Radiometric monitoring of cerebral cortex temperature

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: Impaired temperature homeostasis is crucial for the development and progression of brain damage in patients with stroke or traumatic brain injuries. Traditional basal thermometry techniques do not provide accurate brain temperature data. Additionally, the location of sensors limits the use of invasive thermometry. Existing non-invasive technologies, such as nuclear magnetic resonance and near-infrared spectroscopy, are either expensive or inaccurate. Microwave radiothermometry is a promising, noninvasive way to measure the temperature of deep tissues, including the cerebral cortex.

AIM: This study aimed to evaluate the accuracy and depth of brain temperature measurements using microwave radiothermometry, compared to data from implanted temperature sensors, and to monitor changes in cerebral cortex temperature during craniocerebral hypothermia.

METHODS: The study had two parts. The first part measured the brain temperature of patients with hemorrhagic stroke after decompressive craniectomy (n=5) using implanted temperature sensors (at a depth of 4–5 cm) and compared results with data from non-invasive microwave radiothermometry. The second part monitored changes in cortical temperature during craniocerebral hypothermia in patients with chronic disorders of consciousness (n=60).

RESULTS: A comparison of the data revealed that the difference between invasive thermometry and microwave radiothermometry did not exceed 0.3°C at a depth of 4–5 cm, corresponding to the cerebral cortex. Despite no change in basal temperature, a statistically significant decrease in frontal cortex temperature by 2.4–3.1°C was reported in craniocerebral hypothermia.

CONCLUSION: Microwave radiothermometry is a noninvasive method for assessing cerebral cortex temperature, allowing for the detection of latent hyperthermia and the monitoring of hypothermia depth.

Full Text

Список сокращений

MRS (magnetic resonance spectroscopy) ― магнитно-резонансная спектроскопия

MWR (microwave radiometry) ― микроволновая радиотермометрия

NIRS (near infrared spectroscopy) ― ближняя инфракрасная спектроскопия

ОБОСНОВАНИЕ

Нарушения температурного гомеостаза являются не только частым следствием церебральной патологии, но и важным патогенетическим звеном развития поражений головного мозга. Церебральная гипертермия, являясь проявлением нейрогенной лихорадки, часто протекает скрыто, без изменений базальной температуры [1]. Особое значение регистрация температуры мозга приобретает в острейшем периоде нарушений церебрального кровообращения и нейротравмы, позволяя прогнозировать течение и исход заболеваний, а также выработать направления проводимой терапии [2]. Следует подчеркнуть, что термомониторинг в общепринятых отделах регистрации базальной температуры не позволяет с достаточной точностью судить о температуре мозга в связи с относительной независимостью церебрального теплового баланса от системной терморегуляции [3]. В этой связи проведение церебрального температурного мониторинга наряду с регистрацией температуры в отделах теплового центра организма оказывается важной клинической задачей.

Термометрия головного мозга с помощью имплантированных термодатчиков применяется ограничено у нейрохирургических пациентов и даёт представление о температуре только в зоне регистрации, не позволяя оценить степень выраженности нарушений теплового баланса головного мозга.

Методические сложности, ограниченная информативность и риски прямой терморегистрации определили развитие технологий неинвазивной регистрации температуры. Одним из наиболее современных и наукоёмких методов является протонная магнитно-резонансная спектроскопия (magnetic resonance spectroscopy, MRS) [4], которая позволяет расчётным путём на основании регистрации сдвигов спектра метаболитов мозга получить данные о температуре в различных церебральных структурах. В частности, с помощью MRS удалось установить, что температура мозга у здоровых людей в покое может достигать 38,1°C и быть выше базальной на 1,3°C [5]; у пациентов в области инфаркта мозга температура составляет 35–37°С, в области олигемии ― 37–41°С, причём в поражённом полушарии развивается церебральная гипертермия до 39°С [6]. В большом исследовании с участием 40 здоровых добровольцев и 114 пациентов с тяжёлой черепно-мозговой травмой методом магнитно-резонансной спектроскопии обнаружено, что температура в таламусе здоровых в течение суток колеблется в пределах 38,5–40°С с максимумом в дневные часы, при этом днём температура в гипоталамусе превышает 39°С, а ночью не опускается ниже 38°С. Колебания суточной температуры в коре больших полушарий составляют около 0,5°С, минимальные значения отмечаются ночью и не опускаются ниже 37,5°С. Авторы приводят также данные о повышении церебральной температуры у пациентов с черепно-мозговой травмой до 42,3°С, а отсутствие циркадианного температурного ритма рассматривают как значимый прогностический признак неблагоприятного исхода заболевания [7].

