Aus der Kinderklinik und Poliklinik
der Universitt Wrzburg
Direktor: Prof. Dr. med. C. Speer
Infrarot-Thermographie als nicht-invasive Untersuchungsmethode
in der Pdiatrie
Inaugural- Dissertation
zur Erlangung der Doktorwrde der
Medizinischen Fakultt
der
Bayerischen Julius-Maximilians-Universitt Wrzburg
vorgelegt von
Danielle Meyer auf der Heide
aus Bielefeld
Wrzburg, Dezember 2006
Referent: Hr. Prof. Dr. med. D. Singer
Koreferent: Hr. Prof. Dr. med. K. Darge
Dekan: Hr. Prof. Dr. med. M. Frosch
Tag der mndlichen Prfung: Freitag, der 29. Juni 2007
Die Promovendin ist rztin
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung ____________________________________________________1 1.1 Physikalische Grundlagen der Infrarot-Thermographie _____________________________2 1.2 Medizinische Anwendungen der Infrarot-Thermographie ____________________________6 1.2.1 Anwendungen bei Erwachsenen _______________________________________________7 1.2.2 Anwendungen bei Kindern ___________________________________________________8 1.3 Gelenkentzndungen und Durchblutungsstrungen im Kindesalter ___________________14 1.3.1 Differentialdiagnose und Merkmale der juvenilen idiopathischen Arthritis ____________14 1.3.2 Definition und Vorkommen des Raynaud Phnomens ____________________________21 1.4 Fragestellungen der Arbeit _____________________________________________________22 2 Material und Methoden ________________________________________23 2.1 Apparative Voraussetzungen _____________________________________________________23 2.2 Vorgehensweise der Testmethode Voraussetzung thermographischer Untersuchungen ______23 2.3 Durchfhrung des Kaltwassertests _______________________________________________24 2.4 Auswertung der Messergebnisse ________________________________________________24 3 Ergebnisse ___________________________________________________25 Kasuistik I (Sudeck`sche Reflex Dystrophie) ______________________________________26 Kasuistik II (Purpura Schnlein- Henoch) __________________________________________29 Kasuistik III (Purpura Schnlein- Henoch) _________________________________________32 Kasuistik IV (Hemiparese links) _________________________________________________34 Kasuistik V (Mykoplasmeninfektion) ________________________________________________36 Kasuistik VI (Trikolore-Phnomen) _________________________________________________42 Kasuistik VII (M. Raynaud) _______________________________________________________44 Kasuistik VIII (Systemisch-progressive Sklerodermie) __________________________49 Kasuistik IX (Oligoarthritis) ________________________________________________56 Kasuistik X (Osteomyelitis) ______________________________________________________58
4 Diskussion __________________________________________________________________59
4.1 Gelenkentzndungen im Kindes- und Jugendalter ____________________________60
4.1.1 Rheumatische Entzndungen ________________________________________________60
4.1.2 Bakterielle Entzndungen ________________________________________________61
4.1.3 Andere Entzndungen ______________________________________________________63
4.2 Durchblutungsstrungen im Kindes- und Jugendalter ______________________65
4.2.1 Raynaud-Phnomen ______________________________________________________65
4.2.2 Sudeck`sche Reflexdysthrophie ________________________________________________70
4.2.3 Andere Durchblutungsstrungen _________________________________________74
4.3 Stellenwert statischer und dynamischer Thermographie-
Untersuchungen im Kindes- und Jugendalter __________________________74
5 Zusammenfassung ______________________________________________________77
6 Literaturverzeichnis ______________________________________________________81
7 Abbildungsverzeichnis __________________________________________________89
1
1 Einleitung Die Infrarot-Thermographie findet weltweit eine vielseitige Anwendung. In Europa ist
der medizinische Einsatz bisher jedoch nicht gro. Die klinische Thermographie ist ein
nicht-invasives bildgebendes Untersuchungsverfahren, das Wrmebilder mit hohem
Auflsungsvermgen aufzeichnet und mittels hochentwickelter Computer-Software-
Programme eine Analyse der vom Krper ausgesandten Infrarotstrahlung ermglicht
[1].
Die thermographischen Untersuchungen knnen interessante Aufschlsse ber
pathologische Vernderungen der Durchblutung geben. Bei einer physiologischen
peripheren Durchblutung zeigt sich im Infrarot-Thermogramm eine symmetrische
Temperaturverteilung der Krperoberflche im Normbereich. Abweichungen dieser
Oberflchentemperaturen im Sinne einer Hypo- oder Hyperthermie knnen auf
pathologische Zustnde hinweisen.
