[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2256397C1 - Method for examining human internal tissues and organs - Google Patents

Method for examining human internal tissues and organs Download PDF

Info

Publication number
RU2256397C1
RU2256397C1 RU2003134874/14A RU2003134874A RU2256397C1 RU 2256397 C1 RU2256397 C1 RU 2256397C1 RU 2003134874/14 A RU2003134874/14 A RU 2003134874/14A RU 2003134874 A RU2003134874 A RU 2003134874A RU 2256397 C1 RU2256397 C1 RU 2256397C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
temperature
thermal
matrix
sessions
thermovision
Prior art date
Application number
RU2003134874/14A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003134874A (en
Inventor
В.А. Соловьев (RU)
В.А. Соловьев
Н.Б. Болотин (RU)
Н.Б. Болотин
Original Assignee
Соловьев Владимир Анатольевич
Болотин Николай Борисович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Соловьев Владимир Анатольевич, Болотин Николай Борисович filed Critical Соловьев Владимир Анатольевич
Priority to RU2003134874/14A priority Critical patent/RU2256397C1/en
Publication of RU2003134874A publication Critical patent/RU2003134874A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2256397C1 publication Critical patent/RU2256397C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Closed-Circuit Television Systems (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: method involves recording heat radiation with photosensitive cell and building thermovision image as multicolor thermovision picture on display screen. The image is divided into temperature field matrix cells. Thermovision pictures produced in different sessions are reduced to the same scale and saved in database with session date being attached. The thermovision pictures are displayed on monitor screens frame-by-frame in succession separated by time pauses proportional to time intervals passed between the sessions. A pause being longer than 0.02 s, additional frames are inserted to make frame succession frequency be greater than 50 Hz. Linear interpolation is applied to additional frame color spectrum reflecting results of linear interpolation applied to matrix temperatures corresponding to the colors. The matching temperature field matrix cells temperatures are compared for determining temperature gradient in time and neighboring matrix cells temperatures produced in the same session are compared for determining spatial temperature gradient. The data are used in setting diagnosis.
EFFECT: high diagnosis accuracy.
6 dwg

Description

Изобретение относится к области медицины и предназначено для диагностирования заболеваний внутренних органов человека.The invention relates to medicine and is intended for the diagnosis of diseases of the internal organs of a person.

Общеизвестно, что правильная постановка диагноза при помощи современных компьютерных средств - абсолютно безвредна для пациента. Уровень излучения мониторов современных компьютеров удовлетворяет самым строгим санитарным нормам. Тем более раннее прогнозирование заболеваний и их предотвращение - совершенно новая отрасль медицины, определенные успехи в которой наметились в последнее десятилетие в связи с развитием компьютерных технологий.It is well known that the correct diagnosis using modern computer tools is absolutely harmless to the patient. The radiation level of modern computer monitors meets the most stringent sanitary standards. Moreover, the earlier forecasting of diseases and their prevention is a completely new branch of medicine, some successes have been outlined in the last decade in connection with the development of computer technology.

Организм человека - уникальная саморегулирующаяся система. Его нормальное состояние, определяющее здоровье, поддерживается непрерывной работой, функционированием внутренних органов и распределенных общеорганизменных систем: кровотока, биоэнергетики тканей, электрического возбуждения нервов, мышц и др. Физические поля и излучения организма - это фактически рабочий шум систем жизнеобеспечения. Этот шум дает возможность наблюдать организм в целом, любой его орган или систему в собственном свете, причем различные виды полей и излучений позволяют наблюдать функционирующий организм в различных аспектах. Например, в первом варианте, при наблюдении в инфракрасном (тепловом) спектре излучения видно функционирование капиллярного кровотока в коже, т. е. температуры поверхности тела обследуемого. В другом, радиотепловом выявляется биоэнергетика (уровень метаболизма) и кровоток в глубине организма, в частности в коре головного мозга, что более перспективно, но пока недоступно из-за высокой стоимости аппаратуры. В третьем, акустотепловом определяется теплопродукция мышц и внутренних органов. В четвертом, магнитном организм наиболее прозрачен, и видно состояние биоэлектрического возбуждения мозга, сердца, мышц и др.The human body is a unique self-regulating system. Its normal state, which determines health, is supported by continuous operation, the functioning of internal organs and distributed body-wide systems: blood flow, tissue bioenergy, electrical excitation of nerves, muscles, etc. Physical fields and radiation of the body are actually the working noise of life-support systems. This noise makes it possible to observe the organism as a whole, any organ or system in its own light, and various types of fields and radiation make it possible to observe a functioning organism in various aspects. For example, in the first embodiment, when observing in the infrared (thermal) spectrum of radiation, the functioning of capillary blood flow in the skin is visible, i.e., the surface temperature of the body of the subject. In another, radiothermal, bioenergetics (metabolic rate) and blood flow in the back of the body, in particular in the cerebral cortex, are revealed, which is more promising, but not yet available due to the high cost of the equipment. In the third, acoustothermal, the heat production of muscles and internal organs is determined. In the fourth, magnetic organism, it is most transparent, and the state of bioelectric excitation of the brain, heart, muscles, etc. is visible.

