Advance Thermography diagnostics: automatic algorithm to find out acute sinusitis

Development of medical imaging techniques (including medical thermography) provided an opportunity to mine data that can be explored for the development of clinical decision support systems.

Aim. Find out quantitative thermography criteria for acute rhinosinusitis and implement these criteria into automated analysis protocols to create a diagnostic complex suitable for use by professionals of any medical speciality.

Material, methods. After necessary adaptation, facial thermography by mean of thermography camera ТВС300-меd LLC “СТК СИЛАР” Russia, (384x288 pixel, 30 mK) was performed in 100 healthy volunteers and 305 patients with suspected acute rhinosinusitis (in 173 of them diagnosis was supported). Resulted thermograms were processed in “cloud service” TVision (LLC “Dignosys”, Russia). Point and regions of interest (ROI), namely, point in the middle of the line, connected inner edge of eyebrows (Тср) and ROI, covered the projections of maxillary sinuses were marked automatically. Difference between temperature in Тср point and mean temperature in each ROI (ΔТr/ΔТl), as well as mean temperature between ROI were calculated (ΔTпаз).

Result. The best results ( sensitivity 82%, specificity 74%, accuracy 78%) were received when complex of ΔТr/ΔТl ≤0 and module |ΔTпаз| ≥0,5°C (both or at least one criterion) was applied. Based on these data, automatic algorithm of thermography acute rhinosinusitis diagnostics was created to use in primary medical care routine as clinical decision support systems.

1. Ibrahim A, Primakov S, Beuque M, Woodruff HC, Halilaj I, Wu G, Refaee T, Granzier R, Widaatalla Y, Hustinx R, Mottaghy FM, Lambin P. Radiomics for precision medicine: Current challenges, future prospects, and the proposal of a new framework. Methods. 2021 Apr;188:20–29. doi: 10.1016/j.ymeth.2020.05.022. Epub 2020 Jun 3. PMID: 32504782.

2. Розенфельд Л, Г., Ковалева Л. В. Козлова Е. Е., Колотилов Н. Н., Лихошерст Е. К. СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ПЕРЕДНИХ СИНУИТОВ //Патент России № 2033087, 1995 Patent Russian Federation N 2033087, 1995 Method for diagnosis of frontal sinusitis.//Rosenfeld L.G., Kovaleva L. V., Kozlova E. E., Kolotilov N. N.

3. Ishimaru T, Ishimaru H. Thermography for the Diagnosis of Acute Inflammation in the Paranasal Sinus. Int Arch Otorhinolaryngol. 2020 Apr;24(2): e215-e220. doi: 10.1055/s-0039–1698778. Epub 2020 Jan 28. PMID: 32256844; PMCID: PMC6986953.

4. Kalaiarasi R, Vijayakumar C, Archana R, et al. (March 10, 2018) Role of Thermography in the Diagnosis of Chronic Sinusitis. Cureus 10(3): e2298. doi:10.7759/cureus.2298

5. Niedzielska I, Pawelec S, Puszczewicz Z. The employment of thermographic examinations in the diagnostics of diseases of the paranasal sinuses. Dentomaxillofac Radiol. 2017 Aug;46(6):20160367. doi: 10.1259/dmfr.20160367. Epub 2017 Aug 3. PMID: 28613936; PMCID: PMC5606276.

6. Приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации от 8 июля 2022 года N 481н «Об утверждении стандарта первичной медико-санитарной помощи взрослым при остром синусите (диагностика и лечение) [Электронный источник] /https://docs.cntd.ru/document/351504213 (дата обращения 05.05.2023)

7. Ammer K. The Glamorgan Protocol for recording and evaluation of thermal images of the human body. Thermology international 2008, 18: 125–144

8. Крюков А. И. Острый синусит: методические рекомендации/ А. И. Крюков, Е.В, Носуля, Н. Л. Кунельская и др. Науч. исслед. клин. ин-т оториноларингологии им. Л. И. Свержевского — Москва, 2020–16 с. Kryukov A. I. Acute sinusitis: recommendations for diagnosis and treatment /A.I. Kryukov, E. V. Nosulya, N. L. Kunelskaya et al. Scient clinic inst of otorhinolaryngology.-Moscow, Russia — 2 020 9. Шадыев Т. Х., Изотова Г. Н., Сединкин А. А. Острый синусит. РМЖ. 2013;11:567. Shadiev T. H., Isotova G. N., Sedinkin A. A. Acute sinusitis. RMJ, 2013;11;567.

9. Van Duijn NP, Brouwer HJ, Lamberts H. Use of symptoms and signs to diagnose maxillary sinusitis in general practice: comparison with ultrasonography. BMJ 1992;305: 684–7.

10. Дерюгина О. В., Чумаков Ф. И. Орбитальные и внутричерепные осложнения воспалительных заболеваний носа и околоносовых пазух у взрослых и детей. М.: МОНИКИ; 2001. Deryugina OV, Chumakov FI. Orbital and intracranial complications of inflammatory diseases of the nose and paranasal sinuses in adults and children. M.: MONIKI; 2001. (In Russ.)].

11. Туровский А. Б., Кондрашкина В. В. Острый бактериальный синусит. Проблемы и их решения. РМЖ. 2013;11:549. Turovskiy A. B., Kondrashkina V. V. Acute bacterial sinusitis. Problem and solutions. RMJ. 2013;11;549

12. Hawthorne, M. R., & Ahmad, N. (2010). Acute sinusitis: pitfalls in diagnosis and management. Clinical Risk, 16(6), 209–212. doi:10.1258/cr.2010.010052

13. Долгов И. М., Воловик М. Г., Железняк И. С., Ю. В. Карамышев, Карамышева А. А., Малаховский В. Н., Махновский А. И. Возможности медицинского тепловидения в организации первичной медико-санитарной помощи. Медицинский алфавит. 2023;(7):42–50. https://doi.org/10.33667/2078-5631-2023-7-42-50 Dolgov I. M., Volovik M. G., Zheleznyak I. S., Karamyshev Y. V., Karamysheva A. A., Malakhovsky V. N., Makhnovsky A. I. Possibilities of medical thermal imaging in the organization of primary health care. Medical alphabet. 2023;(7):42–50. https://doi.org/10.33667/2078–5631-2023-7-42-50

14. Приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации от 13 октября 2017 года № 804н «Об утверждении номенклатуры медицинских услуг» [Электронный источник] / https://docs.cntd.ru/document/542609980 (дата обращения 05.05.2023)

15. Приказ Министерства здравоохранения Российской Федерации от 26 декабря 2016 г № 997н «Об утверждении правил проведения функциональных исследований» [Электронный источник] [Электронный источник]/ https://docs.cntd.ru/document/420391931