 2018-P-14 Университета Айдзу.

    Примечания

    Конфликт интересов

    Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.

    Этическое одобрение

    Эта статья не содержит каких-либо исследований с участием людей или животных, проведенных автором.

    Сноски

    Примечание издателя

    Springer Nature остается нейтральной в отношении юрисдикционных претензий в опубликованных картах и ​​институциональной принадлежности.

    История изменений

    25.02.2019

    Автор хотел бы добавить «ⓒTogawa T.» в подписи к рисунку 1 опубликованной в Интернете статье.

    Ссылки

    1. Бьянкони Э., Пиовесан А., Факчин Ф., Берауди А., Касадей Р., Фрабетти Ф., Витале Л., Пеллери М.С., Тассани С., Пива Ф., Перес-Амодио С., Стрипполи П., Канайдер С.Оценка количества клеток в организме человека. Энн Хам Биол. 2013;40(6):463–471. doi: 10.3109/03014460.2013.807878. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]2. Вундерлих СА. О температуре при заболеваниях: Руководство по медицинской термометрии. Оксфорд: Общество Нью-Сиденхэма; 1871. [Google Scholar]3. Mackowiak PA, Worden G. Carl Reinhold August Wunderlich и эволюция клинической термометрии. Клин Инфекция Дис. 1994;18(3):458–467. doi: 10.1093/клиниды/18.3.458. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    4.Кабеж НР. Эпигенетические принципы эволюции — 1. системы управления и детерминация фенотипических признаков у многоклеточных животных. В Cabej NR, изд. Амстердам: Эльзевир; 2012 г.; 3:38.

    5. Келли Г.С. Изменчивость температуры тела (Часть 1): обзор истории температуры тела и ее изменчивости из-за выбора места, биологических ритмов, физической формы и старения. Altern Med Rev. 2006;11(4):278–293. [PubMed] [Google Scholar]6. Келли ГС. Вариабельность температуры тела (Часть 2): маскирование влияния вариабельности температуры тела и обзор вариабельности температуры тела при заболеваниях.Altern Med Rev. 2007;12(1):49–62. [PubMed] [Google Scholar]7. Сунд-Левандер М., Форсберг С., Варен Л.К. Нормальная оральная, ректальная, барабанная и подмышечная температура тела у взрослых мужчин и женщин: систематический обзор литературы. Scand J Caring Sci. 2002; 16: 122–128. doi: 10.1046/j.1471-6712.2002.00069.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]9. Гао Д. Коллекция древних китайских медицинских трудов, обнаруженных в 20-м веке — комментарий к бамбуковым палочкам горы Чжан Цзя с надписью «Пульсология», Чэнду, Китай.Чэнду: Издательская компания Чэнду; 1992. [Google Scholar]12. Нейман МР. Измерение показателей жизнедеятельности: температура. IEEE Импульс. 2010;1(2):40–49. doi: 10.1109/MPUL.2010.937907. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 13. Макнамара Г.А. Полупроводниковые диоды и транзисторы как электрические термометры. Преподобный Научный Инструм. 1962;33(3):330–333. дои: 10.1063/1.1717834. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 14. Коэн Б.Г., Сноу В.Б., Третола А.Р. GaAs диоды с p-n переходом для широкодиапазонной термометрии. Преподобный Научный Инструм. 1963; 34 (10): 1091–1093. дои: 10.1063/1.1718140. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 15. Тагава Т., Тамура Т., Оберг А.П. Биомедицинские датчики и приборы. Бока-Ратон: CRC Press; 2011. [Google Академия]16. Верстер КТ. P-N переход как ультралинейный вычисляемый термометр. Электронный Летт. 1968;4(9):175–176. doi: 10.1049/el:19680133. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 17. Руле АР. Твердотельный датчик температуры превосходит предыдущие преобразователи. Электроника. 1975;48(6):127–130. [Google Академия] 18. Ким МЮ, О Т-С. Термоэлектрические характеристики сенсоров термобатареи при изменении ширины и толщины электроосажденных тонких пленок висмут-теллурид и сурьма-теллурид.Матер Транс. 2010;51(10):1909–1913. doi: 10.2320/matertrans.M2010122. [CrossRef] [Google Scholar]

    19. Rogalski, A. Следующее десятилетие инфракрасных детекторов в Proc. SPIE 10433. Электрооптические и инфракрасные системы: технологии и приложения. Варшава, Польша; 2017.

