專利名稱：用于監(jiān)測(cè)其中有一種流體流動(dòng)的系統(tǒng)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于從時(shí)間和空間上監(jiān)測(cè)一個(gè)系統(tǒng)的裝置及其方法，更具體地說，本發(fā)明涉及用于檢測(cè)或控制其中有一種流體流動(dòng)并且其中流體有部分消耗或需要再生的一個(gè)系統(tǒng)的新型裝置，例如一種獨(dú)特的MRI儀器、用于檢測(cè)一個(gè)灌溉系統(tǒng)的有效性的一種新型的灌溉裝置、用于確定加熱和/或冷卻系統(tǒng)的有效性的一種新型檢測(cè)裝置，等諸如此類的裝置。
現(xiàn)有技術(shù)介紹目前已知多種裝置用于監(jiān)測(cè)或測(cè)量其中包含流動(dòng)流體或者當(dāng)流體穿過其中時(shí)流體中物質(zhì)部分消耗或需要再生的系統(tǒng)。例如，現(xiàn)在使用MRI儀器生成加入或不加入示蹤劑-造影劑的圖象。通常，控制該儀器按照離散時(shí)間間隔攝取一系列圖象，然后對(duì)這些圖象進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析以獲得輸出結(jié)果。例如，對(duì)于乳腺腫瘤中對(duì)比度增強(qiáng)的動(dòng)態(tài)分析已經(jīng)表明信號(hào)強(qiáng)度的變化率是區(qū)別乳腺腫塊的一個(gè)重要參數(shù)，這種分析引入了藥物動(dòng)力學(xué)研究中。但是，由于腫瘤的異質(zhì)性，在對(duì)比度增強(qiáng)的時(shí)間演化過程中存在顯著的局部變化，所以，在記錄和分析步驟中保持較高的空間分辨率是非常重要的。在一臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)的臨床乳腺M(fèi)RI儀中，是難以實(shí)現(xiàn)較高的空間分辨率并保持較高的時(shí)間分辨率的。在以往進(jìn)行的大多數(shù)動(dòng)態(tài)研究中，著重于以高時(shí)間分辨率(以犧牲空間分辨率為代價(jià))監(jiān)測(cè)血管內(nèi)空間的平衡和向組織細(xì)胞外空間的早期擴(kuò)散。所以，在標(biāo)準(zhǔn)的MRI儀中，輸出結(jié)果有時(shí)是不確定的。上述問題也存在于其它有流體流動(dòng)或者流體的一種成分部分消耗或需要再生的系統(tǒng)中，例如灌溉系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)等等。
發(fā)明概要因此，本發(fā)明的目的是提供用于從時(shí)間和空間上監(jiān)測(cè)其中有一種流體流動(dòng)的系統(tǒng)的一種裝置或儀器，和一種相關(guān)方法，這種裝置和方法能夠提供有關(guān)系統(tǒng)異?；蛳到y(tǒng)效率的確定結(jié)果。
本發(fā)明涉及用于從時(shí)間和空間上監(jiān)測(cè)一個(gè)系統(tǒng)的一種裝置。這個(gè)系統(tǒng)可以是物理的、化學(xué)的、生物的、生理的、環(huán)境的、臨床的或任何其它的部分系統(tǒng)或整個(gè)系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)以某種方式隨時(shí)間在空間中發(fā)展。本發(fā)明的裝置可以基于一維、兩維、三維或更高維空間工作。該裝置所選擇的空間分辨率的類型和范圍以及時(shí)間點(diǎn)的數(shù)量和它們的間隔隨系統(tǒng)而定，可以以兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)的下限變化。例如，它可以用于處理放射性檢查獲得的時(shí)間相關(guān)數(shù)據(jù)，所說放射性檢查裝置包括如MRI儀、超聲波譜儀、X光層析攝影機(jī)或常規(guī)的X-射線機(jī)、或核醫(yī)學(xué)設(shè)備等用于獲得診斷、病狀預(yù)斷和腫瘤或其它病態(tài)異常的療法隨訪的裝置。它可以用于處理水灌溉的監(jiān)測(cè)或控制環(huán)境數(shù)據(jù)。它可以用于分析數(shù)據(jù)以便能夠確定管道中的泄漏區(qū)域。它可以用于分析在食品、化妝品和其它工業(yè)中獲得的數(shù)據(jù)，在這些工業(yè)中涉及混合物和溶液的制備以及對(duì)它們的均勻性的判定。它還可以用于評(píng)估加熱和/或冷卻系統(tǒng)的效率。
根據(jù)本發(fā)明，有許多種以某種方式在空間中隨時(shí)間發(fā)展變化的現(xiàn)象可以利用一種新型的方法，在本中請(qǐng)中稱之為利用正變(wash-in)和反變(wash-out)特性進(jìn)行處理。正變和反變?cè)谶@里的含義是用于形象地描述沿一個(gè)方向的變化(正變)和相反的變化(反變)，這種相反變化可能并不是真的相反，但是可以是任何引起變化的途徑。特別是，根據(jù)本發(fā)明，將其中流體或流體成分存在消耗或者需要再生的一個(gè)系統(tǒng)中流體的流動(dòng)描述為正變和反變。
對(duì)于任何正變/反變狀態(tài)，可以基于m個(gè)時(shí)間點(diǎn)描述n組反變模式，其中n的范圍可以是1到任意整數(shù)，如2、3、4等，m的范圍可以是從2到該過程的時(shí)間發(fā)展中表示特定時(shí)間點(diǎn)的任意整數(shù)。反變的定義是不嚴(yán)格的，正變可以變?yōu)榉醋?，反之亦然?br> 對(duì)于每一種系統(tǒng)，本發(fā)明的裝置通過配置用于設(shè)定時(shí)間點(diǎn)和系統(tǒng)的其它最佳參數(shù)的裝置提供用于監(jiān)測(cè)、控制和調(diào)整該系統(tǒng)的裝置。這種設(shè)定使用基于一個(gè)物理模型的新型的標(biāo)定圖，該物理模型描述了以近似或精確的方式隨時(shí)間的演變。這些標(biāo)定圖還用于定量地解釋作為該裝置的結(jié)果獲得的最終色調(diào)/色彩強(qiáng)度編碼圖。
這種新型裝置的一種特殊用途是用于對(duì)比度增強(qiáng)的MRI數(shù)據(jù)以獲得能夠?qū)ｉT診斷惡性腫瘤的結(jié)果。引入造影劑(contrastadministration)的時(shí)間起點(diǎn)為時(shí)間點(diǎn)t0，然后利用兩個(gè)在后對(duì)比時(shí)間點(diǎn)t1和t2。這些在后時(shí)間點(diǎn)是通過建立與兩種病理生理學(xué)參數(shù)的正變和反變速率相關(guān)的對(duì)比度增強(qiáng)動(dòng)力學(xué)模型構(gòu)成標(biāo)定圖而選定的微脈管滲透率乘以表面面積(簡稱為微脈管滲透率，用字母K表示)和細(xì)胞外體積百分率，用v表示。標(biāo)定圖由該裝置生成。
附圖簡介

圖1為本發(fā)明用于從時(shí)間和空間上監(jiān)測(cè)一個(gè)系統(tǒng)的一種新型裝置的框圖；圖2為詳細(xì)表示圖1所示裝置中用于設(shè)定數(shù)據(jù)采集參數(shù)的裝置的框圖；圖3為詳細(xì)表示圖1所示裝置中選擇裝置的色調(diào)函數(shù)C的框圖；圖4a和4b為表示圖1所示裝置中選擇裝置設(shè)定數(shù)據(jù)采集參數(shù)的程序框圖；圖5a和5b為作為一種新型的MRI裝置使用的新型裝置中選擇裝置采集MRI圖象的程序框圖；圖6為圖1所示裝置的框圖，它詳細(xì)地表示了本發(fā)明裝置中用于控制和采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)的控制和實(shí)施裝置；圖7為應(yīng)用于MRI的本發(fā)明裝置的框圖，它詳細(xì)地表示了用于控制和采集被檢查者的MRI數(shù)據(jù)的控制和采集裝置；圖8為圖1所示裝置的框圖，它詳細(xì)地表示了該裝置中用于處理采集數(shù)據(jù)的處理裝置；圖9為圖1所示裝置的程序框圖，它詳細(xì)地表示了該裝置中用于處理采集的兩維數(shù)據(jù)的處理裝置；圖10為圖1所示裝置的程序框圖，它詳細(xì)地表示了應(yīng)用于MRI的用于處理從被檢查者采集的圖象的處理裝置；圖11為圖1所示裝置的框圖，它詳細(xì)地表示了該裝置用于分析經(jīng)過處理數(shù)據(jù)的分析裝置；圖12為圖1所示裝置的框圖，它詳細(xì)地表示了應(yīng)用于MRI的用于分析3TP圖象的分析裝置；圖13為一曲線圖，表示相對(duì)于三個(gè)時(shí)間點(diǎn)t0、t1、t2和數(shù)據(jù)值Ⅰ(t0)、Ⅰ(t1)、Ⅰ(t2)的慢速反變/慢速正變模式和慢速反變/快速正變模式；圖14為與圖13類似的曲線圖，表示中速反變/慢速正變模式和中速反變/快速正變模式；
圖15為與圖13類似的曲線圖，表示快速反變/慢速正變模式和快速反變/快速正變模式；圖16為應(yīng)用于MRI的新型裝置中的一個(gè)典型標(biāo)定圖的示意圖。
優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)介紹現(xiàn)在參見圖1，其中所示為用于實(shí)施本發(fā)明從時(shí)間和空間上監(jiān)測(cè)一個(gè)系統(tǒng)的一種裝置的框圖。該裝置包括用于設(shè)定數(shù)據(jù)采集時(shí)間點(diǎn)、用于設(shè)定數(shù)據(jù)采集部分的參數(shù)、和用于處理著色標(biāo)定圖以分析處理數(shù)據(jù)的選擇裝置1，所說標(biāo)定圖使系統(tǒng)變量與獨(dú)特的反變/正變特性相關(guān)，其利用色調(diào)和色強(qiáng)度將這些特性編碼。該選擇裝置1與用于存儲(chǔ)選擇的時(shí)間、參數(shù)和標(biāo)定圖的存儲(chǔ)器2相連。存儲(chǔ)器2與用于控制由選擇裝置1確定的數(shù)據(jù)采集時(shí)間和參數(shù)和用于實(shí)施數(shù)據(jù)采集的一個(gè)控制和實(shí)施裝置3相連。用于實(shí)施數(shù)據(jù)采集的裝置3為本發(fā)明裝置所應(yīng)用領(lǐng)域中熟知的。
