Research of the effects of thermal camera and lung ultrasonography on patient outcomes in patients attending emergency department with shortness of breath

Amaç Acil servise nefes darlığı şikâyeti ile başvuran hastalarda termal kamera ile görüntülemenin akciğer ultrasonografisi (USG) ve altın standart teste göre tanısal ve prognostik değerliliğini saptamak. Bu neticeyle hastaların teşhis, takip, tedavisinin belirlenmesinde termal görüntülemeyi kullanan ön tanı sistemi oluşturmak. Materyal ve Metod Prospektif ve metodolojik olarak planlanan çalışmamızda Ege Üniversitesi Tıp Fakültesi Acil Servisi’ne etik kurul onayı alındıktan sonra 23.9.2021-10.4.2022 tarihleri arasında 6 ay süreyle başvuran ve başvurusunda nefes darlığı tarifleyen 18 yaş üstü 241 hasta termal kamera ve akciğer ultrasonu ile eşzamanlı değerlendirilmiştir. Elde edilen tanımlayıcı veriler ve bulgular olgu rapor formu aracılığıyla kaydedilmiştir. Bulgular Çalışmaya 241 hasta alınmış, 46 hasta çalışma sırasında çalışma dışı bırakılmıştır. Yanı sıra 30 kişi sağlıklı kontrol grubu olarak çalışmaya katılmıştır. Kontrol grubu ve 241 hastanın tamamına akciğer ultrasonu yapılmış ve termal görüntüleri kaydedilmiştir. Termal kamera kullanımı ile göğüs çekimlerinde KOAH atak, pulmoner ödem, PTE hastalarının tanısı ve ayrımı; sırt çekimlerinde pnömoninin tanısı konusunda anlamlı sonuçlar elde edildi. Özellikle pulmoner ödem tanısında bu ilişkinin güçlü düzey olduğu görüldü. Akciğerde kitlesi olan hastalarda en yüksek meanh değeri ile sıcaklık artışının en fazla oranda olduğu görüldü. Bu kanser dokusunun vaskülarizasyon artışı ile ilişkilendirildi. Çalışmamızda bazı hastalıklar için tanımlayıcı meanh değerleri elde edildi. Bu değerlerin altında kalan sıcaklık artışlarının belirtilen hastalığın ekartasyonunda kullanılabileceği ve üstünde kalan değerlerin tanı açısından yardımcı tetkik olarak destekleyici olabileceği görüldü. Termografinin hasta ve sağlıklı ayrımı yapabildiği değerler oluşturuldu. Her bir son tanı için özgüllük duyarlılık değerleri oluşturuldu. Klinik anlamlılığı yüksek olan değerler belirlendi. Buna göre; pnömoni, akciğer kitlesi ve pulmoner ödem tanı gruplarında hasta ayrımı yapabilmede başarılı olarak saptandı. Pnömoni için 0,6260 değeri %73 duyarlılık, %52 özgüllüğe sahip, akciğer kitlesi için 0,6806 değeri %77 duyarlılık, %67 özgüllüğe sahip olarak bulundu. Göğüs çekimlerinde ise pulmoner ödem için 0,6475 değeri %71 duyarlılık, %61 özgüllüğe sahip olarak bulundu. En yüksek sıcaklık artışı tümör dokusunda saptandı. Altın standart test ile tanısı konulmuş sağ taraflı pnömonide sırt sağ termal kamera ölçümünün orta düzeyde anlamlı bir (AUC=0,599, 95% CI= 0,514-0,685, p=0,034) ayırt etme yeteneği olduğu bulundu. BT görüntülemesinde tanısı konulmuş sol akciğer kitlesinde sırt sol termal kamera ölçümünün orta düzeyde anlamlı bir (AUC=0,732, 95% CI= 0,628-0,836, p=0,001) ayırt etme yeteneği olduğu bulundu. BLUE protokolü akciğer kitlesi olan hastalar için bir ayrım sağlamazken; termografi görüntüleri, kitlesi olan veya yeni tanı kitle hastalarında %77 sensitif bulunmuştur. Çalışmamızda bu tetkikin akut nefes darlığı ayırıcı tanısında ve malignite tetkikinde faydalı olabileceğini düşünmekteyiz. Covid-19 pnömonisi olanlarla non-covid pnömoni hastaları karşılaştırılmıştır. Sırt termal görüntü ortalaması covid pnömonisi olan grupta (p=0,027, p=0,038) anlamlı olarak daha fazla görülmüştür. Çalışmamızda klinik son tanısı KOAH olan hastalar USG tanısı ile karşılaştırıldığında duyarlılığı %90,1, özgüllüğü %99,4 bulunmuştur. Klinik son tanısı pulmoner ödem olan hastalar USG tanısı ile karşılaştırıldığında USG duyarlılığı %83,8, özgüllüğü %97,4 saptanmıştır. Klinik son tanı pnömoni için özgüllüğü %91,8, duyarlılığı %70’ tir. Klinik son tanı pnömotoraks için özgüllüğü %100, duyarlılığı %83,3 bulunmuştur. USG Sağ >3 B lines bulgusu olanlarda (X2=3,964, p=0,046), USG sağ konsolidasyonu olanlarda (X2=9,983, p=0,002), USG sol konsolidasyonu olanlarda (X2=6,275, p=0,012); akciğer kitlesi, DM, KAH olanlarda; sırt sağ termal kamera ölçümünde anlamlı ısı artışı olanlarda 3 aylık mortalite daha fazla çıkmış ve istatistiksel anlamlılığa yansımıştır. Tüm hasta grubunda 3 aylık mortalite %22,05 saptanmıştır. Sonuç Nefes darlığı ile gelen hastaların tanı ve takibinde kullanılan altın standart testlerin maliyetli oluşu ve yoğun radyasyon içermesi nedeni ile tanı ve tedavide kullanılacak alternatif testlere ihtiyaç duyulmaktadır. Termal görüntüleme, hızlı çalışması, invaziv olmaması, iyi tolere edilebilir olması, düşük maliyetli olması; KOAH atak, pulmoner ödem, pnömotoraksta anlamlı sonuçlar bulunması nedeni ile daha fazla çalışma ile desteklenerek tıbbi uygulamada kullanılabilirliği ve uygun cihazların geliştirilmesi