ИЗОБРЕТЕНИЕ
Патент Российской Федерации RU2282392

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕПЛОВИЗИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ В СТОМАТОЛОГИИ

СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОМПЬЮТЕРНОЙ ТЕПЛОВИЗИОННОЙ ДИАГНОСТИКИ В СТОМАТОЛОГИИ

Имя изобретателя: Соловьев Владимир Анатольевич (RU), Болотин Николай Борисович (RU)
Имя патентообладателя: Соловьев Владимир Анатольевич (RU), Болотин Николай Борисович (RU)
Адрес для переписки: 443112, г.Самара, ул. Крайняя, 18-17, Н.Б. Болотину
Дата начала действия патента: 24.03.2005

Изобретение относится к области медицины, конкретно к стоматологии. Задачи создания изобретения: расширение функциональных возможностей и повышение эффективности диагностики. Способ компьютерной тепловизионной диагностики в стоматологии включает регистрацию волнового излучения при помощи устройства регистрации волнового излучения, формирование панорамного изображения в памяти компьютера и на экране монитора. В качестве устройства регистрации теплового излучения используют тепловизор, регистрируют для каждой челюсти по два тепловизионных, панорамных изображения, первое тепловизионное панорамное изображение получают путем перемещения тепловизора по дуге окружности в горизонтальной плоскости, а второе - в плоскости, расположенной под углом к горизонту. Тепловизионные панорамные изображения для нижней челюсти выполняют в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а для верхней челюсти - в горизонтальной плоскости и в плоскости, расположенной под углом. Используя тепловизионные, панорамные изображения верхней или нижней челюстей, полученные в двух проекциях, на экране монитора формируют объемное изображение. Устройство содержит приемник волновой энергии, соединенный с компьютером и монитором. Приемник выполнен в виде тепловизора, установленного с возможностью вертикального, окружного перемещения и изменения угла наклона плоскости перемещения. Тепловизор установлен на направляющей, представляющей собой дугу окружности. Направляющая выполнена с возможностью изменения наклона плоскости установки тепловизора относительно горизонтального положения.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к области медицины и предназначено для компьютерной тепловизионной диагностики в стоматологии.

Общеизвестно, что правильная постановка диагноза при помощи современных компьютерных средств абсолютно безвредна для пациента. Уровень излучения мониторов современных компьютеров удовлетворяет самым строгим санитарным нормам. Тем более раннее прогнозирование заболеваний и их предотвращение - совершенно новая отрасль медицины, определенные успехи в которой наметились в последнее десятилетие в связи с развитием компьютерных технологий.

Стоматология (от греч. stoma, родительный падеж stomatos - рот и ...логия) - медицинская дисциплина, изучающая строение зубов, причины возникновения, лечение и профилактику зубных болезней, заболевания языка, слизистой оболочки полости рта, челюстей и окружающих их тканей лица и шеи; в задачи стоматологии входит также разработка новых материалов для пломбирования зубов и их протезирования. Первые описания болезней органов полости рта даны в трудах врачей древности - Сушруты (Индия), Гиппократа (Греция), Галена, Цельса (Рим) и др. В 14 в. французский врач Ги де Шолиак предложил инструмент для удаления зубов, в конце 15 в. итальянский медик Дж.д'Аркале упоминал об их пломбировании золотой, свинцовой и оловянной фольгой, в 16 в. А. Паре подробно описал технику их удаления, а также операции реплантации зуба. В конце 17 - начале 18 вв. зубоврачевание определилось как самостоятельная отрасль практической медицины. Основателем стоматологии как научной дисциплины считается французский хирург П.Фошар, в 1728 издавший «Руководство по хирургии и лечению зубов», в котором излагались накопившиеся знания по стоматолоигии. В 19 веке была детально разработана техника пломбирования зубов, изготовления зубных протезов. В 1820 году французский врач М.Делабар применил специальные боры для обработки кариозных полостей; во 2-й половине 19 в. американский зубной врач Моррисон изобрел ножную бормашину. В конце 19 - начале 20 вв. в связи с прогрессом физиологии, биохимии, патологии и др. дисциплин были изучены этиология, патогенез и терапия основных стоматологических заболеваний.