Ядерный магнитный резонанс ― сложная и дорогостоящая технология, не допускающая рутинного использования даже в научных целях и, конечно же, не позволяющая проводить температурный мониторинг к клинике. Кроме того, расчётные технологии регистрации температуры мозга требуют проверки точности измерений. Существуют методы оценки церебральной температуры, основанные на регистрации электромагнитного излучения тканей в инфракрасном диапазоне, в частности ближняя инфракрасная спектроскопия (near infrared spectroscopy, NIRS) ― удобная для мониторинга технология, при этом различия данных NIRS в сравнении с инвазивной регистрацией температуры мозга в экспериментальных исследованиях составляют 0,5±1,6°C, не претендуя на более высокую точность измерений [8, 9].

В настоящее время в исследовательских целях и ограниченно для диагностики ряда заболеваний, сопровождающихся локальным повышением температуры глубоких подкожных тканей (опухоли, воспаление), применяют микроволновую радиотермометрию (microwave radiometry, MWR) [10]. Метод основан на регистрации собственного электромагнитного излучения тканей в микроволновом диапазоне, интенсивность которого пропорциональна температуре (закон Планка). Микроволновая радиотермометрия является наиболее удобной для пользователя технологией, позволяя проводить исследование температуры глубоких тканей в любых отделах тела и в любое время. Электромагнитное излучение регистрируют при помощи антенны, устанавливая её на поверхность кожи в проекции глубоких тканей, температуру которых собираются измерить. Источником электромагнитного излучения являются все ткани под антенной, а при микроволновой радиотермометрии регистрируется суммарная интенсивность, обозначаемая как радиояркостная (радиационная) температура (Трад). Мягкие ткани головы (кожа, подкожные ткани) и кости черепа являются источником излучения, интенсивность которого следует исключить из конечного результата определения церебральной температуры. На основе математического моделирования с учётом толщины и электрических свойств всех слоёв тканей под антенной предложены формулы расчёта температуры мозга. Уверенность в получении точных данных о температуре тканей на определённой глубине при микроволновой радиотермометрии должна быть подтверждена в сопоставлении с другими методами регистрации температуры. Так, в ранее выполненном исследовании сравнивали данные микроволновой радиотермометрии с результатами метода имплантированных в паренхиму мозга термодатчиков у трёх пациентов в возрасте 15–16 лет с тяжёлыми черепно-мозговыми травмами. Было показано, что различия между инвазивной и радиотермометрической регистрацией температуры при 200 сопоставлениях составили ±0,2°С [11], при этом отсутствуют данные о глубине погружения имплантированного термодатчика, а также анализ влияния мягких тканей головы и костей черепа на итоговый результат. В этой связи экстраполировать приведённые данные на взрослых пациентов может показаться преждевременным.

Цель исследования ― определение точности и глубины измерения температуры мозга при помощи микроволновой радиотермометрии в сравнении с данными, полученными при измерении температуры имплантированными термодатчиками, а также оценка динамики изменений температуры коры мозга при микроволновой радиотермометрии в условиях краниоцеребральной гипотермии.

МЕТОДЫ

Дизайн исследования

Одноцентровое когортное пилотное исследование.

Критерии соответствия

Критерии соответствия для первого этапа исследования:

  • критерии включения: показания к декомпрессионной трепанации черепа у пациентов с внутричерепными гематомами (геморрагические инсульты), а также к контролю температуры мозга и внутричерепного давления;
  • критерии невключения: терминальное состояние;
  • критерии исключения: летальный исход (не применялись).

Критерии соответствия для второго этапа исследования:

  • критерии включения: курс реабилитации пациентов с хроническим нарушением сознания после тяжёлых фокальных повреждений головного мозга (последствия ишемических и геморрагических инсультов, тяжёлой черепно-мозговой травмы) не ранее чем через 30–45 дней после церебральных катастроф и выхода из комы;
  • критерии невключения: аноксические повреждения головного мозга (последствия длительной асистолии, асфиксии) с обширными диффузными повреждениями коры больших полушарий; сепсис; нарушения сердечного ритма; исходная гипотермия (температура тела ниже 35,5°С); терминальные состояния;
  • критерии исключения: плохая индивидуальная переносимость охлаждения; снижение базальной температуры ниже 35,5°С (не применялись).

