vestifmИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics Series1561-24302524-2415The Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-2430-2019-55-1-110-117vestifm-371Research ArticleФИЗИКАPHYSICSКоррекция инфракрасных изображений мягких биологических тканейCorrecting the infrared images of soft biological tissuesИвановА. П.IvanovA. P.

 Член-корреспондент, доктор физико-математичеких наук, профессор, главный научный сотрудник.

пр. Независимости, 68-2, 220072, г. Минск.

Corresponding Member, Dr. Sc. (Physics and Mathematics), Professor, Senior Researcher. 

68-2, Nezavisimosti Ave., 220072, Minsk.

ivanovap@dragon.bas-net.byИнститут физики им. Б. И. Степанова Национальной академии наук Беларуси.B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Belarus .201926032019551110117Copyright © Иванов А.П., 20192019Иванов А.П.Ivanov A.P.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestifm.belnauka.by/jour/article/view/371

В настоящее время активно внедряются неинвазивные (дистанционные) термографические методы на основе ИК-изображений. Используя результаты расчета приращения температуры, возникающей при наличии патологического источника в коже человека, предложен ряд способов решения «обратных задач». К ним относятся определение глубины нахождения теплового источника по измерению моно- или полихромного приращения нормированной яркости поверхности ткани в одной точке; глубины нахождения источника и параметра теплоотдачи по измерению поли- или монохромного приращения нормированной яркости (или температуры) в двух точках; тепловой мощности источника по измерению приращения абсолютной яркости или температуры в одной точке; глубины нахождения теплового источника и его размера в приповерхностном слое по измерению приращения нормированной яркости в двух точках. С целью решения этих задач указаны теплофизические и оптические характеристики мягких тканей биологического организма. Приведены аналитические формулы для описания температуры и возникающего под ее влиянием свечения от источников цилиндрической и сферической формы.

Non-invasive (remote) thermographic methods based on IR images are being actively implemented. Using the calculation results of the temperature increment that occurs when a pathological source exists in the person’s skin, a number of ways of solving “inverse problems” are proposed. These include the determination of the depth of the thermal source by measuring the mono or polychrome increment of the normalized brightness of the tissue surface at one point; the source depth and heat transfer parameter by measuring the poly or monochrome one of the normalized brightness (or temperature) at two points; the thermal power of the source by measuring the increment of absolute brightness or temperature at one point; the depth of the thermal source and its size in the near-surface layer by measuring the increment of the normalized brightness at two points. In order to solve these problems, the thermophysical and optical properties of the soft tissues of the biological organism are indicated. Analytical solutions are given for describing the temperature and the glow that arises under its influence from the sources of cylindrical and spherical shape.