Такой подход, а именно получение информации по собственным сигналам объекта в радиофизике и медицине, называют пассивным дистанционным зондированием. На основе опыта, накопленного в Институтах Российской Академии Наук, а также в ряде предприятий, разрабатывающих современную, наукоемкую медицинскую технику, создано новое поколение медицинской аппаратуры и методов функциональной диагностики, основанное на динамическом картировании любых физических полей и излучений организма человека: электрических, магнитных, электромагнитных, инфракрасных, радиотепловых, акустических и оптических видимого волнового спектра. Эти методы, получившие название функциональной визуализации, дают возможность обнаружить ранние функциональные предвестники заболеваний, т.е. осуществлять раннюю диагностику заболеваний внутренних органов, например по динамике или уровню повышения или снижения температуры этого органа. Современная аппаратура позволяет врачу наблюдать на экране персонального компьютера в виде цифрового фильма функционирование вышеуказанных основных систем жизнеобеспечения как в естественной изменчивости (динамике), так и в статике в виде цветной картины. Функциональное картирование организма по его собственным сигналам является экологически абсолютно чистым, безопасным, не воздействующим на организм, что открывает большие перспективы в наше экологически напряженное время. Разработанная аппаратура и программное обеспечение позволяют наблюдать изображения интересующих областей организма в собственном свете в различных диапазонах длин волн, строить по ним функциональные карты, характеризующие функциональное состояние микроциркуляции и метаболизма в биологических тканях, в том числе биоэлектрическую активность сердца, мозга, мышц, систем кровоснабжения, лимфосистемы в различные периоды времени. В современной медицине преобладают методы морфологической структурной диагностики, вершина которых современный томограф, позволяющий наглядно выявить место дисфукции организма. Однако задолго до возникновения нарушений в саморегулирующейся системе должно нарушаться ее функционирование. Выявить, где и в какой степени произошли функциональные изменения, – задача создания новой аппаратуры и методов, предназначенных для ранней функциональной диагностики. Кроме того, современная аппаратура и методы позволяют индивидуально контролировать и корректировать ход лечебных процедур с целью восстановления устойчивого функционирования организма, т.е. эффективного излечения пациента.Such an approach, namely obtaining information on the object’s own signals in radiophysics and medicine, is called passive remote sensing. Based on the experience gained at the Institutes of the Russian Academy of Sciences, as well as in a number of enterprises developing modern, high-tech medical equipment, a new generation of medical equipment and methods of functional diagnostics has been created, based on the dynamic mapping of any physical fields and radiation of the human body: electrical, magnetic, electromagnetic, infrared, thermal, acoustic and optical visible wave spectrum. These methods, called functional imaging, make it possible to detect early functional precursors of diseases, i.e. carry out early diagnosis of diseases of internal organs, for example, by the dynamics or level of increase or decrease in temperature of this organ. Modern equipment allows the doctor to observe on the screen of a personal computer in the form of a digital film the functioning of the above basic life support systems both in natural variability (dynamics) and in statics in the form of a color picture. Functional mapping of an organism according to its own signals is ecologically absolutely clean, safe, and does not affect the body, which opens up great prospects in our environmentally stressful time. The developed equipment and software make it possible to observe images of regions of the body of interest in their own light in different wavelength ranges, build functional maps from them that characterize the functional state of microcirculation and metabolism in biological tissues, including the bioelectric activity of the heart, brain, muscles, blood supply systems, lymphatic systems at different periods of time. In modern medicine, methods of morphological structural diagnostics predominate, the apex of which is a modern tomograph, which allows you to visually identify the place of body dysfunction. However, long before the occurrence of violations in a self-regulating system, its functioning should be disrupted. To reveal where and to what extent functional changes occurred is the task of creating new equipment and methods for early functional diagnostics. In addition, modern equipment and methods allow you to individually monitor and adjust the course of medical procedures in order to restore the stable functioning of the body, i.e. effective treatment of the patient.

Таким образом, открываются принципиально новые возможности выявления патологии на самых ранних стадиях путем создания специализированных банков функциональных изображений - предвестников патологии, т.е. набора статистических данных зависимости определенных изменений волновых излучений органа от нарушения его функции. Речь идет о новой, наиболее естественной, эффективной и абсолютно безопасной медицинской технологии. Области применения этой новой аппаратуры и технологии охватывают практически всю медицину - от пренатальной до геронтологии.Thus, fundamentally new possibilities are revealed for detecting pathology at the earliest stages by creating specialized banks of functional images - precursors of pathology, i.e. a set of statistical data on the dependence of certain changes in the wave radiation of an organ from a violation of its function. This is a new, most natural, effective and absolutely safe medical technology. The fields of application of this new equipment and technology cover almost all medicine - from prenatal to gerontology.

Возможности естественного функционального мониторинга по собственным динамическим изображениям организма незаменимы: при реанимации, в реабилитационных клиниках, в геронтологических клиниках, при испытаниях фармпрепаратов, при оптимизации дозировки фарма- и физиотерапии.The possibilities of natural functional monitoring according to the body’s own dynamic images are indispensable: during resuscitation, in rehabilitation clinics, in gerontological clinics, when testing pharmaceutical preparations, and when optimizing the dosage of pharmaceutical and physiotherapy.

