專利名稱：不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置及測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于物理參數(shù)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種不規(guī)則形狀非均質(zhì)物體物理參數(shù)檢測(cè)探頭、表面溫度測(cè)量裝置及斷層掃描設(shè)備，適用于不同類別的不規(guī)則形狀的非均質(zhì)物體相應(yīng)的物理參數(shù)的測(cè)量及檢測(cè)。
背景技術(shù)：
自然界和人為加工產(chǎn)品中，有許多具有不規(guī)則形狀的非均質(zhì)物體，包括非生命體， 如礦石、果蔬、標(biāo)本、玩具、工廠零部件；也包括生命體，如動(dòng)植物個(gè)體、器官或組織。這些物體的表面形狀復(fù)雜，質(zhì)地呈各向異性，有的還具有易變的非剛性的外形。出于科研，生產(chǎn)和服務(wù)的目的，往往需要測(cè)量這些物體的各類物理參數(shù)。如力學(xué)參數(shù)(表面硬度，彈性模量等)、熱學(xué)參數(shù)(表面溫度分布、傳熱系數(shù)等)、電學(xué)參數(shù)(表面兩點(diǎn)間的電阻、阻抗、容抗等)、磁學(xué)參數(shù)(磁導(dǎo)率、磁疇分布等)、聲學(xué)參數(shù)(表面兩點(diǎn)間的聲阻抗)、光學(xué)參數(shù)(光吸收率，色散率，折射率等)。多數(shù)情況下，這些測(cè)量是通過(guò)傳感探頭與物體表面接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。人們習(xí)慣于用單個(gè)和儀器連接的探頭，在物體表面上各點(diǎn)分別測(cè)量，將結(jié)果匯集分析后，在計(jì)算機(jī)上呈現(xiàn)該參數(shù)在物體表面的分布狀況。對(duì)于不規(guī)則非均質(zhì)物體，這類傳統(tǒng)的測(cè)量方法會(huì)遇到下列問(wèn)題(1)很多情況下， 測(cè)量的初始條件(如探頭初始溫度，探頭與表面的接觸壓力，接觸面積和角度，物體表面形狀和測(cè)量點(diǎn)的位移等)對(duì)測(cè)量精確性的影響很大。采用單探頭多次測(cè)量，很難保證每次測(cè)量的初始條件能夠達(dá)到一致。所以，對(duì)同一點(diǎn)，測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性差，對(duì)不同點(diǎn)，測(cè)量的結(jié)果沒(méi)有可比性。(2)在單探頭多次測(cè)量中，如果用手操縱探頭，人為因素干擾(測(cè)量點(diǎn)位置不準(zhǔn)，手部溫度干擾，壓力不能長(zhǎng)時(shí)間保持恒定等)不可避免。如果用機(jī)電控制(機(jī)械臂) 方式操縱探頭，位置精度會(huì)很高，但探頭初始溫度仍難一致，與表面的接觸壓力控制仍就困難，設(shè)備成本上升，而對(duì)不同表面和材質(zhì)測(cè)量的適應(yīng)能力(設(shè)備通用性)卻下降。(3)由于復(fù)雜的表面形狀和材質(zhì)的非均勻性，要想得知物理參數(shù)在物體表面或內(nèi)部的分布狀態(tài)，必須逐點(diǎn)測(cè)量，工作量大，測(cè)量成本增加，出錯(cuò)率高，數(shù)據(jù)處理難度大，軟件設(shè)計(jì)復(fù)雜。要想完全控制探頭的初始條件，保證測(cè)量過(guò)程的穩(wěn)定性，提高檢測(cè)效率和增加設(shè)備的通用能力，除了選擇高成本的自動(dòng)化路線外，還可轉(zhuǎn)換思路，將傳統(tǒng)的單探頭多次測(cè)量改變?yōu)槎嗵筋^一次測(cè)量。因其優(yōu)越性突出，足以彌補(bǔ)探頭成本的少許增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置及測(cè)量方法， 旨在解決現(xiàn)有測(cè)量裝置或設(shè)備不能完全控制探頭的初始條件，不能保證測(cè)量過(guò)程的穩(wěn)定性，檢測(cè)效率低以及設(shè)備通用能力差的問(wèn)題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，其為一探頭束，所述探頭束包含有多根形狀、尺寸和重量相同的細(xì)長(zhǎng)探頭；所述探頭穿過(guò)一均勻分布有多排相互平行圓孔的支撐體后向外伸出，并在該圓孔中能自由升降，所述探頭尾部設(shè)有用于與檢測(cè)主機(jī)連接的數(shù)據(jù)傳輸線。所述探頭均定位編號(hào)，便于規(guī)范數(shù)據(jù)信號(hào)采集和處理順序以及圖像還原。