В России первые сведения о зубных врачах относятся к началу 18 в. В 1810 специальным законом было установлено звание «зубной лекарь» и предусмотрен объем экзаменационных требований для получения этого звания; в 1829 право заниматься зубоврачеванием получили женщины. В 1881 в Петербурге была открыта первая школа для «изучения зубоврачебного искусства». До 1917 в России было около 20 зубоврачебных школ; подготовка зубных врачей и их практическая деятельность имели частнопредпринимательский характер. В 1883 в Петербурге было основано «Первое общество дантистов в России» и в том же году - «Общество дантистов и врачей, занимающихся зубоврачеванием»; затем подобные общества были организованы в Москве (1891), Киеве, Харькове, Тбилиси и др. В 1882 Я.В.Джемс-Леви выпустил первый специальный учебник по С. - «Руководство к зубоврачебной науке». В 20 в. значит. вклад в развитие С. внесли работы М.М.Чемоданова, А.К.Лимберга и др.

После Октябрьской революции 1917 г. в составе Наркомздрава РСФСР была создана зубоврачебная подсекция, которую возглавлял П.Г.Дауге. Были организованы кафедры стоматологии при медицинских факультетах, курсы усовершенствования. В 1921 г. в Москве был открыт Государственный институт зубоврачевания, в 1927 г. - аналогичный институт в Ленинграде. К 1975 г. в СССР было 2 стоматологических института и 33 соответствующих факультета медицинских институтов. К 1975 г., кроме зубных техников со специальным техническим образованием, было около 100 тыс. стоматологов с высшим медицинским образованием и зубных врачей со средним медицинским образованием (20,4 тыс. в 1940 г.). Важную роль в лечении и профилактике стоматологических заболеваний играет диспансеризация детей, беременных, рабочих, занятых на предприятиях с профессиональными вредностями, и др. контингентов населения. С 1976 г. подготовка зубных врачей в СССР прекращена и соответственно увеличена подготовка стоматологов. Значительный вклад в развитие С. внесли работы А.А.Лимберга, А.И.Евдокимова, И.Г.Лукомского, И.А.Бегельмана, В.Ю.Курляндского, В.Ф.Рудько и многих др. В 1956 г. организовано Всесоюзное общество стоматологов, которое в 1968 г. вошло в Международную организацию стоматологов (основана в 1919 г). Ведущее научное учреждение - Центральный научно-исследовательский институт стоматологии (основан в Москве в 1962 г.). В России и других странах стоматологическая помощь организована одинаково. В большинстве стран основное место продолжает занимать частная практика. Наиболее известны исследования по стоматологии К.Тота, Г.Штегемана, Ф.Урбана, Т.Буркова, И.Эриксона (Швеция), Гартвина (США) и др.

В современной стоматологии выделяют 4 основных раздела: терапевтическую, хирургическую, ортопедическую и детскую стоматологию. Терапевтическая стоматология. занимается диагностикой, профилактикой и лечением заболеваний зубов (кариеса зубов, пульпита, периодонтита), пародонтоза, болезней слизистой оболочки полости рта. Задачи хирургической стоматологии - не только удаление зубов, но и операции на челюстно-лицевой области по поводу воспалительных процессов, врожденных и приобретенных дефектов лица и челюсти, доброкачественных и злокачественных опухолей. Ортопедическая стоматология изучает и устраняет ортопедическими и ортодонтическими (см. Ортодонтия) методами аномалии, деформации и дефекты челюстей и зубов. Детская стоматология получила развитие в 20 в., когда была начата разработка методов лечения стоматологических заболеваний с учетом особенностей, характерных для каждого периода развития ребенка.

В современном комплексном лечении стоматологических заболеваний применяются медикаменты, физиотерапевтические процедуры, ультразвук, высокие скорости вращения боров, специальные высокочастотные установки и т.д. Проблемы и достижения стоматологии освещаются в журнале «Стоматология» (М., с 1937; в 1931-36 - «Советская стоматология», в 1927-30 - «Одонтология и стоматология», в 1923-26 - «Журнал одонтологии и стоматологии»): за рубежом - «Caries Research» (Basel, с.1967), «Journal of Dental Research» (Chi., с 1919), «Oral Surgery, Oral Medicine and Oral Pathology» (St. Louis, с 1948) и др.