В ходе диагностики и лечения практически всех заболеваний наиболее существенный интерес для медиков представляет температура, ее распределение и динамика изменений по поверхности тела человека. Одним из наиболее распространенных приборов, позволяющих визуализировать температурные поля человека, является, например, инфракрасный тепловизор (типа AGA, Радуга, ТВ-03 и др.). Такие приборы позволяют регистрировать, наблюдать и анализировать на экране монитора распределение температурных полей по поверхности кожи, основаны на приеме собственного теплового излучения тела человека в инфракрасном диапазоне длин волн. Инфракрасная термография уже применяется при диагностике различных видов онкологических, неврологических, сосудистых и других заболеваний на протяжении более 15 лет и здесь накоплен к настоящему времени значительный опыт в других ведущих медицинских учреждениях. Имеется значительный опыт также в проведении исследований и оценке радиотермографических изображений. Следует заметить, что применяемая обычно ИК-термография имеет дело в лучшем случае с набором статических изображений участков поверхности тела, либо непосредственно пораженных, либо являющихся зонами тепловой или рефлекторной проекции внутренних патологически измененных органов. Но в связи с сильным затуханием волн инфракрасного диапазона в теле человека не всегда достоверны. Все глубинные процессы могут находить отражение в температурных полях кожи только в результате действия тех или иных механизмов теплопередачи. Применение тепловизионной техники для лечения заболеваний неизвестно.During the diagnosis and treatment of almost all diseases, the most significant interest for doctors is temperature, its distribution and the dynamics of changes on the surface of the human body. One of the most common instruments for visualizing human temperature fields is, for example, an infrared thermal imager (such as AGA, Rainbow, TV-03, etc.). Such devices allow you to register, observe and analyze the distribution of temperature fields on the skin surface on the monitor screen, based on the reception of the body’s own thermal radiation in the infrared wavelength range. Infrared thermography has already been used in the diagnosis of various types of oncological, neurological, vascular and other diseases for more than 15 years and considerable experience has been accumulated in other leading medical institutions to date. There is also considerable experience in conducting research and evaluating radiothermographic images. It should be noted that IR thermography, which is usually used, deals at best with a set of static images of parts of the body surface that are either directly affected or that are zones of thermal or reflex projection of internal pathologically altered organs. But due to the strong attenuation of infrared waves in the human body is not always reliable. All deep processes can be reflected in the temperature fields of the skin only as a result of the action of various heat transfer mechanisms. The use of thermal imaging equipment for the treatment of diseases is unknown.

Для исследования температурных распределений в глубине тела необходимо применение приборов, принимающих собственное тепловое излучение человека на более длинных волнах, например в радиодиапазоне.To study the temperature distributions in the depths of the body, it is necessary to use instruments that accept the person’s own thermal radiation at longer wavelengths, for example, in the radio range.

Принцип действия прибора для регистрации и визуализации глубинных тепловых полей тела человека - радиотермографа основан на приеме собственного теплового (планковского) излучения тела человека в дециметровом диапазоне длин волн. Основой прибора является высокочувствительный многоканальный приемник - радиометр, на входах которого подключены контактные антенны-аппликаторы. Антенны-аппликаторы устанавливаются на интересующей исследователя области тела или головы человека. Для эффективного приема сигналов антенны должны иметь хороший электродинамический контакт (малый коэффициент отражения) и быть согласованными по импедансу (волновому сопротивлению) с телом человека. Так как волновое сопротивление зависит от величины диэлектрической проницаемости вещества, а тело человека имеет усредненные значения диэлектрической проницаемости 40-60, то размеры антенн существенно уменьшаются относительно размеров для свободного пространства. Соответственно улучшается и разрешающая способность. Так, в частности, для длины волны в свободном пространстве 40 см длина волны в теле человека составляет 5-7 см. При этом можно получить разрешающую способность в 2,5-3,5 см.The principle of operation of the device for recording and visualizing the deep thermal fields of a human body - a radiothermograph is based on the reception of its own thermal (Planck) radiation of the human body in the decimeter wavelength range. The basis of the device is a highly sensitive multichannel receiver - a radiometer, at the inputs of which contact antenna applicators are connected. Applicator antennas are installed on the researcher of the region of the human body or head. For efficient reception of signals, antennas must have good electrodynamic contact (low reflection coefficient) and be matched in impedance (wave impedance) with the human body. Since the wave impedance depends on the dielectric constant of the substance, and the human body has an average dielectric constant of 40-60, the dimensions of the antennas are significantly reduced relative to the dimensions for free space. Accordingly, the resolution is also improved. So, in particular, for a wavelength in the free space of 40 cm, the wavelength in the human body is 5-7 cm. In this case, a resolution of 2.5-3.5 cm can be obtained.

