專利名稱：醫(yī)學(xué)熱診斷數(shù)字圖像掃描系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)診斷裝置，尤其涉及一種集光電技術(shù)、數(shù)字圖像處理技術(shù)、計算機智能技術(shù)和現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)為一體，建立形態(tài)與功能結(jié)合的醫(yī)學(xué)影像模式的、將原形態(tài)學(xué)以人體為被動式檢診的方法變?yōu)橐匀梭w為主動信息發(fā)射源的功能成像(代謝成像)方法的醫(yī)學(xué)熱診斷(MTD)數(shù)字圖像掃描系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
醫(yī)學(xué)熱診斷技術(shù)發(fā)展史近50年，它具有其他醫(yī)用影像技術(shù)不可替代的特點不受X射線、超聲波、電磁場等作用，無污染、對人體無損害、檢測方便、迅速、病人無任何痛苦，并具有高分辨率和高清晰度圖像。國際上對紅外熱像診斷技術(shù)的科學(xué)性和有效性，早已予以承認，確認紅外熱像診斷技術(shù)與CT、脊椎造影成像和MRI具有同樣的診斷地位，并可評估其他檢查手段；國際上已制定了醫(yī)用紅外熱像診斷的相關(guān)協(xié)議與標準，其中指出紅外熱像儀在人體溫度范圍內(nèi)，溫度分辨率必須高于0.1℃，而且要有一定的精度，穩(wěn)定度和重復(fù)性。
目前國際上有多家公司生產(chǎn)各種紅外熱像儀設(shè)備，其中FLIRSYSTEM、AGEMA Infrared Systems等都是該領(lǐng)域著名的制造商。
紅外熱像診斷技術(shù)采用高精度掃描或焦平面凝視攝像技術(shù)，接收人體生命運動過程中以輻射形式向體外釋放出的各種不可見的能量信息，通過光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將接受的能量信息轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢姽獾臒崮芊植紙D像，以能量、信息觀點用現(xiàn)代計算機智能和數(shù)字圖像處理技術(shù)對人體內(nèi)外正常生理和異常病理現(xiàn)象進行一系列分析、比較，即可測知人體內(nèi)外的疾病所在。
目前，國外醫(yī)用熱成像軟件技術(shù)，有強大的溫度分析功能和圖像處理功能；但是，一方面，其嚴重不足的是缺少醫(yī)用數(shù)據(jù)庫，多層次解析功能，智能化醫(yī)學(xué)專家診斷系統(tǒng)；另一方面，其定量分析功能也遠遠滿足不了臨床診斷需求。
如何通過以MTD信息采集為主的信息采集、通訊接口、圖像編輯、重建、融合、數(shù)據(jù)處理及人工智能綜合分析后，達到高精度、高分辨率、高清晰度、小型化、集成化、穩(wěn)定性強并且使計算機及顯示設(shè)備通用性強、操作簡便，易于臨床使用是擺在技術(shù)人員面前的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供了一種醫(yī)學(xué)熱診斷數(shù)字圖像掃描系統(tǒng)，旨在解決上述問題。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明包括從紅外熱像儀探測器輸出的紅外信號經(jīng)予處理電路后進人A/D變換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成16位數(shù)字送幀存貯器存貯，每個幀存的空間分辨率為256×256，即水平和垂直分解力各為256個象素(pixel)，每個象素點的讀寫地址由CPU控制的讀寫地址形成電路來完成；并將存貯在存貯器的數(shù)據(jù)輸入到中央控制器，通過中央控制器的多源信息融合分析系統(tǒng)進行分析和比較，然后送至D/A變換器，將數(shù)字信號變成模擬信號輸出；所述多源信息融合分析系統(tǒng)包括多源信息接收單元先將接收和外來數(shù)字信息動態(tài)(實時)調(diào)整各層的透明度；數(shù)字比疊加單元可任意疊加組合各種數(shù)據(jù)；高精度密集匹配單元高速、高精度密集點匹配模塊，影像快速匹配出密集的均勻分布和高精度同名點；數(shù)字化較正單元采用小面元微分糾正；這樣就從根本上避免了融合后的影像出現(xiàn)重影的情況，達到高效率、高精度的影像糾正；智能化數(shù)字處理單元結(jié)合專家智能系統(tǒng)自動選擇并計算疊加組合后病灶的面積及病灶輻射度；自動生成各相關(guān)因素的參數(shù)及指數(shù)，通過運算后自動生成提示結(jié)果。