所述非均質(zhì)物體包括有生命的個(gè)體、生物活體以及人體的組織、器官或部位，所述人體組織或部位包括乳房、喉部、甲狀腺、有淺表淋巴分布的部位、四肢及關(guān)節(jié)。所述探頭為溫度傳感器，所述溫度傳感器是能通過(guò)接觸熱傳導(dǎo)、對(duì)流或/和輻射方式檢測(cè)物體表面溫度分布變化的非接觸傳感器，包括熱電偶傳感器，熱敏電阻傳感器，半導(dǎo)體PN結(jié)型傳感器，石英晶體振蕩測(cè)溫傳感器或熱釋電紅外傳感器。所述探頭為導(dǎo)電電極，與交流激勵(lì)電源相配套，利用交流激勵(lì)電源向被檢測(cè)物體發(fā)送能量來(lái)測(cè)量不規(guī)則形狀非均質(zhì)物體的物理參數(shù)。所述利用交流激勵(lì)電源向被檢測(cè)物體發(fā)送能量來(lái)測(cè)量不規(guī)則形狀非均質(zhì)物體的物理參數(shù)包括用較低高頻或中低頻弱交流電信號(hào)作為穿透能源，測(cè)量通過(guò)探頭輸入的有效電壓與有效電流的比值，依次對(duì)人體組織或部位進(jìn)行斷層掃描，再現(xiàn)深層異常組織的2維或3維圖像。所述較低高頻或中低頻弱交流電信號(hào)包括頻率為50MHz以下的高頻電磁波和頻率為I-IOOKHz的中低頻交流電信號(hào)。所述探頭為超聲波發(fā)生和接收傳感器，用于測(cè)量接觸物體表面上任意一對(duì)發(fā)射和接收探頭之間的聲阻抗。本發(fā)明的目的還在于提供一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，包含有所述的電極探頭，所述電極探頭信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)線傳送至交流放大及整流電路后，經(jīng)多路選擇開(kāi)關(guān)、信號(hào)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路傳送到檢測(cè)主機(jī)的主控制器，所述檢測(cè)主機(jī)還包含有與所述主控制器連接的數(shù)據(jù)或圖像顯示器、聲響提示/報(bào)警器、控制按鍵、存儲(chǔ)器。本發(fā)明的目的還在于提供一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，包含所述的溫度傳感器探頭，所述溫度傳感器信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)線傳送至穩(wěn)壓電路后，經(jīng)數(shù)據(jù)選擇開(kāi)關(guān)、前置放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路傳送到檢測(cè)主機(jī)的中央處理器，所述檢測(cè)主機(jī)還包含有與所述中央處理器連接的數(shù)據(jù)或圖像顯示器、聲響提示/報(bào)警器、控制按鍵、存儲(chǔ)器；所述中央處理器用于預(yù)設(shè)閥值、確定傳感器電信號(hào)采集的正確步驟，判斷采集時(shí)初始條件和檢測(cè)條件正確與否；對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算；將計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)或圖像顯示器；存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果或數(shù)據(jù)；根據(jù)檢測(cè)得到數(shù)據(jù)判斷掃描區(qū)域是否存在異常組織； 在傳感器信號(hào)超過(guò)預(yù)設(shè)閥值時(shí)，向聲響提示/報(bào)警器發(fā)出提示/報(bào)警信號(hào)。本發(fā)明的目的還在于提供一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置對(duì)人體乳房部位進(jìn)行斷層掃描再現(xiàn)深層異常組織的2維或3維圖像的測(cè)量方法，包括以下步驟受檢者仰面平躺后，將電極探頭束中心對(duì)準(zhǔn)乳房中心，沿豎直方向輕輕放下，讓所有電極接觸皮膚，保證對(duì)皮膚的壓力完全等于探頭自重，形成從中心向外分布的多層近似圓圈狀排列的電極；以一個(gè)圖為一斷層，將每一斷層上的電極兩兩組合為一組，依次讓每一組電極通以交流激勵(lì)電信號(hào)，測(cè)量?jī)呻姌O之間的阻抗；從阻抗中扣除兩個(gè)電極之間的距離因素，得到歸一化的阻抗值；在所述斷層面上沿90度方向重新兩兩組合電極重新測(cè)量，得到另一組歸一化的阻抗值；通過(guò)軟件分析兩組阻抗值，確定異常區(qū)域的位置、大小和形狀。本發(fā)明通過(guò)采用將可自由升降的探頭組成探頭束，將探頭沿豎直方向同時(shí)接觸被測(cè)物體表面，可一次完成大面積上多個(gè)接觸點(diǎn)的測(cè)量，并可完全控制探頭的初始條件，保證了測(cè)量過(guò)程的穩(wěn)定性，大大提高了檢測(cè)效率，而該探頭通用性強(qiáng)，可適合任何不規(guī)則非均質(zhì)物體物理參數(shù)的測(cè)量與檢測(cè)。