Многоканальный радиотермограф представляет собой аппаратно-программный комплекс, состоящий из высокочувствительного приемника дециметрового диапазона волн (радиометра), комплекта антенн-аппликаторов (по числу каналов) с устройствами крепления на голове и теле человека, персонального компьютера типа IBM и пакета программного обеспечения. Передача информации с радиометра на компьютер осуществляется в цифровом виде через стандартный порт RS-232. В приборе предусмотрен светодиодный контроль качества установки антенн-аппликаторов на теле (голове) человека. Имеются датчики температуры кожи под антеннами и датчик комнатной температуры. Калибровка прибора производится путем установки всех антенн в термостат с физраствором. По двум температурам термостата вычисляются соответствующие коэффициенты для расчета температур по каждому каналу. Радиотермограф значительно сложнее и дороже тепловизора, не получил широкого распространения в клиниках страны и требует высококвалифицированных специалистов для его обслуживания.A multichannel radiothermograph is a hardware-software complex consisting of a highly sensitive decimeter wave band receiver (radiometer), a set of antenna applicators (in the number of channels) with attachment devices on the person’s head and body, an IBM-type personal computer, and a software package. Information is transmitted from the radiometer to the computer in digital form via the standard RS-232 port. The device provides LED quality control installation of antenna applicators on the body (head) of a person. There are skin temperature sensors under the antennas and a room temperature sensor. Calibration of the device is done by installing all the antennas in a thermostat with saline. Using two thermostat temperatures, the corresponding coefficients are calculated to calculate the temperatures for each channel. A radio thermograph is much more complicated and expensive than a thermal imager, it is not widely used in clinics of the country and requires highly qualified specialists to service it.

Известны способ и устройство для исследования внутренних органов по патенту РФ №2071725. Недостаток - воздействие на организм вредного рентгеновского излучения.A known method and device for examining internal organs according to the patent of the Russian Federation No. 2071725. The disadvantage is the impact on the body of harmful x-ray radiation.

Известен способ диагностики поверхностей биообъектов с использованием отраженной лучистой энергией по патенту РФ на изобретение №2086177, МПК 6 А 61 В 6/00, опубл. 10.08.97. Способ подразумевает воздействие на поверхность человека лазерного излучения и регистрацию отраженного излучения аппаратурой, содержащей компьютер и монитор. Недостатки этого способа: он применим только для исследования поверхности биологического объекта, для исследования внутренних органов не приспособлен. Устройство достаточно сложное и дорогостоящее, т.к. оно содержит кроме компьютера лазерный излучатель и фотоприемники.A known method for the diagnosis of surfaces of biological objects using reflected radiant energy according to the patent of the Russian Federation for the invention No. 2086177, IPC 6 A 61 B 6/00, publ. 08/10/97. The method involves the impact on the surface of a person of laser radiation and registration of reflected radiation by equipment containing a computer and a monitor. The disadvantages of this method: it is applicable only for the study of the surface of a biological object, for the study of internal organs is not suitable. The device is quite complex and expensive, because it contains, in addition to a computer, a laser emitter and photodetectors.

Известны способ и устройство для исследования внутренних органов и тканей человека по патенту РФ на изобретение №2069063, прототип. Способ заключается в регистрации лазерного излучения, проходящего через исследуемый орган. Устройство содержит лазерный излучатель, фотоприемник, телекамеру и видеоблок (монитор).A known method and device for the study of internal organs and human tissues according to the patent of the Russian Federation for invention No. 2069063, prototype. The method consists in registering laser radiation passing through the organ under study. The device contains a laser emitter, a photodetector, a camera and a video block (monitor).

Недостаток этого способа и устройства: сложность и высокая стоимость аппаратуры и воздействие на организм человека лазерным излучением.The disadvantage of this method and device: the complexity and high cost of the equipment and the impact on the human body by laser radiation.

Задачи создания изобретения:Objectives of the invention:

1. Упрощение аппаратуры до уровня использования стандартных, серийно изготавливаемых блоков.1. Simplification of equipment to the level of use of standard, mass-produced blocks.

2. Исключение воздействия вредного излучения на организм человека.2. Exclusion of the effects of harmful radiation on the human body.

Решение указанных задач достигнуто в способе исследования внутренних органов и тканей человека, заключающемся в регистрации теплового излучения при помощи радиотермографа, формировании его тепловизионного изображения в виде многоцветной тепловизионной картины на экране монитора для рассмотрения и разделения изображения на элементы матрицы температурных полей, тем, что регистрацию теплового излучения объекта исследования проводят в разных сеансах с определенной их периодичностью, полученные тепловизионные картины сохраняют в базе данных с указанием даты сеанса и приводят к одному масштабу, при рассмотрении на экране монитора тепловизионные картины демонстрируют в виде кадров последовательно с интервалом по времени, прямо пропорциональным промежутку времени между сеансами, и в случае, если этот промежуток времени больше 0,02 с, вставляют дополнительные кадры таким образом, чтобы частота смены кадров превышала 50 Гц, при этом для дополнительных кадров выполняют линейную интерполяцию цветовой гаммы в соответствии с цветами температуры элементов матрицы, сравнивают температуры соседних точек матрицы температурных полей, полученных в одном сеансе, и температуры одноименных точек матрицы температурных полей, полученных в разных сеансах, и определяют соответственно пространственный градиент температуры и градиент температуры во времени, данные о которых используют при диагностировании.The solution of these problems was achieved in a method for studying internal organs and human tissues, which consists in recording thermal radiation using a radiothermograph, forming its thermal imaging image in the form of a multicolor thermal imaging picture on a monitor screen for viewing and dividing the image into elements of a matrix of temperature fields, so that thermal the radiation of the object of study is carried out in different sessions with a certain frequency, the obtained thermal imaging pictures are stored in databases data indicating the date of the session and lead to the same scale, when viewed on a monitor screen, thermal images are shown in the form of frames sequentially with a time interval directly proportional to the time interval between sessions, and if this time interval is more than 0.02 s, insert additional frames so that the frame rate exceeds 50 Hz, while for additional frames perform linear interpolation of the color gamut in accordance with the temperature colors of the matrix elements, compare the temperature of neighboring points of the matrix of temperature fields obtained in one session, and the temperature of the same points of the matrix of temperature fields obtained in different sessions, and determine the spatial temperature gradient and temperature gradient over time, the data on which are used in the diagnosis.

