γράφει η Γαρυφαλιά Μίνου
Η μέτρηση της θερμοκρασίας του ανθρώπινου σώματος με θερμικές κάμερες, προκειμένου να αναγνωρίζονται άτομα με πυρετό από απόσταση πριν καν εισέλθουν σε κρίσιμες υποδομές, είναι μια εξέλιξη που προωθείται το τελευταίο διάστημα σχεδόν παντού σαν δήθεν κυρίαρχο πρότυπο της αγοράς. Στο άρθρο αυτό θα δούμε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα που μπορούν να έχουν τέτοιου είδους συστήματα / μονάδες μέτρησης θερμοκρασίας του σώματος / κάμερες θερμικής απεικόνισης που μετρούν θερμοκρασία, με μια επιστημονική τεκμηρίωση.
Επίσης θα εξετάσουμε το κόστος και αν η χρήση τους αποτελεί επιτακτική ανάγκη, λαμβάνοντας υπόψη και τις ιατρικές μελέτες / πρωτόκολλα νοσηλευτικής πρακτικής που δείχνουν ότι η θερμοκρασία του σώματος ανάλογα με το σημείο αναφοράς αλλάζει. Οι υποστηρικτές τέτοιων συστημάτων ισχυρίζονται ότι έχουν ακρίβεια μέτρησης με έως και 0,3 °C απόκλιση ή NETD <0.07 °C που ίσως δεν θα είναι πραγματικό αν λάβουμε υπόψιν όλους τους παράγοντες που επηρεάζουν τα αποτελέσματα των μετρήσεων. Η οπτική γωνία που γράφεται αυτό το άρθρο διαμορφώνεται μέσα από το πνεύμα ότι βρισκόμαστε σε έκτακτη κατάσταση ανάγκης -η οποία ενδέχεται να διαρκέσει αρκετό καιρό- και πρέπει όλοι να διαφυλάξουμε την σωματική μας ασφάλεια υγεία αλλά και να προστατευθούμε από σπατάλες για αμφιβόλου αποτελεσματικότητας προϊόντα. Άλλωστε ο περιορισμός των συναθροίσεων και η απόσταση που πρέπει να κρατείται κατά τις μετακινήσεις , σε συνδυασμό με το να «μένουμε σπίτι», ήδη έχει αποτελέσει την πρώτη ασπίδα προστασίας πρόληψης στην χώρα μας και τα αποτελέσματα είναι ήδη ορατά και θετικά.
ΠΡΟΣΟΧΗ: ΟΛΑ ΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΠΟΥ ΠΕΡΙΓΡΑΦΟΝΤΑΙ δεν μπορούν να διαγνώσουν και να ταυτοποιήσουν τον ιό covid-19 σε σχέση με την θερμοκρασία , διότι μπορεί να υπάρχει μόλυνση πριν να αναπτύξουν οι άνθρωποι πυρετό! (ή και δέκατα!). Μπορούν όμως να λειτουργήσουν συνδυαστικά με άλλες μεθόδους διάγνωσης δίνοντας σημαντικές ενδείξεις.
Αναμφίβολα η ηλεκτρονική τεχνολογία έχει εξελιχθεί και έχει βοηθήσει την Ιατρική Επιστήμη να γίνει πιο αποτελεσματική τόσο με πιο ακριβείς διαγνώσεις όσο και στον τομέα της θεραπείας αλλά και των επεμβάσεων.
Σήμερα βρισκόμαστε σε πόλεμο με έναν αόρατο εχθρό και πρέπει να συμβάλουμε όλοι και να πολεμήσουμε καθένας με τον τρόπο του για να απαλλαγούμε από αυτόν. Κάποιοι είναι στην πρώτη γραμμή όπως οι γιατροί και νοσηλευτές , οι υπόλοιποι από τα μετόπισθεν με την πρόληψη ως πολίτες αλλά και με την εξειδικευμένη γνώση ως επιστήμονες προσπαθούμε να κάνουμε το καλύτερο δυνατό.