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是通過多源信息融合分析系統(tǒng)，可清晰顯示病灶和功能異常部位；尤其有助于腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)；對于異常部位可通過計算機進行智能計算，定量分析；成像快，采集和留存經(jīng)濟方便。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)硬件關(guān)系框圖；圖2是本發(fā)明中多源信息融合分析系統(tǒng)模塊圖；圖3是本發(fā)明系統(tǒng)模塊總體圖；圖4是等級監(jiān)督式計算機控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)示意圖；圖5是專家智能系統(tǒng)原理框圖；圖6是軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；具體實施方式
下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細描述由圖1、圖2可見本發(fā)明包括從紅外熱像儀探測器輸出的紅外信號經(jīng)予處理電路后進人A/D變換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成16位數(shù)字送幀存貯器存貯，每個幀存的空間分辨率為256×256，即水平和垂直分解力各為256個象素(pixel)，每個象素點的讀寫地址由CPU控制的讀寫地址形成電路來完成；并將存貯在存貯器的數(shù)據(jù)輸入到中央控制器，通過中央控制器的多源信息融合分析系統(tǒng)進行分析和比較，然后送至D/A變換器，將數(shù)字信號變成模擬信號輸出；所述多源信息融合分析系統(tǒng)包括多源信息接收單元先將接收和外來數(shù)字信息動態(tài)(實時)調(diào)整各層的透明度；數(shù)字比疊加單元可任意疊加組合各種數(shù)據(jù)；高精度密集匹配單元高速、高精度密集點匹配模塊，影像快速匹配出密集的均勻分布和高精度同名點；數(shù)字化較正單元采用小面元微分糾正；這樣就從根本上避免了融合后的影像出現(xiàn)重影的情況，達到高效率、高精度的影像糾正；智能化數(shù)字處理單元結(jié)合專家智能系統(tǒng)自動選擇并計算疊加組合后病灶的面積及病灶輻射度；自動生成各相關(guān)因素的參數(shù)及指數(shù)，通過運算后自動生成提示結(jié)果；在輸出前還可以包括偽彩編碼電路；若需要輸出偽彩信號，則先將模擬信號送偽彩編碼電路，由CPU按模擬信號的強弱(即按其灰度等級)來控制紅、綠、藍三色信號的輸出電平；三色信號在偽彩編碼電路中與復(fù)合同步及消隱信號混合后，即可得到偽彩色全電視信號；若輸出端僅需黑白電視信號，則只要將此模擬信號與復(fù)合同步及消隱信號混合后送出即可。
由圖3、圖4、圖5可見控制程序用于控制系統(tǒng)軟件，硬件的運作以及和與其他系統(tǒng)的通訊DSP(數(shù)字信號處理器)替代軟件做圖像預(yù)處理，提高處理速度，分流軟件功能，使軟件部分集中于高級處理和通訊；緩存器暫時存儲圖像，在需要時向軟件傳遞圖像信息，提高處理速度；通訊程序用于接收多源信息及與其他系統(tǒng)交換信息，包括執(zhí)行打印，存儲，與其他系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫通訊等；處理程序即圖5所示的專家智能系統(tǒng)的核心部分，包括圖像的定位，特征提取和模式識別等；其他包括外圍設(shè)備，打印機，掃描儀，攝像機，顯示終端等；專家智能系統(tǒng)原理框圖圖像接收從硬件端口直接接收圖像的信號或者壓縮的圖像信號并解壓縮；圖像預(yù)處理圖像平滑，增強，大小尺寸調(diào)整，突出病灶；圖像定位用標準模板與圖像進行融合，粗略確定病灶位置和尺寸；特征提取忽略次要因素，提取病灶信息；先驗知識已有的病歷，病史，其他癥狀等；