圖1本發(fā)明實(shí)施例提供的一種檢測(cè)裝置的示意圖；圖2本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種檢測(cè)裝置的示意圖；圖3本發(fā)明實(shí)施例提供的溫度分布測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖4本發(fā)明實(shí)施例提供的一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖5本發(fā)明實(shí)施例提供的具有一個(gè)異常區(qū)域的某一斷層上電極分組測(cè)量示意圖；圖6本發(fā)明實(shí)施例提供的具有兩個(gè)異常區(qū)域的某一斷層上電極分組測(cè)量示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。本發(fā)明所述非均質(zhì)物體包括有生命的個(gè)體、生物活體以及人體的組織、器官或部位，所述人體組織或部位包括乳房、喉部、甲狀腺、有淺表淋巴分布的部位、四肢及關(guān)節(jié)。以下所述的測(cè)量裝置可適用于上述非均質(zhì)物體的物理參數(shù)的測(cè)量。參見(jiàn)圖1，一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，在外殼1中安裝有一探頭束，所述探頭束包含有多根形狀、尺寸和重量相同的細(xì)長(zhǎng)探頭4;所述探頭4穿過(guò)一均勻分布有多排相互平行圓孔3的支撐體2后向外伸出，并在該圓孔3中能自由升降，所述探頭4 尾部設(shè)有用于與檢測(cè)主機(jī)連接的數(shù)據(jù)傳輸線。所述探頭4均定位編號(hào)，便于規(guī)范數(shù)據(jù)信號(hào)采集和處理順序以及圖像還原。每根探頭長(zhǎng)150mm，直徑1mm，探頭的前端裝有負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻，溫度分辨率ο. ore。支撐體2上的孔洞3的圓心連線之間保持平行，使得穿過(guò)孔洞3的各探頭4之間也能保持平行，孔洞3直徑稍大于探頭4直徑，使得探頭桿能在孔洞3中自由上升或落下， 探頭桿的上端有一直徑較大的端頭，可以防止探頭桿從孔洞3中完全掉出外殼，隔板上相鄰孔洞3間的距離是1. 5mm,因此探頭4間距約為1. 5-2. Omm,以保證相鄰探頭4在升降時(shí)不會(huì)相互接觸。參見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的另一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，其是將多個(gè)探頭排成一列或平行的數(shù)列，圖中所示為將探頭4、排列成兩列設(shè)置在外殼廠中，一列有10個(gè)探頭外殼f上設(shè)手柄5。根據(jù)不同的測(cè)量需要，所述探頭可以為溫度傳感器，所述溫度傳感器是能通過(guò)接觸熱傳導(dǎo)、對(duì)流或/和輻射方式檢測(cè)物體表面溫度分布變化的非接觸傳感器，包括熱電偶傳感器，熱敏電阻傳感器，半導(dǎo)體PN結(jié)型傳感器，石英晶體振蕩測(cè)溫傳感器或熱釋電紅外傳感器。溫度傳感器采集的是兩類物理量一是具有確定材質(zhì)，確定結(jié)構(gòu)，確定質(zhì)量，確定形狀，確定尺寸，確定熱參數(shù)和確定初始溫度的探頭，受機(jī)體皮膚加熱時(shí)，其溫度升高的速度參數(shù)。該參數(shù)可以是升溫速度，也可以是一定時(shí)間內(nèi)溫度的增加值或升高一定溫所需的時(shí)間；另一類是具有確定材質(zhì)，確定結(jié)構(gòu)，確定質(zhì)量，確定形狀，確定尺寸，確定熱參數(shù)和確定初始溫度的溫度傳感器，與機(jī)體皮膚達(dá)到熱平衡后顯示的溫度值。測(cè)量前一類參數(shù)，所需時(shí)間很短(5秒以內(nèi))。測(cè)量后一類參數(shù)，所需時(shí)間長(zhǎng)得多，但數(shù)據(jù)更穩(wěn)定。所述探頭也可以是與交流激勵(lì)電源相配套的導(dǎo)電電極，這樣就可以利用交流激勵(lì)電源向被檢測(cè)物體發(fā)送能量來(lái)測(cè)量不規(guī)則形狀非均質(zhì)物體的物理參數(shù)。