Σίγουρα η ενημέρωση παίζει πρωταρχικό ρόλο σε όλα τα επίπεδα. Δεν αναφέρομαι μόνο στις ειδήσεις ή στην πολύ καλή καθημερινή ενημέρωση. Οι γιατροί όλου του πλανήτη ενημερώνονται για τις εξελίξεις και τα πειράματα που γίνονται σε πραγματικό χρόνο, γίνονται γνωστά μαζί με τα αποτελέσματα ώστε να αποφεύγονται αναποτελεσματικές πρακτικές και να υπάρχει επικέντρωση στις αποτελεσματικές λύσεις μέχρι να βρεθεί ένα φάρμακο ή ένα εμβόλιο για τον ιό. Αντίστοιχα, πρέπει να υπάρχει και διαρκής ενημέρωση για όλα τα νέα τεχνολογικά επιτεύγματα είτε στον τομέα της διάγνωσης είτε της θεραπείας.
Ας ξεκινήσουμε με τους τρόπους που μετράμε την θερμοκρασία του ανθρώπινου σώματος:
- A) Θερμόμετρα μασχάλης:
-Υδραργυρικά
– Ηλεκτρονικά
- B) Θερμόμετρα ηλεκτρονικά με μέτρηση χωρίς η με επαφή (μονά ηλεκτρονικά χειρός, μετώπου, αυτιού, θερμομετρικές ταινίες, τυμπανικές μεμβράνες μιας χρήσεως και ειδικά αυτοκόλλητα μέτρησης θερμοκρασίας).
Γ) Θερμικές κάμερες/συστήματα θερμικής απεικόνισης χωρίς επαφή από απόσταση.
Καταρχήν, όπως είναι γνωστό υπάρχουν «Πρωτόκολλα Νοσηλευτικής Πρακτικής» που ακολουθούνται σε κάθε νοσηλευτική μονάδα και κατά 99% είναι τα ίδια σε όλη την χώρα. Τα κλινικά πρωτόκολλα κατοχυρώνουν την ποιότητα των παρεχόμενων υπηρεσιών υγείας μέσω πρακτικής που βασίζεται σε σύγχρονες αποδείξεις ή τρέχουσες έγκυρες ενδείξεις (evidence based nursing) με κύριο στόχο την ασφάλεια του ασθενή.
Τα κλινικά πρωτόκολλα αποτελούν εργαλείο καθοδήγησης και λήψης αποφάσεων καθώς συμβάλλουν στη βελτίωση της ποιότητας της νοσηλευτικής φροντίδας προς τους ασθενείς.
Η εφαρμογή των πρωτοκόλλων χρησιμοποιείται στα περισσότερα νοσοκομεία ευρωπαϊκών και άλλων χωρών για την διαχείριση και οργάνωση πόρων, την βελτίωση της οικονομικής αποδοτικότητας (δείκτης κόστους-αποτελεσματικότητας, σε χρήματα, σε ώρες εργασίας του υγειονομικού προσωπικού, τη διάρκεια νοσηλείας των ασθενών κ.ά.) και της στρατηγικής στο τομέα της υγείας. Κάθε νοσοκομείο έχει τα δικά του πρωτόκολλα τα οποία ωστόσο βασίζονται στις ίδιες ή παρεμφερείς κλινικές οδηγίες.
Αυτά τα πρωτόκολλα δημοσιεύονται και στο διαδίκτυο. Εκεί περιγράφονται οι τρόποι προσέγγισης και διαχείρισης κάποιων κοινών ή περισσότερο πολύπλοκων καταστάσεων, που μπορεί να προκύψουν κατά την παροχή νοσηλευτικής φροντίδας. Ο λόγος ύπαρξης αυτών των πρωτοκόλλων είναι η υποστήριξη και τεκμηρίωση της νοσηλευτικής πρακτικής. Η ανανέωση και επικαιροποίησή τους, γίνεται ανά 2 χρόνια, εκτός και αν νεότερα δεδομένα το επιτάσσουν. Εκεί λοιπόν περιγράφονται : Η λήψη ζωτικών σημείων σε ενήλικες που αφορούν , I. Μέτρηση θερμοκρασίας II. Εκτίμηση των περιφερικών σφίξεων δια της ψηλάφησης III. Μέτρηση αναπνοών IV. Μέτρηση αρτηριακής πίεσης. Αν δούμε την μέτρηση της θερμοκρασίας μαθαίνουμε ότι η θερμοκρασία διαφοροποιείται στα διάφορα σημεία του αίματος, με την εσωτερική θερμοκρασία να παραμένει πάντοτε υψηλότερη από την θερμοκρασία της επιφάνειας. Η εσωτερική θερμοκρασία μετράτε από το ορθό ή τις μεμβράνες των τυμπάνων των αυτιών. Η θερμοκρασία της επιφάνειας μετριέται από το στόμα (υπογλώσσια), τις μασχάλες και το μέτωπο.
