ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4
Термография в медицине
2. Задание
).3. Краткая теория
3.1. Физиологические основы термографии
Известно, что организм человека можно рассматривать, как открытую термодинамическую систему, поглощающую энергию из окружающей среды и выделяющую тепло. При этом в внутри этой системы осуществляется преобразования различных видов энергии, приводящие в конечном итоге к выделению тепловой энергии.
Первичным источником энергии в организме для проведения всех видов работ является химическая энергия пищевых продуктов, выделяющаяся при их окислении. В результате протекания необратимых биохимических реакций и биофизических процессов в организме выделяется тепловая энергия.
Теплоизлучение человеческого тела описывается законом Стефана-Больцмана
|
|
|
|
где |
|
Таким образом, теплоизлучение тела прежде всего связанно с температурой его кожи, которая может изменятся в широких пределах в результате физической нагрузки, умственной нагрузки и других факторов. При нормальных условиях температура кожи не ниже температуры внутренних органов тела и находится в пределах 30.5..35.5° C. Так как кожа является покровом, отделяющим внутренние органы от окружающей среды, ее температура должна изменяться в зависимости от тех процессов, которые происходят как внутри организма, так и во внешней среде. Колебания температуры кожи зависят от многих факторов: сосудистые реакции, скорость кровотока, наличие локальных или общих источников тепла внутри тела, регуляции теплообмена одеждой, испарение, конвекция. Различные патологические состояния могут оказывать влияние как на распределение, так и на интенсивность теплового излучения, что может иметь известное диагностическое и прогностическое значение. Об этом свидетельствуют многочисленные клинические исследования. Посвященные термографии в медицине.
К основным законам термографии относятся закон Стефана-Больцмана им закон Вина. Тело человека почти всегда теплее температуры окружающей среды и является источником ИК-излучения. Согласно закону Вина, максимум длинны волны излучения человека (если принять температуру кожи равной 30°C ) равен 9.6 мкм.
3.3. Термографический метод диагностики
В основе термографического метода диагностики лежит бесконтактная дистанционная регистрация ИК-излучений кожных покровов человека с помощью специальной аппаратуры. Результатом регистрации является термограмма, представляющая собой двухмерную картину распределения температуры на поверхности тела. Анализ картины позволяет дать качественную оценку характера изображения и количественные критерии температурных градиентов.
Термограмма позволяет эффективно выявить патологические процессы, сопровождающиеся усиленной теплопродукцией тканей и органов, усилением локального кровообращения и изменением моторных реакций сердечно-сосудистой системы. В настоящее время Термография находит широкое применение в онкологии, кардиологии, иммунологии, гемогиалогии, нефрологии, детской ортопедии, реконструктивной хирургии.
Большой интерес ученых-медиков к термодиагностике вызван ее абсолютной безвредностью, высокой скоростью исследования и повышенной точностью (минимально регистрируемый градиент температур двух точек на расстоянии 1 мм составляет 0.1°C ). Также этот метод обеспечивает возможность одновременной оценки функционального состояния большого числа различных систем организма при обзорной термографии.
3.4. Термографические приборы, применяемые для диагностики
В настоящее время наиболее распространенными приборами, обеспечивающими наблюдение ИК-изображений слабо нагретых объектов, является являются термограммы с оптико-механическим сканированием. Основной элемент термографа – высокочувствительный приемник ИК-излучения. Он располагается в плоскости изображений объектива и регистрирует энергию, испускаемую элементом нагретого тела в пределах малого телесного угла, называемого мгновенным полем зрения. Последовательный анализ всего поля зрения осуществляется при помощи зеркал, призм или клиньев.
В ВНГ выпускаются медицинские термографы серий «Рубин», «Радуга», «Янтарь», быстродействующие термографы серии БТВ (ТВ-03).
За рубежом ведущим в этом направлении фирмами являются: шведская фирма «AGEMA», японские «JOEL» и «Fujitsu».
На рис. 1 представлена обобщенная функциональная схема термографа.
Рис. 1. Обобщенная функциональная схема термографа.
1- оптическая система;
2- анализатор изображения;
3- приемник излучения;
4- видеоусилитель;
5- блок аналоговой обработки;
6- Блок цифровой обработки;
7- ВКУ;
8- Блок развертки;
9- Оператор;
10- Атмосфера;
11- Объект наблюдения;
12- Фон.
3.5. Описание термографа ТВ-03
Быстродействующие термографы, работающие в реальном масштабе времени, применяются для наблюдения и регистрации нестационарных тепловых полей, а также для наблюдения и контроля тепловых объектов с ограниченной длительностью позирования в целях экспресс-диагностики.
Одним из таких приборов является отечественный термограф ТВ-03. Прибор состоит из двух отдельных блоков: камеры и видеоконтрольного устройства. Регистрация визуального изображения осуществляется путем фотографирования с экрана ЭЛТ.
Функциональная схема тепловизора ТВ-03 («Факел») и его оптическая схема представлены на рисунках 2 и 3.
Рис. 2. Функциональная схема тепловизора «Факел».
1- головка оптическая;
2- блок электрохимической записи;
3- блок электронный;
4- два блока питания.
Рис. 3. Оптическая схема тепловизора ТВ-03 («Факел»)
Технические данные тепловизора ТВ-03:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
. 
– постоянная
Стефана-Больцмана, равная 
;
- излучательная
способность.