    21. О’Брайен Д.Л., Роджерс И.Р., Холден В., Джейкобс И., Меллетт С., Уолл Э.Дж., Дэвис Д. Точность тимпанальных термометров для прогнозирования и обнаружения инфракрасного излучения в условиях отделения неотложной помощи. Академия скорой медицинской помощи. 2000;7(9):1061–1064.doi: 10.1111/j.1553-2712.2000.tb02101.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 22. Monnard C, Fares EJ, Calonne J, Miles-Chan J, Montani JP, Durrer D, Schutz Y, Dulloo A. Проблемы непрерывного 24-часового мониторинга внутренней температуры тела у людей с использованием телеметрического датчика проглатываемой капсулы. Передний эндокринол. 2017; 8: 130–142. doi: 10.3389/fendo.2017.00130. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]23. Лим С.Л., Бирн С., Ли Дж.К. Терморегуляция человека и измерение температуры тела при физических нагрузках и в клинических условиях.Энн Академ Мед Сингапур. 2008; 37: 347–353. [PubMed] [Google Scholar] 24. Купер К.Е., Крэнстон В.И., Снелл Э.С. Температура в наружном слуховом проходе как показатель изменения центральной температуры. J Appl Physiol. 1964; 19(5):1032–1035. doi: 10.1152/jappl.1964.19.5.1032. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    25. Grassl T, Ventur M, Koch J, Sattler F. Двойной датчик температуры. США в США 8,708,926 B2. 29 апреля 2014 г.

    26. Фокс Р.Х., Солман А.Дж., Исаакс Р., Фрай А.Дж., Макдональд И.С. Новый метод мониторинга глубокой температуры тела с поверхности кожи.Клин науч. 1973; 4: 81–86. doi: 10.1042/cs0440081. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 27. Кобаяши Т., Немото Т., Камия А., Тогава Т. Усовершенствование глубоководного термометра для человека. Энн Биомед Инж. 1975;3(2):181–188. doi: 10.1007/BF02363069. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 28. Немото Т., Тогава Т. Усовершенствованный зонд для глубокого термометра. Med Biol Eng Comput. 1988;26(7):456–459. doi: 10.1007/BF02442312. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 29. Китамура К.И., Чжу С., Чен В., Немото Т. Разработка нового метода неинвазивного измерения глубокой температуры тела без обогревателя.мед. инж. физ. 2010;32(1):1–6. doi: 10.1016/j.medengphy.2009.09.004. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 30. Хуан М., Чен В. Теоретическое исследование обратного моделирования измерения глубокой температуры тела. Физиол Изм. 2012; 33: 429–443. doi: 10.1088/0967-3334/33/3/429. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 31. Хуан М., Тамура Т., Тан З., Чен В., Каная С. Структурная оптимизация носимого глубокого термометра: от теоретического моделирования до экспериментальной проверки. J Sens. 2016; 2016: 1–7. [Google Академия] 32.Родбард С. Температура тела, артериальное давление и гипоталамус. Наука. 1948; 108 (2807): 413–415. doi: 10.1126/science.108.2807.413. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 33. Дженсен М.М., Брабранд М. Взаимосвязь между температурой тела, частотой сердечных сокращений и частотой дыхания у пациентов с острыми заболеваниями при поступлении в лечебное учреждение. Scand J Trauma, Resusc Emerg Med. 2015;23:А12. doi: 10.1186/1757-7241-23-S1-A12. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 34. Ричмонд В.Л., Дэйви С., Григгс К., Хавенит Г. Прогнозирование внутренней температуры тела по нескольким переменным.Энн Оккуп Хайг. 2015;59(9):1168–1178. doi: 10.1093/annhyg/mev054. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 35. Грибок А.В., Буллер М.Дж., Рейфман Дж. Индивидуальное краткосрочное прогнозирование внутренней температуры тела человека с использованием биоматематических моделей. IEEE Транс BME. 2008;55(5):1477–1487. doi: 10.1109/TBME.2007.