- Παράγοντες που επηρεάζουν την θερμοκρασία του αίματος είναι: α) Η ηλικία β)Το φύλο γ)Το Στρες δ) Η Θερμοκρασία περιβάλλοντος.
- Άλλοι παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν τις ακριβές μετρήσεις θερμοκρασίας είναι: α) Το μακιγιάζ , β) το στρες, γ) ο ιδρώτας δ) η ανεπαρκής ανάλυση ε) Λάθος θέση / λάθος κατανομή μέτρησης προσώπου.
Οι μέσες φυσιολογικές τιμές της θερμοκρασίας διαφόρων σημείων αίματος σε ενήλικες φαίνονται στον Πίνακα 1.
| ΣΤΟΜΑ | ΟΡΘΟ | ΜΑΣΧΑΛΗ | ΤΥΜΠΑΝΙΚΗ ΜΕΜΒΡΑΝΗ (ΑΥΤΙ) | ΜΕΤΩΠΟ |
| 37,4ο C – 37,7ο C | 37,5ο C – 38ο C | 36,5ο C – 37ο C | 37,5ο C– 38,3ο C | 34,4ο C – 36ο C
|
Πίνακας 1. Μέσες φυσιολογικές τιμές θερμοκρασίας
Η αύξηση της θερμοκρασίας αίματος πέρα από τις μέσες φυσιολογικές τιμές καλείται πυρετός. Οι τύποι πυρετού φαίνονται στον πίνακα 2 .
Οι τύποι πυρετού φαίνονται στον πίνακα 2
Πίνακας 2. Τύποι πυρετού:
- Διαλείπων πυρετός : Η θερμοκρασία αίματος εναλλάσσεται, σε τακτά χρονικά διαστήματα, ανάμεσα σε περιόδους πυρετού, φυσιολογικής θερμοκρασίας μέχρι και υποθερμίας.
- Υφέσιμος πυρετός : Οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας κατά την διάρκεια του 24ωρου υπερβαίνουν τους 2ο C πάνω από τα φυσιολογικά όρια, χωρίς ποτέ να κατέρχονται σε φυσιολογικά επίπεδα μεταξύ των διακυμάνσεων.
- Συνεχής πυρετός : Η θερμοκρασία αίματος παραμένει σταθερά υψηλή και οι διακυμάνσεις είναι λιγότερο από 2ο
- Κυματοειδής πυρετός : Η θερμοκρασία αίματος επιστρέφει στα φυσιολογικά επίπεδα για τουλάχιστον μία ημέρα, αλλά στην συνέχεια επανέρχεται σε υψηλότερα επίπεδα.
Έχει παρατηρηθεί ότι οι προσβεβλημένοι με COVID-9 παρουσιάζουν είτε δέκατα (37.0-37.3) (θερμοκρασία μασχάλης ως αναφορά) που μπορεί να είναι διαλείπων η κυματοειδής στα πρώιμα στάδια , είτε υψηλό πυρετό (υφέσιμο η συνεχή) κατά την διάρκεια της νόσου.
Αυτό σημαίνει από μόνη της η μέτρηση της θερμοκρασίας αποτελεί μόνο μία ένδειξη, ένα σύμπτωμα ειδικά στα πρώιμα στάδια!
Τώρα ας επικεντρωθούμε στα συστήματα αυτόματης θερμοκρασίας από μικρή η μεγαλύτερη απόσταση.
1)Από μικρή απόσταση , σχεδόν εξ επαφής, οι συσκευές θερμομέτρησης ομοιάζουν με χειρολαβή ή μικρό πιστόλι.