控制和實(shí)施裝置3與用于存儲(chǔ)所采集的時(shí)間和空間數(shù)據(jù)的一個(gè)存儲(chǔ)器4相連。存儲(chǔ)器4與用于按照一種新型的獨(dú)特的反變/正變模式處理所存儲(chǔ)的采集數(shù)據(jù)的一個(gè)處理裝置5相連，所說反變/正變模式利用色調(diào)和色強(qiáng)度并編程在處理裝置5中。處理裝置5還與存儲(chǔ)器2相連以接收作為其部分輸入的、由裝置1設(shè)定的參數(shù)和值。處理裝置5與用于儲(chǔ)存經(jīng)過處理數(shù)據(jù)的一個(gè)存儲(chǔ)器6相連。存儲(chǔ)器6與用于分析經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)的分析裝置7相連。分析裝置7還與存儲(chǔ)器2相連，以便根據(jù)儲(chǔ)存的標(biāo)定圖分析經(jīng)過處理的數(shù)據(jù)。
所有裝置都可以利用全部存儲(chǔ)器、一部分存儲(chǔ)器或不使用存儲(chǔ)器進(jìn)行工作。代替使用存儲(chǔ)器，方框1與3或方框3與5或方框5與7之間直接的輸出端到輸入端的聯(lián)接是可以的。該裝置的各個(gè)部分不需要在同一時(shí)間或在同一位置工作?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，其中更加詳細(xì)地表示了圖1方框1所示選擇裝置的框圖。選擇裝置的功能是選擇數(shù)據(jù)采集時(shí)間點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集參數(shù)和用于生成一個(gè)新型標(biāo)定圖，所說標(biāo)定圖使用色調(diào)/色強(qiáng)度編碼的反變/正變特性與被監(jiān)測(cè)的具體系統(tǒng)的變量建立相關(guān)性。
該程序的輸入為方框10、11、12和13，包括被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)變量的最小值和最大值(方框10)、用于數(shù)據(jù)采集的不變參數(shù)輸入值(方框11)、用于數(shù)據(jù)采集的可變參數(shù)(方框12)和最初根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的一般了解作為直觀猜測(cè)選擇的作為迭代程序起點(diǎn)的三個(gè)時(shí)間點(diǎn)(方框13)。方框10的輸入使本發(fā)明裝置在方框14所示步驟能夠?qū)⒂上到y(tǒng)變量限定的系統(tǒng)空間劃分成一個(gè)網(wǎng)格。對(duì)于1個(gè)變量，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)為一個(gè)單位長度。對(duì)于2個(gè)變量，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)限定一個(gè)象素；對(duì)于3個(gè)變量，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)限定一個(gè)單位體積(體元)。在方框14步驟中生成的網(wǎng)格和在方框11、12和13中的輸入值用于在方框15所示步驟中相對(duì)于每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)確定在預(yù)先選定的時(shí)間測(cè)量的參數(shù)值，它們分別表示為Ⅰ(t0)、Ⅰ(t1)和Ⅰ(t2)。這種確定或計(jì)算使用了適合于被監(jiān)測(cè)的具體系統(tǒng)的方程，所說方程能夠精確地或近似地估算出系統(tǒng)的每一組變量中所測(cè)量變量值隨時(shí)間的變化。這類方程對(duì)于具體系統(tǒng)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是眾所周知的。在方框1 5所示步驟中計(jì)算出的Ⅰ(t0)和Ⅰ(t1)值用于在方框16所示步驟中根據(jù)方程I(t1)-I(t0)[I(t0)](t0-t1)]]>，相對(duì)于每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，確定或計(jì)算一個(gè)強(qiáng)度函數(shù)。這個(gè)強(qiáng)度函數(shù)表示正變初始速率的正變特性。然后在方框17，利用常規(guī)程序循環(huán)，確定具有最大強(qiáng)度函數(shù)的網(wǎng)格點(diǎn)，然后作為最大強(qiáng)度輸出到方框18。在方框18，將其余網(wǎng)格點(diǎn)的所有其它強(qiáng)度函數(shù)相對(duì)于最大強(qiáng)度歸一化。接著，本發(fā)明裝置在方框19根據(jù)圖3所示程序?qū)⒚總€(gè)網(wǎng)格點(diǎn)著色。參見圖3，在方框22和23利用Ⅰ(t1)和Ⅰ(t2)，相對(duì)于每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，確定或計(jì)算函數(shù)C，該函數(shù)決定反變模式/色調(diào)，并根據(jù)C=I(t1)-I(t2)I(t1).]]>選擇一種反變模式/色調(diào)。
圖13、14和15系統(tǒng)地表示了選擇用色調(diào)編碼的一種反變模式和用色強(qiáng)度編碼的正變初始速率(視在初始速率)的原理。第一種模式(圖13)為由Ⅰ(t1)＜Ⅰ(t2)定義的慢速反變模式，它是利用I(t2)-I(t1)I(t1)≥0.1]]>確定的。例如這個(gè)模式是用紅色編碼的。如果強(qiáng)度函數(shù)=I(t1)-I(t0)[I(t0)](t1-t0)]]>，它是正變視在初始速率的一種量度，對(duì)于慢速反變模式具有高值，則紅色變亮反映快速正變(圖13)。如果強(qiáng)度函數(shù)對(duì)于慢速反變模式具有低值，則紅色變暗反映慢速正變(圖13)。
第二種模式為由Ⅰ(t1)≈Ⅰ(t2)定義的中速反變模式(圖14)，其是由-0.1I(t2)-I(t1)I(t1)<0.1]]>確定的。這個(gè)模式是用例如綠色編碼的。與在紅色編碼情況一樣，如果強(qiáng)度函數(shù)對(duì)于這種模式具有高值，則綠色變亮(圖14)。但是，如果強(qiáng)度函數(shù)具有低值，則綠色變暗(圖14)。第三種模式(圖15)為由Ⅰ(t1)＞Ⅰ(t2)定義的快速反變模式，其是由I(t2)-I(t1)I(t1)≤-0.1]]>確定的。這種模式是用例如藍(lán)色編碼的。同樣，如果強(qiáng)度函數(shù)為具有高值，即，正變視在初始速率快，則藍(lán)色變亮(圖15)。但是，如果強(qiáng)度函數(shù)為低值，則藍(lán)色變暗(圖15)。因此，對(duì)于利用一種色調(diào)編碼的每一種反變模式，可以限定一種正變速率，它與決定色強(qiáng)度的強(qiáng)度函數(shù)相關(guān)。不同的正變速率之間的間隔隨選定的色強(qiáng)度范圍而定。
重新參照?qǐng)D2，在方框20中，本發(fā)明裝置，在選定的t0、t1和t2時(shí)間點(diǎn)以及選定的系統(tǒng)參數(shù)，為限定系統(tǒng)變量的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)指定了一種色調(diào)和色強(qiáng)度。經(jīng)過著色的和強(qiáng)度歸一化的網(wǎng)格點(diǎn)共同被稱為一個(gè)“標(biāo)定圖”。如果如下文所詳述的，對(duì)于選定的t0、t1、t2和選定的系統(tǒng)參數(shù)，該合成標(biāo)定圖令人滿意，則程序結(jié)束，并將輸出傳送到方框2所示存儲(chǔ)器中(圖1)或直接傳送到方框3(圖1)。如果標(biāo)定圖不令人滿意，本發(fā)明裝置對(duì)于三個(gè)時(shí)間點(diǎn)作適當(dāng)調(diào)整，例如，使t1和t2作增量變化，并輸入方框13。或者，本發(fā)明裝置可以使系統(tǒng)參數(shù)和/或測(cè)量的新值增量變化，作為預(yù)先選定的，并輸入方框12。而且，時(shí)間點(diǎn)和這些參數(shù)都可以改變。程序中的這些步驟利用方框10和11的原始輸入值，從方框14到方框20重復(fù)進(jìn)行。可以重復(fù)這個(gè)迭代過程(圖2中方框21)直到對(duì)于一組預(yù)先選定的時(shí)間和參數(shù)獲得一個(gè)令人滿意的標(biāo)定圖。
在方框16(圖2)中強(qiáng)度函數(shù)的定義里和在方框22和23(圖3)中反變模式/色調(diào)函數(shù)C的定義里，假定Ⅰ(t1)＞Ⅰ(t2)。在Ⅰ(t1)為負(fù)值，但是其絕對(duì)值｜Ⅰ(t1)｜大于Ⅰ(t0)的情況下，此定義對(duì)于絕對(duì)值成立。方框23(圖3)中色調(diào)函數(shù)C的選擇并不局限于具體的實(shí)例C＜-0.1,-0.1≤C＜0.1和C≥0.1，而可以是能夠根據(jù)系統(tǒng)限定C的任何其它分?jǐn)?shù)(例如0.05或0.2)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4，其中表示了設(shè)定數(shù)據(jù)采集參數(shù)和生成標(biāo)定圖的程序框圖(步驟或方框)。這個(gè)程序框圖是針對(duì)作為系統(tǒng)的兩個(gè)變量，在這里用字母K和v表示，的函數(shù)隨時(shí)間變化的一個(gè)被監(jiān)測(cè)參數(shù)而寫的。對(duì)于K和v的2維網(wǎng)格中的每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)，在步驟或方框38、40、53和55限定了一個(gè)大小為0.01單位K和0.01單位v的象素。該程序從方框30開始，并在方框31輸入時(shí)間點(diǎn)t0、t1和t2、系統(tǒng)參數(shù)和測(cè)量參數(shù)、以及K和v在最大值和最小值之間的范圍。