    0. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 36. Грибок А.В., Румплер В., Буллер М., Хойт Р. Прогнозирование внутренней температуры у людей с использованием авторегрессионной модели с экзогенными входными данными. Журнал FASEB. 2011;25:1052–1053.[Google Академия] 37. Грибок А.В., Буллер М.Дж., Хойт Р.В., Рейфман Дж. Алгоритм прогнозирования внутренней температуры тела человека в реальном времени. IEEE Trans Inf Technol Biomed. 2010;14(4):1039–1045. doi: 10.1109/TITB.2010.2043956. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 38. Yokota M, Berglund L, Cheuvron S, Santee W, Latzka W, Montain S, Kolka M, Moran D. Модель терморегуляции для прогнозирования физиологического состояния на основе окружающей среды и частоты сердечных сокращений. Компьютер Биол Мед. 2008; 38: 1187–1193. doi: 10.1016/j.compbiomed.2008.09.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]39. Buller MJ, Tharion WJ, Cheuvront SN, Montain SJ, Kenefick RW, Castellani J, Latzka WA, Roberts WS, Richter M, Jenkins OC, Hoyt RW. Оценка внутренней температуры тела человека по последовательным наблюдениям за частотой сердечных сокращений. Физиол Изм. 2013; 34: 781–798. doi: 10.1088/0967-3334/34/7/781. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    40. Sim S, Yoon H, Ryou H, Park K. Оценка ритма температуры тела на основе параметров сердечной деятельности в повседневной жизни. на 36-й ежегодной Международной конференции IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014.Чикаго, Иллинойс, США.

    41. Тамура Т., Хуанг М., Тогава Т. Температура тела, тепловой поток и испарение. в бесшовном мониторинге здравоохранения. Спрингер Интернэшнл Паблишинг АГ. 2018; 281-307.

    42. де Соуза М.А., Пас ААС, Санчес И.Дж., Нохама П., Гамба Х.Р. Инструмент визуализации трехмерных тепловых медицинских изображений: интеграция МРТ и термографических изображений на 36-й ежегодной международной конференции IEEE Engineering in Medicine and Biology Society, 2014. Чикаго, Иллинойс, США. [В паблике] 43. Хорват С.М., Мендуке Х., Пьерсол Г.М.Оральная и ректальная температуры человека. ДЖАМА. 1950; 144 (18): 1562–1565. doi: 10.1001/jama.1950.62

    0006007. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]44. Мацковяк П.А., Вассерман С.С., Левин М.М. Критическая оценка 98,6F, верхнего предела нормальной температуры тела, и других наследий Карла Рейнгольда Августа Вундерлиха. ДЖАМА. 1992;268(12):1578–1580. doi: 10.1001/jama.1992.034

    0
  • . [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]46. Лонго Д.Л., Фаучи А., Каспер Д., Хаузер С., Джеймсон Дж., Лоскальцо Дж. Принципы внутренней медицины Харрисона (18-е изд.) Нью-Йорк: Макгроу-Хилл; 2011. с. 4012. [Google Академия]47. Асаяма М. Руководство по профилактике тепловых расстройств в Японии. Глобальная защита окружающей среды. 2009;13(1):19–25. [Google Академия] 48. Gunga HC, Sandsund M, Reinertsen RE, Sattler F, Koch J. Неинвазивное устройство для непрерывного определения тепловой нагрузки у людей. Дж Терм Биол. 2008; 33: 297–307. doi: 10.1016/j.jtherbio.2008.03.004. [Перекрестная ссылка] [Академия Google] 49. Чам Р., Йонем Х., Озсой Х. Изменения центральной температуры тела во время операции и ухода за больными.Клин Мед Рез. 2016;5(2–1):1–5. [Google Академия]50. Хабаш Р., Бансал Р., Кревски Д., Альхафид Х. Термальная терапия, часть 1: введение в термальную терапию. Crit Rev Biomed Eng. 2006;34(6):459–489. doi: 10.1615/CritRevBiomedEng.v34.i6.20. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]51. Хабаш Р., Бансал Р., Кревски Д., Альхафид Х. Тепловая терапия, часть 2: методы гипертермии. Crit Rev Biomed Eng. 2006;34(6):451–542. [PubMed] [Google Scholar]53. Бликли С.М., Бьюзен Ф., Дэвисон Г.В., Костелло Дж.Т. Криотерапия всего тела: эмпирические данные и теоретические перспективы.Открытый доступ J Sports Med. 2014;5:25–36. doi: 10.2147/OAJSM.S41655. [PMC free article] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    54. Huang M, Chen W, Nemoto T. Температурный ритм ядра лежачих пациентов с последствиями инфаркта головного мозга на 49-й ежегодной конференции Японского медицинского и биомедицинского общества инженерия. Осака, Япония. 2010.