病例數(shù)據(jù)包含各種相似病例的數(shù)據(jù)庫；模式識別運用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和圖像處理的知識，對一個病例的病因，真實性，嚴重程度進行判斷；這是最關(guān)鍵也是最困難的一步；輸出結(jié)果判斷結(jié)果，打印，存儲(包括存儲到數(shù)據(jù)庫)等等。等級監(jiān)督式計算機控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)應(yīng)用計算機控制理論和技術(shù)實現(xiàn)圖像壓縮、傳輸，實現(xiàn)綜合的診斷系統(tǒng)。這是一個等級監(jiān)督式計算機控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(Hierarchic SupervisoryComputer Control and Data Processing System)。
中央控制計算機(第一級)控制，監(jiān)督和協(xié)調(diào)所有子系統(tǒng)的運行，控制數(shù)據(jù)流；數(shù)據(jù)處理計算機和系統(tǒng)(第二級)包括上述的單一系統(tǒng)和其他核心診斷系統(tǒng)，用于處理核心數(shù)據(jù)，診斷和運算；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)(第二級)為數(shù)據(jù)處理提供先驗知識并存儲數(shù)據(jù)；通訊計算機和系統(tǒng)(第二級)與其他系統(tǒng)通訊，交換，傳輸數(shù)據(jù)，例如和外圍硬件設(shè)備，局域網(wǎng)和國際互聯(lián)網(wǎng)；數(shù)據(jù)流傳送設(shè)備和其他外圍設(shè)備(第三級)實現(xiàn)輔助處理功能。
由圖6可見數(shù)據(jù)庫操作在同一窗口內(nèi)進行加入(圖像)、查找(圖像)、修改(圖像)、刪除(圖像)、統(tǒng)計等操作建立標準健康圖片庫；圖像處理溫度選擇，縮放，銳化，強化對比度，平滑，正負片智能化操作自動選擇溫度峰值，自動選擇并計算病灶面積，放大時進行平滑濾波操作，自動規(guī)劃出等溫曲線。
本發(fā)明的主要用途為①適用范圍廣，是大量人群體檢，常見病的普查和亞健康測評的首選綠色檢診設(shè)備；②放療、化療前后對照、評價優(yōu)于CT；
③手術(shù)過程監(jiān)測及術(shù)后評價，如作心臟搭橋術(shù)、腹腔手術(shù)及超聲高能聚焦手術(shù)過程監(jiān)測及評價優(yōu)于其他影像手段；④適用于全身炎癥檢查及范圍大小、程度量化分析優(yōu)于其他檢測手段；⑤適用于全身大部分血管病變的檢查和量化分析?？蓹z查脈管炎的病變部位及范圍，立體感強、人為誤差少，準確率高，檢查迅速。下肢靜脈交通枝或靜脈瓣膜功能不全，診斷簡單易行，優(yōu)于血管造影，準確率可達94.5％以上。
⑥適用于全身大部分新生物的檢查和量化分析，對乳腺癌、小肝癌的早期發(fā)現(xiàn)，優(yōu)于其他檢診手段；⑦可對燒傷程度的量化分析及植皮、斷指再植手術(shù)成效的評價；⑧對心肌缺血、心肌炎、肝、膽、腸胃疾病的早期發(fā)現(xiàn)和篩選具有特殊意義。
據(jù)世界衛(wèi)生組織調(diào)查，人群中健康者約占15％左右(第三世界國家約占5％左右)；疾病患者也約占15％左右(第三世界國家約占20％-25％左右)；間于兩者間亞健康者占60％-70％。當(dāng)前亞健康醫(yī)學(xué)已成為全球醫(yī)學(xué)界的新熱點，從大量臨床實踐表明MTD數(shù)字圖像掃描系統(tǒng)對疾病早期發(fā)現(xiàn)和預(yù)防具有重大的意義，MTD醫(yī)學(xué)熱診斷系統(tǒng)適用于功能性疾病、腫瘤、炎癥、血行障礙、燒傷、代謝異常、交感神經(jīng)障礙等檢查和診斷，是各類常規(guī)檢查和健康、亞健康測評體檢首選的綠色檢診設(shè)備，在手術(shù)及放化療前后對照檢查和手術(shù)全程監(jiān)測領(lǐng)域有著突出的優(yōu)勢和廣闊的前景，同時也適用于對人體功能、各類雜病、中醫(yī)現(xiàn)代化客觀指標及氣功、針灸、經(jīng)絡(luò)機理的研究。