Организм человека - уникальная саморегулирующаяся система. Его нормальное состояние, определяющее здоровье, поддерживается непрерывной работой, функционированием внутренних органов и распределенных общеорганизменных систем: кровотока, биоэнергетики тканей, электрического возбуждения нервов, мышц и др. Физические поля и излучения организма - это фактически рабочий шум систем жизнеобеспечения. Этот шум дает возможность наблюдать организм в целом, любой его орган или систему в собственном свете, причем различные виды полей и излучений позволяют наблюдать функционирующий организм в различных аспектах. Например, в первом варианте, при наблюдении в инфракрасном (тепловом) спектре излучения видно функционирование капиллярного кровотока в коже, т.е. температуры поверхности тела обследуемого. В другом, радиотепловом, выявляется биоэнергетика (уровень метаболизма) и кровоток в глубине организма, в частности в коре головного мозга, что более перспективно, но пока недоступно из-за высокой стоимости аппаратуры. В третьем, акустотепловом, определяется теплопродукция мышц и внутренних органов. В четвертом, магнитном, организм наиболее прозрачен и видно состояние биоэлектрического возбуждения мозга, сердца, мышц и др.

Такой подход, а именно получение информации по собственным сигналам объекта в радиофизике и медицине, называют пассивным дистанционным зондированием. На основе опыта, накопленного в Институтах Российской Академии Наук, а также в ряде предприятий, разрабатывающих современную, наукоемкую медицинскую технику, создано новое поколение медицинской аппаратуры и методов функциональной диагностики, основанное на динамическом картировании любых физических полей и излучений организма человека: электрических, магнитных, электромагнитных, инфракрасных, радиотепловых, акустических и оптических видимого волнового спектра. Эти методы, получившие название функциональной визуализации, дают возможность обнаружить ранние функциональные предвестники заболеваний, т.е. осуществлять раннюю диагностику заболеваний внутренних органов, например по динамике или уровню повышения или снижения температуры этого органа. Современная аппаратура позволяет врачу наблюдать на экране персонального компьютера в виде цифрового фильма функционирование вышеуказанных основных систем жизнеобеспечения как в естественной изменчивости (динамике), так и в статике в виде цветной картины. Функциональное картирование организма по его собственным сигналам является экологически абсолютно чистым, безопасным, не воздействующим на организм, что открывает большие перспективы в наше экологически напряженное время. Разработанная аппаратура и программное обеспечение позволяют наблюдать изображения интересующих областей организма в собственном свете в различных диапазонах длин волн, строить по ним функциональные карты, характеризующие функциональное состояние микроциркуляции и метаболизма в биологических тканях, в том числе биоэлектрическую активность сердца, мозга, мышц, систем кровоснабжения, лимфосистемы, в различные периоды времени. В современной медицине преобладают методы морфологической структурной диагностики, вершина которых - современный томограф, позволяющий наглядно выявить место дисфункции организма. Однако задолго до возникновения нарушений в саморегулирующейся системе должно нарушаться ее функционирование. Выявить, где и в какой степени произошли функциональные изменения - задача создания новой аппаратуры и методов, предназначенных для ранней функциональной диагностики. Кроме того, современная аппаратура и методы позволяют индивидуально контролировать и корректировать ход лечебных процедур с целью восстановления устойчивого функционирования организма, т.е. эффективного излечения пациента.

Таким образом, открываются принципиально новые возможности выявления патологии на самых ранних стадиях путем создания специализированных банков функциональных изображений - предвестников патологии, т.е. набора статистических данных зависимости определенных изменений волновых излучений органа от нарушения его функции. Речь идет о новой, наиболее естественной, эффективной и абсолютно безопасной медицинской технологии. Области применения этой новой аппаратуры и технологии охватывают практически всю медицину - от пренатальной до геронтологии.