теплотемпературатеплоотдачатеплопроводность термографиябиологическая тканькожаИК-изображениеheattemperaturethermal physical parametersthermographybiological tissueskinIR imageReferencesИванов, А. П. Распределение температуры в полубесконечной среде, обусловленное источниками разной формы / А. П. Иванов // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер фiз.-мат. навук. – 2018. – Т. 54, № 1. – С. 69–76. https://doi. org/10.29235/1561-2430-2018-54-1-69-76Ivanov A. P. Temperature distribution in a semi-infinite medium due to a heat sorce of different shape. Vestsі Natsyianal’nai akademіі navuk Belarusі. Seryia fіzіka-matematychnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physics and Mathematics series, 2018, vol. 54, no. 1, pp. 69–76 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-24302018-54-1-69-76Иванов, А. П. Распределение ИК-излучения от нелокального источника внутри биологической ткани / А. П. Иванов // Вес. Нац. акад. навук Беларусi. Сер. фiз.-мат. навук. – 2018. – Т. 54, № 3. – С. 316–325. https:// doi.org/10.29235/15612430-2018-54-3-316-325Ivanov A. P. Distribution of IR radiation from a non-local source inside the biological tissue. Vestsі Natsyianal’nai akademіі navuk Belarusі. Seryia fіzіka-matematychnykh navuk = Proceedings of the National Academy of Sciences of Be larus. Physics and Mathematics series, 2018, vol. 54, no. 3, pp. 316–325 (in Russian). https://doi.org/10.29235/1561-2430- 201854-3-316-325Hale, G. M. Optical constants of water in the 200 nm to 200 um wavelength region / G. M. Hale, M. R. Querry // Appl. Opt. – 1973. – Vol. 12, № 3. – P. 555–563. https://doi.org/10.1364/ao.12.000555Hale G. M., Querry M. R. Optical constants of water in the 200 nm to 200 um wavelength region. Applied Optics, 1973, vol. 12, no. 3, pp. 555–563. https://doi.org/10.1364/ao.12.000555Gustafsson, S. E. Analytical calculation of the skin temperature distribution due to subcutaneous heat production in a spherical heat source (relevant to thermography) / S. E. Gustafsson, S. K. Nilsson, L. M. Torell // Phys. Med. Biol. – 1975. – Vol. 20, № 2. – P. 219–224. https://doi.org/10.1088/0031-9155/20/2/003Gustafsson S. E., Nilsson S. K., Torell L. M. Analytical calculation of the skin temperature distribution due to subcutaneous heat production in a spherical heat source (relevant to thermography). Physics in Medicine and Biology, 1975, vol. 20, no. 2, pp. 219–224. https://doi.org/10.1088/0031-9155/20/2/003Barun, V. V. Thermal action of a short light pulse on biological tissues / V. V. Barun, A. P. Ivanov // Int. J. Heat Mass Transfer. – 2003. – Vol. 46, № 17. – P. 3243–3254. https://doi.org/10.1016/s0017-9310(03)00124-8Barun V. V., Ivanov A. P. Thermal action of a short light pulse on biological tissues. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2003, vol. 46, no. 17, pp. 3243–3254. https://doi.org/10.1016/s0017-9310(03)00124-8Карслоу, Г. Теплопроводность твердых тел: пер. с англ. / Г. Карслоу, Д. Егер. – М.: Наука, 1964. – 488 c.Carslaw H. S., Jaeger J. C. Conduction of Heat in Solids. 2nd ed. Oxford, Clarendon Press, 1959. 510 p.Draper, J. W. The calculation of skin temperature distribution in thermography / J. W. Draper, J. W. Boag // Phys. Med. Biol. – 1971. – Vol. 16, № 2. – P. 201–211. https://doi.org/10.1088/0031-9155/16/2/301Draper J. W., Boag J. W. The calculation of skin temperature distribution in thermography. Physics in Medicine and Biology, 1971, vol. 16, no. 2, pp. 201–211. https://doi.org/10.1088/0031-9155/16/2/301Госсорг, Ж. Инфракрасная термография. Основы, техника, применение: пер. с фр. / Ж. Госсорг. – М.: Мир, 1988. – 416 с.Gaussorgues G. La Thermographie Infrarouge. Principes-TechnologieApplications. 4 Ed. Paris, Lavoisier, 1999. 586 p. (Russ. Ed.: Gossorg Zh. Infrakrasnaya termografiya. Osnovy, tekhnika, primenenie [Gossorg J. Infrared thermography. Fundamentals, techniques, application]. Moscow, Mir Publ., 1988. 452 p.). (in France).Фоторезисторы с кодом Грея из гетероэпитаксиальных структур CdxHg1–xTe на спектральный диапазон 2–11 мкм с термоэлектрическим охлаждением / А. В. Филатов [и др.] // Успехи прикладной физики. – 2015. – Т. 3, № 2. –Filatov A. V., Karpov V. V., Susov E. V., Gribanov A. A., Kuznetsov N. S., Petrenko V. I. Photoresistors with a Gray code from heteroepitaxial structures CdxHg1–xTe on the 2–11 μm spectral range with thermoelectric cooling. Uspekhi prikladnoi fiziki = Advances in Applied Physics, 2015, vol. 3, no. 2, pp. 190–195 (in Russain).С. 190–195.С. 190–195.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.