所述利用交流激勵(lì)電源向被檢測(cè)物體發(fā)送能量來(lái)測(cè)量不規(guī)則形狀非均質(zhì)物體的物理參數(shù)包括用較低高頻或中低頻弱交流電信號(hào)作為穿透能源，測(cè)量通過(guò)探頭輸入的有效電壓與有效電流的比值，依次對(duì)人體組織或部位進(jìn)行斷層掃描，再現(xiàn)深層異常組織的2維或3維圖像。所述較低高頻或中低頻弱交流電信號(hào)包括頻率為50MHz以下的高頻電磁波和頻率為I-IOOKHz的中低頻交流電信號(hào)。所述探頭還可以是超聲波發(fā)生和接收傳感器，如果是超聲波發(fā)生和接收傳感器， 則可以用于測(cè)量接觸物體表面上任意一對(duì)發(fā)射和接收探頭之間的聲阻抗。參見(jiàn)圖4，一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，包含溫度傳感器探頭束， 所述溫度傳感器信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)線傳送至穩(wěn)壓電路后，經(jīng)數(shù)據(jù)選擇開(kāi)關(guān)、前置放大電路和 A/D轉(zhuǎn)換電路傳送到檢測(cè)主機(jī)的中央處理器，所述檢測(cè)主機(jī)還包含有與所述中央處理器連接的數(shù)據(jù)或圖像顯示器、聲響提示/報(bào)警器、控制按鍵、存儲(chǔ)器；所述中央處理器用于預(yù)設(shè)閥值、確定傳感器電信號(hào)采集的正確步驟，判斷采集時(shí)初始條件和檢測(cè)條件正確與否；對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算；將計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)或圖像顯示器；存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果或數(shù)據(jù)；根據(jù)檢測(cè)得到數(shù)據(jù)判斷掃描區(qū)域是否存在異常組織； 在傳感器信號(hào)超過(guò)預(yù)設(shè)閥值時(shí)，向聲響提示/報(bào)警器發(fā)出提示/報(bào)警信號(hào)。具體使用本測(cè)量裝置時(shí)，在測(cè)量前，通過(guò)讓各探頭傳感器接觸確定溫度的流動(dòng)介質(zhì)(空氣或液體)或者確定溫度的良導(dǎo)體板的方式，讓探頭溫度均勻化，實(shí)現(xiàn)探頭初始溫度的一致；然后將探頭保持90度左右的垂直方向，使多個(gè)傳感器同時(shí)接觸被測(cè)物體表面，一次完成較大面積上多個(gè)接觸點(diǎn)的測(cè)量；傳感器依靠探頭自身重量與被測(cè)表面保持固定的壓力，直至測(cè)量結(jié)束；檢測(cè)主機(jī)比較各個(gè)探頭傳感器發(fā)送的信號(hào)，能夠判斷探頭的初始條件和檢測(cè)狀態(tài)的正確與否，如個(gè)別探頭未能接觸物體表面或測(cè)量區(qū)域與探頭束形狀不匹配。傳感器的連接導(dǎo)線穿過(guò)不銹鋼管內(nèi)部，與設(shè)置在探頭束外殼上部的集成電路板連接。電路板由電源線路、數(shù)據(jù)選擇開(kāi)關(guān)、前置放大線路和A/D轉(zhuǎn)換線路組成。傳感器信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)選擇開(kāi)關(guān)、并經(jīng)前置放大線路放大后通過(guò)導(dǎo)線與主機(jī)中央處理器連接。主機(jī)由供電電源線路、中央處理器、數(shù)據(jù)或圖像顯示器、聲響提示/報(bào)警器、計(jì)算機(jī)接口、控制按鍵、電源開(kāi)關(guān)、時(shí)鐘線路和外殼等組成。所述電源線路包括整流元件、變壓器和穩(wěn)壓控制線路部分。如果采用220V或IlOV 電源，所需變壓器應(yīng)將其轉(zhuǎn)換為不高于30V的低壓，整流器將其變?yōu)橹绷麟妷?。穩(wěn)壓器的作用是保持供電電壓的穩(wěn)定，因?yàn)槊恳粋€(gè)熱敏電阻需要完全一致且穩(wěn)定不變的電壓和電流。也可以采用12V直流供電，但為防止電池電壓下降，必須另加穩(wěn)壓線路。數(shù)據(jù)選擇開(kāi)關(guān)的作用是分配探頭信號(hào)進(jìn)入放大電路的先后順序。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)選擇開(kāi)關(guān)后進(jìn)入前置放大器，微弱的溫度電信號(hào)得以放大。為了確保信號(hào)的線性補(bǔ)償特征不受后繼電路的影響，在溫度信號(hào)的輸出端需加一跟隨器，將通過(guò)跟隨器的溫度電壓反向放大，使隨溫度升高而遞減的電壓變?yōu)檫f增。形成溫度與電壓之間的正的線性關(guān)系。前置放大器的放大倍數(shù)一般不應(yīng)低于10倍，放大電路的零點(diǎn)最好可調(diào)。