The challenge of objective evaluation of infrared thermal images in health sciences

Kurt Ammer

Medical Imaging Research Unit, University of South Wales, Pontypridd, UK

European Association of Thermology, Vienna, Austria

SUMMARY

This short editorial overview discusses the increased use of infrared thermal imaging for the detection of heat sources situated in deep tissue layers. Inflammatory processes in major blood vessels, heat generation of skeletal muscles and brown adipose tissue are the targets of these new applications. However, most of this research suffer from expectation bias and disregards basic laws of physics and thermal physiology in fulfilling their wish to see what they want to see. The study method often fails to meet minimum requirements for patient's preparation, setup for thermal imaging, image recording and evaluation.

The lateral cervical region is the anatomical region most often investigated for activated brown adipose tissue. Their anatomical topography, relevant for infrared imaging, is discussed and standard views and regions of interest are proposed. The match of form and localization of activated tissue in PET-scans with areas of increased temperature in thermal images was claimed as evidence for the existence of superficial thermal signatures of heat generating brown fat. Based on direct temperature measurements on brown adipose tissue in small animals, it seems unlikely that in humans, hot spots on the skin over brown fat are caused by their heat generation.

DIE HERAUSFORDERUNG EINER OBJEKTIVEN BEURTEILUNG VON INFRAROT-THERMOGRAMMEN IN DEN GESUNDHEITSWISSENSCHAFTEN

Diese kurze redaktionelle Übersicht diskutiert den verstärkten Einsatz der Infrarot-Thermografie für den Nachweis von Wärmequellen, die sich in tiefen Gewebeschichten befinden. Entzündliche Prozesse in großen Blutgefäßen, Wärmeerzeugung durch Skelettmuskeln und braunen Fettgewebe sind die Ziele dieser neuen Anwendungen. Jedoch die meisten dieser Forschungen leiden an Erwartungs-Bias, indem grundlegende Gesetze der Physik und Wärmephysiologie missachtet werden, um das zu sehen, was gesehen werden soll. Die Methoden der Studie scheitern oft an den Mindestanforderungen für die Vorbereitung des Patienten, Setup für Thermographie, Bildaufnahme und Auswertung.

Der seitliche Halsbereich ist jene anatomische Region, in der am häufigsten nach aktivierten braunen Fettgewebe gesucht wird. Ihre für Infrarot-Bildgebung relevante anatomischen Topographie wird besprochen und Standardansichten und Messareale werden vorgeschlagen. Die Übereinstimmung von Form und Position aktivierten Gewebes in PET-Scans mit erhöhter Temperatur in Wärmebildern wurde als Nachweis für die Existenz der oberflächlichen thermischen Charakteristiken von wärmeproduzierenden braunem Fettgewebe beansprucht. Auf Grund direkter Temperaturmessungen an braunem Fettgewebe bei Kleintieren, scheint es unwahrscheinlich, dass beim Menschen, die warmen Stellen an der Haut über braunem Fettgewebe durch deren Wärmeentwicklung verursacht sind.

Thermology international 2017, 27(3) 93-97