Температурные поля высокочувствительны даже к весьма малым (0,1...2 мг/мин) изменениям скорости кровотока. Локальные изменения кровотока в определенном объеме органа могут быть выявлены через интерпретацию температурных полей, фиксируемых тепловизором и нашим устройством.Temperature fields are highly sensitive even to very small (0.1 ... 2 mg / min) changes in blood flow velocity. Local changes in blood flow in a certain organ volume can be detected through the interpretation of temperature fields recorded by the thermal imager and our device.

Проведенные патентные исследования и анализ показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Изобретательский уровень обеспечивается тем, что новая совокупность существенных признаков, необходимая и достаточная для реализации способа, позволяет получить новые свойства: значительное повышение эффективности лечения и расширение функциональных возможностей способа, а именно обеспечить самолечение или лечение под контролем профессионала.Conducted patent research and analysis showed that the proposed technical solution has novelty, inventive step and industrial applicability. The inventive step is ensured by the fact that a new set of essential features, necessary and sufficient for the implementation of the method, allows to obtain new properties: a significant increase in the effectiveness of treatment and the expansion of the functional capabilities of the method, namely, to provide self-medication or treatment under the supervision of a professional.

Сущность изобретения поясняется на чертежах: фиг.1-6, где:The invention is illustrated in the drawings: figures 1-6, where:

на фиг.1 приведена принципиальная схема системы для реализации способа с применением тепловизора,figure 1 shows a schematic diagram of a system for implementing the method using a thermal imager,

на фиг.2 приведена оптическая схема тепловизора,figure 2 shows the optical diagram of the thermal imager,

на фиг.3 - схема подключения системы к Интернет,figure 3 - connection diagram of the system to the Internet,

на фиг.4 - программное обеспечение способа,figure 4 - software method,

на фиг.5 и 6 - пример приведения в соответствие масштаба тепловизионного изображения исследуемого органа.5 and 6 are an example of adjusting the scale of a thermal imaging image of an organ under investigation.

Устройство предназначено для визуализации исследуемого органа 1 с целью терапевтического воздействия на него и содержит тепловизор 2 (или радиотермограф), к которому подключен компьютер 3 (типа Пентиум) и монитор 4. Тепловизор 2 (фиг.2) содержит ИК (инфракрасные) объективы 5 и б, линейку фотоприемников 7, двустороннее сканирующее зеркало 8, линейку излучателей 9, коллимирующий объектив 10 и 11, два зеркальных элемента 12 и 13, два фокусирующих объектива 14, 15 и 16, 17, две пентапризмы 18 и 19, два окуляра 20, 21 и 22, 23, электродвигатель 24 с кривошипно-шатунным приводом на сканирующее зеркало. Линейка излучателей 9 выполнена в виде 64 элементной линейки светоизлучающих диодов зеленого цвета свечения, изготовитель ОКБ “Протон”, г. Орел. На выходе системы установлен фотоприемники 25 и 26 и электронный усилитель 27. Программное обеспечение компьютера 3 приведено на фиг.4. Компьютер 3 (типа Пентиум) содержит электронные компоненты компьютера 34 и программное обеспечение компьютера 35. Программное обеспечение компьютера 35 содержит операционную систему 36, программу диагностирования 37, программу формирования тепловизионного изображения 38, программу матрицы температур 39 и программу определения временных градиентов 40, программу определения пространственных градиентов 41.The device is intended for visualization of the studied organ 1 for the purpose of therapeutic effect on it and contains a thermal imager 2 (or a radiothermograph), to which a computer 3 (Pentium type) and a monitor 4 are connected. Thermal imager 2 (figure 2) contains IR (infrared) lenses 5 and b, a line of photodetectors 7, a two-sided scanning mirror 8, a line of emitters 9, a collimating lens 10 and 11, two mirror elements 12 and 13, two focusing lenses 14, 15 and 16, 17, two pentaprisms 18 and 19, two eyepieces 20, 21 and 22, 23, an electric motor 24 with a crank at Odom on the scanning mirror. The line of emitters 9 is made in the form of a 64 element line of green-emitting light-emitting diodes, manufactured by OKB “Proton”, Oryol. At the output of the system, photodetectors 25 and 26 and an electronic amplifier 27 are installed. The computer software 3 is shown in FIG. Computer 3 (Pentium type) contains the electronic components of computer 34 and computer software 35. Computer software 35 includes an operating system 36, a diagnostic program 37, a thermal imaging program 38, a temperature matrix program 39, and a program for determining temporal gradients 40, a spatial determination program gradients 41.