該程序在方框32從象素(K最小值，v最小值)開始以在方框33利用與被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)的一個(gè)近似或精確的方程計(jì)算Ⅰ(t0)、Ⅰ(t1)、Ⅰ(t2)，如人們所知的，這些值估算出隨時(shí)間監(jiān)測(cè)的這個(gè)參數(shù)Ⅰ(t)如何隨K和v，以及其它系統(tǒng)參數(shù)變化。使用確定或計(jì)算的Ⅰ(t1)和Ⅰ(t0)計(jì)算每個(gè)象素強(qiáng)度(K,v)，如方框34所示，該強(qiáng)度表示正變初始速率。然后該程序檢索象素是否具有最大強(qiáng)度(方框35至40)并按照一種循環(huán)模式，即返回方框35再經(jīng)過步驟34進(jìn)行到方框40的方式對(duì)于所有象素執(zhí)行上述過程直到達(dá)到具有最大K和最大v的象素。通過這種循環(huán)，確定具有最大強(qiáng)度的象素和計(jì)算出所有象素(K,v)的強(qiáng)度?，F(xiàn)在，該程序在方框43從象素(Kmin,vmin)開始計(jì)算每個(gè)象素的強(qiáng)度，在方框44相對(duì)于最大強(qiáng)度進(jìn)行歸一化處理。具有最大強(qiáng)度的象素可以用一個(gè)表示強(qiáng)度的最大值N表示。N按照系統(tǒng)的要求可以是1、2、3或任意數(shù)，如8、64、256(計(jì)算機(jī)數(shù))等等。然后，該程序從象素(Kmin,vmin)開始計(jì)算每個(gè)象素的反變模式直到它達(dá)到象素(Kmax,vmax)，并如方框45至54所示用色調(diào)將每個(gè)模式編碼?，F(xiàn)在所有象素都具有一種色調(diào)和歸一化的色強(qiáng)度。這樣就在方框56生成了選定的t0、t1、t2和系統(tǒng)參數(shù)和測(cè)量參數(shù)的一個(gè)K,v標(biāo)定圖。如果標(biāo)定圖不令人滿意，例如向一種色調(diào)過分傾斜，可以沿校正標(biāo)定圖的方向調(diào)整新時(shí)間點(diǎn)、或新的系統(tǒng)參數(shù)值或測(cè)量參數(shù)值、或所有變量，使之達(dá)到色彩分布的更加令人滿意的平衡狀態(tài)。該程序使用新的輸入值重新執(zhí)行程序框圖中所有步驟，直到獲得令人滿意的標(biāo)定圖為止，其設(shè)定了選擇的時(shí)間點(diǎn)和系統(tǒng)參數(shù)。什么樣的標(biāo)定圖是令人滿意的取決于系統(tǒng)，而且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的。對(duì)于大多數(shù)系統(tǒng)來說，令人滿意的標(biāo)定圖應(yīng)當(dāng)是有三分之一的象素為紅色、三分之一的象素為綠色和三分之一的象素為藍(lán)色。
圖5表示了設(shè)定示蹤劑調(diào)制的MRI，也稱為對(duì)比度增強(qiáng)的MRI的參數(shù)的一個(gè)程序框圖的具體實(shí)例。MRI信號(hào)為被監(jiān)測(cè)參數(shù)，由于引入了示蹤劑，也稱為造影劑，這個(gè)參數(shù)是隨時(shí)間變化的。在步驟6中的輸入?yún)?shù)包括三個(gè)時(shí)間點(diǎn)t0、t1、t2。這些時(shí)間點(diǎn)起初是在步驟87中通過實(shí)驗(yàn)獲得的，并經(jīng)過迭代計(jì)算直到獲得最佳的三個(gè)時(shí)間點(diǎn)。其它輸入?yún)?shù)為示蹤劑劑量和限定如何記錄MRI信號(hào)的MRI參數(shù)。示蹤劑劑量和MRI參數(shù)都可以是常數(shù)值，或者可以是通過步驟87的迭代計(jì)算獲得的最佳值。輸入?yún)?shù)還可以包括藥物動(dòng)力學(xué)參數(shù)，這些參數(shù)限定示蹤劑在血液中隨時(shí)間變化，和兩個(gè)變量K和v的最大值和最小值，它們限定了系統(tǒng)，即被檢查者身體的病理生理學(xué)特性。變量K限定了微脈管滲透率，它表示血管滲漏示蹤劑的能力。變量v限定了細(xì)胞外體積的百分?jǐn)?shù)，它表示在組織中自由空間的量。該程序框圖中的步驟62至85是圖4中步驟32-54的后續(xù)步驟。在這個(gè)程序框圖中在步驟74中指定的最大強(qiáng)度的值為256。步驟86的輸出結(jié)果包括對(duì)于特定的一組時(shí)間點(diǎn)和其它輸入?yún)?shù)的兩個(gè)變量K和v在Kmin,vmin到Kmax,vmax之間的范圍內(nèi)的一個(gè)標(biāo)定圖。這個(gè)標(biāo)定圖中具有特定K,v值的每個(gè)象素都具有一種色調(diào)和色強(qiáng)度。令人滿意的標(biāo)定圖應(yīng)達(dá)到一定的色彩或色彩強(qiáng)度分布。例如，令人滿意的標(biāo)定圖可以是將三種顏色的K-v平面劃分成近似相等的三個(gè)區(qū)域，就是說，標(biāo)定圖中三分之一的象素為紅色、三分之一為綠色、三分之一為藍(lán)色。
圖16所示為本發(fā)明的一個(gè)典型標(biāo)定圖。這個(gè)標(biāo)定圖是根據(jù)本領(lǐng)域已知的對(duì)比度增強(qiáng)方程，相對(duì)于變量微脈管滲透率K和細(xì)胞外體積v百分率生成的。標(biāo)定圖是相對(duì)于任意三個(gè)或多個(gè)選定的時(shí)間點(diǎn)按照期望模式(例如色彩和色強(qiáng)度)構(gòu)成的。更清楚地說，參見圖16，該圖使用了在兩維圖中的三維表示。圖16表示了人們使用緩變回波和0.08毫摩爾/千克示蹤劑劑量的多個(gè)時(shí)間點(diǎn)，其中各個(gè)時(shí)間點(diǎn)為t0=0,t1=4和t2=12分鐘。這些時(shí)間點(diǎn)是經(jīng)過選擇的，以甄別例如纖維腺瘤和癌變。等溫線表示每一模式中具有相同強(qiáng)度，例如相同的正變初始速率的區(qū)域。一個(gè)維度是處于感興趣值范圍內(nèi)(例如0.00min-1至0.3min-1)的微脈管滲透率K。第二維度為0.1至1范圍內(nèi)的細(xì)胞外空間百分率v，第三維度，歸一化強(qiáng)度實(shí)際上是各種色彩的強(qiáng)度(例如，0至256級(jí)之間的任意強(qiáng)度值)。這個(gè)標(biāo)定圖用于確定最佳預(yù)定時(shí)間點(diǎn)t0、t1和t2以及其它參數(shù)如劑量。對(duì)于不同的系統(tǒng)，可以選擇不同的最佳時(shí)間點(diǎn)。標(biāo)定圖還用于解釋本發(fā)明裝置的處理裝置的輸出，對(duì)于MRI儀這個(gè)具體實(shí)例來說就是3TP圖象，其在下文中給出定義。很清楚，如果三個(gè)時(shí)間點(diǎn)選擇得非常靠近，則標(biāo)定圖僅僅表示慢速反變特性，亦即，在上述實(shí)例中紅色模式占優(yōu)勢(shì)。另一方面，如果最后一個(gè)點(diǎn)選擇得在時(shí)間上相距甚遠(yuǎn)，則標(biāo)定圖主要體現(xiàn)快速反變，亦即，藍(lán)色占優(yōu)勢(shì)。對(duì)于一個(gè)系統(tǒng)而言適合的三個(gè)點(diǎn)是通過使三種色彩以最顯著的方式分布而選定的，就是說，在標(biāo)定圖中每種色彩占據(jù)大約三分之一的區(qū)域。
對(duì)于其它特定系統(tǒng)也存在與圖5所示的程序框圖類似的程序框圖。在最后的輸出中，總是能夠獲得相對(duì)于一組最佳t0、t1、t2和其它輸入變量的令人滿意的標(biāo)定圖。
時(shí)間點(diǎn)和各個(gè)參數(shù)在方框1設(shè)定(圖1)，并由控制和實(shí)施裝置3用于控制和實(shí)施數(shù)據(jù)采集(圖1)?，F(xiàn)在參見圖6，其中詳細(xì)表示了控制和實(shí)施數(shù)據(jù)采集的框圖。方框90、91中的輸入值可以直接從存儲(chǔ)器2(圖1)或從方框1(圖1)中獲得。方框92、95和97中的測(cè)量是利用各種系統(tǒng)專用裝置進(jìn)行的。這類裝置在每個(gè)領(lǐng)域中都是已知的。必須對(duì)示蹤劑加入的次數(shù)和測(cè)量次數(shù)加以控制，從而能夠精確地控制輸入的t0、t1和t2。在方框94將示蹤劑注入或加入系統(tǒng)中可以以任何已知的方式進(jìn)行。示蹤劑加入的時(shí)間固定在從t0開始，通常應(yīng)當(dāng)在t1之前結(jié)束，但是并不必須如此，可取的是在接近t0的時(shí)間結(jié)束。在方框92、95和97中采集的數(shù)據(jù)可以直接從方框3(圖1)或者從存儲(chǔ)器4(圖1)傳送到處理裝置5(圖1)。
圖7為用于控制和實(shí)施數(shù)據(jù)采集的控制和實(shí)施裝置的一個(gè)具體實(shí)例的框圖，圖中表示了用于示蹤劑調(diào)制的MRI的一個(gè)改進(jìn)MRI裝置或儀器。圖7的框圖中所示的控制和實(shí)施裝置在方框120中接收由選擇裝置1在圖1所示方框1設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)t0、t1和t2作為輸入，有關(guān)此具體實(shí)例在圖4的程序框圖1中加以詳述。其它輸入值包括MRI參數(shù)和示蹤劑劑量以及注射到被檢查者血液中的示蹤劑的藥物動(dòng)力學(xué)參數(shù)。MRI參數(shù)和示蹤劑劑量是由選擇裝置1在圖1所示方框1設(shè)定的，并且在圖1的程序框圖中對(duì)于示蹤劑調(diào)制的MRI加以詳述。接著，本發(fā)明裝置在圖7所示方框121中利用本領(lǐng)域熟知的方法記錄該系統(tǒng)，即身體中限定區(qū)域或限定體積的圖象。記錄參數(shù)由圖1所示的選擇裝置1設(shè)定，并輸入圖7所示方框12。然后將所得圖象存儲(chǔ)在方框122中，并且在方框123以任何已知方式在時(shí)間t0將一種示蹤劑，也稱為造影劑，加入身體中。這個(gè)加入過程從時(shí)間t0開始，最好在接近t0和在開始記錄的t1之前的時(shí)間結(jié)束，但這不是必須的。在加入示蹤劑之后，本發(fā)明裝置在方框124，在時(shí)間t1利用與在方框121相同的MRI參數(shù)記錄與在方框121記錄的同一身體中相同區(qū)域或體積的圖象。在方框125將這個(gè)圖象存儲(chǔ)起來。接著，在時(shí)間t2，本發(fā)明裝置使用與在方框121中相同的MRI參數(shù)記錄同一身體中相同區(qū)域或體積的另一幅圖象，然后將這個(gè)圖象存儲(chǔ)在方框127所示的存儲(chǔ)器中。