sağlanabilir. Solunum sistemi anlamında daha önce pnömoni, KOAH, COVID hastalarında çalışılmış olsa da, çalışmamız nefes darlığı ile başvuran tüm hastaların ayırıcı tanısı için termal kameranın kullanıldığı literatürdeki ilk çalışmadır. Çalışmamızda ROC analizlerinde bazı hasta grupları için karşılaştırmalı anlamlılık saptanmış olup her bir tanı grubu için sayısal değerler oluşturulmuştur. Bu değerleri ayırıcı tanı ve tanı için kullanılabilirliğini destekleyen çalışmaların yapılması uygundur. Termografinin kliniğe en fazla katkı sağladığı durumlar arasında sırt çekimi ve göğüs ön duvar çekimlerinin farklı hastalıkların ayırıcı tanısında daha değerli olduğudur. Bu bağlamda sırt çekimlerinde pnömoni ve kitlenin yüksek sıcaklık değerleri gösterdiği görülmektedir. Göğüs çekimlerinde ise yüksek meanh değerleri pulmoner ödem ile ilişkili bulunmakla birlikte KOAH atak ve PTE için anlamlıdır. Çalışmamızda akciğer kitle taraması açısından kullanılabileceği görülmekte ve bu konuda odaklanmış çalışmalarla desteklenmelidir. Covid pnömonisinde non-covid pnömonilere göre sırt sıcaklıklarında anlamlı artış saptanmıştır. Pandemi dönemlerinde kitlesel tarama aracı olarak kullanımı konusunda değerli bir tanı aracı olduğunu destekleyen çalışmalar literatürde bulunmaktadır. Termal kamera ile hasta sonlanım durumları karşılaştırıldığında 3 aylık mortalite açısından sırt ölçümleri (sağ) anlamlı ortalama sıcaklık artışına sahip olarak bulunmuş. Ayrıca yatan hastalarda taburcu olanlara göre anlamlı sıcaklık artışı bulunmuştur. Bu nedenle çalışmamız yatış/taburculuk ön görücü bir test olarak kullanılabileceğini göstermekte olup destekleyici çalışmalara ihtiyaç vardır. Termal kamera hızlı tanı yapılabilen bir görüntüleme yöntemidir; akciğer USG pulmoner ödem, pnömotoraks, pnömoni gibi en sık görülen nefes darlığı nedenlerini ayırt etmede, tanıda kullanılabilen güvenilir bir yardımcı yöntemdir. Nefes darlığı ile acile gelen hastalarda görüntüleme yöntemleriyle ilgili kanıt düzeyi yüksek olan sistematik derleme, meta-analiz gibi çalışmaların yapılması gerekmektedir. Termal görüntüleme, hızlı çalışması, invaziv olmaması, iyi tolere edilebilir olması ve düşük maliyetli olması nedeniyle geçerli bir tarama aracı olarak düşünülebilir.Aim To determine the diagnostic and prognostic value of imaging with thermal camera compared to lung ultrasonography (USG) and gold standard test in patients who attend the emergency department with shortness of breath. With this result, to create a pre-diagnosis system that uses thermal imaging to determine the diagnosis, follow-up and treatment of the patients. Material and Method In our prospective and methodological study, starting after the approval of the ethics committee, 241 patients over the age of 18 who presented to the Ege University Faculty of Medicine Emergency Department for 6 months (23.9.2021-10.4.2022 ) and described shortness of breath in their application, were evaluated simultaneously with thermal camera and lung ultrasound. The descriptive data and findings obtained were recorded through the case report form. Results 241 patients were included in the study, and 46 patients were excluded during the study. In addition, 30 people participated in the study as a healthy control group. Lung ultrasound and thermal imaging were performed in the control group and all 241 patients. With the use of thermal camera of the chest, significant results were obtained in the diagnosis and differentiatial diagnosis of COPD attack, pulmonary edema, PTE; and also in the diagnosis of pneumonia in thermal images of the back. Especially in the diagnosis of pulmonary edema, this relation was found to be strong. It was observed that the highest meanh value and the highest rate of temperature increase were seen in patients with a lung mass. This finding was associated with increased vascularization of cancerous tissue. In our study, descriptive meanh values were obtained for some diseases. It was seen that temperature increases below these values can be used to rule out the specified disease, and temperature increases above these values can be supportive as an auxiliary test in terms of diagnosis. Values that thermography can distinguish between healthy and sick patients were set for each final diagnosis. Specificity and sensitivity values were set. Values with high clinical significance were determined. İn the differantial diagnosis of pneumonia, lung mass and pulmonary edema, the study were found to be successful. For pneumonia, a value of 0.6260 has a sensitivity of 73% and a specificity of 52%, A value of 0.6806 for lung mass was found to have 77% sensitivity and 67% specificity. On chest shots, a value of 0.6475 for pulmonary edema was found to have a sensitivity of 71% and a