利用红外热像诊断人体内部病灶机理的研究

发布时间：2020-05-14 06:42

【摘要】： 医学红外热成像技术,用以研究人体健康情况,是一种无创的检查手段。首先,与B超、X-CT等医学影像相比,它所表现的是人体机能的图像;其次,它具有灵敏度高、信息量大、非接触、无侵袭、无副作用、无辐射、病人无痛苦、检查方便迅速等特点。并且热成像系统对于癌症的前期、早期的鉴别诊断具有很重要的作用,为指导临床治疗提供极有价值的参考。 医学红外热成像具有广阔的应用前景,但在我国研究水平尚处于初级阶段,其检测理论还很不成熟。因此,研究利用红外热像诊断人体内部的病灶具有很重要的现实意义。本文以研究人体内部病灶为主要方向,通过建立导热微分方程,利用反问题的基本原理对其进行求解,为定量地分析人体内部病灶提供必要的理论依据。具体的工作有以下几个方面: 第一,简述了医学成像的方法,并详细介绍了医学红外热像诊断技术; 第二,根据应用于医学影像中的断层原理,探究了利用被测物体表面温度分布特征,定量分析内部热源的可行性; 第三,简述了导热反问题的理论以及研究方法。在热传导原理的基础上,结合红外热像的特点阐述了当内部存有热源,即病灶时,利用热传导方程研究内部热源状态的方法,为人体内部病灶的定量分析提供了理论依据。
【图文】：

2.1.1红外辐射的理论基础红外线是由英国天文学家威廉.赫歇尔于1800年发现的，它是电磁波中的一个频段，介于可见光区和微波之间，具有明显的热效应，图2一1给出了红外线在电波谱中的位置。红外线波长范围在78Orun到1000娜之间，具体可分为三个波段:近红外:波长为 .078~3.0pm中红外:波长为3.0一20林m远红外:波长为20一 1000pm10尽1讲10它三0，一0，一00 jOIO10几，ID一蔑目『101月l扩.10:.几0-。‘O，衷O一ID云了x’人/.图2一1电磁波频谱Fig.2一 1EleetromagneticsPectrum理论分析和实验研究表明，任何物体，包括人体，在绝对零度以上都会有分子热运动，而分子热运动产生的能量将以热辐射能的形式散发。温度较低的物体主要发射人眼看不见的长波红外线。因此

C一 2.99792458xlo8(ms一’)一真空光速e=2·7182818284一自然对数的底图2一2所示的便是不同温度下式(2一2)的函数关系，每条曲线的最高点的位置是温度的函数，，由下述的维恩位移定律决定，它是通过对普朗克公式微分得到的。礼axT=2897.8林m·K·(2一3)公坛二‘匕工一岛一轰二二乏二一一偏图2一2辐射能与波长的关系Fig.2一 2Radiationasafunctionofwavelength从维恩位移定律得知，物体辐射能最大值的分布，随着绝对温度的增加而向波长短的方向移动。2.斯蒂芬一波尔兹曼定律对普朗克黑体辐射公式在全波段上积分，便可由下式可得出黑体的总辐射出射度OO。。(T)一J凡:d‘一。T‘(2一4)该式称为斯蒂芬一波尔兹曼(Stefan一boltzlnan)定律，式中鸣(T)为黑体单位时间面积的辐射总能量的辐射出射度，口为斯武一玻尔兹曼常数，大小为5.67032X10一 8(w.m一 2.K一)。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：R445.7;TN219

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本文编号：2662968