[发明专利]基于医学量子雷达的人体异常物质检测方法

说明书

技术领域

本发明属于量子信息学与医学多学科交叉的技术领域，特别涉及一种人体内异常物质的纠缠检测方法，可用于对人体内部异常物质进行定性、定量、定位的检测分析，以及将检测结果成像显示。为今后医生诊断病情提供一种可视化的理论分析依据。

背景技术

在正常情况下，人体内游离的离子元素，如酶，蛋白质，血糖等各种物质的含量均处于相对稳定的情况下。当这些物质的含量低于或高出指定界限时，就会出现异常，进而引发一系列的病症。

影响疾病的表现和演变的因素很多，同一类致病因素间也有质的区分，每个人接受的致病因素的量不同，每个人的反应性也不同，疾病的表现也就不同。具体的来说，这些致病因素，必将导致身体内部的化学物质含量出现异常。

常规的核磁共振与CT技术，只能提供人体内部的直观影像图像，难以得知人体病变部位是哪些化学物质出现异常。而且，对于人体内部不明显的病变症状，上述技术就更加难以提供直观的影像图，检测不出哪里出现异常。比如说早期的癌症患者利用上述技术检测，是不可能检测出其是具有癌变倾向的。

微生物学的发展提供了许多检验方法，但这些方法也颇有问题。有些方法比较灵敏但特异性却不高，也就是说把一部分没有患这种病的人也当成患这种病了；有些方法的特异性虽高却不灵敏，以致一部分有病的人未被发现。灵敏性和特异性很难两全。

现阶段，检验人体内部异常化学物质的各种方法在不同的应用需求中会受到许多的限制。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有医学检测方法的不足，提供一种人体内部异常物质的检测方法，以给出人体内部异常物质的定性和定量分析数据，以及异常物质存在的位置并在CT扫描图上给出标记，为医生的诊断提供一种直观的参考依据。

本发明是基于量子态经过传输信道会发生状态改变的理论而提出的，其技术方案是这样实现的：

一.医学量子雷达检测原理

正常情况下，人体内的化学物质含量较为稳定，此时若将人体看成是量子的传输信道，则量子态必与周围环境相互作用，量子态密度算符发生改变。而当传输信道不同时，即人体内的化学物质含量发生变化时，量子态密度算符必然有所差异。而且不同的化学物质，或是含量的不同，都会对量子态密度算符产生不同的改变。

量子传输信道的信道属性依赖于信道的输入和输出以及描述输入和输出之间关系的条件概率。但是，量子传输信道的特性受到量子物理学的约束，即信道受发射信号的量子物理特性的强烈约束，这是由量子物理中不同于经典物理的特性所致。因此，即使是全同信道，若输入的量子比特不同，也可能将一个无噪声的信道能会成为有噪声的信道，所以要求对同一信道进行检测时，需输入相同的量子比特。

量子传输信道的描述与经典信道的描述方式相同，但是描述信道特性的信道矩阵与量子特性有关。量子信源通过测量信道后，记录下输入的量子比特，对准人体需要检测的部位，从另一侧再通过测量信道，测出其变化过后的量子比特，进而可以得知输入前后的量子态密度算符。

根据前面测得的量子态密度算符，可以计算得到对应的信道矩阵。该信道矩阵与之前已建立的各种标本所对应的信道矩阵数据库进行比对，即可定性、定量、定位的分析所检测部位的化学物质是否出现异常。

二.技术方案

根据上述原理本发明提出的人体异常物质量子检测方法，包括如下步骤：

(1)通过患者的CT扫描图像，得到患者的横断层图库；

(2)对现有的医学标本进行检测，建立不同病症、不同化学物质和其不同含量的信道矩阵数据库；

(3)以人体的正视图为基准，横向为X轴，纵向为Y轴，垂直于人体平面的方向为Z轴，建立三维坐标系；

(4)由量子信源制备量子比特，得到对应的量子态密度算符ρ＝{ρⁱ|i＝1,2,…n}，n表示量子态密度算符中元素的个数；

(5)将量子比特输入给测量设备，得到输入量子态密度算符为并定义测量过程中所使用的测量算符集合为M＝{m_k|k＝1,2,…n}，则为m_k的共轭转置；

(6)将人体看成传输信道，利用从输入测量设备中输出的量子比特，对患者的待检测部位进行扫描；

(7)量子比特通过人体这个传输信道后，得到传输量子态密度算符为通过输出测量设备测定该量子比特，得到输出量子态密度算符为ρ_s，则ρ_s＝Mρ_outM⁺，M⁺为M的共轭转置；