    55. Хуанг М., Тамура Т., Чен В., Китамура К., Немо Т., Каная С. Характеристика ультрадианных и циркадных ритмов центральной температуры тела на основе вейвлет-анализа в Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc.2014. Чикаго, Иллинойс, США. [Пубмед] 56. Чен В., Китадзава М., Тогава Т. Оценка менструального цикла на основе HMM по температуре кожи во время сна на 30-й ежегодной международной конференции IEEE EMBS. Ванкувер, Британская Колумбия, Канада. 20–24 августа 2008 г. [PubMed] 57. Чен В., Китадзава М., Тогава Т. Оценка двухфазности менструального цикла женщины по температуре кожи, измеренной во время сна. Энн Биомед Инж. 2009;37(9):1827–1838. doi: 10.1007/s10439-009-9746-6. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]59.Лак Л., Градисар М., Ван Сомерен Э., Райт Х., Лашингтон К. Связь между бессонницей и температурой тела. Sleep Med Rev. 2008;12(4):307–317. doi: 10.1016/j.smrv.2008.02.003. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar] 60. Халберг Ф. Хронобиология. Энн Рев Физиол. 1969; 31: 675–725. doi: 10.1146/annurev.ph.31.030169.003331. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]62. Гинзберг Дж., Мохебби М.Х., Патель Р.С., Браммер Л., Смолинский М.С., Бриллиант Л. Выявление эпидемий гриппа с использованием данных поисковых систем. Природа.2009; 457:1012–1014. doi: 10.1038/nature07634. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]63. Халберг Ф., Корнелиссен Г. Ритмы и артериальное давление. Энн 1-я Супер Санита. 1993;29(4):647–665. [PubMed] [Google Scholar]64. Халберг Ф., Корнелиссен Г., Ван З., Ван С., Ульмер В., Катинас Г., Сингх Р., Сингх Р., Сингх Р.К., Гупта Б., Сингх Р., Кумар А., Канабброки Э., Сотерн Р.Б., Рао Г., Бхатт М.Л., Шривастава М. , Рай Г., Сингх С., Пати А.К., Нэт П., Халберг Ф., Халберг Дж., Шварцкопф О., Баккен Э., Шастри СВК. Хрономика: циркадные и циркасептанные сроки лучевой терапии, лекарств, калорий, возможно нутрицевтики и не только.J Exp Ther Oncol. 2003;3(5):223–260. doi: 10.1111/j.1533-869X.2003.01097.x. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]

    краткая история клинического термометра | QJM: Международный медицинский журнал

    Из многих инструментов и инструментов, считающихся необходимыми для клинического обследования, ни один не имел такого широкого применения, как клинический термометр. Во времена Гиппократа для определения тепла или холода человеческого тела использовалась только рука, хотя лихорадка и озноб были известны как признаки патологических процессов.В александрийской медицине пульс рассматривался как показатель болезни, заменяющий грубую оценку температуры. В Средние века четырем сокам были приписаны качества горячего, холодного, сухого и влажного, и, таким образом, лихорадка снова приобрела значение.

