[发明专利]医学热层析成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种由人体表面温度分布，分析得到人体内部热源信息的设备。

背景技术

人体是一个天然生物发热体，其辐射本领与绝对温度310K的黑体相似，其峰值波长是9.348μm。根据斯忒—藩玻耳兹曼定律M_b＝σT⁴，只要测出人体辐射能量就能得出人体的温度。

正常人体的温度分布具有一定的稳定性和对称性。由于解剖结构、组织代谢、血液循环及神经状态的不同，机体各部位形成不同的温度场。当局部存在疾患或功能发生改变时，该处血流和细胞代谢发生变化，导致局部温度偏高或偏低。如果全身或局部温度偏离正常，提示可能存在疾病或损伤。因此，温度是观察与衡量人体机能正常与否的最常用指标之一，获取并分析全身或局部温度是一种十分重要的临床诊断手段。

红外热像仪在医学领域的应用是通过记录、显示人体体表温度分布，并结合人体解剖结构、组织代谢、血液循环及神经状态等异常变化将导致局部体表温度改变的特点来进行疾病诊断的。但是由于体表温度不能够真实反映体内温度场，从而导致诊断准确率不高，人体三维温度场的无损重构是解决问题的有效方法，也是医学界和工程界公认的难题和亟待解决的关键技术。人们普遍认为结合红外热像仪获得的体表温度数据并利用合理的生物传热模型进行生物体三维温度场的无损重构是最具应用前景的。

1948年，Pennes等人提出了Pennes生物热传导方程：

ρc∂T∂t=▿(k·▿T)+wbρbcb(Ta-T)+Qm]]>

式中T(x，y，z)是体内温度场分布函数，ρ、c是机体的密度和热容率，k是热传导系数，w_b、ρ_b、c_b是血液灌注率、血液密度、血液热容率，Ta是动脉血温度，Qm是体内新陈代谢的热量。

在生物传热研究和应用领域内，人们普遍认为：Pennes方程是迄今为止所有生物传热模型中最为合适的。但该方程为二阶含时偏微分方程，再加上体表复杂的边界条件使得该方程几乎不可能得到解析解。除Pennes生物传热模型外，其它的生物传热模型还有：热—电模拟的方法[1][2]，电路模拟的方法[3][4]，球形介质温度分布模拟的方法[5]等。这些生物传热模型的特点都是完全脱离了Pennes方程，直接建立各自简单的生物传热模型，虽然模型简单便于求解，但其物理原理和生理机理值得探讨。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种通过红外热成像过程获得人体表面的温度分布状态，然后应用Pennes方程从体表温度分布得到体内深层热源的信息，通过体内热源信息与疾病间的内在联系和规律进行疾病诊断的医学热层析成像系统。

本发明目的的实现方式为，医学热层析成像系统，由中央控制与处理单元1、信号采集单元2和检查单元3三部分组成，其中：中央控制与处理单元1由计算机4、系统控制器5和打印机6组成，信号采集单元2由非致冷焦平面红外探测器7和云台8组成，非致冷焦平面红外探测器固定在云台上，检查单元3由检查室10中的旋转底盘和电机及齿轮传动装置11组成，非致冷焦平面红外探测器7的信号输出端与计算机的USB接口相连，系统控制器与云台8和电机及齿轮传动装置11的永磁同步齿轮减速电机相连。