[實用新型]一種實現醫學熱層析成像的裝置

有效

• 申請號: 200720085783.3
• 申請日: 2007-07-11
• 公開（公告）號: CN201055377Y
• 公開（公告）日: 2008-05-07
• 發明（設計）人: 李凱揚
• 申請（專利權）人: 武漢昊博科技有限公司
• 主分類號: A61B5/00
• 分類號: A61B5/00;A61B10/00;A61B19/00
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱盛華

技術領域

本實用新型涉及一種由人體表面溫度分布，分析得到人體內部熱源信息的設備。

背景技術

人體是一個天然生物發熱體，其輻射本領與絕對溫度310K的黑體相似，其峰值波長是9.348μm。根據斯忒-藩玻耳茲曼定律Mb＝σT4，只要測出人體輻射能量就能得出人體的溫度。

正常人體的溫度分布具有一定的穩定性和對稱性。由于解剖結構、組織代謝、血液循環及神經狀態的不同，機體各部位形成不同的溫度場。當局部存在疾患或功能發生改變時，該處血流和細胞代謝發生變化，導致局部溫度偏高或偏低。如果全身或局部溫度偏離正常，提示可能存在疾病或損傷。因此，溫度是觀察與衡量人體機能正常與否的最常用指標之一，獲取并分析全身或局部溫度是一種十分重要的臨床診斷手段。

紅外熱像儀在醫學領域的應用是通過記錄、顯示人體體表溫度分布，并結合人體解剖結構、組織代謝、血液循環及神經狀態等異常變化將導致局部體表溫度改變的特點來進行疾病診斷的。但是由于體表溫度不能夠真實反映體內溫度場，從而導致診斷準確率不高，人體三維溫度場的無損重構是解決問題的有效方法，也是醫學界和工程界公認的難題和亟待解決的關鍵技術。人們普遍認為結合紅外熱像儀獲得的體表溫度數據并利用合理的生物傳熱模型進行生物體三維溫度場的無損重構是最具應用前景的。

1948年，Pennes等人提出了Pennes生物熱傳導方程：

ρc∂T∂t=▿(k·▿T)+wbρbcb(Ta-T)+Qm]]>

式中T(x，y，z)是體內溫度場分布函數，ρ、c是機體的密度和熱容率，k是熱傳導系數，wb、ρb、cb是血液灌注率、血液密度、血液熱容率，Ta是動脈血溫度，Qm是體內新陳代謝的熱量。

在生物傳熱研究和應用領域內，人們普遍認為：Pennes方程是迄今為止所有生物傳熱模型中最為合適的。但該方程為二階含時偏微分方程，再加上體表復雜的邊界條件使得該方程幾乎不可能得到解析解。除Pennes生物傳熱模型外，其它的生物傳熱模型還有：熱-電模擬的方法[1][2]，電路模擬的方法[3][4]，球形介質溫度分布模擬的方法[5]等。這些生物傳熱模型的特點都是完全脫離了Pennes方程，直接建立各自簡單的生物傳熱模型，雖然模型簡單便于求解，但其物理原理和生理機理值得探討。

發明內容

本實用新型的目的是針對上述現狀，旨在提供一種通過紅外熱成像過程獲得人體表面的溫度分布狀態，然后應用Pennes方程從體表溫度分布得到體內深層熱源的信息，通過體內熱源信息與疾病間的內在聯系和規律進行疾病診斷的一種實現醫學熱層析成像的裝置。

本實用新型目的的實現方式為，一種實現醫學熱層析成像的裝置，由中央控制與處理單元1、信號采集單元2和檢查單元3三部分組成，其中：中央控制與處理單元1由計算機4、系統控制器5和打印機6組成，信號采集單元2由非致冷焦平面紅外探測器7和云臺8組成，非致冷焦平面紅外探測器固定在云臺上，檢查單元3由檢查室10中的旋轉底盤和電機及齒輪傳動裝置11組成，非致冷焦平面紅外探測器的信號輸出端7與計算機的USB接口相連，系統控制器與云臺8和電機及齒輪傳動裝置11的永磁同步齒輪減速電機相連。

本實用新型通過紅外熱成像過程獲得人體表面的溫度分布狀態，然后應用Pennes方程從體表溫度分布得到體內深層熱源的信息，通過體內熱源信息與疾病間的內在聯系和規律進行疾病診斷。