αυτά χωρίζονται σε γενικής χρήσης και θερμόμετρα πυρετού! Χρησιμοποιούν την υπέρυθρη ακτινοβολία που εκπέμπουν οι επιφάνειες ή το ανθρώπινο σώμα για να υπολογίσουν την ακριβή θερμοκρασία. Αν χρησιμοποιήσουμε ένα γενικής χρήσεως στο μέτωπο θα μας δείξει πχ 34.0ο C και στην μασχάλη το ίδιο θα μας δείξει 36.6ο C . Aν χρησιμοποιήσουμε ένα εξειδικευμένο πυρετού θα μας δείξει πχ 36.6 ο C στο μέτωπο! Αυτό γίνεται γιατί τα εξειδικευμένα χρησιμοποιούν έναν αλγόριθμο που διορθώνουν την θερμοκρασία επειδή ο κόσμος συγκρίνει πάντα την θερμοκρασία μέτρησης με την θερμοκρασία μασχάλης που ξεκίνησε με τα υδραργυρικά θερμόμετρα που όλοι γνωρίζουμε. Αν μας έδειχνε λοιπόν 37,0, την πραγματική θερμοκρασία, δεν θα καταλαβαίναμε ότι αυτό είναι πυρετός μεγαλύτερος από 38,0. Αν αναρωτιέστε αν η μετατροπή είναι σωστή, η απάντηση είναι όχι αφού η απόκλιση στα περισσότερα από αυτά μπορεί να φτάσει και το 10% !
2) Μέτρηση της θερμοκρασίας από απόσταση γίνεται με Thermal Imager Cameras. Οι κάμερες αυτές λειτουργούν ώστε να ανιχνεύουν εκπομπές της θερμικής ακτινοβολίας που εκπέμπει ένα ανθρώπινο σώμα ή ότι άλλο εστιάζουμε και με βάσει την ποσότητα αυτής να υπολογίζουν την θερμοκρασία του (με βάσει την καμπύλη του Planck ).
Οι μετρήσεις από την κάμερα μπορεί να προκύπτουν από τις εργοστασιακές ρυθμίσεις , οπότε θα υπάρχει ένα περιθώριο λάθους έως 5% , η με την υποβοήθηση ενός blackbody σαν θερμοκρασία αναφοράς οπότε το λάθος μπορεί να περιορίζεται < 0.35 % .
Η διαφορά στο κόστος απόκτησης είναι τεράστια. Μια κάμερα θερμικής απεικόνισης ξεκινά στα 300 Ευρώ , ενώ ένα πλήρες σύστημα με black body ξεκινά λίγο κάτω από τα 10.000 ευρώ και μπορεί να φτάσει και τα 22.000 ευρώ. Η ακρίβεια μέτρησης κοστίζει!!
Τα πλεονεκτήματα αυτών των μεθόδων είναι η μέτρηση της θερμοκρασίας ταχύτατα , πολλών ανθρώπων σε κίνηση από απόσταση 1.5-4 μέτρων και αν συνδυαστεί και με τεχνολογίες αναγνώρισης προσώπου μπορεί να μας λέει και ποιος είναι αυτός, ονομαστικά, που έχει υψηλή θερμοκρασία!
Τα μειονεκτήματα από την θερμική απεικόνιση μέτρησης θερμοκρασίας είναι:
-Ακριβά για την λύση και τα αποτελέσματα που αποφέρουν καθώς τα περισσότερα δεν διαφέρουν στην απόκλιση από τα ηλεκτρονικά θερμόμετρα μετώπου , εκτός από την μεγαλύτερη απόσταση μέτρησης
-Για κάποια από τα συστήματα που χρησιμοποιούν ανίχνευση προσώπου ίσως τίθεται θέμα προστασίας προσωπικών δεδομένων.
-Στο μέλλον μπορεί να αναπτυχθούν συστήματα αναγνώρισης θερμικής επιφάνειας του δέρματος με παλμό αίματος, ρυθμό και αναπνοή . Κάτι που σημαίνει ότι στην ουσία θα μετρούν και την εσωτερική θερμοκρασία του σώματος.