Условия проведения

Базой первого этапа исследования являлось отделение реанимации ГБУЗ «Городская клиническая больница имени А.К. Ерамишанцева» Департамента здравоохранения города Москвы (ГБУЗ ГКБ им. А.К. Ерамишанцева ДЗМ), базой второго этапа ― Научно-исследовательский институт реабилитологии имени профессора Пряникова И.В. ФГБНУ «Федеральный научно-клинический центр реаниматологии и реабилитологии» (ФНКЦ РР).

Продолжительность исследования

Исследование проведено в период с января по октябрь 2025 года. Период наблюдения за пациентами с имплантированными термодатчиками составлял 2–3 дня. Исследование динамики изменения температуры у пациентов с хроническими нарушениями сознания проводили на протяжении курса лечения ― в течение 10–12 дней.

Описание медицинского вмешательства

На первом этапе исследования проводилось сравнение показателей температуры головного мозга, зарегистрированных имплантированными термодатчиками, а также при помощи микроволновой радиотермометрии. В исследование включены 5 пациентов с геморрагическим инсультом (мужчины, возраст 62,2 [45; 73] года) в крайне тяжёлом состоянии (оценка по шкале комы Глазго 3–4 балла). Пациентам проведена декомпрессионная трепанация черепа; в паренхиму головного мозга имплантированы термодатчики Sofisa Pressio (Франция) на глубину 4–5 см от поверхности кожи головы. Проводили мониторинг церебральной температуры и внутричерепного давления. Положение имплантированных термодатчиков и определение толщины тканей головы (мягкие ткани головы, плоские кости черепа) контролировали по данным компьютерной томографии.

На втором этапе исследования методом микроволновой радиотермометрии осуществляли мониторинг изменений температуры коры головного мозга пациентов при проведении им краниоцеребральной гипотермии, входящей в комплекс реабилитационных мероприятий. В исследование включено 60 пациентов с хроническим нарушением сознания, развившимся после тяжёлых ишемических и геморрагических инсультов, черепно-мозговых травм (мужчин ― 36, женщин ― 24, возраст 40 [36; 44] лет). Длительность процедуры краниоцеребрального охлаждения составила 120 минут.

Исходы исследования

Основной исход исследования: сравнительная оценка совпадений данных температуры, зарегистрированных имплантированными термодатчиками и при помощи микроволновой радиотермометрии.

Дополнительный исход исследования: с использованием микроволновой радиотермометрии выполнена оценка динамики изменения температуры коры больших полушарий при проведении краниоцеребральной гипотермии.

Методы регистрации исходов

Для микроволновой радиотермометрии использовали радиотермометр «РТМ-Д2M» (ООО «РТМ-Диагностика», Россия, РУ № 2019/8110 от 12.02.2019), позволяющий зарегистрировать электромагнитное излучение в диапазоне 3400–3900 МГц с помощью штатной помехозащищённой антенны, не требующей дополнительной экранировки помещения. Антенна диаметром 3,2 см снабжена инфракрасным датчиком для измерения температуры кожи головы. При расчёте температуры мозга учитывали данные математического моделирования, а также температуры кожи, толщины мягких тканей кожи головы и плоских костей черепа [12]. Расчёт температуры мозга проводили по формуле (1):

Тмозга = (Трад – k × Ткожи) / (1 – k), (1)

где Трад ― радиояркостная температура, Тмозга ― температура мозга, Ткожи ― температура кожи, k ― коэффициент, полученный эмпирически.

В стандартной программе расчёта температуры глубоких тканей на основе микроволновой радиотермометрии используют k, равный 0,45. Этот подход был ранее использован для определения температуры мозга [11] и глубоких тканей в области позвоночника [13].

Для уточнения зависимости коэффициента k от толщины костей черепа и мягких тканей головы использовали формулу (2):

k = 0,045 × К + 0,007 × С, (2)

где K ― толщина кости (в миллиметрах, мм), С ― толщина мягких тканей головы в мм (скальп ― кожа и подкожные ткани); поправочные коэффициенты 0,045 и 0,007 подобраны эмпирически.

При сопоставлении значений температуры, зарегистрированных имплантированным термодатчиком и при помощи микроволновой радиотермометрии, антенну аппарата «РТМ-Д2M» устанавливали на поверхность кожи головы на расстоянии 1–2 см от области имплантации термодатчика (рис. 1). Во время измерений соблюдали правила асептики и антисептики.