Конечной целью клинического обследования в стоматологии является правильная постановка диагноза, что, в свою очередь, необходимо для выбора правильного метода лечения пациента. Обязательным условием в достижении поставленной цели является сбор фактического материала. В стоматологии применяются многочисленные методы: расспрос больного (сбор анамнеза) и его близких (при необходимости), осмотр, термодиагностика, электроодонтодиагностика, рентгеновское исследование, различного рода лабораторные (клинический анализ крови, биохимические, цитологические, аллергологические и др.) исследования и пробы. Стоматолог обычно сталкивается с огромным количеством заболеваний на практике. Существует более 100 терапевтических и 150 хирургических заболеваний, из которых около 90 - различной этиологии опухоли. И у каждого из этих заболеваний своя собственная симптоматика, что усложняет работу врача, особенно с теми заболеваниями, с которыми не сталкивался большой промежуток времени. Написание такого рода систем дает возможность хранить данные (знания) вне зависимости от интеллектуальных способностей врача.

Сегодня необходимость внедрения подобного компьютерного обеспечения в стоматологию не вызывает сомнения. Огромное количество специализированной литературы и статистические данные подтверждают это. Наш выбор остановился на внедрении экспертных систем с использованием методов искусственного интеллекта. Основанная на продукциях база знаний поможет провести врачу-стоматологу наиболее точную диагностику.

Цель данного исследования - в изучении современных алгоритмов используемых систем и доказательстве выбора правильного метода программирования. После реализации наиболее удачного алгоритма на выбранном нами языке программирования главная задача - заполнение базы знаний знаниями опытных врачей-стоматологов. Это даст возможность исправление рабочих алгоритмов в процессе представления по принципу обратной связи. Массовое использование данной системы в стоматологических клиниках и поликлиниках позволит максимально снизить процент врачебной ошибки, а также даст более точную картину состояния пациента для успешной постановки диагноза. Данная проблема вызвала к себе интерес после реализации системы диагностирования стоматологических заболеваний в одной из частных клиник г.Тбилиси. Эта система является лишь малой частью возможного будущего проекта.

Возможности естественного функционального мониторинга по собственным динамическим изображениям организма незаменимы: при реанимации, в реабилитационных клиниках, в геронтологических клиниках, при испытаниях фармпрепаратов, при оптимизации дозировки фарма- и физиотерапии.

В ходе диагностики и лечения практически всех заболеваний наиболее существенный интерес для медиков представляет температура, ее распределение и динамика изменений по поверхности тела человека. Одним из наиболее распространенных приборов, позволяющих визуализировать температурные поля человека, является например, инфракрасный тепловизор (типа AGA, Радуга, ТВ-03 и др.). Такие приборы позволяют регистрировать, наблюдать и анализировать на экране монитора распределение температурных полей по поверхности кожи и основаны на приеме собственного теплового излучения тела человека в инфракрасном диапазоне длин волн.

Далее приведены основные характеристики нескольких типов тепловизоров.

Состав и основные характеристики тепловизора ИРТИС-200
Базовый комплект Дополнительные компоненты
- Термовизионная камера ИРТИС-200 - Аккумуляторы для автономной работы
- Персональный компьютер - Цветной или ч/б принтер
- Программное обеспечение TERMO - Дьюар для жидкого азота
(под Windows)  
- Сетевой блок питания/зарядное устройство  
- Штатив  
- Чехол  
Стоимость тепловизора (базовый комплект без ПК) - $18'200.
Основные технические данные*
Приемник InSb, охлаждение приемника - жидкий азот, возможна замена на HgCdTe
Диапазон измерения температур -20...+200°С; может быть увеличен до 1300°С
Температурное разрешение на уровне 30°С 0,05°С
Точность измерения температуры +/-1°С или +/-1% от диапазона
Спектральный диапазон 3-5 мкм
Поле зрения 20×20°
Пространственное разрешение 2 мрад
Размер кадра 256×256 точек
Быстродействие 0.5 кадр/сек
Потребление электроэнергии от аккумулятора 6В не более 1.5 Вт
Время работы на одном аккумуляторе при положительной температуре воздуха не менее 4 часов
Время работы без доливки азота не менее 4 часов (не менее 2 часов)
Рабочая температура -10...+40°С
Габариты камеры 200×140×100 мм (198×125×90 мм)
Вес камеры 1.8 кг (1.45 кг)
* - в скобках приведены характеристики модификации камеры - ИРТИС-2000