信號(hào)放大后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換，即將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換受主機(jī)中央芯片處理器控制，后者通過(guò)片選口和讀寫(xiě)口啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換完畢后主機(jī)分兩次讀出轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的低8位和高4位。聲響提示/報(bào)警器與中央芯片處理單元的INTO 口連接。當(dāng)初始條件或檢測(cè)條件不合適時(shí)，聲響提示/報(bào)警器發(fā)聲，提示使用者調(diào)整傳感器或停止檢測(cè)。當(dāng)掃描中發(fā)現(xiàn)有明顯溫度異常時(shí)，還能自動(dòng)報(bào)警。中央處理器具有下列功能(1)確定溫度電信號(hào)采集的正確步驟，判斷采集時(shí)初始條件和檢測(cè)條件的正確與否。比如開(kāi)機(jī)后，如果各個(gè)探頭之間的初始溫度不一致，儀器會(huì)顯示信號(hào)，讓探頭繼續(xù)接觸確定溫度的流動(dòng)介質(zhì)(空氣或液體)或者確定溫度的良導(dǎo)體板，直到所有探頭的初始溫度一致為止。當(dāng)接觸皮膚開(kāi)始檢測(cè)時(shí)，如果有個(gè)別探頭的傳感器因機(jī)械故障或其他原因，未能接觸皮膚，這時(shí)收到的溫度信號(hào)之間會(huì)出現(xiàn)較大的差別，沒(méi)有接觸或僅僅輕微接觸皮膚的傳感器送發(fā)的電信號(hào)值會(huì)明顯低于其他傳感器，中央處理器的處理芯片將自動(dòng)判定，讓聲響提示/報(bào)警器發(fā)出蜂鳴聲并在顯示屏上顯示出該傳感器的編號(hào)，提示使用者檢查并調(diào)整該位置的探頭。同樣，當(dāng)掃描區(qū)域的外形與探頭陣列形狀不再匹配時(shí)，主機(jī)也會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，提示檢測(cè)條件改變，得到的數(shù)據(jù)無(wú)意義；(2)對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算；(3)將計(jì)算結(jié)果送至顯示器顯示；(4)存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果或通過(guò)接口連接RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；(5)根據(jù)檢測(cè)得到數(shù)據(jù)判斷掃描區(qū)域是否存在異常組織，如有，則自動(dòng)顯示相關(guān)信息，提醒使用者注意或重測(cè)驗(yàn)證；(6)音響或報(bào)警控制；(7)其他參數(shù)預(yù)設(shè)和按鍵控制。測(cè)量出的物體表面溫度分布圖，可以通過(guò)軟件在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示，也可以直接在主機(jī)顯示屏上顯示。為顯示較清晰組織異常信息，可采用液晶顯示器。運(yùn)用本裝置及上述探頭使用方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)乳房表面溫度分布進(jìn)行精確有效地測(cè)量。其基本原理是乳腺病變可以大致分為良性和惡性兩類。良性腫瘤由分化成熟的細(xì)胞組成，生長(zhǎng)慢，代謝慢，密度大，呈擴(kuò)大性向四周發(fā)展，比周圍正常組織的溫度略低；相反， 惡性腫瘤(如乳腺癌)由不成熟的細(xì)胞構(gòu)成，血管豐富，代謝率高，生長(zhǎng)迅速，溫度大多明顯高于周圍正常組織。所以，位于淺表的病變組織可以通過(guò)體表溫度分布的測(cè)量結(jié)果來(lái)判斷。體表溫度的分布具有一定臨床醫(yī)學(xué)意義。尤其在某些特定部位，異常的溫度分布可能是嚴(yán)重疾病的征象。比如關(guān)節(jié)部位溫度的升高，可能是關(guān)節(jié)炎，骨結(jié)核或痛風(fēng)病的征兆。頸前部某些區(qū)域的溫度異常，也許與甲狀腺癌相關(guān)。
