Infrared thermography in vascular disorders:screening and follow-up

Abstract Diabetes constitutes a growing healthcare burden and diabetes-related foot problems are the leading cause of hospitalization among diabetics. Atherosclerosis is also a common disease of the lower extremities and peripheral arterial disease (PAD) has become an indicator for generalized atherosclerosis. However, PAD is less well known than coronary and cerebral artery disease, and this impairs the diagnosis and treatment of the disease and the management of risk factors. The purpose of this study is to evaluate the use of infrared thermography (IRT) in clinical work in patients with circulatory disorders compared to conventional non-invasive methods. This thesis consists of four parts. The first and second parts examined the diagnostic potential of IRT in patients with diabetes and patients with PAD. The patient groups were compared to the healthy controls. In the third part, patients were followed before and after revascularization. The fourth part separately presents the results for those patients in which transcutaneous oxygen pressure measurements were performed. Side-to-side differences and local variations in temperature are the most significant factors for identifying pathology findings in both patients with diabetes or PAD. After successful revascularization, these side-to-side differences decrease and skin temperature differences were moderate during follow-up. Diabetes-related neuropathy raises the skin temperature. Surprisingly, even if toe pressure or oxygen pressure of the tissue decreases, skin temperature rises significantly. Also, an ulcer without inflammation raises the skin temperature. The infrared image provides information for broad regions of interest rather than merely the local temperature of a small area currently in use of screening diabetic feet. IRT is a useful tool in prevention, especially in high risk patients with diabetes, allowing even asymptomatic skin temperature-related symptoms such as inflammation to be detected earlier. Individual variations in skin temperature are broad, however, and IRT might not be sufficient as a single screening measurement in a clinical use among patients with vascular disorders, but it does have the potential for providing additional information.Tiivistelmä Diabetes ja siihen liittyvät jalkaongelmat ovat merkittävä kansanterveydellinen haitta ja aiheuttavat isoimman osan diabeetikoiden sairaalahoitoa vaativista käynneistä. Myös ateroskleroosi on yleistyvä kansantauti ja alaraajojen tukkivan valtimokovettumatauti yksi ateroskleroosin kolmesta tavallisimmasta ilmenemismuodosta. Alaraajojen valtimokovettumatauti tunnetaan kuitenkin huonommin kuin sepelvaltimo- ja aivovaltimotauti ja tämä heikentää taudin diagnostiikkaa ja hoitoa sekä riskitekijöiden hallintaa. Tutkimusten tarkoitus on selvittää lämpökameran käyttöä kliinisessä työssä verenkiertohäiriöpotilailla verrattuna perinteisiin ei-invasiivisiin menetelmiin. Tämä väitöskirja koostuu neljästä osatyöstä. Ensimmäisessä ja toisessa selvitettiin lämpökamerakuvantamisen diagnostisia mahdollisuuksia diabetespotilailla ja valtimokovettumatautia sairastavilla potilailla. Potilasryhmiä verrattiin terveisiin verrokkeihin. Kolmannessa osatyössä seurattiin potilaita ennen ja jälkeen verenkierron palauttamisen. Neljännessä osatyössä esitetään erikseen potilaat, joille tehtiin kudoksen happiosapainemittaukset. Lämpötilan puolierot ja paikalliset vaihtelut ovat merkittävimmät seikat poikkeavien löydösten identifioimiseksi verenkiertohäiriöpotilaan jalassa sekä diabeetikoilla että ateroskleroosipotilailla. Onnistuneen verenkierron palauttamisen jälkeen lämpötilaerot tasoittuvat ja puoliero pienenee seurannan aikana. Sokeritautiin liittyvä neuropatia nostaa ihon lämpötilaa. Ja yllättäen vaikka varvaspaine tai kudoksen happipitoisuus laskevat, nousee ihon lämpötila merkitsevästi. Myös haava ilman tulehdusta nostaa ihon lämpötilaa. Erityisesti diabeetikon jalassa esiintyvien lämpötilojen paikalliset erot lämpökamera havaitsee laajemmin kuin nykyisin käytössä oleva yksittäisten pistemäisten lämpötilojen käyttö, jolloin oireettomatkin ihon lämpötilaan vaikuttavat taudinkuvat kuten tulehdukset voidaan havaita aikaisemmin. Kuitenkin yksilöllinen ihon lämpötilan vaihtelu on suurta ja yksittäistä kuvausta voidaan käyttää muiden tutkimusmenetelmien tukena