Дополнительные сведения

ИК-камера ИРТИС-200 представляет собой механический сканер с одноэлементным ИК-приемником. Оптика камеры зеркально-линзовая. Охлаждение ИК-приемника жидким азотом определяет ее высокую чувствительность и позволяет стабилизировать параметры ИК-камеры независимо от температуры окружающей среды, обеспечивая высокую точность измерения абсолютных температур.

Подключение камеры ИРТИС-200 к любому компьютеру производится через параллельный принтерный порт без каких-либо дополнительных устройств. В связи с этим в сочетании с новейшими компьютерными технологиями обеспечивается высокая эффективность применения ИРТИС-200 для решения широкого круга задач. ИРТИС-200 может использоваться для контроля температуры как в стационарных или лабораторных условиях, так и в полевых условиях совместно с портативным компьютером типа Notebook. Малое потребление энергии позволяет обеспечить не менее 5 часов непрерывной работы от малогабаритного 6 В аккумулятора.

Благодаря наличию в составе термовизора ИРТИС-200 компьютера с развитым программным обеспечением, вся необходимая обработка информации осуществляется в процессе сканирования термограмм. ИК-камера имеет плавную регулировку уровня и диапазона чувствительности, переключаемых дистанционно с компьютера пользователем или автоматически.

Калибровка ИК-камеры производится с помощью эталона черного тела.

Инфракрасная термография уже применяется при диагностике различных видов онкологических, неврологических, сосудистых и других заболеваний на протяжении более 15 лет, и здесь накоплен к настоящему времени значительный опыт в других ведущих медицинских учреждениях. Имеется значительный опыт также в проведении исследований и оценке радиотермографических изображений. Следует заметить, что применяемая обычно ИК-термография имеет дело в лучшем случае с набором статических изображений участков поверхности тела, либо непосредственно пораженных, либо являющихся зонами тепловой или рефлекторной проекции внутренних патологически измененных органов. Но в связи с сильным затуханием волн инфракрасного диапазона в теле человека результаты не всегда достоверны. Все глубинные процессы могут находить отражение в температурных полях кожи только в результате действия тех или иных механизмов теплопередачи. Применение тепловизионной техники для лечения заболеваний не известно.

Для исследования температурных распределений в глубине тела необходимо применение приборов, принимающих собственное тепловое излучение человека на более длинных волнах, например в радиодиапазоне.

Принцип действия прибора для регистрации и визуализации глубинных тепловых полей тела человека - радиотермографа - основан на приеме собственного теплового (планковского) излучения тела человека в дециметровом диапазоне длин волн. Основой прибора является высокочувствительный многоканальный приемник - радиометр - на входах которого подключены контактные антенны-аппликаторы. Антенны-аппликаторы устанавливаются на интересующей исследователя области тела или головы человека. Для эффективного приема сигналов антенны должны иметь хороший электродинамический контакт (малый коэффициент отражения) и быть согласованными по импедансу (волновому сопротивлению) с телом человека. Так как волновое сопротивление зависит от величины диэлектрической проницаемости вещества, а тело человека имеет усредненные значения диэлектрической проницаемости 40-60, то размеры антенн существенно уменьшаются относительно размеров для свободного пространства. Соответственно улучшается и разрешающая способность. Так, в частности, для длины волны в свободном пространстве 40 см длина волны в теле человека составляет 5-7 см. При этом можно получить разрешающую способность в 2,5-3,5 см.

