СПОСОБ ОТОБРАЖЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО ПОЛЯ БИОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА
METHOD OF TEMPERATURE PROFILE PRESENTATION OF BIOLOGICAL OBJECT

Настоящее изобретение относится к медицине и ветеринарии, а именно, к измерениям для диагностических целей путем измерения температуры частей тела и может найти применение во врачебной и ветеринарной практике для диагностики заболеваний и для контроля динамики заболевания в процессе проведения лечения.
В настоящей заявке термины «изображение объекта» и «изображение обследуемой области объекта» включают получаемое на фоточувствительном элементе фотоаппарата электронное изображение обследуемой области объекта, допускающее последующий перенос на персональный компьютер в любом общепринятом формате, а также электронную модель биологического объекта с изображением обследуемой области в формате 2D или 3D.
Широко известно, что заболевание органов биологического объекта сопровождается изменением температуры в соответствующих заболеванию областях тела биологического объекта. Информация о температурном поле позволяет судить о наличии патологии в организме биологического объекта, при этом диагностику выявленной патологии осуществляют по известным термосемиотическим признакам.
В настоящее время для получения информации о температурном поле человека используют дорогостоящие компьютерные термографы, которые с помощью чувствительных к инфракрасному излучению сенсорных элементов регистрируют тепловое (инфракрасное) излучение человека и отображают его на экране монитора компьютера в виде термограммы - изображения теплового излучения человека. Однако в силу дороговизны и сложности обслуживания не все лечебные учреждения имеют в своем арсенале термографы и по этим же причинам термографы практически не применяются в ветеринарии.
Эти обстоятельства способствуют разработке способов, которые могут отобразить температурное поле биологических объектов с использованием широко применяемых технических средств - компьютеров и температурных датчиков.
Известны способы отображения температурного поля биологического объекта, основанные на применении подключаемых к компьютеру контактных температурных датчиков, данные которых с помощью компьютерной программы используют для конструирования на экране монитора изображения температурного поля на обследуемой области (например, RU 2276965 С2, 27.05.2006; RU 2003127766 А, 20.03.2005; RU 2267982 С2, 20.01.2006). Наличие патологии выявляют по отклонению температуры, в обследуемой области тела биологического объекта от стандартного значения, в качестве которого используют среднестатистическое значение, характерное для здоровых объектов, или индивидуальная норма объекта, полученная путем усреднения показателей датчиков при измерении температуры в нескольких точках в обследуемой области на теле биологического объекта.
Недостаток известных способов связан с тем, что выявление патологии осуществляют по выведенному на экран монитора температурному полю, которое проводящий обследование специалист лишь ассоциативно связывает с обследуемой областью и, следовательно, на выявление патологии оказывает значительное влияние субъективный фактор. Последний усугубляется тем, что каждый биологический объект имеет только ему присущее физическое строение. Это снижает точность и лишает наглядности проводимое обследование. К тому же точность воспроизведения температурного поля зависит от характеристик используемых контактных термометров, показания которых в конкретный момент времени определяются состоянием кожи биологического объекта, в частности, ее влажностью. Это требует предварительного измерения зависимости показаний термометра от характеристик кожи и введения этой зависимости в алгоритм обработки полученных данных. Кроме того, показания контактного термометра зависят от условий снятия показаний, например, от усилия прижатия термометра к телу человека.
В качестве ближайшего аналога заявляемому способу выбран способ, известный по RU 2007138079 А, 27.04.2009. Способ отображения температурного поля биологического объекта включает измерение температуры объекта контактными датчиками температуры в фиксированных точках на обследуемой области, передачу результата измерения в каждой фиксированной точке в снабженный компьютерной программой компьютер, обработку результатов измерений в компьютере и использование результатов обработки для формирования изображения температурного поля обследуемой области объекта, которое выводят на экран монитора компьютера. Способ предусматривает обеспечение равномерного контакта датчиков с поверхностью диагностируемой области тела биологического объекта, для чего подлежащую обследованию поверхность тела объекта плотно обжимают с помощью эластичного костюма. Задают время выхода датчиков в стационарный режим и с помощью управляющей логики проводят оперативный последовательный опрос датчиков температуры. Измеренные значения температуры используют для формирования массива данных о температуре, которые передают в компьютер, в жесткой памяти которого формируют массив данных об измеренных температурах. Затем в компьютере в соответствии с предварительно инсталлированной компьютерной программой эти данные обрабатывают и отображают на экране монитора.