位于淺層的乳腺癌區(qū)域的皮膚溫度比周圍區(qū)域高約1_3°C，具有下列特征(1)患有乳腺癌一側(cè)的整個(gè)乳房溫度往往比正常側(cè)高(溫差> 1.5oC)，且隨病情進(jìn)展，溫差呈增加趨勢(shì)；(2)患側(cè)乳房的局部有呈斑點(diǎn)交叉的熱區(qū)；(3)患側(cè)乳暈周圍溫度增高；(4)患側(cè)乳房可呈現(xiàn)異常血管圖像。運(yùn)用本裝置進(jìn)行測(cè)量乳房表面溫度分布的步驟如下(1)開(kāi)機(jī)；(2)儀器自動(dòng)檢測(cè)所有探頭初始溫度；如果各探頭溫度差小于一定值(如0. 050C )，可以開(kāi)始檢測(cè)。否則，將探頭下端放置于導(dǎo)熱良好的金屬(如銅或鋁)板上一段時(shí)間(如2分鐘)，促使探頭溫度均勻化。然后重新檢測(cè)初始溫度；(3)開(kāi)始準(zhǔn)備檢測(cè)，受檢者平躺，面朝上，露出待檢乳房。操作者手持探頭束外殼把手，垂直向下，使所有探頭下落到最低位置。(4)將探頭束對(duì)準(zhǔn)乳房，使乳頭處于探頭束中心位置，沿垂直方向輕輕放下。讓所有探頭接觸皮膚，并保證探頭對(duì)皮膚的壓力完全等于探頭自重。如因機(jī)械故障等原因，個(gè)別探頭沒(méi)能順利接觸皮膚，儀器自動(dòng)報(bào)警并顯示重測(cè)提示。(5)檢測(cè)過(guò)程中，人和設(shè)備保持不動(dòng)。數(shù)據(jù)采集完成后，蜂鳴器自動(dòng)發(fā)聲，提示檢測(cè)結(jié)束。向上移開(kāi)探頭束，放到導(dǎo)熱金屬板上，使探頭溫度重新均勻化后，檢測(cè)另一側(cè)乳房。(6)檢測(cè)完成，關(guān)機(jī)。運(yùn)用圖2所示的檢測(cè)探頭束進(jìn)行測(cè)量時(shí)，首先由受檢者仰面平躺，手持手柄，將探頭束放在乳房某一部位，檢測(cè)得到該部位的表面溫度分布后，提起探頭束，等待各溫度探頭初始溫度一致后，再檢測(cè)另一部位，直到所有表面全部檢測(cè)完后，測(cè)量?jī)x器自動(dòng)顯示各部位或整個(gè)乳房表面的溫度分布。這種探頭排列最大的優(yōu)點(diǎn)是所需探頭數(shù)比前一種設(shè)計(jì)要少得多。雖然檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，操作稍復(fù)雜，但儀器成本低，適合于個(gè)人或家庭購(gòu)買。上述技術(shù)也適用于其它淺表部位或組織的病變檢測(cè)，如淺表淋巴癌，甲狀腺癌，關(guān)節(jié)炎癥，皮膚癌和皮膚表面發(fā)炎等。但對(duì)于位于皮膚以下較深部位的病變組織，比如位于乳房皮膚表面以下3-5cm及更深的病變組織，則需要用另外的技術(shù)手段才能檢測(cè)出來(lái)。深層組織的檢測(cè)的方法目前主要有鉬靶X射線乳房攝影技術(shù)及電子計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)。鉬靶X射線乳房攝影是目前全世界使用最廣泛的乳癌早期普查手段。但由于高能射線對(duì)人體的傷害，誘發(fā)乳腺癌的潛在危險(xiǎn)和較大的誤診率，其有效性和適用范圍越來(lái)越受到質(zhì)疑。電子計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)是一種方便，迅速和無(wú)痛的醫(yī)學(xué)檢查方法。但許多X光專家認(rèn)為，CT掃描發(fā)現(xiàn)早期腫瘤的效果并不如想象的好，接受這種檢查的人們，患上癌癥的危險(xiǎn)性并不比暴露在核爆炸輻射區(qū)的危險(xiǎn)性小。參見(jiàn)圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于深層組織的斷層掃描設(shè)備，其可用于皮膚以下較深部位的病變深層組織的掃描，包括乳房深層病變組織的掃描。其探頭為采用具有導(dǎo)電良好的金屬(如銅、銀或鋁)制成的導(dǎo)電電極，并采用圖1所示的探頭束結(jié)構(gòu)，其中，所述電極不分正負(fù)，與皮膚接觸無(wú)極化作用；所述電極探頭通過(guò)測(cè)量電路連接交流激勵(lì)電源；所述電極探頭信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)線傳送至交流放大及整流電路后，經(jīng)信號(hào)放大電路、多路開(kāi)關(guān)和A/D轉(zhuǎn)換電路傳送到檢測(cè)主機(jī)的主控制器，所述檢測(cè)主機(jī)還包含有與所述主控制器連接的數(shù)據(jù)或圖像顯示器、聲響提示/報(bào)警器、控制按鍵、存儲(chǔ)器。所述主控制器執(zhí)行以下功能(1)確定電信號(hào)采集的正確步驟，判斷采集時(shí)初始條件和檢測(cè)條件的正確與否。比如開(kāi)機(jī)后，如果各個(gè)探頭之間的初始溫度不一致，儀器會(huì)顯示信號(hào)，讓探頭繼續(xù)接觸確定溫度的流動(dòng)介質(zhì)(空氣或液體)或者確定溫度的良導(dǎo)體板，直到所有探頭的初始溫度一致為止。