Многоканальный радиотермограф представляет собой аппаратно-программный комплекс, состоящий из высокочувствительного приемника дециметрового диапазона волн (радиометра), комплекта антенн-аппликаторов (по числу каналов) с устройствами крепления на голове и теле человека, персонального компьютера типа IBM и пакета программного обеспечения. Передача информации с радиометра на компьютер осуществляется в цифровом виде через стандартный порт RS-232. В приборе предусмотрен светодиодный контроль качества установки антенн-аппликаторов на теле (голове) человека. Имеются датчики температуры кожи под антеннами и датчик комнатной температуры. Калибровка прибора производится путем установки всех антенн в термостат с физраствором. По двум температурам термостата вычисляются соответствующие коэффициенты для расчета температур по каждому каналу. Радиотермограф значительно сложнее и дороже тепловизора, не получил широкого распространения в клиниках страны и требует высококвалифицированных специалистов для его обслуживания.

Известны способ и устройство для исследования внутренних органов по патенту РФ №2071725. Недостаток - воздействие на организм вредного рентгеновского излучения.

Известен способ диагностики поверхностей биообъектов с использованием отраженной лучистой энергией по патенту РФ на изобретение №2086117, МПК 6 А 61 В 6/00, опубл. 10.08.97 г. Способ подразумевает воздействие на поверхность человека лазерного излучения и регистрацию отраженного излучения аппаратурой, содержащей компьютер и монитор. Недостатки этого способа: он применим только для исследования поверхности биологического объекта, для исследования внутренних органов не приспособлен. Устройство достаточно сложное и дорогостоящее, т.к. оно содержит, кроме компьютера, лазерный излучатель и фотоприемники.

Известны способ и устройство для исследования внутренних органов и тканей человека по патенту РФ на изобретение №2069063. Способ заключается в регистрации лазерного излучения, проходящего через исследуемый орган. Устройство содержит лазерный излучатель, фотоприемник, телекамеру и видеоблок (монитор).

Известны способ и устройство для диагностирования в стоматологии, описанные на сайте Интернет http//www/med-isida/ru, прототип.

Способ заключается в получении рентгеновского изображения каждого зуба в отдельности и формировании его на экране монитора. Устройство содержит рентгеновскую установку. Рентгеновская установка содержит устройство, излучающее волны, и устройство, регистрирующее волны, к которому подключен компьютер с монитором.

Недостаток этого способа и устройства: воздействие на организм человека вредным для здоровья рентгеновским излучением и низкая точность диагностирования, обусловленная монохромным (черно-белым) изображением просвечиваемого рентгеновскими лучами зуба или челюсти. Более плотным участкам соответствуют светлые тона на снимке, но воспалительный процесс вызывает незначительное изменение плотности ткани.

Задачи создания изобретения: расширение функциональных возможностей метода и повышение эффективности диагностики и исключение вредного излучения.

Решение указанных задач достигнуто в способе компьютерной тепловизионной диагностики в стоматологии, включающий регистрацию излучения при помощи устройства регистрации излучения, формирование панорамного изображения в памяти компьютера и экране монитора, тем, что регистрируют собственное тепловое излучение, в качестве устройства регистрации излучения используют тепловизор, для каждой челюсти формируют по два тепловизионных, панорамных изображения, первое тепловизионное панорамное изображение получают путем перемещения тепловизора по дуге окружности в горизонтальной плоскости, а второе - в плоскости, расположенной под углом к горизонту. Тепловизионные панорамные изображения для нижней челюсти выполняют в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а для верхней челюсти - в горизонтальной плоскости и в плоскости, расположенной под углом. Используя тепловизионные, панорамные изображения верхней или нижней челюсти, полученные в двух проекциях, на экране монитора формируют их объемные изображения.

Решение указанных задач достигнуто в устройстве для компьютерной тепловизионной диагностики в стоматологии, содержащем приемник излучения, соединенный с компьютером и монитором, тем, что приемник излучения выполнен в виде тепловизора, установленного с возможностью окружного перемещения и изменения угла наклона плоскости перемещения. Тепловизор установлен на направляющей, представляющей собой дугу окружности. Направляющая выполнена с возможностью изменения наклона плоскости установки тепловизора относительно горизонтального положения. Направляющая установлена с возможностью вертикального перемещения.