    Галилей в 1592 году изобрел грубый прибор для измерения температуры, но у него не было шкалы и, следовательно, не было цифровых показаний; кроме того, на него повлияло атмосферное давление. Большой шаг вперед сделал Санторио (Sanctorio Sanctorius), который изобрел ротовой термометр.

    Санторио (1561–1636) — итальянский физиолог, профессор в Падуе. Он провел количественные эксперименты по температуре, дыханию и весу, а также измерил «неощутимое потоотделение», что заложило основу для изучения обмена веществ. Он написал De statica medicina (1614; тр. 5-е изд. 1737 г.). Он описал свои изобретения в 1625 году. 1 Sanctorio Sanctorius произвел несколько конструкций, но все они были громоздкими и требовали много времени для измерения температуры полости рта. По сей день время для получения точных и стабильных показаний остается трудным.Стеклянные термометры должны оставаться в контакте с подъязычной тканью в течение 8 мин. Ректальная температура достигает 5 мин, подмышечная до 11 мин.

    В 1665 году Христиан Гюйгенс добавил шкалу от точки замерзания до точки кипения воды, первоначальную стоградусную систему. Габриэль Даниэль Фаренгейт основал свою новую шкалу на смеси льда и хлорида аммония в качестве нижней точки. Он нашел ртуть более полезной, чем вода, так как она расширялась и сжималась быстрее.

    Однако термометр не использовался повсеместно до тех пор, пока Герман Бурхаве (1668–1738) со своими учениками Джерардом Л.Б. Ван Свитен (1700–1772 гг.), основатель Венской медицинской школы, Антон Де Хаен (1704–1776 гг.) и отдельно Джордж Мартин, 2 , начали использовать термометр у постели больного. Де Хаен изучал суточные изменения у здоровых людей и наблюдал изменения температуры с ознобом или лихорадкой, а также отмечал ускорение пульса при повышении температуры. Он обнаружил, что температура является ценным показателем прогрессирования болезни. Но современников это не впечатлило, и термометр не получил широкого распространения.

    В 1742 году шведский астроном Андерс Цельсий вновь ввел в практику стоградусную шкалу, но, несмотря на усовершенствование конструкции термометра, до конца 19 века им практически не пользовались.

    В 1868 году Карл Вундерлих 3 опубликовал записи температуры более 1 миллиона измерений у более 25 000 пациентов, сделанные с помощью термометра длиной в фут, установленного в подмышечной впадине. Он установил диапазон нормальной температуры от 36,3 до 37,5 °С. Температура за пределами этого диапазона свидетельствует о болезни.Размер термометров оставался главным недостатком. Эйткин в 1852 году изготовил ртутный прибор с более узкой трубкой, расположенной над резервуаром с колбой; это гарантировало, что ртуть не упадет обратно после снятия показаний. Томасу Клиффорду Олбатту (1836–1925) было поручено разработать в 1866 году удобный портативный 6-дюймовый клинический термометр, 4 , способный регистрировать температуру за 5 мин. Он заменил модель длиной в фут, которой требовалось 20 минут для определения температуры пациента.Измерение температуры вскоре стало неизбежной рутиной.

    В течение 28 лет Олбатт практиковал в Лидсе, проводя бесценные клинические исследования, в основном артериальных и нервных расстройств. В 1871 году он опубликовал монографию, в которой описал использование офтальмоскопа. С 1892 года и до конца своей карьеры он был Regius профессором физики в Кембриджском университете. Он также был известным историком медицины. Он опубликовал « болезней артерий», включая стенокардию (1915 г.) и текст по греческой медицине в Риме (1921 г.).Он выпустил классический учебник Системы медицины в восьми томах (1896–99) и превосходные Заметки о составлении научных статей , 1904. Он был посвящен в рыцари в 1907 году.

    Последние достижения в конструкции термометров включают цифровые , электронные прямые и прогностические, инфракрасные ушные термометры и матричные термометры или термометры с фазовым переходом. Но ни одна из них не свободна от проблем.

    Каталожные номера

    1

    Santorio S. In: Commentaria in Primam Fen Primam Libri Canonis Avicenna .1625. Цитируется и иллюстрируется Lyons AS, Petrucelli RJ.