當(dāng)接觸皮膚開(kāi)始檢測(cè)時(shí)，如果有個(gè)別探頭的傳感器因機(jī)械故障或其他原因，未能接觸皮膚，這時(shí)收到的傳感信號(hào)之間會(huì)出現(xiàn)較大的差別，沒(méi)有接觸或僅僅輕微接觸皮膚的傳感器送發(fā)的電信號(hào)值會(huì)明顯低于其他傳感器，主控制器將自動(dòng)判定，讓聲音提示/報(bào)警器發(fā)出蜂鳴聲并在顯示屏上顯示出該傳感器的編號(hào)，提示使用者檢查并調(diào)整該位置的探頭。同樣， 當(dāng)掃描區(qū)域的外形與探頭陣列形狀不再匹配時(shí)，主機(jī)也會(huì)發(fā)出蜂鳴聲，提示檢測(cè)條件改變， 得到的數(shù)據(jù)無(wú)意義；(2)對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析；(3)將計(jì)算結(jié)果送至顯示器顯示；(4)存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果或通過(guò)接口連接RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；(5)根據(jù)檢測(cè)得到數(shù)據(jù)判斷掃描區(qū)域是否存在異常組織，如有，則自動(dòng)顯示相關(guān)信息，提醒使用者注意或重測(cè)驗(yàn)證；(6)音響或報(bào)警控制；(7)其他參數(shù)預(yù)設(shè)和按鍵控制。本發(fā)明采用對(duì)人體安全無(wú)害的較低高頻或中低頻弱交流電信號(hào)作為穿透人體組織的能源，利用上述探頭束技術(shù)，對(duì)乳房或其它組織或部位進(jìn)行斷層掃描，再現(xiàn)深層異常組織的2維或3維圖像，類似于另一類無(wú)傷害CT技術(shù)。利用本設(shè)備對(duì)對(duì)乳房或其它組織或部位進(jìn)行斷層掃描，再現(xiàn)深層異常組織的2維或3維圖像的原理是生物體組織的組分和結(jié)構(gòu)有一定區(qū)別，尤其是含水率差別較大，因而電學(xué)性能不同。實(shí)驗(yàn)還顯示，這些電學(xué)性能還與作用于組織的電流頻率相關(guān)。高頻波在富水組織(如皮膚和肌肉)中，有如下電特性
頻率麗Z介電常數(shù)ε H電導(dǎo)σΗ (S/M)組織內(nèi)波長(zhǎng)cm穿透深度101600.60211821. 627. 121130.62568. 114. 340. 6897. 30.68051. 311. 2433531.188. 763. 57915511.284. 463. 042450472.171. 761. 70
相比之下，在乏水組織(如脂肪和骨骼)中的電特性有很大不同
權(quán)利要求
1.一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，其為一探頭束，所述探頭束包含有多根形狀、尺寸和重量相同的細(xì)長(zhǎng)探頭；所述探頭穿過(guò)一均勻分布有多排相互平行圓孔的支撐體后向外伸出，并在該圓孔中能自由升降，所述探頭尾部設(shè)有用于與檢測(cè)主機(jī)連接的數(shù)據(jù)傳輸線；所述探頭均定位編號(hào)，便于規(guī)范數(shù)據(jù)信號(hào)采集和處理順序以及圖像還原。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一項(xiàng)所述的不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述非均質(zhì)物體包括有生命的個(gè)體、生物活體以及人體的組織、器官或部位，所述人體組織或部位包括乳房、喉部、甲狀腺、有淺表淋巴分布的部位、四肢及關(guān)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述探頭為溫度傳感器，所述溫度傳感器是能通過(guò)接觸熱傳導(dǎo)、對(duì)流或/和輻射方式檢測(cè)物體表面溫度分布變化的非接觸傳感器，包括熱電偶傳感器，熱敏電阻傳感器，半導(dǎo)體PN結(jié)型傳感器，石英晶體振蕩測(cè)溫傳感器或熱釋電紅外傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述探頭為導(dǎo)電電極，與交流激勵(lì)電源相配套，利用交流激勵(lì)電源向被檢測(cè)物體發(fā)送能量來(lái)測(cè)量不規(guī)則形狀非均質(zhì)物體的物理參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述利用交流激勵(lì)電源向被檢測(cè)物體發(fā)送能量來(lái)測(cè)量不規(guī)則形狀非均質(zhì)物體的物理參數(shù)包括用較低高頻或中低頻弱交流電信號(hào)作為穿透能源，測(cè)量通過(guò)探頭輸入的有效電壓與有效電流的比值，依次對(duì)人體組織或部位進(jìn)行斷層掃描，再現(xiàn)深層異常組織的2維或3維圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述較低高頻或中低頻弱交流電信號(hào)包括頻率為50MHz以下的高頻電磁波和頻率為I-IOOKHz 的中低頻交流電信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，其特征在于，所述探頭為超聲波發(fā)生和接收傳感器，用于測(cè)量接觸物體表面上任意一對(duì)發(fā)射和 接收探頭之間的聲阻抗。