現(xiàn)在參見圖8，其中更加詳細(xì)地表示了圖1的方框5中所示的處理裝置的框圖。圖8中方框100中所示的輸入值包括在圖1所示方框1中設(shè)定和用于圖1所示方框3中的時(shí)間點(diǎn)t0、t1和t2。圖8中方框101所示的其它輸入值包括在圖1中方框3所采集的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以直接從圖1所示方框3或圖1中方框4中的存儲(chǔ)器傳送過來。圖8方框101中的關(guān)于每個(gè)空間單位的數(shù)據(jù)由在三個(gè)不同時(shí)間獲得的三個(gè)數(shù)據(jù)值代表。每個(gè)空間單位的第一個(gè)數(shù)據(jù)值被稱為Ⅰ(t0)，是在加入示蹤劑之前獲得的。示蹤劑和/或第三者是在時(shí)間點(diǎn)t0加入的。因此，第一個(gè)數(shù)據(jù)值是在時(shí)間點(diǎn)t0之前測(cè)得的，但是這個(gè)時(shí)間盡可能地接近時(shí)間點(diǎn)t0。每個(gè)空間單位的第二個(gè)數(shù)據(jù)值是在時(shí)間點(diǎn)t1獲得的，表示為Ⅰ(t1)。每個(gè)空間單位的第三個(gè)數(shù)據(jù)是在時(shí)間點(diǎn)t2獲得的，表示為Ⅰ(t2)。在圖8方框101中的另一個(gè)輸入值為最大強(qiáng)度。最大強(qiáng)度值是如圖2中方框20所示選擇裝置輸出的一部分。
根據(jù)數(shù)據(jù)Ⅰ(t0)、Ⅰ(t1)和時(shí)間點(diǎn)t0、t1在方框101確定每個(gè)空間單位的歸一化強(qiáng)度。歸一化強(qiáng)度由下式給出
Ⅰ(t0)、Ⅰ(t1)和最大強(qiáng)度在方框101中已經(jīng)輸入。N是一個(gè)整數(shù)，可以是1、2、3或8、64、256(計(jì)算機(jī)數(shù))。在對(duì)某一系統(tǒng)同一監(jiān)測(cè)過程中，圖8方框102中的N等于圖4方框44中的N。接著，本發(fā)明裝置在方框104中根據(jù)圖3所示程序?qū)⒚總€(gè)空間單位著色。在方框106中的最后輸出為每個(gè)空間單位指定一種色調(diào)和一個(gè)色強(qiáng)度。色調(diào)表示反變模式，色強(qiáng)度表示正變的初始速率。在方框106著色的輸出被傳送到圖1中的存儲(chǔ)器6，或者直接傳送到圖1方框7中的分析裝置。對(duì)于圖8方框106中輸出的每個(gè)空間單位的每種色彩和色強(qiáng)度，在具有該系統(tǒng)變量的限定值的標(biāo)定圖中存在至少一個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)或位置具有相同的色彩和色強(qiáng)度。因此，由處理裝置5獲得的每個(gè)空間單位中的色彩/色強(qiáng)度可以與標(biāo)定圖中確定的變量限定值相關(guān)。
圖1中所示的裝置可用于獲得歸一化強(qiáng)度。這種歸一化是由圖1方框1中所示選擇裝置1在獲得前文詳細(xì)定義的標(biāo)定圖過程中進(jìn)行的。選擇裝置定義最大強(qiáng)度，并使用這個(gè)最大強(qiáng)度值將所有測(cè)得的強(qiáng)度相對(duì)于這個(gè)最大強(qiáng)度歸一化?；蛘撸梢?，但是不可取，通過由選擇裝置和處理裝置獨(dú)立地選擇最大強(qiáng)度，將由選擇裝置進(jìn)行的相對(duì)于最大強(qiáng)度的歸一化與由處理裝置進(jìn)行的操作分開。但是，這樣減弱了標(biāo)定圖與圖8方框106中和圖9方框126中以及圖10方框166中所示數(shù)據(jù)處理的最后輸出之間的相關(guān)性。
現(xiàn)在參見圖9，其中表示了本發(fā)明裝置處理所采集數(shù)據(jù)的步驟或方框的程序框圖。這個(gè)程序涉及在兩維空間中記錄的數(shù)據(jù)，因此每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)就是一個(gè)象素。圖9中第一個(gè)步驟110為程序起點(diǎn)。其后在步驟111輸入?yún)?shù)。輸入?yún)?shù)包括由圖1方框1中的選擇裝置設(shè)定并用于圖1方框3中的控制和實(shí)施裝置的選定時(shí)間點(diǎn)t0、t1和t2?？臻g單位n和m限定了網(wǎng)格中的一個(gè)象素。對(duì)于第一象素，n=1和m=1，然后每步增一，n從1到n,m從1到m。另一個(gè)輸入為各個(gè)象素的采集數(shù)據(jù)Ⅰ(t0)、Ⅰ(t1)和Ⅰ(t2)。這個(gè)輸入可以直接從圖1方框3中的控制和實(shí)施裝置或者從圖1方框4中的存儲(chǔ)器獲得。輸入?yún)?shù)中還包括最大強(qiáng)度，它是在圖2方框20中所示選擇裝置的輸出中或者在圖4程序框圖中的步驟56中獲得的。接著，本發(fā)明裝置在圖9所示步驟112和113選擇第一象素n=m=1和在步驟114利用強(qiáng)度函數(shù)I(t1)-I(t0)[I(t0)](t1-t0)]]>通過相對(duì)于最大強(qiáng)度
的歸一化求出這個(gè)象素的歸一化強(qiáng)度，其中N如上所述為大于或等于1的整數(shù)。歸一化強(qiáng)度是正變特性的初始速率的一種量度。在對(duì)一個(gè)系統(tǒng)的同一監(jiān)測(cè)過程中步驟114中的N值等于圖4所示步驟44中的N值。然后，在步驟115和120根據(jù)圖3所示程序框圖利用色調(diào)函數(shù)C和根據(jù)圖4所示步驟45至50將這個(gè)象素(n=m=1)著色。這樣確定了反變模式/這個(gè)象素的色調(diào)。如果沒有產(chǎn)生任何一種可能的模式(3種模式)，例如，當(dāng)Ⅰ(t1)=0時(shí)，在步驟121的方框中將這個(gè)象素著色。在步驟122、123、124、12選擇下一個(gè)象素，然后循環(huán)到步驟114直到步驟120確定下一個(gè)象素的歸一化強(qiáng)度和模式/色調(diào)。對(duì)于所有象素(n×m)重復(fù)這一循環(huán)程序。在圖9所示步驟126的輸出中每個(gè)象素具有用一種色彩編碼的反變模式和用色強(qiáng)度編碼的正變初始速率。輸出之后為步驟127，其結(jié)束了圖9所示的程序框圖。
圖10表示了用于處理示蹤劑調(diào)制的MRI所采集數(shù)據(jù)的裝置的程序框圖的一個(gè)具體實(shí)例。程序框圖從步驟150開始。接著，步驟151輸入由用于圖5程序框圖中所示示蹤劑調(diào)制的MRI的選擇裝置6設(shè)定的選定時(shí)間點(diǎn)t0、t1、t2，所說輸入值為圖5中步驟86輸出的一部分。這三個(gè)時(shí)間點(diǎn)還由控制和實(shí)施裝置在圖10所示步驟151用于在同一監(jiān)測(cè)身體過程中的數(shù)據(jù)采集。從圖4所示步驟86的輸出中還獲得最大強(qiáng)度，并且是在對(duì)系統(tǒng)，即身體的同一監(jiān)測(cè)過程中獲得的。輸入值還包括由用于如圖7所示示蹤劑調(diào)制的MRI的控制和實(shí)施裝置采集的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)為所記錄的圖象。同一區(qū)域或體積有三個(gè)記錄圖象或三組記錄圖象。第一幅或第一組圖象是在加入示蹤劑之前記錄的。第二幅或第二組圖象是在時(shí)間t1記錄的，第三幅或第三組圖象是在時(shí)間t2記錄的。圖象中的每個(gè)象素或體元具有一定的MRI信號(hào)強(qiáng)度，該值隨加入示蹤劑以后的時(shí)間變化。在加入示蹤劑之前，但是接近加入示蹤劑時(shí)間記錄的第一幅圖象中，強(qiáng)度表示為Iimage1(n,m)。其中n=1和m=1的象素被稱為具有強(qiáng)度Iimage1(1,1)的第一象素。共有n×m個(gè)象素，其中n=1…n,m=1…m。在時(shí)間點(diǎn)t1記錄的第二幅圖象中每個(gè)象素(n.m)中的強(qiáng)度表示為Iimage2(n,m)。同樣，在時(shí)間點(diǎn)t2記錄的第三幅圖象中每個(gè)象素(n,m)的強(qiáng)度表示為Iimage3(n,m)。在圖10所示的步驟152和153中，指定象素從n=1和m=1開始。。在圖10所示步驟154中，利用象素(n,m)的強(qiáng)度值Iimage1(n,m)和Iimage2(n,m)根據(jù)
求出歸一化色強(qiáng)度。通過在步驟162、163、164和165之間的循環(huán)求得所有象素的歸一化強(qiáng)度，直到處理完所有象素。
接著，在步驟155至160根據(jù)Iimage2(n,m)和Iimage3(n,m)利用色函數(shù)C確定每個(gè)象素(n,m)的反變模式/色調(diào)，其中所說色函數(shù)在這個(gè)具體實(shí)例中定義為
并且如圖3中方框23，以及如圖10中步驟155至159所示選擇一種色調(diào)。在步驟155至160中沒有著色的象素就象在Iimage2(n,m)=0的情況一樣在步驟161中被指定為黑色。著色步驟在步驟162、163、164、165之間循環(huán)直到包括所有象素。在步驟166中的輸出表示一幅n×m象素的圖象，其中每個(gè)象素(n,m)具有限定的反變模式/色調(diào)和限定的正變速率/色強(qiáng)度。這種著色圖象被稱為三時(shí)間點(diǎn)圖象，或簡稱為3TP圖象。色調(diào)和色強(qiáng)度與標(biāo)定圖相關(guān)，并可用微脈管滲透率K和細(xì)胞外體積百分率v的值加以解釋，這是圖5所示步驟86輸出的標(biāo)定圖中與被檢查者身體有關(guān)的兩個(gè)變量。