本發(fā)明的重要意義在于1.MTD數(shù)字化層次解析法的發(fā)明和以MTD為主體進行多信息源融合分析的發(fā)明，為紅外熱成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于臨床診斷和預(yù)防醫(yī)學(xué)提供了可靠的技術(shù)條件。如臨床疾病常規(guī)檢查、腫瘤早期發(fā)現(xiàn)、腫瘤治療前后對照和評估、手術(shù)監(jiān)測和評估以及人群體檢、常見病普查等，很大程度上彌補了形態(tài)影像和功能影像單一檢查的不足；2.多信息源融合分析是一種取長補短的優(yōu)勢組合，關(guān)鍵技術(shù)是以MTD信息為主的信息采集、通訊接口、圖像編輯、重建、融合、圖像數(shù)據(jù)和資料庫、圖像模式識別與處理、分析及人工智能軟件等。實現(xiàn)了系統(tǒng)化、數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化。大大提高了臨床診斷準確率，有利于促進臨床醫(yī)學(xué)診斷學(xué)的進一步發(fā)展；以功能影像MTD(醫(yī)學(xué)熱診斷)為主體與形態(tài)影像(X光、CT、超聲等)組合進行融合分析，在國內(nèi)外尚屬首創(chuàng)。它為臨床醫(yī)學(xué)提供了一種新概念“溫度是人體生命活動中最具有權(quán)威因素的指標”(MTD就是以溫度變化為其指標)；提供了一種新思維方式醫(yī)生應(yīng)重視MTD的臨床價值，著眼于“早期發(fā)現(xiàn)疾病信息，防病于未然”；提供了一種新模式功能+形態(tài)，變信息比對為多信息融合分析。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)學(xué)熱診斷數(shù)字圖像掃描系統(tǒng)，包括從紅外熱像儀探測器輸出的紅外信號經(jīng)予處理電路后進人A/D變換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成16位數(shù)字送幀存貯器存貯，每個幀存的空間分辨率為256×256，即水平和垂直分解力各為256個象素(pixel)，每個象素點的讀寫地址由CPU控制的讀寫地址形成電路來完成；并將存貯在存貯器的數(shù)據(jù)輸入到中央控制器，其特征在于通過中央控制器的多源信息融合分析系統(tǒng)進行分析和比較，然后送至D/A變換器，將數(shù)字信號變成模擬信號輸出；所述多源信息融合分析系統(tǒng)包括多源信息接收單元先將接收和外來數(shù)字信息動態(tài)(實時)調(diào)整各層的透明度；數(shù)字比疊加單元可任意疊加組合各種數(shù)據(jù)；高精度密集匹配單元高速、高精度密集點匹配模塊，影像快速匹配出密集的均勻分布和高精度同名點；數(shù)字化較正單元采用小面元微分糾正；智能化數(shù)字處理單元結(jié)合專家智能系統(tǒng)自動選擇并計算疊加組合后病灶的面積及病灶輻射度；自動生成各相關(guān)因素的參數(shù)及指數(shù)，通過運算后自動生成提示結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于在輸出前還可以包括偽彩編碼電路；若需要輸出偽彩信號，則先將模擬信號送偽彩編碼電路，由CPU按模擬信號的強弱來控制紅、綠、藍三色信號的輸出電平；三色信號在偽彩編碼電路中與復(fù)合同步及消隱信號混合后，即可得到偽彩色全電視信號；若輸出端僅需黑白電視信號，則只要將此模擬信號與復(fù)合同步及消隱信號混合后送出即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)熱診斷數(shù)字圖像掃描系統(tǒng)，包括從紅外熱像儀探測器輸出的紅外信號經(jīng)予處理電路后進人A/D變換器，將模擬信號轉(zhuǎn)換成16位數(shù)字送幀存貯器存貯，每個幀存的空間分辨率為 256×256，即水平和垂直分解力各為256個象素(pixel)，每個象素點的讀寫地址由CPU控制的讀寫地址形成電路來完成；并將存貯在存貯器的數(shù)據(jù)輸入到中央控制器，通過中央控制器的多源信息融合分析系統(tǒng)進行分析和比較，然后送至D/A變換器，將數(shù)字信號變成模擬信號輸出；有益效果是通過多源信息融合分析系統(tǒng)，可清晰顯示病灶和功能異常部位；尤其有助于腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)；對于異常部位可通過計算機進行智能計算，定量分析；成像快，采集和留存經(jīng)濟方便。
文檔編號A61B6/00GK1788680SQ200410093250
公開日2006年6月21日 申請日期2004年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月17日
發(fā)明者邱毅 申請人:邱毅