На фиг.5 и 6 показано приведение тепловизионных изображений исследуемого органа 1, полученных в разные периоды времени Т1 Т2, к одному масштабу. Для этого определяют максимальные габариты органа А и В.Figure 5 and 6 shows the reduction of thermal imaging images of the investigated organ 1 obtained at different time periods T 1 T 2 to the same scale. To do this, determine the maximum dimensions of the organ A and B.

Соотношение размеров А и В будет являться коэффициентом масштабированияThe ratio of sizes A and B will be the scaling factor

К=А/ВK = A / B

Изображение, полученное в период времени Т2, уменьшается в К раз.The image obtained in the period of time T 2 decreases K times.

Все тепловизионные изображения разбиваются на элементы 1, 2, 3...I...N по горизонтали и 1, 2, 3,...J,... М - по вертикали.All thermal images are divided into elements 1, 2, 3 ... I ... N horizontally and 1, 2, 3, ... J, ... M - vertically.

Каждый элемент матрицы в период времени t имеет температуру - Tijt. Эта матрица вводится в базу данных компьютера и постоянно в ней хранится и служит основным компонентом для формирования динамически изменяемой (по цветовой гамме тепловизионной картине исследуемого органа).Each element of the matrix in a period of time t has a temperature - Tijt. This matrix is entered into the computer database and is constantly stored in it and serves as the main component for the formation of dynamically changing (according to the color gamut thermal imaging picture of the organ under study).

Тепловидением называется получение видимого изображения объекта на основании его собственного инфракрасного (теплового) излучения. Инфракрасные лучи невидимы для человека. Для их восприятия нужны специальные приборы - тепловизоры. Принцип устройства всех тепловизоров отчасти напоминает прибор ночного видения. Излучение при помощи линз проецируется на фотоприемник, который имеет избирательную чувствительность к определенной длине волны инфракрасного спектра. Принятое излучение вызывает изменение электрических свойств фотоприемника и усиливается электронным усилителем. Сигнал подвергается обработке (оцифровке) и передает информацию о температуре идентифицируемого объекта и каждой его части с точностью выше 0,1°С. Переданный на компьютер сигнал позволяет определить на экране монитора контуры биологического объекта и температуру его поверхности, при этом каждому значению температуры соответствует свой цвет на экране монитора.Thermal imaging is the acquisition of a visible image of an object based on its own infrared (thermal) radiation. Infrared rays are invisible to humans. For their perception, special devices are needed - thermal imagers. The principle of all thermal imaging devices is somewhat reminiscent of a night vision device. Radiation using lenses is projected onto a photodetector, which has selective sensitivity to a specific infrared wavelength. The received radiation causes a change in the electrical properties of the photodetector and is amplified by an electronic amplifier. The signal is processed (digitized) and transmits information about the temperature of the identified object and each part with an accuracy above 0.1 ° C. The signal transmitted to the computer allows you to determine the contours of the biological object and the temperature of its surface on the monitor screen, and each color value has its own color on the monitor screen.

При работе ИК объектив, состоящий из двух компонентов 5 и 6, каждый из которых содержит положительную линзу, фокусирует изображение на линейке фотоприемников 7 через одну сторону зеркала 8, сканирующего тепловую картину угловыми колебаниями от вращения электродвигателя 24 с кривошипно-шатунным приводом. Излучение от линейки излучателей 9 коллимируется объективом, состоящим из отрицательной линзы 10 и положительной линзы 11, через другую сторону зеркала 8, сохраняя равенство масштабов изображения по вертикали и горизонту. Параллельный пучок после объектива 10, 11 отражается от зеркальных элементов 12 и 13 и разделяется в разные стороны к объективам 14, 15, 16, 17, фокусируется ими, оборачивается в горизонтальной плоскости пентапризмами 18 и 19 и рассматривается через оккуляры 20, 21 и 22, 23, двумя глазами, при этом соотношение размеров выходного зрачка объектива 10, 11 и выходного зрачка объектива должно соответствовать Dвых≥Dвx.During operation, an IR lens, consisting of two components 5 and 6, each of which contains a positive lens, focuses the image on the line of photodetectors 7 through one side of the mirror 8, scanning the thermal picture by angular vibrations from the rotation of the electric motor 24 with a crank drive. The radiation from the line of emitters 9 is collimated by the lens, consisting of a negative lens 10 and a positive lens 11, through the other side of the mirror 8, while maintaining the equality of the image scale vertically and horizontally. The parallel beam after the lens 10, 11 is reflected from the mirror elements 12 and 13 and is divided in different directions to the lenses 14, 15, 16, 17, focused by them, wrapped in the horizontal plane by pentaprisms 18 and 19 and viewed through the eyepieces 20, 21 and 22, 23, with two eyes, while the ratio of the sizes of the exit pupil of the lens 10, 11 and the exit pupil of the lens should correspond to Dout≥Dbx.