Недостатком этого способа, как и вышеприведенных, является то, что точность отображения температурного поля зависит от многих параметров, снижающих его информативность, следствием чего является наличие значительного субъективного фактора в выявлении патологий. Кроме того, использование полученного отображения лишает проводимое обследование наглядности. К числу недостатков следует также отнести большую длительность и сложность проведения процедуры измерения температуры из-за необходимости использования специальных мер по устранению зависимости показаний датчиков от состояния кожи биологического объекта.
Техническим результатом, получаемым при использовании заявляемого способа, является повышение точности формируемого отображения температурного поля на обследуемой области объекта путем «привязки» получаемого изображения температурного поля к параметрам обследуемой области, а также повышение точности и наглядности выявления патологий при использовании настоящего изобретения. Способ прост в реализации и его осуществляют с применением технических средств, широко используемых в настоящее время. Кроме того, настоящее изобретение позволяет человеку осуществить мониторинг своего температурного поля с сохранением его в базе компьютера и транслировать эти данные в медицинский центр соответствующему специалисту для выявления патологий и их диагностики.
Технический результат достигается тем, что способ отображения температурного поля биологического объекта, включающий измерение температуры объекта в фиксированных точках на обследуемой области, передачу результата измерения в каждой фиксированной точке в снабженный компьютерной программой компьютер, обработку результатов измерений в компьютере и использование результатов обработки для формирования изображения температурного поля обследуемой области объекта, характеризуется тем, что предварительно в базу компьютера вводят изображение обследуемой области объекта и выводят его на экран монитора, при этом точки измерения температуры на обследуемой области объекта отображают на изображении объекта на экране монитора и после проведения измерений и обработки результатов измерений в компьютере изображение температурного поля обследуемой области объекта компьютерной программой формируют на изображении обследуемой области объекта.
Температурное поле обследуемой области объекта можно формировать в компьютере путем интерполяции температур, измеренных в разных точках на обследуемой области объекта.
Целесообразно температурное поле обследуемой области объекта формировать в компьютере путем линейной интерполяции температур, измеренных в соседних точках на обследуемой области объекта
Изображение температурного поля объекта можно вывести на экран монитора компьютера в соответствии с введенной в компьютерную программу цветовой палитрой, в которой каждому значению температуры соответствует определенный цвет.
Целесообразно проводить измерение температуры инфракрасным термометром или инфракрасным пирометром.
Для повышения информативности целесообразно температуру, измеренную в конкретной точке обследуемой области объекта, вывести в цифровом виде на экран монитора в соответствующую точку на изображении обследуемой области объекта.
В основе изобретения лежит предложение отображать температурное поле объекта непосредственно на выведенном на экран монитора компьютера изображении обследуемой области тела биологического объекта и проводить измерение температуры на обследуемой области в точках, соответствующих точкам, выбранным и зафиксированным на изображении. При реализации способа точки для измерения можно или сразу зафиксировать на изображении объекта или фиксировать их последовательно после проведения каждого измерения в ранее выбранной точке. Точность построения температурного поля зависит от числа точек измерений и расстояния между ними: чем больше точек и меньше расстояния между ними, тем выше точность построения температурного поля.
При этом в качестве изображения обследуемой области используют получаемое на фоточувствительном элементе фотоаппарата электронное изображение обследуемой области объекта, допускающее последующий перенос на персональный компьютер в любом общепринятом формате, или изображение обследуемой области на модели биологического объекта в формате 2D или 3D.