    Медицина: история в иллюстрациях

    . Нью-Йорк, Абрамс,

    1987

    :

    437

    .2

    Мартин Г.

    Медицинские и философские эссе

    . Лондон, Миллар,

    1740

    .3

    Wunderlich CRA.

    Das Verhalten der Eigenwarme in Krankheiten

    . Лейпциг, О. Виганд, 1868 г. Перевод New Sydenham Society,

    1871

    .4

    Allbutt TC. Медицинская термометрия.

    Брит Мед Чир Ред.

    1870

    ;

    45

    :

    429

    –41.Цитируется по: Norman JM, изд. Медицинская библиография Гаррисона и Мортона , 5-е изд. Олдершот, Scholar Press, 1991:431.

    © Ассоциация врачей

    Термометры

    : ознакомьтесь с вариантами — Клиника Мэйо

    Термометры

    : ознакомьтесь с вариантами

    Термометры бывают разных стилей. Узнайте о различных типах термометров и о том, как выбрать правильный термометр для вас.

    Персонал клиники Майо

    Выбор термометра, который лучше всего подходит для вашей семьи, может сбить с толку.Вот что вам нужно знать о наиболее распространенных термометрах.

    Типы термометров

    Вообще есть два типа термометров. Сенсорные или контактные термометры должны касаться тела, чтобы измерять температуру. Дистанционные или бесконтактные термометры могут измерять температуру тела, не касаясь кожи.

    Контактные термометры

    Наиболее распространенный тип контактного термометра использует электронные датчики температуры для регистрации температуры тела.Эти термометры можно использовать на лбу, рту, подмышках или прямой кишке. Большинство электронных термометров имеют цифровой дисплей, на котором отображаются показания температуры.

    Ректальная температура обеспечивает наиболее точные показания для младенцев, особенно в возрасте 3 месяцев и младше, а также детей в возрасте до 3 лет. Температура, измеренная в подмышечной впадине, обычно наименее точна. Для детей старшего возраста и взрослых устные показания обычно точны, если рот закрыт, а термометр находится на месте.

    Плюсы:

    • Большинство электронных контактных термометров могут регистрировать температуру со лба, рта, подмышек или прямой кишки — часто менее чем за одну минуту.
    • Электронный контактный термометр подходит для новорожденных, младенцев, детей и взрослых.

    Минусы:

    • Родители могут опасаться дискомфорта при ректальном измерении температуры у ребенка.
    • Вам нужно подождать 15 минут после еды или питья, чтобы измерить оральную температуру.В противном случае температура вашей еды или напитков может повлиять на показания термометра.
    • Детям или всем, кто дышит ртом, может быть трудно держать рот закрытым достаточно долго, чтобы получить точные данные устного чтения.

    Если вы планируете использовать электронный контактный термометр для измерения как оральной, так и ректальной температуры, приобретите два термометра и пометьте один для орального применения, а другой для ректального. Не используйте один и тот же термометр в обоих местах.

    Выносные термометры

    Многие школы, предприятия и медицинские учреждения проверяют посетителей на лихорадку.Дистанционный термометр, не требующий контакта с кожей, позволяет людям оставаться на расстоянии друг от друга. Дистанционные термометры можно использовать на лбу (височная артерия) или ухе (барабанная артерия).

    Термометры для височной артерии

    Выносные лобные термометры используют инфракрасный сканер для измерения температуры височной артерии во лбу.

    Плюсы:

    • Выносной термометр для височной артерии позволяет быстро регистрировать температуру человека и легко переносится.
    • Дистанционные термометры для височной артерии подходят для детей любого возраста.

    Минусы:

    • Термометр для височной артерии может быть дороже других типов термометров.
    • Этот тип термометра может быть менее точным, чем другие типы. Прямые солнечные лучи, низкие температуры или вспотевший лоб могут повлиять на показания температуры. Изменения в технике пользователя, такие как удерживание сканера слишком далеко ото лба, также могут повлиять на точность.

    Барабанные термометры

    Выносные ушные термометры, также называемые барабанными термометрами, используют инфракрасный луч для измерения температуры внутри слухового прохода.