 

Рис. 1. Компьютерная томограмма поверхности кожи головы пациента с имплантированным термодатчиком, объёмная 3D-реконструкция: а ― положение антенны радиотермометра (РТМ), положение и глубина погружения термодатчика (С ― толщина мягких тканей головы; К ― толщина кости черепа); b ― область трепанационного отверстия для имплантации термодатчика.

Fig. 1. Computed tomography of the patient’s scalp surface with an implanted thermal sensor, 3D volumetric reconstruction: а, the position of the antenna of the radiothermometer (РТМ), the position and depth of immersion of the thermal sensor (C―the thickness of the soft tissues of the head; K―the thickness of the skull bone); b, the area of the trepanation hole for implantation of the thermal sensor.

 

При оценке церебральной температуры методом микроволновой радиотермометрии у пациентов с хроническим нарушением сознания в процессе краниоцеребральной гипотермии антенну радиотермометра устанавливали на кожу лба в области проекции левых и правых лобных отделов коры больших полушарий (рис. 2). Регистрировали температуру головного мозга до краниоцеребральной гипотермии, каждые 30 минут в процессе проведения сеанса краниоцеребральной гипотермии и через 30 минут после прекращения охлаждения, также регистрировали аксиллярную температуру.

 

Рис. 2. Пациент во время сеанса краниоцеребральной гипотермии и измерения температуры в лобных отделах коры мозга при помощи радиотермометра «РТМ-Д2М».

Fig. 2. A patient during a session of craniocerebral hypothermia and temperature measurement in the frontal cortex using an RTM-D2M radiothermometer.

 

Для проведения краниоцеребральной гипотермии использовали аппарат «АТГ-01» (Концерн «Калашников, Россия, РУ ФСР № 2011/11788 от 12.12.2017), позволяющий поддерживать температуру кожи краниоцеребральной области головы на уровне 5±2°С на протяжении всей процедуры. На голову пациента надевали шлем-криоаппликатор, поверх него ― термоизолирующий шлем, позволяющий избегать внешних теплопритоков. Управление режимами теплоотведения осуществлялось автоматически.

Статистический анализ

Размер выборки предварительно не рассчитывался.

Статистическую обработку результатов проводили с использованием пакета прикладных программ STATISTICA, версия 6 (StatSoft, США). Значения принимали статистически значимыми при р <0,05 (Me, M±m).

РЕЗУЛЬТАТЫ

Объекты (участники) исследования

На первом этапе у 5 пациентов с геморрагическим инсультом после декомпрессионной трепанации сравнивали данные температуры мозга, измеренные с помощью имплантированных термодатчиков (на глубине 4–5 см) и неинвазивной микроволновой радиотермометрии.

На втором этапе у 60 пациентов с хроническим нарушением сознания оценивали изменения температуры коры при краниоцеребральной гипотермии.

Основные результаты исследования

При сравнении данных температуры мозга, зарегистрированных имплантированным термодатчиком и при помощи микроволновой радиотермометрии, получены следующие результаты (табл. 1). Искомое значение температуры головного мозга было рассчитано по формуле (1). Размерность k подбирали таким образом, чтобы различия данных, полученных при инвазивном измерении и с помощью микроволновой радиотермометрии, были минимальны, что зависело от толщины мягких тканей головы и кости черепа с поправкой, согласно формуле (2).

 

Таблица 1. Результаты микроволновой радиотермометрии и инвазивного измерения температуры мозга у пациентов на первом этапе исследования

Table 1. The results of microwave radiothermometry and invasive measurement of brain temperature in patients at the first stage of the study

Параметр

Пациент

1

2

3

4

5

К, мм

8,92

8,23

10,2

5,8

7,93

С, мм

3,84

5,56

7,04

6,25

7,78

Tинв, °С

37,8±0

38,2±0

41,0±0

40,5±0

37,3±0

Tрад, °С

36±0,1

36,5±0,2

38,5±0,2

39,6±0,1

36,9±0,01

Ткожи, °С

35,9±0,1

36,6±0,2

38,4±0,2

39,1±0,1

35,0±0,1

k

0,428

0,409

0,508

0,304

0,411

Тмозга, °С

37,6

38,2

41,2

40,8

37,1

ΔT

-0,2

0,0

+0,2

+0,3

-0,2

Примечание. К ― толщина кости черепа; С ― толщина мягких тканей головы; Тинв ― температура, измеренная имплантированным термодатчиком; Трад ― радиояркостная температура; Ткожи ― температура кожи головы под антенной; k ― коэффициент, рассчитанный с учётом толщины кости черепа и мягких тканей головы; Тмозга ― температура мозга, рассчитанная по формуле (1); ΔT ― различия температуры, зарегистрированные имплантированным термодатчиком, и рассчитанной температуры.