Реализацию способа осуществляют с помощью компьютерной программы, включающей алгоритмы, позволяющие осуществить на выведенном на монитор компьютера изображении обследуемой области фиксацию точек для измерения температуры, отразить на них результаты измерений и сформировать непосредственно на изображении обследуемой области распределение температуры в виде термограммы, т.е. получить такое же изображение, как и изображение теплового излучения при термографии.
Для формирования температурного поля объекта на экране монитора можно использовать различные алгоритмы, однако достаточно простым и информативным является алгоритм, основанный на интерполяции измеренных температур в соседних точках для определения значения температуры между этими точками, при этом наиболее простым является алгоритм, построенный по принципу линейной интерполяции. Алгоритм включает этап построения выпуклой поверхности по измеренному массиву точек, соответствующим точкам измерения температуры, и разбиение (триангуляцию) построенной поверхности на сектора в виде многоугольников, углы которых совпадают с точками измерения температуры температур. Далее алгоритм предусматривает определение температуры между соседними точками методом интерполяции, определение углов наклона каждого многоугольника и формирование битового образа температурного поля, который накладывается на изображение обследуемой области объекта.
Используемый алгоритм позволяет также температуру, измеренную в конкретной точке обследуемой области объекта, вывести в цифровом виде на экран монитора в соответствующую точку на изображении обследуемой области объекта. Вывод измеренных температур в цифровом выражении повышает информативность заявляемого способа.
Для визуализации температурного поля используется цветовая палитра, в которой определенной температуре соответствует определенный цвет. Алгоритм компьютерной программы закрашивает каждый пиксель обрабатываемого изображения температурного поля в соответствующий цвет.
Для отображения температурного поля объекта при измерении температуры биологического объекта можно использовать как контактный, так и инфракрасный (бесконтактный) термометр или пирометр, однако использование инфракрасного термометра или пирометра является предпочтительным в силу приведенных выше недостатков контактных термометров.
Использование фотографического изображения обследуемой области объекта, присущего конкретному объекту, повышает точность отображения температурного поля и исключает влияние анатомического (физического) строения биологического объекта на определение местоположения патологии в организме биологического объекта. Благодаря этому приему достигается наглядность и повышение эффективности выявления широкого спектра патологических процессов, которые могут развиваться в организме человека и животного. Кроме того, заявляемый способ позволяет осуществить наглядную оценку эффективности лечения заболеваний. Использование заявляемого способа позволяет оценивать эффективность каждой отдельной лечебной процедуры.
На фиг.1 представлено фотографическое изображение лица конкретного человека, на котором отмечены точки измерения температуры; на фиг.2 - изображение температурного поля, построенное по температурам, измеренным в точках, указанных на фотографическом изображении лица, приведенном на фиг.1. На фиг.3 представлено фотографическое изображение спины конкретного человека, на котором отмечены точки измерения температуры; на фиг.4 - изображение температурного поля, построенное по температурам, измеренным в точках, указанных на фотографическом изображении спины, приведенном на фиг.3.
Ниже приведен пример реализации заявляемого способа.
Сначала фотографируют обследуемую область фотоаппаратом, имеющим средство для ввода фотографии в базу компьютера, снабженного программой, обеспечивающей алгоритм обработки вводимых в компьютер данных в соответствии с заявляемым способом. Фотографию обследуемой области биологического объекта выводят на экран монитора компьютера.
На изображении обследуемой области биологического объекта на экране монитора фиксируют точки для измерения температуры, после чего инфракрасным термометром последовательно измеряют температуру обследуемой области в точках, соответствующих местоположению точек на изображении объекта. Результаты измерений передают в компьютер, в котором измеренные данные обрабатываются и выводятся на экран монитора в соответствующую точку на изображении обследуемой области тела биологического объекта.
Полученные данные измерения температуры компьютерной программой выводят на экран монитора в виде термограммы, наложенной на фотографическое изображение обследуемой области биологического объекта.
Способ апробирован и используется для выявления воспалительных, сосудистых, опухолевых патологий у человека и животного.