現(xiàn)在參見圖11，圖中所示為圖1所示分析裝置7的結(jié)構(gòu)的框圖。在方框200中的輸入值包括由選擇裝置1獲得并包含在圖2所示方框20的輸出或在圖4所示方框56的輸出中的標(biāo)定圖。圖11方框201中所示的其它輸入值包括圖9的方框126所示的處理裝置的輸出。方框200中表示的輸入值和方框201中表示的輸入值來自對(duì)被檢查者系統(tǒng)的同一監(jiān)測(cè)過程。方框202中表示的分析包括利用例如直方圖對(duì)色彩分布和色強(qiáng)度分布的分析。所說分析還包括對(duì)標(biāo)定圖與在方框201輸入的每個(gè)空間單位的色調(diào)/色強(qiáng)度之間的相關(guān)性的分析。這種相關(guān)性對(duì)于在方框201中輸入的每個(gè)空間單位評(píng)估標(biāo)定圖的各種變量值。最后，方框203中的裝置輸出對(duì)分布的分析和與標(biāo)定圖的相關(guān)性。
圖12的框圖中表示了包括用于分析在示蹤劑調(diào)制的MRI中獲得的3TP圖象的裝置的本發(fā)明裝置這一部分的具體實(shí)例。在方框210中輸入的是3TP圖象。在方框212中對(duì)3TP圖象的分析包含對(duì)色彩分布和色強(qiáng)度分布的分析，例如確定有多少象素為具有某一強(qiáng)度的紅色，并且對(duì)其它色彩作出類似的判定。可以對(duì)強(qiáng)度分布和色調(diào)分布進(jìn)行獨(dú)立的分析。本發(fā)明裝置在方框211中的這一部分包括用于輸入由圖5所示用于示蹤劑調(diào)制的MRI的選擇裝置獲得的標(biāo)定圖的裝置。這個(gè)標(biāo)定圖適合于相同的t0、t1、t2和3TP圖象的其它共享參數(shù)。在圖12的方框213中表示了根據(jù)標(biāo)定圖的兩個(gè)變量K和v對(duì)3TP圖象的分析。這樣使3TP圖象的每個(gè)象素中的色調(diào)和色強(qiáng)度與病理生理學(xué)參數(shù)K-微脈管滲透率和v-細(xì)胞外體積百分率的值相關(guān)，后者由標(biāo)定圖中的色調(diào)和色強(qiáng)度確定。因此，這種分析是以在成象區(qū)域或體積中兩種病理生理學(xué)變量的分布為基礎(chǔ)進(jìn)行的。最后，該裝置在方框214中將分析結(jié)果存儲(chǔ)起來，或以數(shù)字信號(hào)形式輸出，或者在諸如監(jiān)視器一類顯示裝置上顯示出來，或者傳輸?shù)酱蛴C(jī)，從而獲得一幅或一組3TP圖象的彩色打印件/和相應(yīng)的相關(guān)標(biāo)定圖。
另一個(gè)具體實(shí)例涉及用于灌溉系統(tǒng)的控制和監(jiān)測(cè)裝置?，F(xiàn)代技術(shù)中最廣泛用于灌溉或以有效方式為大面積區(qū)域澆水的方法是采用滴灌設(shè)備。
在這種系統(tǒng)的配置中，有許多參數(shù)，例如導(dǎo)管直徑、滴孔深度和孔徑以及灌溉的壓力和時(shí)間，可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。這些參數(shù)共同決定了每單位面積的水滴灌速率，在這里用字母K表示。但是，其它決定灌溉效率的參數(shù)為地表中水的視在擴(kuò)散常數(shù)，這里用字母v表示。這個(gè)擴(kuò)散率或常數(shù)取決于水所穿過的地表中土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)。就是說，在包含輕質(zhì)土壤，例如沙土的區(qū)域中，視在擴(kuò)散常數(shù)很高，而在包含重質(zhì)土壤的區(qū)域視在擴(kuò)散常數(shù)很低。因此，擴(kuò)散率在需要灌溉的區(qū)域上變化著。利用本發(fā)明的裝置，能夠估算出K和v，然后使灌溉效率達(dá)到最佳。
首先，需要測(cè)量每單位土壤中水的含量。有幾種方法可以確定水含量。例如一種方法是在挖出土壤之后準(zhǔn)確地稱量土壤樣品的重量。使土壤完全干燥，然后重新稱量其重量。重量的損失就等于樣品中水的含量。
可以以一定的空間分辨率提取樣品，所說分辨率隨區(qū)域的大小和所需達(dá)到的精確度而定。例如，對(duì)于一個(gè)幾十或幾百平方公里的非常大的區(qū)域，將整個(gè)區(qū)域劃分成以1平方公里為單位是合理的。因此，利用本發(fā)明的新型裝置，具體地說由處理裝置形成的最終灌溉圖象中的每個(gè)象素反映出每1平方公里的特性。土壤樣品應(yīng)當(dāng)從1平方公里的單位面積中間或任何其它規(guī)定位置提取。樣品的量可以變化，但是可以小到約1克。提取樣品的深度可以根據(jù)需要變化。例如，如果被澆灌的植物生長依賴于在其根部深度的水量，則應(yīng)當(dāng)從該深度出提取樣品。還可以在三維空間中使用該裝置，從同一區(qū)域但是不同深度提取樣品。樣品應(yīng)當(dāng)取自基本相同的地方(樣品大小比整個(gè)單位面積小得多)。
本發(fā)明裝置如下所述工作。被測(cè)試區(qū)域具有準(zhǔn)備用于測(cè)試的滴灌系統(tǒng)，指定樣品位置。在灌溉系統(tǒng)正要開始工作之前的一個(gè)時(shí)間，從所有指定位置提取樣品。然后，在時(shí)間點(diǎn)t0灌溉系統(tǒng)開始工作，持續(xù)預(yù)定長時(shí)間，在由標(biāo)定圖確定的時(shí)間點(diǎn)t1之前結(jié)束工作。在灌溉停止之后，在時(shí)間點(diǎn)t1從各個(gè)指定位置提取用于測(cè)量的第二份樣品。最后，預(yù)定時(shí)間點(diǎn)t2，從各個(gè)指定位置提取用于測(cè)量的第三份樣品。然后確定樣品中水的含量。對(duì)于每個(gè)位置，在時(shí)間點(diǎn)t0，和在時(shí)間點(diǎn)t1和t2提取的三份樣品中的水含量將依據(jù)正變速率和反變模式變化，并根據(jù)本發(fā)明的新型裝置和方法，利用色調(diào)/色強(qiáng)度編碼表征這種變化。這種正變和反變特性取決于每單位面積水滴灌速率K和地表中水的視在擴(kuò)散常數(shù)v。對(duì)于相同的v，初始速率隨K增大，對(duì)于相同的K，初始速率隨v增大。反變模式也依賴于K和v。如果v的變化比K的變化快，則快速反變模式(指定為藍(lán)色)將占優(yōu)勢(shì)。如果K和v為同一量級(jí)，則用綠色編碼的中速反變模式占優(yōu)勢(shì)。如果σ的變化比K慢，則慢速反變模式，即紅色將占優(yōu)勢(shì)。
K、v在所有位置的分布(每個(gè)位置表示為一個(gè)象素)是通過使象素(每個(gè)象素具有色調(diào)和色強(qiáng)度)的色彩和色強(qiáng)度與標(biāo)定圖相關(guān)聯(lián)而確定的。
標(biāo)定圖對(duì)于t0、t1、t2在K-v平面中包含正變強(qiáng)度函數(shù)和反變模式，如下所述對(duì)在時(shí)間點(diǎn)t1和t2積累的水量的每一對(duì)K,v的計(jì)算是根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的一個(gè)模型進(jìn)行的。K的范圍選擇為從0到灌溉系統(tǒng)的最大量，而v的范圍從0到純水的擴(kuò)散常數(shù)，或者如果已知的話，到灌溉區(qū)域中最高的水?dāng)U散常數(shù)。為了獲得在K和v的范圍內(nèi)的最佳分辨率，以這樣一種方式選擇時(shí)間點(diǎn)t0、t1和t2，使得K-v平面在三個(gè)反變模式/色彩之間劃分為近似相等的三個(gè)部分。
在完成測(cè)量之后，本發(fā)明的新型裝置實(shí)現(xiàn)了它的基本功能，可以以這樣一種方式調(diào)整該裝置以改變K(K可以改變，因?yàn)樗Q于灌溉系統(tǒng))，即使得用一個(gè)象素表示的每個(gè)限定區(qū)域中的灌溉具有最高效率。例如，可以優(yōu)選中速反變模式(綠色)以在限定長度的時(shí)間內(nèi)提供定量的水。通過增大K，對(duì)于相同的v可以從蘭色區(qū)移動(dòng)到綠色區(qū)。為了確保最終調(diào)整的目的實(shí)現(xiàn)，可以改變K，然后使該裝置在相同的三個(gè)時(shí)間點(diǎn)和灌溉區(qū)域中的各個(gè)位置重新運(yùn)行一次。
灌溉系統(tǒng)的色調(diào)/色強(qiáng)度編碼圖的另一個(gè)應(yīng)用是通過調(diào)整植物的種類或植物的密度與由土壤和灌溉系統(tǒng)確定的灌溉量來制定種植計(jì)劃。
本發(fā)明的新型裝置可以用于檢測(cè)和改變空氣調(diào)節(jié)分配，即對(duì)加熱或者冷卻或者兩者進(jìn)行調(diào)整?，F(xiàn)在詳述的是用于控制和/或監(jiān)測(cè)一個(gè)加熱過程的新型裝置。
對(duì)于為一個(gè)其中包含房間或限定空間的整體建筑，例如一幢別墅、一個(gè)工廠、一座辦公樓、商店或一個(gè)綜合房屋建造的一個(gè)空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)(加熱、冷卻或兩者)，重要的是以這樣的方式設(shè)計(jì)這個(gè)系統(tǒng)，使得每個(gè)限定空間能夠有效地進(jìn)行調(diào)節(jié)，并且驗(yàn)證其可靠性。某些區(qū)域可能過熱，而另外一些區(qū)域可能過冷。由本發(fā)明的新型裝置對(duì)這樣一種結(jié)構(gòu)的調(diào)整可以通過改變單位面積和單位時(shí)間的供熱量，在這個(gè)實(shí)例中用字母K表示，來實(shí)現(xiàn)。另外一個(gè)確定熱容量的變量是由于隔熱不完全每單位面積向周圍環(huán)境傳導(dǎo)熱量的速率，在這個(gè)實(shí)例中用字母v表示。
對(duì)熱的評(píng)估是通過利用放置在每個(gè)房間或限定空間內(nèi)任意數(shù)量位置處的多個(gè)熱電偶或溫度計(jì)測(cè)量溫度進(jìn)行的。每個(gè)溫度計(jì)的位置限定主體系統(tǒng)(結(jié)構(gòu))中一個(gè)2D或3D平面中的一個(gè)象素位置。
