Development of non-invasive diagnostic system using infrared thermal imaging for deep vein thrombosis and raynaud`s phenomenon

Abstract

Yeni nesil kızılötesi dedektörlerin ortaya çıkmasıyla birlikte, kızılötesi termal görüntüleme, anormal sıcaklık deseni ölçümleri sağlayarak alternatif tıbbi bir tanı aracı haline gelmiştir. Yapılan araştırmalarda birçok hastalığın ısı ile ilişkili olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, termogramlarda gözlemlenebilir anormalliklerin incelenmesi ve insan vücudunun ısı değişim süreçlerinin takip edilmesi altta yatan hastalıkların patolojisi hakkında bilgi sağlayabilir. Buna göre kızılötesi termal görüntüleme, tıpta çok çeşitli hastalıkların erken taranması ve saptanması için yararlı olabilir. Ancak insan vücudunun kızılötesi termal görüntülerinin analizi; termal görüntülerin özellikleri, ilgili uzmanın azlığı ve tıbbi kızılötesi termal görüntü veri tabanlarının eksikliğinden dolayı zor bir problem haline gelmiştir. Ayrıca objektif bir değerlendirme sağlamak için tam otomatik bir sisteme gerek duyulmaktadır. Bu çalışmada, Derin Ven Trombozu ile Birincil ve İkincil Raynaud hastalıklarında kullanılmak üzere otomatik bilgisayar destekli yazılım geliştirilmiştir. İlk çalışmada, Derin Ven Trombozu tanısında kızılötesi termal görüntülemenin bir ön tarama testi olarak kullanılabileceği gösterilmiştir. Geliştirilen yöntem yapısı itibariyle ilgili hastalığın dışında vücutta simetrisi bulunan organlarda oluşabilecek diğer hastalıklar içinde kullanılabilecektir. İkinci çalışmada ise Birincil ve İkincil Raynaud hastalığının teşhisi ve takibine yönelik bir yöntem önerilmiştir. Yapılan çalışmalar, tıbbi uzmanlara destek sağlayarak kızılötesi termal görüntülemenin kullanılabilirliğini göstermiştir.

With the advent of the new generation of infrared detectors, infrared thermal imaging has become an alternative medical diagnostic tool by providing abnormal temperature pattern measurements. Studies have shown that many diseases are associated with heat. For this reason, examining observable abnormalities in thermograms and monitoring the heat exchange processes of the human body can provide information about the pathology of the underlying diseases. Accordingly, infrared thermal imaging may be useful for the early screening and detection of a wide variety of diseases. However, analysis of the infrared thermal images of the human body has become a difficult problem, due to the nature of the thermal images, the lack of expertise, and the lack of medical infrared thermal imaging databases. In addition, a fully automated system is needed to provide an objective assessment. In this study, automated computer aided softwares are developed for use in Deep Vein Thrombosis and Primary and Secondary Raynaud's diseases. In the first study, it is shown that infrared thermal imaging could be used as a pre-screening test to diagnose Deep Vein Thrombosis. The developed methodology can be used in other diseases that can occur in organs with symmetry in the body other than the disease concerned. In the second study, a method for diagnosis and follow-up of Primary and Secondary Raynaud's disease is proposed. These studies demonstrate the usability of infrared thermal imaging by providing support to medical specialists.