При использовании компьютера излучение поступает на фотоприемники 25 и 26, а электрический сигнал на фотоэлектронный усилитель 27 и далее на порт компьютера 3. Компьютер 3 обрабатывает сигнал и формирует на экране монитора 4 (фиг.3) цветное изображение объекта. Если датчики измерили температуру, и она отличается для каждого из них хотя бы на 0,1°С, то изображение будет многоцветным.When using a computer, the radiation enters the photodetectors 25 and 26, and the electrical signal to the photoelectronic amplifier 27 and then to the port of the computer 3. Computer 3 processes the signal and generates a color image of the object on the monitor screen 4 (Fig.3). If the sensors measured the temperature, and it differs for each of them by at least 0.1 ° C, then the image will be multicolor.

Компьютер 3 (фиг.4) может быть через модем 28, линию связи 29, сеть Интернет 30 подключен к модемам 32 и далее к компьютерам учреждений 33, установленным на территории медицинских учреждений 31. Под медицинскими учреждениями 31 понимаются институты, клиники, лаборатории, консультационные пункты и т.д.Computer 3 (Fig. 4) can be through a modem 28, a communication line 29, the Internet 30 is connected to modems 32 and then to computers of institutions 33 installed on the territory of medical institutions 31. Medical institutions 31 are understood as institutes, clinics, laboratories, consulting items etc.

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБАEXAMPLES OF IMPLEMENTATION OF THE METHOD

Пример 1Example 1

Пациент А, 47 лет, в течение 2 лет исследовался на тепловизоре с периодичностью 1 раз в месяц. Объект исследования - сердце. Отмечено стойкое снижение средней температуры сердца на 0,4°С. Исследования другими, традиционными методами показали развитие инфаркта миокарда.Patient A, 47 years old, was examined for 2 years on a thermal imager with a frequency of 1 time per month. The object of study is the heart. A persistent decrease in the average heart temperature by 0.4 ° C was noted. Studies by other, traditional methods have shown the development of myocardial infarction.

Пример 2Example 2

Пациент С, 54 года, в течение 1 года с периодичностью в 1 месяц исследовал почки на тепловизоре. Отмечено стойкое снижение средней температуры левой почки на 0,7°С. Диагноз, поставленный традиционными методами, - острая почечная недостаточность.Patient C, 54 years old, for 1 year with a frequency of 1 month examined the kidneys on a thermal imager. A persistent decrease in the average temperature of the left kidney by 0.7 ° C was noted. The diagnosis made by traditional methods is acute renal failure.

Пример 3Example 3

При недостаточном собственном опыте врач, работающий на компьютере 3, через сеть Интернет передает тепловизионное изображение тыльной стороны руки исследуемого (пациента) на компьютер 33 медицинского учреждения (или ведущих специализированных медицинских учреждений регионального или международного значения для консультации со специалистами самой высокой квалификации, работающими в клиниках других городов страны или за рубежом) и практически немедленно получает обратно через Интернет ответ по любому, интересующему его вопросу. Консультант руководствуется при диагностировании не только словесным описанием признаков заболевания, но и объективными физическими измерениями, не зависимыми от субъективного восприятия.In case of insufficient personal experience, the doctor working on computer 3, via the Internet, transmits a thermal imaging image of the back of the patient’s hand (patient) to the computer 33 of the medical institution (or leading specialized medical institutions of regional or international importance for consultation with the most qualified specialists working in clinics other cities of the country or abroad) and almost immediately receives a response via the Internet on any question that interests him. The consultant is guided in diagnosing not only a verbal description of the signs of the disease, but also objective physical measurements that are independent of subjective perception.

Применение изобретения позволило:The application of the invention allowed:

1. Повысить точность диагностирования за счет многократного проведения исследований и анализа тепловизионной картины в динамике.1. To increase the accuracy of diagnosis due to repeated research and analysis of the thermal imaging picture in dynamics.

2. Обеспечить качественную картину градиента температур во времени и ее визуализацию в виде фильма на экране монитора персонального компьютера.2. To provide a qualitative picture of the temperature gradient over time and its visualization in the form of a film on the screen of a personal computer monitor.

3. Применять стандартную серийно-выпускаемую промышленностью всех стран мира аппаратуру: тепловизор любой марки и персональный компьютер типа Пентиум любой конфигурации.3. To use standard equipment serialized by industry of all countries of the world: a thermal imager of any brand and a personal computer of the Pentium type of any configuration.

4. Устранить воздействие на человека любых электромагнитных излучений, в том числе лазерного или рентгеновского.4. Eliminate human exposure to any electromagnetic radiation, including laser or x-ray.