在t0之前的一個(gè)時(shí)間，使系統(tǒng)處于關(guān)閉狀態(tài)，讀取在所有位置的所有溫度測(cè)量裝置，以確定溫度T0。然后，在時(shí)間點(diǎn)t0，將空調(diào)系統(tǒng)打開，持續(xù)預(yù)定長度時(shí)間，并在時(shí)間點(diǎn)t1之前和接近t1的一個(gè)時(shí)間結(jié)束。在時(shí)間點(diǎn)t1，在已經(jīng)關(guān)閉系統(tǒng)之后，讀取所有溫度測(cè)量裝置的第二組讀數(shù)，以確定溫度T1。然后，在第二預(yù)定時(shí)間結(jié)束之后，在時(shí)間點(diǎn)t2，讀取第三組讀數(shù)以確定各個(gè)位置的溫度T2。溫度在時(shí)間點(diǎn)t0、t1和t2之間變化，就是說，各個(gè)測(cè)量位置的溫度T0、T1和T2之間的差值依賴于單位面積單位時(shí)間在房間中釋放的調(diào)節(jié)量(K)和通過墻壁通過擴(kuò)散造成的熱量損失或增加量(v)。后一種參數(shù)可以是負(fù)值或正值，隨在環(huán)境和進(jìn)行測(cè)量的位置之間的熱量流動(dòng)方向而定。這些變化可以用空氣流動(dòng)的正變模式和反變模式描述。反變模式用色調(diào)描述。如果時(shí)間t1時(shí)的溫度T1高于時(shí)間t2時(shí)的溫度T2，則將反變模式定義為快速模式，并用藍(lán)色表示。如果T1小于T2，則將反變模式定義為慢速，并用紅色表示。如果溫度保持相同T1=T2(在由本發(fā)明裝置確定的范圍內(nèi))，則將反變模式定義為中速，并用綠色表示。色彩的亮度與由(T1-T0)T0(t1-t0)]]>限定的初始速率有關(guān)(通常，但不是必須，t0=0)。初始速率還取決于K和v。對(duì)于相同的v，初始速率隨K的增大而增大。對(duì)于相同的K，初始速率隨v的增大而減小，并隨v的減小而增大，v值也可以減小到負(fù)值。如果檢測(cè)空間隔熱不好，而環(huán)境又較冷，則v較高，溫度的變化將遵循快速反變模式。如果隔熱良好(v較小并接近于零)，則溫度變化遵循中速反變模式。如果環(huán)境較熱，房間又隔熱不良，則v具有較大的負(fù)值，溫度變化遵循慢速反變模式。使用本發(fā)明的色調(diào)/色強(qiáng)度概念，就能夠確定調(diào)節(jié)，例如加熱不好的地方和隔熱不良的地方，以及過度調(diào)節(jié)，例如過熱的地方。
如果空氣調(diào)節(jié)是加熱，則溫度是利用到達(dá)放置溫度測(cè)量裝置或元件，例如溫度計(jì)的地方的熱量和利用離開這個(gè)地方的熱量，即向環(huán)境的熱損失量或從環(huán)境中獲得的熱增益量，確定的。在某些受房間大小和熱源分布限制的情況下，我們可以假定在加熱期間，熱量流動(dòng)相對(duì)較快，房間中的熱平衡能夠迅速達(dá)到。因此，溫度將取決于在加熱期間產(chǎn)生的總熱量。所以K的范圍在0與加熱系統(tǒng)的最大容量之間。熱量從環(huán)境流入或流向環(huán)境是利用相同的隔熱條件確定的，就是，相同的v值，但是相反的符號(hào)。因此，v的范圍在-v至+v之間，v值采用所確定的實(shí)際值，例如沒有隔熱時(shí)的值。
時(shí)間點(diǎn)t0、t1和t2利用根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方程構(gòu)成的標(biāo)定圖選擇，如上所述，所說方程使溫度隨時(shí)間的變化與K值相關(guān)。雖然，所討論的具體實(shí)例涉及的是加熱，但是本發(fā)明的新型裝置可以利用同一程序和裝置使用確定反變模式和正變模式的溫度變化的絕對(duì)值評(píng)估制冷效果。
本發(fā)明的裝置包括一個(gè)電能、光能或兩種能源驅(qū)動(dòng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)存儲(chǔ)器、一個(gè)中央處理器、一個(gè)顯示器、一個(gè)輸入單元，以用于產(chǎn)生裝置事件信號(hào)和與計(jì)算機(jī)所用軟件合力工作。軟件(二進(jìn)制或相關(guān)格式)包括其上具有計(jì)算機(jī)可讀程序編碼的計(jì)算機(jī)可使用媒體，所說程序中包括用于實(shí)施各種流程圖和上述框圖的程序邏輯。由于計(jì)算機(jī)的詳細(xì)技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟知的，和因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員具有足夠的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)能夠?qū)嵤┻@些流程圖和框圖，所以忽略了對(duì)于具體硬件的詳細(xì)描述，它們對(duì)于完整地理解和領(lǐng)會(huì)如上所述的本發(fā)明是多余和不必要的。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本申請(qǐng)的詳細(xì)描述和其中包含的詳細(xì)教導(dǎo)應(yīng)當(dāng)能夠作出和使用本發(fā)明的裝置和方法。
盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說在不脫離本發(fā)明的教導(dǎo)前提下顯然還可以有許多變化和改進(jìn)。這種變化和改進(jìn)仍然屬于本發(fā)明的范圍，并且由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
1．用于監(jiān)測(cè)其中有一種流體流動(dòng)、并且具有隨時(shí)間和在空間上變化特征的一個(gè)系統(tǒng)的裝置，該裝置包括(a)用于監(jiān)測(cè)該系統(tǒng)中的預(yù)定區(qū)域以采集指示系統(tǒng)參數(shù)的數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)裝置，所說參數(shù)作為與系統(tǒng)正變和反變特性相關(guān)的至少一個(gè)變量的函數(shù)隨時(shí)間變化；(b)響應(yīng)所說監(jiān)測(cè)裝置用于接收所采集數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)的第一數(shù)據(jù)處理裝置；(c)用于控制所說監(jiān)測(cè)裝置以設(shè)定數(shù)據(jù)采集參數(shù)、和用于接收系統(tǒng)參數(shù)輸入值的選擇裝置，所說輸入值包括所說系統(tǒng)參數(shù)和與一個(gè)系統(tǒng)事件相關(guān)的一組時(shí)間點(diǎn)；(d)第二數(shù)據(jù)處理裝置，它包括(1)用于將由所說至少兩個(gè)變量限定的空間劃分成一個(gè)網(wǎng)格的網(wǎng)格裝置，所說變量的范圍分別為從一個(gè)最小值到一個(gè)最大值；(2)用于確定每個(gè)網(wǎng)格位置的一個(gè)計(jì)算值和指示被監(jiān)測(cè)參數(shù)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的正變特性的強(qiáng)度函數(shù)的第一確定裝置；(3)用于確定具有最大強(qiáng)度的一個(gè)網(wǎng)格位置和將所有網(wǎng)格位置相對(duì)于這個(gè)最大強(qiáng)度歸一化的第一歸一化裝置；(4)用于根據(jù)指示反變特性的色函數(shù)將所有網(wǎng)格位置用一組色調(diào)中的一種著色的第一著色裝置；(5)用于將所有時(shí)間點(diǎn)所有網(wǎng)格位置排列組合以形成網(wǎng)格標(biāo)定圖的排列裝置，所說標(biāo)定圖使每個(gè)網(wǎng)格位置與一種色調(diào)/色強(qiáng)度相關(guān)；(6)分析裝置，用于分析所說標(biāo)定圖以判斷標(biāo)定圖的屬性是否滿足預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)，如果不滿足，則使用所說的一組時(shí)間點(diǎn)和系統(tǒng)參數(shù)，進(jìn)行迭代計(jì)算，直到所得標(biāo)定圖滿足所說標(biāo)準(zhǔn)；(e)所說第一數(shù)據(jù)處理裝置接收一組時(shí)間點(diǎn)和如在第二數(shù)據(jù)處理裝置中確定的強(qiáng)度函數(shù)最大值作為另外的輸入值，它還包括(1)用于在空間上將系統(tǒng)的預(yù)先選定區(qū)域劃分成空間單位的劃分裝置；(2)用于根據(jù)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)確定每個(gè)空間單位的一個(gè)值和指示正變特性的強(qiáng)度函數(shù)的第二確定裝置；(3)用于根據(jù)從第一歸一化裝置獲得的最大強(qiáng)度將每個(gè)空間單位的強(qiáng)度歸一化的第二歸一化裝置；(4)用于根據(jù)指示所說第一著色裝置的反變特性的色函數(shù)將所有空間單位用一組色調(diào)中的一種著色的第二著色裝置；(5)用于將所有空間單位對(duì)于所有時(shí)間點(diǎn)排列成預(yù)定空間的一個(gè)組合圖的排列裝置，所說組合使每個(gè)空間單位與一種色調(diào)/色強(qiáng)度相關(guān)。
2．如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于如果所說色函數(shù)大于或等于X值指示慢速反變特性，則所說第一著色裝置給出一種色調(diào)，如果所說色函數(shù)小于X值并大于或等于Y值指示中速反變特性，則給出第二種色調(diào)，如果所說色函數(shù)小于Y值指示快速反變特性，則給出第三種色調(diào)，其中X和Y為小于1的分?jǐn)?shù)，并且X為整數(shù)，Y為負(fù)數(shù)。
3．如權(quán)利要求2所述裝置，其特征在于X等于0.1，而Y等于-0.1。
4．如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于使用三個(gè)時(shí)間點(diǎn)t0、t1和t2，其中t0為系統(tǒng)事件開始的時(shí)間，t1為t0之后的一個(gè)時(shí)間，而t2為t1之后的一個(gè)時(shí)間。