Note: K, is the thickness of the skull bone; C, is the thickness of the soft tissues of the head; Тинв, is the temperature measured by the implanted thermal sensor; Трад, is the radio brightness temperature; Ткожи, is the temperature of the scalp under the antenna; k, is the coefficient calculated taking into account the thickness of the skull bone and soft tissues of the head; Тмозга, is the temperature of the brain calculated by formula (1); ΔT, temperature differences recorded by the implanted thermal sensor and the calculated temperature.

 

Расхождения в результатах инвазивной регистрации и при помощи микроволновой радиотермометрии не превысили 0,3°С. Число проведённых сопоставлений температур ― 3281. Средние значения k составили 0,412, что близко к коэффициенту, полученному ранее. Расхождения в температурных значениях, зарегистрированных имплантированным датчиком и с использованием радиотермометра, вполне ожидаемы и могут быть связаны с тем, что при инвазивной регистрации и микроволновой радиотермометрии сравнивается температура ткани в разных объёмах. Объём тканей, излучение которых регистрируется при микроволновой радиотермометрии, составляет не меньше 32 см3, тогда как объём ткани, в котором проводится прямое измерение температуры, ― ~0,5 см3. Кроме того, имплантируемые термодатчики для регистрации температуры мозга имеют собственную погрешность измерения в пределах 0,1–0,2°С [14].

Динамика изменений температуры коры мозга у пациентов с хроническим нарушением сознания на втором этапе исследования методом микроволновой радиотермометрии при проведении краниоцеребральной гипотермии представлена в табл. 2.

 

Таблица 2. Динамика изменений температуры при краниоцеребральной гипотермии у пациентов второго этапа исследования

Table 2. Dynamics of temperature changes in craniocerebral hypothermia in patients of the second stage of the study

Время, мин

Температура, °С

Т1

Т2

Т3

До

36,7±0,73

36,4±0,11

36,4±0,09

30

36,7±0,54

34,9±0,41*

34,7±0,47*

60

36,6±0,47

34,2±0,47*

34,1±0,46*

90

36,6±0,45

33,9±0,38**

33,5±0,53**

120

36,6±0,42

34,0±0,40**

33,3±0,51**

Согрев.

36,6±0,46

35,7±0,14*

35,7±0,11*

Примечание. р <0,05 (*) и р <0,001 (**). Т1 ― аксиальная температура; Т2 ― температура лобной коры левого полушария; Т3 ― температура лобной коры правого полушария; Согрев. ― через 30 минут после краниоцеребральной гипотермии.

Note: р <0.05 (*) and р <0.001 (**). T1, is the axial temperature; T2, is the temperature of the frontal cortex of the left hemisphere; T3, is the temperature of the frontal cortex of the right hemisphere; Согрев., 30 minutes after craniocerebral hypothermia.

 

ОБСУЖДЕНИЕ

Резюме основного результата исследования

Учитывая положение и глубину погружения в паренхиму мозга инвазивного термодатчика, можно сделать вывод, что микроволновая радиотермометрия при регистрации электромагнитного излучения в диапазоне частот 3400–3900 МГц позволяет с удовлетворительной точностью получить информацию о температуре головного мозга на глубине 4–5 см от поверхности кожи головы, что соответствует коре больших полушарий. Следует отметить, что температура коры мозга у всех пациентов была повышена (37,1–40,8°С) и превышала температуру кожи головы на 1,6–2,8°С.

Применение микроволновой радиотермометрии во время сеанса краниоцеребральной гипотермии позволило продемонстрировать проградиентное, статистически значимое снижение температуры лобных отделов коры больших полушарий в ходе охлаждения, не сопровождающееся изменением базальной температуры. К 120-й минуте сеанса гипотермии температура коры левого полушария понизилась на 2,4°С, правого ― на 3,1°С. Дать объяснение различиям в глубине гипотермии левого и правого полушария при краниоцеребральной гипотермии на данном этапе исследований не представляется возможным.