    Плюсы:

    • При правильном расположении инфракрасные ушные термометры работают быстро и в целом удобны для детей и взрослых.
    • Инфракрасные ушные термометры подходят для младенцев старше 6 месяцев, детей старшего возраста и взрослых.

    Минусы:

    • Инфракрасные ушные термометры не рекомендуются для новорожденных.
    • Ушная сера или небольшой изогнутый слуховой проход могут мешать точности измерения температуры инфракрасным ушным термометром.

    Ртутные термометры

    Ртутные термометры, когда-то лежавшие в большинстве аптечек, используют ртуть, заключенную в стекло, для измерения температуры тела. Ртутные термометры больше не рекомендуются, потому что они могут сломаться и позволить токсичной ртути вытечь.

    Если у вас есть ртутный термометр, не выбрасывайте его в мусор.Обратитесь в местную программу сбора мусора, чтобы узнать, есть ли в вашем районе пункт сбора опасных отходов.

    Получите самую свежую медицинскую информацию от экспертов Mayo Clinic.

    Зарегистрируйтесь бесплатно и будьте в курсе последних научных достижений, советов по здоровью и актуальных тем, связанных со здоровьем, таких как COVID-19, а также экспертных знаний по управлению здоровьем.

    Узнайте больше об использовании данных Mayo Clinic.

    Чтобы предоставить вам наиболее актуальную и полезную информацию, а также понять, какие информация полезна, мы можем объединить вашу электронную почту и информацию об использовании веб-сайта с другая информация о вас, которой мы располагаем. Если вы пациент клиники Майо, это может включать защищенную информацию о здоровье.Если мы объединим эту информацию с вашей защищенной медицинской информации, мы будем рассматривать всю эту информацию как информацию и будет использовать или раскрывать эту информацию только так, как указано в нашем уведомлении о практики конфиденциальности. Вы можете отказаться от получения сообщений по электронной почте в любое время, нажав на ссылка для отписки в письме.

    Подписаться!

    Спасибо за подписку

    Наш электронный информационный бюллетень Housecall будет держать вас в курсе последней медицинской информации.

    Извините, что-то пошло не так с вашей подпиской

    Повторите попытку через пару минут

    Повторить попытку

    17 ноября 2020 г. Показать ссылки
    1. Yamanoor NS, et al.Недорогая контактная термометрия для скрининга и мониторинга во время пандемии COVID-19. IEEE. 2020; doi: 10.1109/IEMTRONICS51293.2020.9216444.
    2. Cherry JD, et al., ред. Лихорадка: патогенез и лечение. В: Учебник Фейгина и Черри по детским инфекционным заболеваниям. 8-е изд. Эльзевир; 2019. https://www.clinicalkey.com. По состоянию на 26 октября 2020 г.
    3. Термометры ртутные. Агенство по Защите Окружающей Среды. https://www.epa.gov/mercury/mercury-thermometers. По состоянию на 26 октября 2020 г.
    4. Уорд Массачусетс. Лихорадка у младенцев и детей: патофизиология и лечение. https://www.uptodate.com/contents/search. По состоянию на 26 октября 2020 г.
    5. Как измерить температуру ребенку. Американская академия педиатрии. https://www.healthychildren.org/English/health-issues/conditions/fever/Pages/How-to-Take-a-Childs-Temperature.aspx. По состоянию на 26 октября 2020 г.
    6. Mogensen CB, et al. Измерение температуры лба или уха не может заменить ректальное измерение, за исключением скрининговых целей.БМЦ Педиатрия. 2018; doi: 10.1186/s12887-018-0994-1.
    7. Хейворд Г. и др. Сравнение бесконтактных инфракрасных термометров с подмышечными и тимпанальными термометрами у детей, обращающихся за первичной медико-санитарной помощью: исследование точности и приемлемости с использованием смешанных методов. Британский журнал общей практики. 2020; дои: 10.3399/bjgp20X708845.
    8. Aw J. Бесконтактный портативный кожный инфракрасный термометр для скрининга лихорадки во время глобальной чрезвычайной ситуации COVID-19.
  • Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.