8.一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，包含有權(quán)利要求4所述的探頭束，其特征在于，所述導(dǎo)電電極探頭信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)線傳送至交流放大及整流電路后，經(jīng)多路選擇開(kāi)關(guān)、信號(hào)放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路傳送到檢測(cè)主機(jī)的主控制器，所述檢測(cè)主機(jī)還包含有與所述主控制器連接的數(shù)據(jù)或圖像顯示器、聲響提示/報(bào)警器、控制按鍵、存儲(chǔ)器。
9.一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置，包含有權(quán)利要求3所述的探頭束，其特征在于，所述溫度傳感器的信號(hào)經(jīng)所述數(shù)據(jù)線傳送至穩(wěn)壓電路后，經(jīng)數(shù)據(jù)選擇開(kāi)關(guān)、前置放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路傳送到檢測(cè)主機(jī)的中央處理器，所述檢測(cè)主機(jī)還包含有與所述中央處理器連接的數(shù)據(jù)或圖像顯示器、聲響提示/報(bào)警器、控制按鍵、存儲(chǔ)器；所述中央處理器用于預(yù)設(shè)閥值、確定傳感器電信號(hào)采集的正確步驟，判斷采集時(shí)初始條件和檢測(cè)條件正確與否；對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算；將計(jì)算結(jié)果數(shù)據(jù)送至數(shù)據(jù)或圖像顯示器；存儲(chǔ)檢測(cè)結(jié)果或數(shù)據(jù)；根據(jù)檢測(cè)得到數(shù)據(jù)判斷掃描區(qū)域是否存在異常組織；在傳感器信號(hào)超過(guò)預(yù)設(shè)閥值時(shí)，向聲響提示/報(bào)警器發(fā)出提示/報(bào)警信號(hào)。
10.一種利用權(quán)利要求1-9所述裝置對(duì)非規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量方法，對(duì)人體乳房部位進(jìn)行斷層掃描再現(xiàn)深層異常組織的2維或3維圖像的測(cè)量，包括以下步驟受檢者仰面平躺后，將電極探頭束中心對(duì)準(zhǔn)乳房中心，沿豎直方向輕輕放下，讓所有電極接觸皮膚，保證對(duì)皮膚的壓力完全等于探頭自重，形成從中心向外分布的多層近似圓圈狀排列的電極；以一個(gè)圖為一斷層，將每一斷層上的電極兩兩組合為一組，依次讓每一組電極通以交流激勵(lì)電信號(hào)，測(cè)量?jī)呻姌O之間的阻抗；從阻抗中扣除兩個(gè)電極之間的距離因素，得到歸一化的阻抗值；在所述斷層面上沿90度方向重新兩兩組合電極重新測(cè)量，得到另一組歸一化的阻抗值；通過(guò)軟件分析兩組阻抗值，確定異常區(qū)域的位置、大小和形狀。
全文摘要
一種不規(guī)則非均質(zhì)物體的物理參數(shù)測(cè)量裝置及測(cè)量方法，包括一探頭束，所述探頭束包含有多根形狀、尺寸和重量相同的細(xì)長(zhǎng)探頭；所述探頭穿過(guò)一均勻分布有多排相互平行圓孔的支撐體后向外伸出，并在該圓孔中能自由升降，所述探頭尾部設(shè)有用于與檢測(cè)主機(jī)連接的數(shù)據(jù)傳輸線。本發(fā)明通過(guò)采用將可自由升降的探頭組成探頭束，將探頭沿豎直方向同時(shí)接觸被測(cè)物體表面，可一次完成大面積上多個(gè)接觸點(diǎn)的測(cè)量，并可完全控制探頭的初始條件，保證了測(cè)量過(guò)程的穩(wěn)定性，大大提高了檢測(cè)效率，該探頭通用性強(qiáng)，可適合任何不規(guī)則非均質(zhì)物體物理參數(shù)的測(cè)量與檢測(cè)。
文檔編號(hào)A61B5/05GK102261932SQ20111009836
公開(kāi)日2011年11月30日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者何宗彥 申請(qǐng)人:何宗彥