Температурные поля высокочувствительны даже к весьма малым (0,1...0,2 мг/мин) изменениям скорости кровотока. Локальные изменения кровотока в определенном объеме органа могут быть выявлены через интерпретацию температурных полей, фиксируемых тепловизором и нашим устройством.

Проведенные патентные исследования и анализ показали, что предложенное техническое решение обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленной применимостью. Изобретательский уровень обеспечивается тем, что новая совокупность существенных признаков, необходимая и достаточная для реализации способа, позволяет получить новые свойства: значительное повышение эффективности диагностики и расширение функциональных возможностей способа.

принципиальная схема системы для реализации способа с применением тепловизора

Сущность изобретения поясняется на чертежах: фиг.1 и 2, где:

на фиг.1 приведена принципиальная схема системы для реализации способа с применением тепловизора,

на фиг.2 приведена оптическая схема тепловизора.

Устройство предназначено для тепловизионной визуализации верхней или нижней челюсти 1 головы 2 человека с целю постановки диагноза и содержит тепловизор 3. Теплофизор 3 смонтирован на направляющей 4, имеющей форму дуги окружности (Половина окружности). На направляющей 4 установлен привод окружного перемещения 5 и привод для наклона плоскости установки тепловизора 6. Привод вертикального перемещения 7 выполнен на вертикальной штанге 8, которая установлена на платформе 9.

К тепловизору 3 подключен компьютер 10, точнее его процессор 11 (типа Пентиум). В состав компьютера 10 входят процессор 11, монитор 12, клавиатура 13 и манипулятор типа «мышь» 14. Тепловизор 3 (фиг.2) содержит ИК-(инфракрасные) объективы 15 и 16, линейку фотоприемников 17, двустороннее сканирующее зеркало 18, линейку излучателей 19, коллимирующий объектив 20 и 21, два зеркальных элемента 22 и 23, два фокусирующих объектива 24, 25 и 26, 27, две пентапризмы 28 и 29 два окуляра 30, 31 и 32, 33. Электродвигатель 34 с кривошипно-шатунным приводом на сканирующее зеркало. Линейка излучателей 19 выполнена в виде 64-элементной линейки светоизлучающих диодов зеленого цвета свечения, изготовитель ОКБ «Протон», г. Орел. На выходе системы установлены фотоприемники 35 и 36 и электронный усилитель 37.

Тепловидением называется получение видимого изображения объекта на основании его собственного инфракрасного (теплового) излучения. Инфракрасные лучи невидимы для человека. Для их восприятия нужны специальные приборы - тепловизоры. Принцип устройства всех тепловизоров отчасти напоминает прибор ночного видения. Излучение при помощи линз проецируется на фотоприемник, который имеет избирательную чувствительность к определенной длине волны инфракрасного спектра. Принятое излучение вызывает изменение электрических свойств фотоприемника и усиливается электронным усилителем. Сигнал подвергается обработке (оцифровке) и передает информацию о температуре идентифицируемого объекта и каждой его части с точностью выше 0,1°С. Переданный на компьютер сигнал позволяет определить на экране монитора контуры биологического объекта и температуру его поверхности, при этом каждому значению температуры соответствует свой цвет на экране монитора.

оптическая схема тепловизора

При работе ИК-объектив, состоящий из двух компонентов 15 и 16, каждый из которых содержит положительную линзу, фокусирует изображение на линейке фотоприемников 17 через одну сторону зеркала 18, сканирующего тепловую картину угловыми колебаниями от вращения электродвигателя 34 с кривошипно-шатунным приводом. Излучение от линейки излучателей 19 коллимируется объективом, состоящим из отрицательной линзы 20 и положительной линзы 21, через другую сторону зеркала 18, сохраняя равенство масштабов изображения по вертикали и горизонту. Параллельный пучок после объектива 20, 21 отражается от зеркальных элементов 22 и 23 и разделяется в разные стороны к объективам 24, 25, 26, 27, фокусируется ими, оборачивается в горизонтальной плоскости пентапризмами 28 и 29 и рассматривается через оккуляры 30, 31 и 32, 33, двумя глазами, при этом соотношение размеров выходного зрачка объектива 20, 21 и выходного зрачка объектива должно соответствовать DвыхіDвх.