Claims (1)

Способ исследования внутренних органов и тканей человека, заключающийся в регистрации теплового излучения при помощи радиотермографа, формировании его тепловизионного изображения в виде многоцветной тепловизионной картины на экране монитора для рассмотрения и разделения изображения на элементы матрицы температурных полей, отличающийся тем, что регистрацию теплового излучения объекта исследования проводят в разных сеансах с определенной их периодичностью, полученные тепловизионные картины сохраняют в базе данных с указанием даты сеанса и приводят к одному масштабу, при рассмотрении на экране монитора тепловизионные картины демонстрируют в виде кадров последовательно с интервалом по времени, прямо пропорциональным промежутку времени между сеансами, и в случае, если этот промежуток времени больше 0,02 с, вставляют дополнительные кадры таким образом, чтобы частота смены кадров превышала 50 Гц, при этом для дополнительных кадров выполняют линейную интерполяцию цветовой гаммы в соответствии с цветами температуры элементов матрицы, сравнивают температуры соседних точек матрицы температурных полей, полученных в одном сеансе, и температуры одноименных точек матрицы температурных полей, полученных в разных сеансах, и определяют соответственно пространственный градиент температуры и градиент температуры во времени, данные о которых используют при диагностировании.A method for studying internal organs and human tissues, which consists in recording thermal radiation using a radiothermograph, forming its thermal imaging image in the form of a multicolor thermal imaging picture on a monitor screen for viewing and dividing the image into elements of a matrix of temperature fields, characterized in that the thermal radiation of the object of study is recorded in different sessions with a certain periodicity, the obtained thermal images are stored in a database with the date sessions and lead to the same scale, when viewed on a monitor screen, thermal images are shown in the form of frames sequentially with a time interval directly proportional to the time interval between sessions, and if this time interval is more than 0.02 s, additional frames are inserted in this way so that the frame rate exceeds 50 Hz, while for additional frames, linear interpolation of the color gamut is performed in accordance with the colors of the temperature of the matrix elements, the temperatures of neighboring points are compared matrix of temperature fields obtained in one session, and the temperature of the same points in the matrix of temperature fields obtained in different sessions, and determine the spatial temperature gradient and temperature gradient over time, the data on which are used in the diagnosis.
RU2003134874/14A 2003-12-01 2003-12-01 Method for examining human internal tissues and organs RU2256397C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003134874/14A RU2256397C1 (en) 2003-12-01 2003-12-01 Method for examining human internal tissues and organs

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003134874/14A RU2256397C1 (en) 2003-12-01 2003-12-01 Method for examining human internal tissues and organs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003134874A RU2003134874A (en) 2005-05-10
RU2256397C1 true RU2256397C1 (en) 2005-07-20

Family

ID=35746625

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003134874/14A RU2256397C1 (en) 2003-12-01 2003-12-01 Method for examining human internal tissues and organs

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2256397C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466676C2 (en) * 2007-03-15 2012-11-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Methods and devices for core temperature measurement
RU2541179C2 (en) * 2009-02-11 2015-02-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Group-wise image recording based on motion model

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЛИНДЕНБРАТЕН Л.Д. и др. Медицинская радиология и рентгенология. М.: Медицина, 1984, с.115-121. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2466676C2 (en) * 2007-03-15 2012-11-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Methods and devices for core temperature measurement
US9410854B2 (en) 2007-03-15 2016-08-09 Koninklijke Philips N.V. Methods and devices for measuring core body temperature
RU2541179C2 (en) * 2009-02-11 2015-02-10 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Group-wise image recording based on motion model

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003134874A (en) 2005-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0612500B1 (en) Method and device for diagnosis of living organism
CN105188523B (en) Deep tissue blood flow meter using speckle contrast analysis
Vaz et al. Laser speckle imaging to monitor microvascular blood flow: a review
Draijer et al. Review of laser speckle contrast techniques for visualizing tissue perfusion
Liu et al. Fast and sensitive diffuse correlation spectroscopy with highly parallelized single photon detection
Serov et al. High-speed laser Doppler perfusion imaging using an integrating CMOS image sensor
Machikhin et al. Exoscope-based videocapillaroscopy system for in vivo skin microcirculation imaging of various body areas
Khalil et al. Laser speckle contrast imaging: age-related changes in microvascular blood flow and correlation with pulse-wave velocity in healthy subjects
Rector et al. A focusing image probe for assessing neural activity in vivo
EP1620003B1 (en) System and method for identifying and classifying dynamic thermodynamic processes in mammals and discriminating between and among such processes
RU2282392C1 (en) Method and device for applying computer-aided thermovision diagnosis in dentistry
US20120078114A1 (en) System and method for real-time perfusion imaging
Regan et al. Design and evaluation of a miniature laser speckle imaging device to assess gingival health
RU2256397C1 (en) Method for examining human internal tissues and organs
RU2289310C2 (en) Method for obtaining information about psychophysiological state of alive object
Serantoni et al. Proposal for a protocol using an infrared microbolometer camera and wavelet analysis to study foot thermoregulation
Flynn et al. Clinical television microscopy
Xu et al. Vertically polarized laser speckle contrast imaging to monitor blood flow in pulp
JP3968192B2 (en) Water surface fluctuation measuring device
TW529928B (en) Method and apparatus for high resolution dynamic digital infrared imaging
RU2302194C1 (en) Method and device for computerized-thermal vision diagnostics in dentistry
Mansfield et al. Evaluation of static thermal and near-infrared hyperspectral imaging for the diagnosis of acute maxillary rhinosinusitis
Serov et al. Combined laser Doppler and laser speckle imaging for real-time blood flow measurements
Humeau-Heurtier et al. Multiscale Poincaré plot analysis of time series from laser speckle contrast imaging data
Biswas et al. Fast, compact measurement of deep tissue blood flow with integrated diffuse correlation spectroscopy