Важно подчеркнуть, что охлаждение кожи краниоцеребральной области до 5±2°С позволяет снизить температуру (по меньшей мере) коры мозга до значений, создающих условия для развития эффектов нейропротекции [15].

Обсуждение основного результата исследования

Разработка технологии неинвазивной регистрации температуры головного мозга является важным направлением в создании новых способов диагностики различных заболеваний и поражений головного мозга. Весьма высокая точность радиотермометрии, проверенная в представленной работе, даёт обоснование для использования данной технологии в диагностических целях, а также в исследованиях, направленных на изучение патогенеза церебральной патологии.

Метод радиотермометрии позволяет выявить скрыто протекающую нейрогенную лихорадку, оценить степень температурной гетерогенности коры больших полушарий и локализовать очаги фокальной гипертермии после черепно-мозговой травмы и нарушений церебрального кровообращения, что в свою очередь позволяет сформировать направления терапии и реабилитации при нарушениях температурного баланса мозга, включающие управляемую селективную церебральную гипотермию, которая обладает значительным нейропротекторным потенциалом.

Применение краниоцеребральной гипотермии, несмотря на значительный объём работ, демонстрирующих её высокую клиническую эффективность, весьма часто вызывает вопросы, связанные с недостаточной доказанностью влияния на температуру мозга. В этой связи важными представляются результаты динамики снижения температуры коры больших полушарий под влиянием охлаждения кожи краниоцеребральной области головы.

Области применения радиотермометрии как неинвазивного метода оценки температуры глубоких тканей весьма обширны, включая детализированные исследования системного и локального термогомеостаза в норме и при различных патологических состояниях, что подчёркивает значение точности регистрации температуры.

Ограничения исследования

Данные результаты получены на ограниченной выборке пациентов (n=5), что требует дальнейших, более масштабных исследований по валидации технологии радиотермометрии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные данные позволяют позитивно оценить потенциал применения микроволновой радиотермометрии для неинвазивного измерения температуры коры больших полушарий головного мозга с целью выявления нарушений его температурного баланса, а также контроля глубины гипотермии коры больших полушарий при краниоцеребральном охлаждении. Метод микроволновой радиотермометрии, не претендуя на оценку динамики тепловых процессов глубоких структур мозга, тем не менее имеет перспективу стать востребованной клинической технологией для диагностики и мониторинга состояния мозга при церебральной патологии.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

Вклад авторов. М.В. Петрова ― курация работы, рецензирование и одобрение статьи для публикации; О.А. Шевелев ― концепция дизайна исследования, написание статьи; К.А. Салимов ― сбор материала в разделе исследования на базе ГБУЗ ГКБ им. А.К. Ерамишанцева ДЗМ; Д.В. Торшин ― сбор материала в разделе исследования на базе ФНКЦ РР; С.Г. Веснин ― проведение расчётов показателей температуры мозга, зарегистрированных при помощи микроволновой радиотермометрии; И.В. Борисов ― статистическая обработка результатов; Н.А. Ходорович ― анализ данных, участие в редактировании текста рукописи; М.А. Жданова ― диагностика, сбор, обработка данных микроволновой радиотермометрии; Д.С. Янкевич ― анализ данных, участие в редактировании текста рукописи. Все авторы одобрили рукопись (версию для публикации), а также согласились нести ответственность за все аспекты работы, гарантируя надлежащее рассмотрение и решение вопросов, связанных с точностью и добросовестностью любой её части.

Этическая экспертиза. Проведение исследования одобрено локальным этическим комитетом ФНКЦ РР (протокол № МО 01/18 от 12.07.2018 ― для первого этапа исследования; протокол № 3/19/1 от 18.09.2019 ― для второго этапа). Пациенты, включённые в исследование, находились в состоянии угнетения сознания разной степени (кома, вегетативное состояние, состояние минимального сознания), в связи с чем законные представители всех пациентов подписали форму информированного добровольно согласия до включения в исследование.

Источники финансирования. Отсутствуют.

Раскрытие интересов. Авторы заявляют об отсутствии отношений, деятельности и интересов за последние три года, связанных с третьими лицами (коммерческими и некоммерческими), интересы которых могут быть затронуты содержанием статьи.

Оригинальность. При проведении исследования и создании настоящей работы авторы не использовали ранее опубликованные сведения (текст, иллюстрации, данные).

