Анализ термоструктур биологических систем методом матричной инфракрасной термографии

• Автор: Хижняк, Евгений Павлович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Пущино
• Количество страниц: 151 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. Обзор литературы.В

1.1 Исследовательские и диагностические возможности метода инфракрасной термографии.

1.2 Утрированные недостатки и реальные достоинства.

1.3 Физические и физиологические основы тепловидения.

1.4 Медицинское применение метода ИК термографии.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Состояние проблемы.

2.2 Физические условия возникновения конвекции.

2.3 Роль температурных градиентов и конвективных процессов

в формировании биологических эффектов ЭМИ
2.4 Методика измерений с помощью матричных ИК систем.
2.5 Калибровка ИТС систем
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ.
3.1 Термосгруктуры в открытых поверхностных слоях жидких сред
3.2 Особенности разогрева моделей биологических тканей при действии электромагнитных излучений миллиметрового диапазона длин волн
3.2 Конвективные процессы в жидких средах при действии электромагнитных излучений миллиметрового диапазона.
3.3 Количественный анализ термоструктуры тела человека.
3.3.1 Термографические параметры в норме.
3.3.2 Корреляционные соотношения между анатомической структурой сосудов и пространственным распределением поверхностных температур
3.3.3 Сравнение возможностей ИК систем диапазонов 35 и 8 мкм
3.3.4 Клиническая апробация диагностических возможностей матричных И К систем.
Выводы.
Список работ, опубликованных но теме диссертации.
Литература


Максимум энергетической светимости тел с поверхностной температурой в районе С лежит в области мкм. Интегральная энергетическая светимость гаких тел в области 35 мкм на порядок меньше по сравнению с диапазоном 8 мкм. Современные охлаждаемые ИК камеры, фотоириемники которых работают при температуре жидкого азота 6С, могут работать в диапазонах 35 и 8 мкм и обеспечивают чувствительность ограниченную температурным эквивалентом шума 0,50,С при скорости регистрации до 0 кадров в секунду. При компьютерной обработке ИК изображений чувствительность таких ИК систем может быть повышена до тысячных долей градуса при скорости кадров в секунду. ИК камеры имеют чувствительность 0,0, С при скорости кадров в секунду и работают в диапазонах 7 и 8 мкм. Лучшая чувствительность и большая скорость регистрации матричных ИК камер по сравнению с камерами с одноэлементными ИК фотоприемниками обусловлена одновременной регистрацией ИК изображения в пределах одного кадра всеми элементами матрицы ИК фогоприемников. Это позволяет существенно а именно в 1 раз, где ЫМ размер матрицы увеличить время интегрирования ИК излучения в пределах одного кадра. Однако при этом возникает проблема калибровки матричных ИК систем. Учитывая, что матрицы ИК камер состоят из десятковсотен тысяч фотоприемников, имеющих индивидуальную чувствительность, начальное смещение и нелинейность, калибровка камер приобретает принципиальное значение для их использования в измерительных целях. Аппаратная фаза калибровки осуществляется с использованием образцов типа Черное тело. В результате такой калибровки компенсируется неравномерность параметров фотоприемников и выравнивается пространственная чувствительность. Однако для количественных температурных измерений необходим учет излучатсльной способности объектов и температуры окружения объектов. Оптикомеханические системы тепловидения появились еще в период IIой мировой войны . Тогда в основном применялись болометры, преобразующие ИК излучение в электрический сигнал. С помощью оптикомеханической системы происходило сканирование объектов, а само его изображение проецировалось на ИК точечный приемникпреобразователь. Полученные от него электрические сигналы усиливались и подавались на электроннолучевую трубку. Там формировалось тепловое изображение объекта. ИК излучениями например, соединение СПе2. С их помошью можно было воспринимать сравнительно длинноволновую область ИК спектра до мкм и выше. Максимум теплового излучения тел при комнатной температуре приходится на длииьт волн около мкм. Тепловизоры х годов обладали чувствительностью до десятых долей , , , 7. Такая чувствительность соизмерима с флюктуациями теплового излучения человека. Однако ее, тМ не менее, было недостаточно для задач биомедицинской диагностики. Кроме того, тепловизоры тех лет обладали низким пространственным разрешением. Поэтому все попытки эффекгивно использовать тепловидение в медицине заканчивались неудачей. Параллельно начали развиваться ИК системы без электрического преобразования. Это были термочувствительные пленки жидкокристаллические, дюминофорные, полупроводниковые, магнитные или на основе термочувствительных красок. Механизм работы таких термопреобразователей основан на зависимости какоголибо из их оптических параметров от теплового воздействия. Такими параметрами могли быть изменение коэффициентов отражения и пропускания света или интенсивности собственного свечения. Например, некоторые типы жидких кристаллов по мере нагревания изменяют свой цвет. Это их свойство позволяло осуществлять индикацию температуры с точностью до 0,1 С. Любопытно отметить если это не легенда, что первые тепловизионные методы были известны и применялись еще в Древнем Египте. Лекари того времени обмазывали тела пациентов тонким слоем нильской глины, которая по мерс высыхания меняла свой оттенок, что выявляло на теле человека зоны с отличающейся температурой. Электронные ИК системы прошли в своем развитии три этапа. Первый состоял в гибридных электронных оптикомеханических системах.