5．如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于所說系統(tǒng)事件是將示蹤劑物質(zhì)注入在系統(tǒng)中流動(dòng)的流體中。
6．如權(quán)利要求5所述裝置，其特征在于所說裝置是一個(gè)MRI系統(tǒng)。
7．如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于包括顯示裝置以顯示所得的標(biāo)定圖和預(yù)先選定區(qū)域的組合圖。
8．如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)裝置以存儲(chǔ)所得的標(biāo)定圖和預(yù)先選定區(qū)域的組合圖。
9．如權(quán)利要求1所述裝置，其特征在于包括打印裝置以打印所得標(biāo)定圖和預(yù)先選定區(qū)域的組合圖。
10．用于監(jiān)測(cè)其中有一種流體流動(dòng)、并且具有隨時(shí)間和在空間上變化特征的一個(gè)系統(tǒng)的裝置，該裝置包括(a)監(jiān)測(cè)裝置，其包括第一輸出端，用于監(jiān)測(cè)該系統(tǒng)中的預(yù)定區(qū)域以采集指示系統(tǒng)參數(shù)的數(shù)據(jù)，所說參數(shù)作為與正變和反變特性相關(guān)的至少兩個(gè)變量的函數(shù)隨時(shí)間變化；(b)第一處理裝置，其包括第二輸出端和第一輸入端，用于接收來自第一輸出端的所采集數(shù)據(jù)，和處理這些數(shù)據(jù)；(c)選擇裝置，其包括第三輸出端，用于控制所說監(jiān)測(cè)裝置以設(shè)定數(shù)據(jù)采集參數(shù)，和用于向第一輸入端提供輸入值，所說選擇裝置包括(ⅰ)輸入裝置，用于接收包括所說系統(tǒng)參數(shù)的系統(tǒng)參數(shù)輸入值和與一個(gè)系統(tǒng)事件相關(guān)的一組預(yù)先選定的時(shí)間點(diǎn)，(ⅱ)一個(gè)第二處理裝置，它包括(1)用于將由所說至少兩個(gè)變量限定的空間劃分成一個(gè)網(wǎng)格的網(wǎng)格裝置，所說變量的范圍分別為從一個(gè)最小值到一個(gè)最大值，(2)用于確定在每個(gè)網(wǎng)格位置被監(jiān)測(cè)參數(shù)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的強(qiáng)度計(jì)算值的第一確定裝置，(3)用于確定所述網(wǎng)格位置的最大強(qiáng)度和將所有網(wǎng)格位置相對(duì)于這個(gè)最大強(qiáng)度歸一化的第一歸一化裝置，(4)用于根據(jù)具有反變特性的一種相關(guān)性將所有網(wǎng)格位置用一組色調(diào)中的一種著色的第一著色裝置，(5)用于將所有時(shí)間點(diǎn)所有網(wǎng)格位置排列組合以形成網(wǎng)格標(biāo)定圖的排列裝置，所說標(biāo)定圖使每個(gè)網(wǎng)格位置與一種色調(diào)/色強(qiáng)度相關(guān)，(6)分析裝置，用于分析所說標(biāo)定圖以判斷標(biāo)定圖的色調(diào)分布是否滿足預(yù)定條件，如果不滿足，則使用所說的一組時(shí)間點(diǎn)之一和系統(tǒng)參數(shù)，并且輸入到輸入裝置進(jìn)行迭代計(jì)算，直到所得標(biāo)定圖滿足所說條件，(d)所說第一數(shù)據(jù)處理裝置接收所述一組時(shí)間點(diǎn)和如在第二數(shù)據(jù)處理裝置中確定的強(qiáng)度函數(shù)最大值作為另外的輸入值，它還包括(ⅰ)用于在空間上將系統(tǒng)的預(yù)先選定區(qū)域劃分成空間單位的劃分裝置；(ⅱ)用于根據(jù)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)所采集的數(shù)據(jù)確定每個(gè)空間單位的一個(gè)值和強(qiáng)度的第二確定裝置；(ⅲ)用于根據(jù)從第一歸一化裝置獲得的最大強(qiáng)度將每個(gè)空間單位的強(qiáng)度歸一化的第二歸一化裝置；(ⅵ)用于根據(jù)與用于所說第一著色裝置的反變特性的相關(guān)性將所有空間單位用一組色調(diào)中的一種著色的第二著色裝置；(ⅴ)用于將所有空間單位所有時(shí)間點(diǎn)排列成預(yù)定區(qū)域的一個(gè)組合圖的排列裝置，所說組合圖使每個(gè)空間單位與一種色調(diào)/色強(qiáng)度相關(guān)。
11．與計(jì)算機(jī)結(jié)合使用的軟件，所說計(jì)算機(jī)包括一個(gè)存儲(chǔ)器、一個(gè)用于產(chǎn)生裝置事件信號(hào)的輸入裝置和一個(gè)顯示器，所說軟件包括其上具有計(jì)算機(jī)可讀程序編碼的計(jì)算機(jī)可用媒體，它包括第一程序邏輯，用于將由與一個(gè)系統(tǒng)的預(yù)先選定參數(shù)相關(guān)的兩個(gè)變量限定的一個(gè)空間劃分成一個(gè)網(wǎng)格，在所說系統(tǒng)中有流體流動(dòng)，并且該系統(tǒng)具有隨時(shí)間在空間上變化的特性，每個(gè)變量的變化范圍從一個(gè)最小值到一個(gè)最大值；第二程序邏輯，其響應(yīng)裝置事件信號(hào)，用于根據(jù)預(yù)定強(qiáng)度函數(shù)確定在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)每個(gè)網(wǎng)格位置的強(qiáng)度；第三程序邏輯，其響應(yīng)所說第二程序邏輯，根據(jù)預(yù)定的色函數(shù)將所有網(wǎng)格位置著色；和第四程序邏輯，其響應(yīng)第三程序邏輯，用于構(gòu)成一個(gè)組合網(wǎng)格標(biāo)定圖，使每個(gè)網(wǎng)格位置與一種色調(diào)和色強(qiáng)度相關(guān)。
12．如權(quán)利要求11所述的軟件，其特征在于還包括第五程序邏輯，其響應(yīng)第四程序邏輯，用于在顯示器上顯示所說標(biāo)定圖。
13．如權(quán)利要求11所述軟件，其特征在于還包括第五程序邏輯，其響應(yīng)第四程序邏輯，用于分析標(biāo)定圖以確定它是否滿足預(yù)定條件。
14．如權(quán)利要求13所述軟件，其特征在于還包括第六程序邏輯，其響應(yīng)第五程序邏輯以判斷是否滿足所說條件，如果不滿足，則迭代運(yùn)行所說程序邏輯以調(diào)整所說標(biāo)定圖，直到滿足所說條件。
15．用于產(chǎn)生用于被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)標(biāo)定圖的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，在所說系統(tǒng)中有流體流動(dòng)，并且該系統(tǒng)具有隨時(shí)間和在空間上變化的特性，所說監(jiān)測(cè)在預(yù)先選定位置進(jìn)行，該數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括(a)用于處理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)處理裝置；(b)用于在存儲(chǔ)媒體上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置；(c)用于初始化存儲(chǔ)媒體的裝置；(d)用于將由兩個(gè)變量限定的空間劃分成網(wǎng)格的處理裝置，每個(gè)變量的變化范圍為從一個(gè)最小值到一個(gè)最大值，所說變量與被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)預(yù)先選定參數(shù)相關(guān)；(e)用于確定每個(gè)網(wǎng)格位置在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的一個(gè)計(jì)算值和參數(shù)的強(qiáng)度函數(shù)的處理裝置；(f)用于確定所說網(wǎng)格位置的強(qiáng)度函數(shù)最大值，并將所有網(wǎng)格相對(duì)于所說最大強(qiáng)度歸一化的處理裝置；(g)用于根據(jù)與被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特性相關(guān)的色函數(shù)將所有網(wǎng)格位置用一組色調(diào)中的一種著色的處理裝置；(h)用于將所有網(wǎng)格位置對(duì)于所有時(shí)間點(diǎn)排列成一個(gè)組合圖以構(gòu)成所說網(wǎng)格的標(biāo)定圖，該標(biāo)定圖使每個(gè)網(wǎng)格位置與一種色調(diào)/色強(qiáng)度相關(guān)；和(ⅰ)處理裝置，其用于分析所說標(biāo)定圖以判斷標(biāo)定圖屬性是否滿足預(yù)定條件，如果不滿足，則使用所說的一組時(shí)間點(diǎn)或變量，進(jìn)行迭代計(jì)算，直到所得標(biāo)定圖的屬性滿足預(yù)定條件。
16．如權(quán)利要求15所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于所說屬性是色調(diào)分布。
17．如權(quán)利要求16所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于所說條件是標(biāo)定圖色調(diào)的基本相等的著色。