Доступ к данным. Редакционная политика в отношении совместного использования данных к настоящей работе неприменима.

Генеративный искусственный интеллект. При создании настоящей статьи технологии генеративного искусственного интеллекта не использовали.

Рассмотрение и рецензирование. Настоящая работа подана в журнал в инициативном порядке и рассмотрена по обычной процедуре. В рецензировании участвовали два внешних рецензента и научный редактор издания.

ADDITIONAL INFORMATION

Author contributions: M.V. Petrova, supervision of the work, review, and approval of the article for publication; O.A. Shevelev, research design concept, writing the article; K.A. Salimov, data collection for the research section at E.K. Yeramishantsev City Clinical Hospital; D.V. Torshin, data collection for the research section at the FRCC ICMR; S.G. Vesnin, brain temperature calculations based on microwave radiothermometry recordings; I.V. Borisov, statistical processing of the results; N.A. Khodorovich, data analysis, participation in manuscript editing; M.A. Zhdanova, diagnostics, data collection, and microwave radiothermometry data processing; D.S. Yankevich, data analysis, participation in manuscript editing. Thereby, all authors provided approval of the version to be published and agree to be accountable for all aspects of the work in ensuring that questions related to the accuracy or integrity of any part of the work are appropriately investigated and resolved.

Ethics approval: The study was approved by the local Ethics committee of the FNCC PP (Protocol no. MO 01/18, dated 2018 July 12―for the first stage of the study; Protocol No. 3/19/1, dated 2019 Sept 18―for the second stage). The patients included in the study were in a state of depression of consciousness of varying degrees (coma, vegetative state, state of minimal consciousness), and therefore the legal representatives of all patients signed a voluntary informed consent form prior to inclusion in the study.

Funding sources: No funding.

Disclosure of interests: The authors have no relationships, activities or interests for the last three years related with for-profit or not-for-profit third parties whose interests may be affected by the content of the article.

Statement of originality: When conducting the research and creating this work, the authors did not use previously published information (text, illustrations, data).

Data availability statement: Editorial policy on data sharing not applicable to this work. Access to the data obtained in this study is closed due to confidential patient information.

Generative AI: Generative AI technologies were not used for this article creation.

Provenance and peer-review: This article was submitted to the journal on an initiative basis and reviewed according to the usual procedure. Two external reviewers and the scientific editor of the publication participated in the review.

×

About the authors

Marina V. Petrova

Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology; Peoples’ Friendship University of Russia

Email: mpetrova@fnkcrr.ru
ORCID iD: 0000-0003-4272-0957
SPIN-code: 9132-4190

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow; Moscow

Oleg A. Shevelev

Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology; Peoples’ Friendship University of Russia

Author for correspondence.
Email: shevelev_o@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6204-1110
SPIN-code: 9845-2960

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow; Moscow

Kirill A. Salimov

City Clinical Hospital named after A.K. Eramishantsev

Email: skpochta@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2235-059X
SPIN-code: 9276-6361
Russian Federation, Moscow

Dmitry V. Torshin

Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology

Email: torshin.dmitrii@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-0134-5284
SPIN-code: 1205-9474

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Sergey G. Vesnin

Center for the Development of Microwave Diagnostics

Email: vesnin47@gmail.com
ORCID iD: 0000-0003-4353-8962
SPIN-code: 5568-7283
Russian Federation, Moscow

Ilya V. Borisov

Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology

Email: realzel@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-5707-118X
SPIN-code: 7800-6446
Russian Federation, Moscow

Nadezhda A. Khodorovich

Peoples’ Friendship University of Russia

Email: khodorovich_na@rudn.university
ORCID iD: 0000-0002-1289-4545
SPIN-code: 6237-9153

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Maria A. Zhdanova

Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology

Email: mchubarova@fnkcrr.ru
ORCID iD: 0000-0001-6550-4777
SPIN-code: 4406-7802
Russian Federation, Moscow

Dmitry S. Yankevich

Federal Research and Clinical Center of Intensive Care Medicine and Rehabilitology

Email: yanson_d@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-5143-7366
SPIN-code: 6506-8058