При использовании компьютера излучение поступает на фотоприемники 35 и 36, а электрический сигнал - на фотоэлектронный усилитель 37 и далее на порт компьютера 10. Компьютер 10 обрабатывает сигнал и формирует сначала в памяти компьютера 10, точнее в памяти системного блока 11, потом на экране монитора 12 (фиг.3) многоцветное тепловизионное изображение исследуемого объекта, т.е. челюсти 1. Если датчики измерили температуру, и она отличается для каждого из них хотя бы на 0,1°С, то изображение будет многоцветным.

Далее привод окружного перемещения 5 перемещает тепловизор 3 по напраяляющей 4 на угол, рассчитанный таким образом, чтобы формируемые кадры хотя бы частично перекрывались для создания панорамного изображения. После того как получено панорамное тепловизионное изображение, например, верхней челюсти 1, приводом изменения плоскости угла установки тепловизора 6 поворачивают направляющую 4 вверх, например на угол 45°, и повторяют съемку. То же самое делают и для нижней челюсти 1. При этом приводом вертикального перемещения 7 опускают направляющую 4 на 4...5 см ниже. Приводом вертикального перемещения 7 также корректируют положение тепловизора 3 в зависимости от роста пациента.

Полученные четыре тепловизионных панорамных изображения могут быть проанализированы на экране монитора 12 или распечатаны на принтере (на фиг.1 и 2 принтер не показан). Вся информация в оцифрованном виде хранится в памяти компьютера 10, и при необходимости, используя два панорамных снимка, полученных под разным углом, известными средствами можно сформировать объемное изображение. Важное значение для диагностирование имеет цвет. Например, при опухоли, которая сопровождается увеличением температуры, цвет окружающих тканей на тепловизоре будет красным, киста будет иметь черный или синий цвета.

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА

Пример 1

Пациент А, 47 лет, исследовался на тепловизоре с целью установление диагноза заболевания второго правого зуба нижней челюсти. В районе второго правого зуба на тепловизионной картине выявлено пятно красного цвета на сине-зеленом фоне, характерном для остальной части снимка. Диагноз - стоматит.

Применение изобретения позволило:

1. Расширить функциональные возможности способа за счет получения полного панорамного изображения каждой челюсти и окружающих тканей в двух проекциях.

2. Получить многоцветное объемное тепловизионное изображение челюсти.

3. Повысить точность диагностирования в стоматологии за счет определения локальных температур с точностью до 0,05...0,1 С°.

4. Применять стандартную серийно выпускаемую промышленностью всех стран мира аппаратуру: тепловизор любой марки и персональный компьютер типа Пентиум любой конфигурации.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ компьютерно-тепловизионной диагностики в стоматологии, заключающийся в регистрации излучения, исходящего от исследуемого объекта при помощи устройства, регистрирующего излучение от исследуемого объекта и фиксации его панорамного изображения в памяти компьютера и экране монитора, отличающийся тем, что при регистрации теплового излучения объекта формируют для каждой челюсти два панорамных тепловизионных изображения путем перемещения тепловизора по дуге окружности в горизонтальной плоскости и формирования второго изображения путем перемещения тепловизора под углом к горизонту.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что панорамные тепловизионные изображения выполняют для нижней челюсти - в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а для верхней челюсти - в горизонтальной плоскости и в плоскости, расположенной под углом к ней.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что при анализе полученные панорамные тепловизионные изображения верхней или нижней челюстей используют для формирования на экране монитора компьютера тепловизионного изображения.

4. Устройство для компьютерной тепловизионной диагностики в стоматологии, содержащее приемник излучения, выполненный в виде тепловизора, который подключен к компьютеру с монитором, отличающееся тем, что тепловизор установлен на направляющей с возможностью окружного перемещения по ней.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что направляющая представляет собой дугу окружности.

6. Устройство по п.4 или 5, отличающееся тем, что направляющая выполнена с возможностью поворота вверх и вниз относительно горизонтального положения.

Версия для печати


вверх