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