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

References

  1. Fountas KN, Kapsalaki EZ, Feltes CH, et al. Disassociation between intracranial and systemic temperatures as an early sign of brain death. J Neurosurg Anesthesiol. 2003;15(2):87–89. doi: 10.1097/00008506-200304000-0000
  2. Fleischer СС, Wu J, Qiu D, et al. The brain thermal response as a potential neuroimaging biomarker of cerebrovascular impairment. AJNR Am J Neuroradiol. 2017;38(11):2044–2051. doi: 10.3174/ajnr.A5380
  3. Wang H, Kim M, Normoyle KP, Llano D. Thermal regulation of the brain: an anatomical and physiological review for clinical neuroscientists. Front Neurosci. 2016;9:528. doi: 10.3389/fnins.2015.00528
  4. Karaszewski B, Wardlaw JM, Marshall I, et al. Measurement of brain temperature with magnetic resonance spectroscopy in acute ischemic stroke. Ann Neurol. 2006;60(4):438–446. doi: 10.1002/ana.20957
  5. Covaciu L, Rubertsson S, Ortiz-Nieto F, et al. Human brain MR spectroscopy thermometry using metabolite aqueous-solution calibrations. J Magn Reson Imaging. 2010;31(4):807–814. doi: 10.1002/jmri.22107
  6. Karaszewski B, Carpenter TK, Thomas RG, et al. Relationships between brain and body temperature, clinical and imaging outcomes after ischemic stroke. J Cereb Blood Flow Metab. 2013;33(7):1083–1089. doi: 10.1038/jcbfm.2013.52
  7. Rzechorzek NM, Thrippleton MJ, Chappell FM, et al.; CENTER-TBI High Resolution ICU (HR ICU) Sub-Study Participants and Investigators. A daily temperature rhythm in the human brain predicts survival after brain injury. Brain. 2022;145(6):2031–2048. doi: 10.1093/brain/awab466 EDN: TLEHPG
  8. Roldán M, Kyriacou PA. Near-Infrared Spectroscopy (NIRS) in Traumatic Brain Injury (TBI). Sensors (Basel). 2021;21(5):1586. doi: 10.3390/s21051586 EDN: PEOGID
  9. Bakhsheshi MF, Diop M, Lawrence KS, Lee TY. Monitoring brain temperature by time-resolved near-infrared spectroscopy: pilot study. J Biomed Opt. 2014;19(5):057005. doi: 10.1117/1.JBO.19.5.057005
  10. Shevelev OA, Petrova MV, Yuriev MY, et al. A method of microwave radiothermometry in studies of circadian rhythms of brain temperature. Bull Exp Biol Med. 2022;173(3):380–383. doi: 10.1007/s10517-022-05553-9 EDN: SDYOTU
  11. Cheboksary DV, Butrov AV, Shevelev OA, et al. Diagnostic opportunities of noninvasive brain thermomonitoring. Russian journal of anaesthesiology and reanimatology. 2015;60(1):66–69. EDN: TTCHMZ
  12. Rodrigues DB, Stauffer PR, Pereira PJ, Maccarini PF. Microwave radiometry for noninvasive monitoring of brain temperature. In: Crocco L, Karanasiou I, James M, Conceição R, eds. Emerging electromagnetic technologies for brain diseases diagnostics, monitoring and therapy. Springer, Cham; 2018. Р. 87–127.
  13. Tarakanov AV, Tarakanov AA, Efremov VV, et al. Influence of ambient temperature on recording of skin and deep tissue temperature in the region of lumbar spine. Eur J Mol Clin Med. 2020;7(1):21–26. doi: 10.5334/ejmcm.274 EDN: LRXYWN
  14. Childs C, Machin G. Reliability issues in human brain temperature measurement. Crit Care. 2009;13:R106(2009). doi: 10.1186/cc7943
  15. Shevelev OA, Petrova MV, Saidov ShKh, et al. Neuroprotection mechanisms in cerebral hypothermia (review). General Reanimatology. 2019;15(6):94–114. doi: 10.15360/1813-9779-2019-6-94-114 EDN: MFDCOE

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Computed tomography of the patient’s scalp surface with an implanted thermal sensor, 3D volumetric reconstruction: а, the position of the antenna of the radiothermometer (РТМ), the position and depth of immersion of the thermal sensor (C―the thickness of the soft tissues of the head; K―the thickness of the skull bone); b, the area of the trepanation hole for implantation of the thermal sensor.

Download (1MB)
3. Fig. 2. A patient during a session of craniocerebral hypothermia and temperature measurement in the frontal cortex using an RTM-D2M radiothermometer.

Download (712KB)

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 74092 от 19 октября 2018.