Τι είναι το Black body:
[7]!!!!Μια βαθμονομημένη συσκευή ως , αναφορά θερμοκρασίας, πρέπει να τοποθετηθεί στο οπτικό πεδίο της κάμερας θερμικής απεικόνισης, κατά τη διάρκεια της μέτρησης. Η πηγή αναφοράς, που αναφέρεται επίσης ως “μαύρο σώμα” (BLACK BODY), αφήνει στο λογισμικό απεικόνισης της θερμικής κάμερας, να βαθμονομεί σημεία της εικόνας σε μια πιο ακριβή τιμή παρέχοντας μια υψηλότερη ακρίβεια αναφοράς από ότι μια οποιαδήποτε κάμερα θερμικής απεικόνισης έχει / μπορεί, από μόνη της, να πραγματοποιήσει.
Το μαύρο σώμα πρέπει να βρίσκεται στην ίδια απόσταση από την κάμερα, όπως το πρόσωπο που απεικονίζεται. Η ενεργή περιοχή (θερμαινόμενη περιοχή) του μαύρου σώματος πρέπει επίσης να καλύπτεται με επαρκή εικονοστοιχεία ώστε να αποδώσει τα επιθυμητά αποτελέσματα !!!!!!!
Άρα σε μεγάλο βαθμό η ακρίβεια εξαρτάται και από την ανάλυση της κάμερας.
Τα δεδομένα δοκιμών για τις συσκευές μπορούν να επηρεαστούν από πολλούς παράγοντες (π.χ. η τοποθεσία και το μέγεθος του WTP μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τα αποτελέσματα ομοιομορφίας · η αβεβαιότητα του μαύρου σώματος μπορεί να επηρεάσει την εργαστηριακή ακρίβεια).
Black body είναι αναγκαίο να χρησιμοποιηθεί για την βαθμονόμηση των θερμόμετρων υπέρυθρης ακτινοβολίας και των καμερών θερμικής απεικόνισης με θερμοκρασίες που κυμαίνονται ανάμεσα -20 ° C και 350 ° C.
Το μαύρο σώμα (black body) χρησιμοποιείται συχνά στο επίπεδο αναφοράς της θερμομέτρησης της ακτινοβολίας λόγω της υψηλότερης εκπομπής τους. Το black body στέλνει ακτινοβολία σε μια καθορισμένη περιοχή μήκους κύματος που εξαρτάται από την θερμοκρασία .Η εκπομπή είναι 1(Νόμος Planck)
Σύμφωνα με την θεωρία του Planck Η πηγή αναφοράς ή το black body μπορεί να απορροφά και να εκπέμπει όλες τις συχνότητες της ακτινοβολίας.
Η θεωρία αυτή προσδιορίζει ότι τόσο είναι μεγαλύτερη η θερμική ακτινοβολία, όσο μεγαλύτερη είναι η θερμοκρασία του σώματος τόση είναι η ακτινοβολία σε κάθε μήκος κύματος.
++ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Υπάρχει περίπτωση να χρησιμοποιηθούν τα θερμόμετρα χωρίς επαφή ή οι θερμικές κάμερες με ή χωρίς black body . Όμως η χρήση black body περιορίζει το λάθος στο 0,34 περίπου. Αν οι θερμικές κάμερες σε συνδυασμό με τα τα black body δείξουν 34,4οC αυτό μετατρέπεται με λογισμικό στην γνωστή κλίμακα υδραργυρικού θερμομέτρου μασχάλης πχ σε 36οC. Είναι καλύτερο να λέμε την πραγματική θερμοκρασία μέτρησης χωρίς οποιαδήποτε παρέμβαση αλγορίθμου από το να υπάρχει διόρθωση με τον αλγόριθμο και να δείχνει παραπάνω από το πραγματικό. Από την εφαρμογή της μέτρησης και της διόρθωσης του αλγορίθμου μπορεί να χαθεί έως και 10% της μέτρησης, οπότε θα υπάρξει σφάλμα και δεν υπάρχει σημαντικό όφελος στην ακρίβεια της μέτρησης παρόλο το κόστος του black body. Επομένως οι περισσότερες θερμικές κάμερες που συνδυάζουν το black body και έχουν στόχο τις μαζικές μετρήσεις ανθρώπων χρησιμοποιούν ενδεχομένως ένα αποτέλεσμα που δεν είναι πραγματικό διότι διορθώνουν την πραγματική μέτρηση και την μετατρέπουν σε θερμοκρασία γνωστής κλίμακας. Καλύτερα να αναφέρουν την σωστή θερμοκρασία και ο χειριστής να μεσολαβεί στο να καταλάβει αν ο άνθρωπος έχει υψηλή θερμοκρασία. Στην περίπτωση που δεν είναι σίγουρος μπορεί να επιβεβαιώνει την μέτρηση έστω με ένα θερμόμετρο μετώπου από μικρή απόσταση, παίρνοντας τις κατάλληλες προφυλάξεις ++.