specificity of 61%. The highest temperature increase was detected in tumor tissue. In right-sided pneumonia diagnosed with the gold standard test, right-sided thermal camera measurement was found to have a moderately significant (AUC=0.599, 95% CI= 0.514-0.685, p=0.034) discriminating ability. It was found that dorsal left thermal camera measurement had a moderately significant (AUC=0.732, 95% CI= 0.628-0.836, p=0.001) discriminating ability in left lung mass diagnosed on CT imaging. While the BLUE protocol did not provide a distinction for patients with a lung mass, it was found to be 77% sensitive in patients with a mass on thermography images or newly diagnosed mass. In our study, we think that thermal imaging camera may be useful in the differential diagnosis of acute dyspnea and in cancer screening. Patients with covid-19 pneumonia and non-covid pneumonia patients were compared. The mean of the back thermal image was significantly higher in the covid pneumonia group (p=0.027, p=0.038). In our study, the sensitivity was 90.1% and the specificity was 99.4% when compared with the USG diagnosis of patients with a clinical final diagnosis of COPD. When patients with a clinical final diagnosis of pulmonary edema were compared with the diagnosis of USG, the sensitivity of USG was 83.8% and the specificity was 97.4%. The specificity for clinical end-diagnosis pneumonia is 91.8%, and the sensitivity is 70%. The specificity and sensitivity of the clinical final diagnosis of pneumothorax were found to be 100% and 83.3%. Patients with Right >3 B lines in USG(X2=3.964, p=0.046), right consolidation in USG (X2=9.983, p=0.002), left consolidation in USG (X2=6.275, p=0.012); in those with lung mass, DM, CAD and significant temperature increase in the right back thermal camera measurement; The 3-month mortality was higher and was reflected in statistical significance. 3-month mortality was 22.05% in the whole patient group. Conclusion Alternative tests are needed because the gold standard tests used in the diagnosis of patients presenting with dyspnea are costly and contains risk of intense radiation. Since thermal imaging is fast, non-invasive, well tolerated and cost-effective for patients, significant results in COPD attacks, pulmonary edema, and pneumothorax can be supported by further studies to ensure its usability in medical practice and the development of appropriate devices. Although it has been previously studied in patients with pneumonia, COPD, and COVID in the respiratory system, our study is the first in the literature to use a thermal camera for the differential diagnosis of all patients presenting with shortness of breath. In our study, comparative values was determined for some patient groups in ROC analyzes and numerical values were created for each diagnostic group. It is appropriate to carry out studies that support the usability of these values for differential diagnosis and diagnosis. Among the situations in which thermography contributes the most useful to the clinic; it is seen that chest and back wall images are more valuable in the differential diagnosis of different diseases. Pneumonia and the mass show high temperature values in dorsal images. On chest images, high meanh values are associated with pulmonary edema, but are significant for COPD attack and PTE. In our study, it is seen that it can be used in terms of lung mass screening and should be supported by focused studies on this subject. A significant increase was found in back temperatures in Covid pneumonia compared to non-covid pneumonias. There are studies in the literature supporting that it is a valuable diagnostic tool for its use as a community screening tool in pandemic situations. When the patient outcomes were compared with the thermal camera; Back measurements (right) were found to have a significant mean temperature increase in terms of 3-month mortality. In addition, a significant temperature increase was found in hospitalized patients compared to discharged patients. Therefore, our study shows that hospitalization/discharge can be used as a predictive test, and supportive studies are needed. Thermal camera analysis is an imaging method that can be diagnosed quickly; lung USG is an auxiliary method that can be used in the diagnosis and differential diagnosis of the most common causes of shortness of breath such as pulmonary edema, pneumothorax and pneumonia. Studies such as systematic review and meta-analysis with high level of evidence about imaging methods in patients who come to the emergency department with shortness of breath should be done. Thermal imaging can be considered a valid screening tool because it is fast, non-invasive, well tolerated, and cost-effective for patients