21.1 Physikalische Grundlagen der Infrarot-Thermographie
Die Infrarotstrahlung, auch Wrmestrahlung genannt, gehrt zum Spektrum der
elektromagnetischen Strahlung. Zu der elektromagnetischen Strahlung zhlen:
Gammastrahlung mit einer Wellenlnge < 10-12 m (= 1 pm)
und einer Frequenz von f > 3 . 1014 Megahertz
Rntgenstrahlung mit einer Wellenlnge 10-12 m < < 10-8 m
und einer Frequenz von 3 . 1014 Megahertz > f > 3 . 1010 Megahertz
UV-Strahlung mit einer Wellenlnge 10-8 m < < 380 nm
und einer Frequenz von 3 . 1010 Megahertz > f > 109 Megahertz
Sichtbares Licht mit einer Wellenlnge 380 nm < < 760 nm
und einer Frequenz von 3 . 10 9 Megahertz > f > 3 . 108 Megahertz
Wrmestrahlung mit einer Wellenlnge von 760 nm < < 10-3 m
und einer Frequenz von 3 . 108 Megahertz > f > 3 . 105 Megahertz
Mikrowellen mit einer Wellenlnge von 10-3 m < < 50cm
und einer Frequenz von 3 . 105 Megahertz > f > 3 . 103 Megahertz
Rundfunkwellen mit der Wellenlnge 50cm < < 104 m
und einer Frequenz von 3 . 103 Megahertz > f > 3 . 10-2 Megahertz [3].
Mit steigender Frequenz der elektromagnetischen Strahlung nimmt die Wellen-
lnge ab und umgekehrt (Vgl. Abb.1).
Abb.1: Das Spektrum der elektromagnetischen Strahlung
Wellenlnge in Meter 106,105,104,103 102, 10,1,10-1,10-2,10-3,10-,10-5,10-610-14 Lang-,Mittel-,Kurzwelle,UKW, TV
3 . 10-4, 3 .10 -3, 3 .10-2, 0,3, 3, 30, 300, 3 .10 3,3 .10 4, ...3 .10 16 Mikrowellen, Infrarot-, sichtbares Licht, UV-, R-, Gammastrahlung
Frequenz in Megahertz
3Der Infrarotbereich ist nach DIN 5031, d.h. dem radiometrisches Grundgesetz, das zur
Grundlage der Definition der strahlungsphysikalischen Gren dient, dem Bereich der
optischen Strahlung zugeordnet, der auch die sichtbare und ultraviolette Strahlung
umfasst. Bei der Infrarotstrahlung handelt es sich um elektromagnetische Strahlung im
Spektralbereich von 0,8 m bis 1 mm. Hierbei wird zwischen dem nahen, dem
mittleren und dem fernen Infrarotbereich unterschieden.
Nahes Infrarot 0,78 m 1,40 m
Mittleres Infrarot 1,40 m 3,00 m
Fernes Infrarot 3,00 m 1,00 mm [4].
Die von der menschlichen Haut ausgehende Wrmestrahlung, die von der Infrarot-
kammer aufgezeichnet werden kann, liegt im Bereich des fernen Infrarot-Bereiches bei
einer Wellenlnge von 3.000 bis 5.000nm.
Zu der Strahlungsphysik gehrt der Begriff des idealen schwarzen Strahlers, welcher
je nach Temperatur eine andere Ausstrahlungsenergie und Wellenlnge hat. Die
physikalischen Zusammenhnge der einzelnen Parameter gehen aus dem Wienschen
Verschiebungsgesetz hervor.
Abschlieend beschreibt das Kirch`hoffsche Strahlungsgesetz den Zusammenhang
zwischen einem idealen und realen Strahler. Diese Umrechnung ist erforderlich, da ein
idealer schwarzer Strahler in der Natur nicht existiert und nur durch diese Formel die
reale Wellenlnge und Ausstrahlungsenergie ermittelt werden kann.
4Schwarzer Strahler :
Der schwarze Strahler ist ein Idealbild eines Krpers, der 100% der aufgetretenen
Strahlung fr alle Wellenlngen und Temperaturen absorbiert. Dieser Idealfall existiert
in der Natur nicht, da aufgrund unterschiedlicher Materialien und Strukturen immer
Strahlungsverluste durch Transmission oder Reflexion erfolgen.
Wiensches Verschiebungsgesetz :
Das Wiensche Verschiebungsgesetz beschreibt die ausgesandte Strahlungsleistung
eines schwarzen Krpers als Funktion der Wellenlnge, ein Maximum, dessen Lage
von der Temperatur des Strahlers abhngt. Mit steigender Temperatur ( Vgl. Abb.2;
T4 < T3 < T2 < T1) erhht sich die Energie der Ausstrahlung (W/cm2) und das
Ausstrahlungsmaximum verschiebt sich zu krzeren Wellenlngen hin. Zwischen
Temperatur und Wellenlnge des Strahlungsmaximums besteht folgende Beziehung:
Formel 1: Wellenlnge ( ) max = TK
m2898 [5].
Abb.2
5Das Kirchhoffsche Strahlungsgesetz stellt den Zusammenhang zwischen einem
schwarzen und einem realen Strahler her. Es wird die Strahlleistung eines beliebigen
Strahlers mit der eines schwarzen Strahlers gleicher Flche i