18．用于生成用于一個(gè)被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)定圖的數(shù)據(jù)處理方法，所說系統(tǒng)中有流體流動(dòng)，并且具有隨時(shí)間和在空間上變化的特性，所說監(jiān)測(cè)在預(yù)先選定位置進(jìn)行，該方法包括以下步驟(a)處理數(shù)據(jù)；(b)在一個(gè)存儲(chǔ)媒體上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)；(c)將所說存儲(chǔ)媒體初始化；(d)由兩個(gè)變量限定的空間劃分成網(wǎng)格，每個(gè)變量從一個(gè)最小值到一個(gè)最大值變化，所說變量與被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)預(yù)先選定參數(shù)相關(guān)；(e)確定每個(gè)網(wǎng)格位置在各個(gè)時(shí)間點(diǎn)的一個(gè)計(jì)算值和所說參數(shù)的強(qiáng)度函數(shù)；(f)確定所說網(wǎng)格位置的強(qiáng)度函數(shù)最大值，和將所有網(wǎng)格位置相對(duì)于最大值歸一化；(g)根據(jù)與被監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特性相關(guān)的色函數(shù)將所有網(wǎng)格位置用一組色調(diào)中的一種著色；(h)將所有網(wǎng)格位置對(duì)于所有時(shí)間點(diǎn)排列成一個(gè)組合圖以構(gòu)成所說網(wǎng)格的標(biāo)定圖，該標(biāo)定圖使每個(gè)網(wǎng)格位置與一種色調(diào)/色強(qiáng)度相關(guān)；和(ⅰ)分析所說標(biāo)定圖以判斷所說標(biāo)定圖的屬性是否滿足預(yù)定條件，如果不滿足，則使用所說的一組時(shí)間點(diǎn)或變量進(jìn)行迭代計(jì)算，直到所得標(biāo)定圖的屬性滿足所說預(yù)定條件。
19．監(jiān)測(cè)一個(gè)系統(tǒng)的方法，在所說系統(tǒng)中有流體流動(dòng)，并具有隨時(shí)間和在空間上變化的特性，該方法包括以下步驟(a)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中預(yù)先選定區(qū)域以采集指示系統(tǒng)參數(shù)的數(shù)據(jù)，所說系統(tǒng)參數(shù)作為與正變和反變特性相關(guān)的至少兩個(gè)變量的函數(shù)隨時(shí)間變化；(b)處理所采集的數(shù)據(jù)；(c)通過設(shè)定數(shù)據(jù)采集參數(shù)和選擇與一個(gè)系統(tǒng)事件相關(guān)的一組時(shí)間點(diǎn)控制監(jiān)測(cè)的進(jìn)行；(d)將由至少兩個(gè)變量限定的空間劃分成一個(gè)網(wǎng)格，所說的每個(gè)變量從一個(gè)最小值到一個(gè)最大值變化；(e)確定每個(gè)網(wǎng)格位置的一個(gè)計(jì)算值和被監(jiān)測(cè)參數(shù)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的強(qiáng)度函數(shù)；(f)確定網(wǎng)格位置的最大強(qiáng)度，并將所有網(wǎng)格位置相對(duì)于該最大強(qiáng)度歸一化；(g)根據(jù)與反變特性相關(guān)的色函數(shù)用一組色調(diào)中的一種將所有網(wǎng)格位置著色；(h)將所有網(wǎng)格位置對(duì)于所有時(shí)間點(diǎn)排列成一個(gè)組合圖以構(gòu)成網(wǎng)格標(biāo)定圖，該標(biāo)定圖使每個(gè)網(wǎng)格位置與一種色調(diào)/色強(qiáng)度相關(guān)；(ⅰ)分析所說標(biāo)定圖以確定所說標(biāo)定圖屬性是否滿足預(yù)先選定條件，如果不滿足，則使用所說的一組時(shí)間點(diǎn)或系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行迭代計(jì)算直到所得標(biāo)定圖的屬性滿足預(yù)先選定的條件；(j)將在步驟(f)中確定的一組時(shí)間點(diǎn)和強(qiáng)度函數(shù)最大值輸入到步驟(b)的處理程序中，它還包括以下步驟(ⅰ)在空間上將系統(tǒng)中預(yù)先選定區(qū)域劃分成若干空間單位；(ⅱ)根據(jù)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)確定每個(gè)空間單位的一個(gè)值和強(qiáng)度函數(shù)；(ⅲ)根據(jù)從步驟(f)中獲得的最大強(qiáng)度將每個(gè)空間單位的強(qiáng)度歸一化；(ⅳ)根據(jù)步驟(g)中獲得的色函數(shù)將所有空間單位用一組色調(diào)中的一種著色；(ⅴ)將所有空間單位對(duì)于所有時(shí)間點(diǎn)排列成預(yù)先選定區(qū)域的一個(gè)組合圖，使每個(gè)空間單位與一種色調(diào)/色強(qiáng)度相關(guān)。
20．如權(quán)利要求19所述方法，其特征在于所說屬性為色分布。
21．如權(quán)利要求20所述方法，其特征在于所說條件為基本相等的著色。
22．如權(quán)利要求19所述方法，其特征在于所說系統(tǒng)事件為將示蹤劑注入系統(tǒng)預(yù)先選定空間上游的流體中。
23．如權(quán)利要求19所述方法，其特征在于使用兩個(gè)時(shí)間點(diǎn)。
24．如權(quán)利要求22所述方法，其特征在于使用三個(gè)時(shí)間點(diǎn)t0、t1和t2,t0為接近注入示蹤劑的時(shí)間，t1為t0之后、指示系統(tǒng)正變特性的一個(gè)預(yù)定時(shí)間，t2為t1之后、指示系統(tǒng)反變特性的一個(gè)預(yù)定時(shí)間。
25．用于監(jiān)測(cè)一個(gè)系統(tǒng)的一種標(biāo)定圖，所說系統(tǒng)中有流體流動(dòng)，并且系統(tǒng)參數(shù)具有作為與在一個(gè)系統(tǒng)事件之后的兩個(gè)時(shí)間間隔中系統(tǒng)正變和系統(tǒng)反變特性相關(guān)的兩個(gè)變量的函數(shù)隨時(shí)間和在空間上變化的特性，所說標(biāo)定圖以兩維或三維形式表現(xiàn)兩個(gè)變量的圖象，兩個(gè)變量從一個(gè)最小值到一個(gè)最大值之間變化，其中所說圖象的不同單元具有指示系統(tǒng)反變特性的一組色調(diào)中的一種和指示系統(tǒng)正變特性的一種色強(qiáng)度。
26．如權(quán)利要求25所述的一種標(biāo)定圖，其特征在于所說圖象為在一個(gè)監(jiān)視器上的顯示圖象。
27．如權(quán)利要求25所述的一種標(biāo)定圖，其特征在于所說圖象為在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀媒體上的數(shù)字編碼圖象。
28．如權(quán)利要求25所述的一種標(biāo)定圖，其特征在于所說圖象打印在一個(gè)可打印介質(zhì)上。
29．如權(quán)利要求25所述的一種標(biāo)定圖，其特征在于使用三種色彩。
30．如權(quán)利要求29所述的一種標(biāo)定圖，其特征在于所說色彩為紅色、綠色和藍(lán)色。
31．以兩維或三維形式表示系統(tǒng)中一個(gè)位置的一種圖象，所說系統(tǒng)中有流體流動(dòng)，所說系統(tǒng)參數(shù)在所說位置具有作為與在一個(gè)系統(tǒng)事件之后的第一時(shí)間間隔的系統(tǒng)正變特性和在第二時(shí)間間隔的系統(tǒng)反變特性相關(guān)的兩個(gè)變量的函數(shù)變化的特征，所說圖象的不同單元具有指示系統(tǒng)反變特性的一組色調(diào)中的一種色調(diào)和指示系統(tǒng)正變特性的一種色強(qiáng)度。
32．如權(quán)利要求31所述的圖象，其特征在于它是在監(jiān)視器上顯示的圖象。
33．如權(quán)利要求31所述的圖象，其特征在于它是在計(jì)算機(jī)可讀媒體上的數(shù)字編碼圖象。
34．如權(quán)利要求31所述的圖象，其特征在于所說圖象打印在一種打印介質(zhì)上。
35．如權(quán)利要求31所述的圖象，其特征在于使用至少三種色調(diào)。
36．如權(quán)利要求35所述的圖象，其特征在于所說色調(diào)包括紅色、藍(lán)色和綠色。
全文摘要
用于監(jiān)測(cè)一個(gè)系統(tǒng)的裝置和方法,該系統(tǒng)中有流體流動(dòng),并且該系統(tǒng)具有隨時(shí)間和在空間上變化的特征。監(jiān)測(cè)該系統(tǒng)中預(yù)先選定的位置(14)以在與一個(gè)系統(tǒng)事件相關(guān)的兩個(gè)或多個(gè)時(shí)間點(diǎn)(12)采集數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)表示一個(gè)系統(tǒng)參數(shù)作為至少兩個(gè)與系統(tǒng)正變和反變特性(15)相關(guān)的變量的函數(shù)隨時(shí)間的變化。在計(jì)算基礎(chǔ)上構(gòu)成一個(gè)標(biāo)定圖(20),將每個(gè)象素或體元用指示反變特性(19)的一種色調(diào)和指示正變特性(16)的一種色強(qiáng)度表示。如果獲得一個(gè)令人滿意的標(biāo)定圖,則在標(biāo)定圖的基礎(chǔ)上處理所采集的數(shù)據(jù)以獲得預(yù)先選定空間的圖象,使每個(gè)空間單位與一種色調(diào)和一種色強(qiáng)度相關(guān)。本發(fā)明提供了用于構(gòu)成標(biāo)定圖的軟件和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。該標(biāo)定圖和預(yù)先選定空間的圖象也是新穎的發(fā)明。
文檔編號(hào)G01R33/28GK1213430SQ97193016
公開日1999年4月7日 申請(qǐng)日期1997年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月18日
發(fā)明者H·德加尼 申請(qǐng)人:耶達(dá)研究及發(fā)展有限公司