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ
Τα συστήματα θερμικής απεικόνισης μετρούν την επιφάνεια της θερμοκρασίας του δέρματος και κανένα δεν μετρά την κύρια θερμοκρασία του.
Η εσωτερική θερμοκρασία του σώματος είναι πάντα υψηλότερη από την εξωτερική. Αυτό σημαίνει ότι συστήματα μετρήσεων στο μέτωπο δείχνουν θερμοκρασία 34,4ο C – 36ο C. Η μασχάλη και το μέτωπο θεωρούνται εξωτερικές θερμοκρασίες. Απλά επειδή η μασχάλη είναι, προστατευόμενη από ρούχα περιοχή, δεν επηρεάζεται τόσο από τις θερμοκρασίες περιβάλλοντος και έχει ενδιάμεση μέση θερμοκρασία 36.6 ο C. Το μέτωπο έχει μικρότερη θερμοκρασία από την μασχάλη (άρα όταν οι κάμερες θερμικής απεικόνισης δείχνουν πχ 36,6ο C και ένδειξης φυσιολογικής θερμοκρασίας, αυτό σημαίνει διόρθωση μέσω αλγορίθμου) . Μέτρηση από το μέτωπο: Πρόκειται για τη λιγότερο διαδεδομένη μέθοδο επειδή δεν είναι αξιόπιστη. Δεν γνωρίζουμε με ακρίβεια την θερμοκρασία δηλαδή αν κάποιος έχει πυρετό ή όχι . Επομένως οι μαζικές μετρήσεις που εφόσον χρησιμοποιηθούν εφόσον μεταβάλλουν την κλίμακα34,4οC – 36ο C δεν δείχνουν ορθά την πραγματική εκτίμηση της θερμοκρασίας και δεν βοηθούν ουσιαστικά .
Επίσης, οι υπεύθυνοι προμηθειών υλικού, θα πρέπει να σκεφτούν πολύ πριν την αγορά ενός συστήματος ελέγχου της θερμοκρασίας black body που τελικά ίσως είναι πολύ ακριβό για τα δεδομένα των υπαρχουσών ιατρικών πρωτοκόλλων.
Μια επιχείρηση που έχει πληγεί ήδη οικονομικά από τον Covid-19, δεν την βοηθάει στην συγκεκριμένη περίπτωση η πρόβλεψη δια της θερμοκρασίας διότι αν θέλει πρόληψη μπορεί να χρησιμοποιήσει πιο οικονομικές εφαρμογές για την μέτρηση τις θερμοκρασίας του σώματος και να έχει παρεμφερή αποτελέσματα.Σύμφωνα με τα αποτελέσματα προσομοίωσης μια επιστημονικής δημοσίευσης ο προτεινόμενος αλγόριθμος για την ανθρώπινη ανίχνευση καταγράφηκε με απόδοση και αποτελέσματα μέχρι 90%.
Η Γαρυφαλιά Μίνου είναι Υποψήφια Διδάκτωρ του Τμήματος Πληροφορικής και Τηλεματικής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο ,απόφοιτη MBA International του Οικονομικού Πανεπιστημίου Αθηνών με κατεύθυνση Καινοτομία και Επιχειρηματικότητα και Πτυχιούχος Ηλεκτρονικός Μηχανικός Τ.Ε .
