An assessment of the clinical usefulness of thermal imaging of hands in chronic haemodialysis patients

Agnieszka Gala-Bladzinska^1,2, Lech Zareba³ , Wojciech Marek Zylka^4,5

¹Department of Internal Medicine, Nephrology & Endocrinology, St. Queen Jadwiga Clinical District Hospital No.2, Rzeszow, Poland

² Medical College of Rzeszow University, Institute of Medical Sciences, Rzeszуw, Poland

³ Interdisciplinary Centre for Computational Modelling, College of Natural Sciences University of Rzeszуw, Rzeszуw, Poland

⁴ The Didactic Centre of Technical and Natural Sciences, College of Natural Sciences, University of Rzeszow, Rzeszow, Poland

⁵ Department of Electronics, Telecommunications & Mechatronics, Polytechnic Faculty, University of Applied Sciences, Tarnуw, Poland

PURPOSE: The aim of this study was to assess the potential of thermal imaging of the hands of patients undergoing haemodialysis due to end stage renal disease as a risk marker for cardiovascular events and/or mortality.

METHODS: At start, we examined skin temperature of patients' hands using a thermal imaging camera; measuring both hands at the fingertips and wrists with, and without arteriovenous fistula (AVF) and above the AVF. Combined with thermal imaging, blood sample results used routinely for monitoring haemodialysis were recorded. During a follow period of 48 months, incident cardiovascular events and deaths were recorded. We correlated temperatures with blood sample results, concomitant diseases, and cardiovascular complications.

RESULTS: The study included 34 (13 women; 38.2%) chronically haemodialyzed adult patients with an average age of 64.74±15.29 years, with AVF (n=24; 70.6%) or catheter. Hand temperature measurements were not significantly different in respect to sex, cardiovascular disease, stroke, lower limb amputation or death (p > 0.05). Serum albumin concentrations had a significant effect on the average temperature of fingertips without AVF in the entire study population (p=0.01; R = - 0.40). In patients haemodialyzed with AVF compared to those dialysed with a catheter, we observed significantly lower temperatures in the fingertips of both hands (p < 0.05) and in AVF fingertips (p = 0.03) regardless of other clinical and laboratory data tested. Haemodialysis patients with a catheter had significantly (p < 0.05) lower body weight, higher calcium- phosphate index, higher CRP, lower serum albumin and higher ear canal temperature than patients dialysed with AVF. CONCLUSION: In our study we have shown that thermal imaging of hands can be clinically useful and is a non-invasive method for assessing malnutrition-inflammation- atherosclerosis syndrome. Furthermore, low acral temperatures might indicate subclinical ischemia in the fingertips of patients with AVF.

KEYWORDS: thermal imaging; haemodialysis; malnutrition-inflammation-atherosclerosis syndrome

EINE BEWERTUNG DER KLINISCHEN NÜTZLICHKEIT DER THERMOGRAFISCHEN DARSTELLUNG DER HÄNDE FÜR CHRONISCHE HÄMODIALYSE-PATIENTEN

ZWECK: Ziel dieser Studie war es, das Potenzial der Thermografie der Hände von Patienten, die sich aufgrund einer Nierenerkrankung im Endstadium einer Hämodialyse unterziehen, als Risikomarker für kardiovaskuläre Ereignisse und/oder Mortalität zu bewerten.

METHODEN: Zuerst erhoben wir mit einer Wärmebildkamera die Hauttemperatur an den Fingerspitzen beider Hände, am Handgelenk mit und der Seite ohne arteriovenöse Fistel (AVF) als über der AVF. Gleichzeitig mit den Wärmebildern wurden die routinemäßig zur Überwachung der Hämodialyse verwendeten Blutproben aufgezeichnet. Während eines Folgezeitraums von 48 Monaten wurden kardiovaskuläre Ereignisse und Todesfälle registriert. Wir korrelierten die Temperaturwerte mit Blutprobenergebnissen, den Begleiterkrankungen und Herz-Kreislauf- Komplikationen.

ERGEBNISSE: Die Studie umfasste 34 (13 Frauen; 38,2 %) chronisch-dialysierte erwachsene Patienten mit einem Durchschnittsalter von 64,74 ± 15,29 Jahren, mit AVF (n = 24; 70,6%) oder Katheter. Die Handtemperaturmessungen unterschieden sich nicht signifikant in Bezug auf Geschlecht, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Schlaganfall, Amputation der unteren Gliedmaßen oder Tod (p > 0,05). In der gesamten Studienpopulation ohne AVF war die Serumalbuminkonzentration signifikant mit der durchschnittlichen Temperatur der Fingerspitzen korreliert (p = 0,01; R = - 0,40). Unabhängig von anderen klinischen und Labordaten beobachteten wir bei Patienten, die mit AVF im Vergleich zu Patienten mit einem Katheter hämodialysiert wurden, signifikant niedrigere Temperaturen an den Fingerspitzen beider Hände (p < 0,05) und an den Fingerspitzen der AVF-Seite (p = 0,03). Mit einem Katheter dialysierte Patienten hatten ein signifikant (p < 0,05) geringeres Körpergewicht, einen höheren Calcium-Phosphat-Index, ein höheres CRP, ein niedrigeres Serumalbumin und höhere Gehörgangtemperatur als Patienten, die mit AVF dialysiert worden waren.

SCHLUSSFOLGERUNG: In unserer Studie haben wir gezeigt, dass die thermografische Darstellung der Hände klinisch nützlich sein können, und als nicht-invasive Methode zur Beurteilung von Unterernährung- Entzündung- Arteriosklerose- Syndrom dienen können. Darüber hinaus könnten niedrige akrale Temperaturen auf eine subklinische Ischämie in den Fingerspitzen von Patienten mit AVF hinweisen.

SCHLÜSSELWÖRTER: Thermografie; Hämodialyse; Mangelernährung-Entzündung-Atherosklerose-Syndrom

Thermology international 2020, 30(4) 121-127