熱像圖穴位診斷的計算機分區方法
2023-10-08 16:30:39
專利名稱：熱像圖穴位診斷的計算機分區方法
技術領域：
本發明公開了一種熱像圖穴位診斷的計算機分區方法，涉及計算機圖像處理。
穴位診斷是通過分析人體某些部位的溫度分布和左右對稱部位的溫度差異來診斷疾病的有效方法。利用紅外熱像儀攝取這些部位的熱像圖，可以輸入計算機實現自動化分析。
實現這種自動化分析的一個必要步驟，是在人體熱像圖上劃分出對應體表相應部位的區域。然後由機器對這些區域自動進行分析對比，並且作出診斷。在體表分區的原則是圍繞每一個有效穴位劃分一個區域，使該區域的形狀大致反映該穴位出現病理性溫度反應的範圍和該穴的主治範圍。相應地，在機器中的分區也應符合這一原則。
到目前為止，現有的這類自動分析系統還只能採用手工分區。即在每一次分析之前，先由操作者藉助屏幕定位裝置在熱像圖上「劃出」這些區域，使計算機能夠識別。例如，一種公開使用的熱像圖自動分析系統，由瑞典生產和銷售的AGA782型紅外熱像儀和TC-800微型電子計算機組成。採用DISCO3.1紅外熱像圖處理程序可以對指定區域的溫度、溫差等進行分析。但是分區必須由操作者手工完成。
手工分區的缺點是效率低、需要有經驗的操作人員，並且還容易引入人為誤差。
阻礙實現自動分區的困難是多方面的。這些困難首先在於體表上每一區域的位置和邊界在熱像圖上不存在可供機器識別的標誌，在人體上設置某些溫差線來形成分區的方法顯然是不方便的。另外，人的體形和身材的差異，攝取熱像圖時人到熱像儀攝像鏡頭距離的變化，用於診斷不同疾病的分區方案間的差異，也都使自動分區顯得更加困難。
本發明目的在於提出一種熱像圖穴位診斷的計算機分區方法，該方法使計算機便於將人體上實際的分區變換為熱像圖上的相應分區，同時能有效地補償體形和身材差異，以及攝象距離引起的誤差。
本發明採用比例量度(中醫骨度同身寸)和特徵點定位技術實現上述目的。具體解決方案是熱像圖穴位診斷的計算機分區方法，在人體熱像圖上圍繞某些有效穴位劃分一個區域，該區域的形狀大致反映該穴位出現病理性溫度反應的範圍，本發明的特徵是它至少必須包括以下步驟A、在熱像圖上建立一個大十字光標;
B、使光標橫軸上的定位點分別對準熱像圖上的兩個水平特徵點;
C、使光標縱軸上的定位點分別對準熱像圖上的垂直特徵點;
D、取橫軸上兩定位點之間的象素數，除以正常人體上對應兩特徵點之間骨度同身寸測量典型值，作為橫軸單位長;
E、取縱軸上某一個定位點到坐標原點之間，或者相鄰兩個定位點之間的象素數，除以正常人體上對應兩特徵點之間骨度同身寸測量典型值作為縱軸單位長;
F、將預存在計算機內的典型分區數據乘以相應象限的單位長，變換為熱象圖上的象素數據。
所謂特徵點指的是人體上符合如下原則的點1、必須對應人體上的某一特定解剖位置;
2、該解剖位置易於由體表通過觸摸或觀察確定;
3、兩點之間的距離能夠代表人體該部位的比例關係;
4、該點與周圍組織之間最好存在明顯的溫度差異，以便於在熱像圖上形成易於辯認的影象。當某一部位找不到具有明顯溫度特徵的點時，可以通過在人體人該特徵點處粘貼溫度絕緣片的方法予以增強。
這樣的特徵點在攝取熱像圖時將會鮮明地顯示在圖象上，便於操作人員對準光標定位點。
所謂典型分區數據指的是正常人體某部位的特徵點和分區圖形的直角坐標描述。由於此時的坐標描述是以比例關係(中醫骨度同身寸)給出的，並且是正常人體的典型數值，因此對於醫務人員來說非常容易給出。對應人體上的每一個需要作穴位診斷部位，對於每一種有同的分區方案，都可以做出一套這樣的典型分區數據。在進行某一部位的分析之前，該部位的典型分區數據應當預先存入計算機。在實際分析時，操作人員僅需(1)攝取待分析部位的熱像圖;(2)移動大十字光標及其上的定位點，使之分別對準熱象圖上水平和垂直特徵點。在這一操作過程中，程序系統控制計算機測得水平特徵點之間，以及垂直特徵點之間的象素數。
本發明方法的一個技術效果是，利用坐標變換的方法將人體上的實際分區圖轉移到計算機中，從而解決了熱像圖穴位診斷所需要的計算機自動分區。
本發明方法的另一個技術效果是，利用中醫骨度同身寸量度技術補償人體差異和攝象距離變化引起的誤差。骨度同身寸是一種中醫比例量度方法。其基本內容的利用人體某部位幾等分的為長度為該部位的量度單位。這種量度方法可以避免統一量度單位情況下不同人體的同一部位測量值不一致的問題。本發明利用了這一測量技術。當人體差異或攝像距離變化導致熱圖象與典型圖不一致時，特徵點之間的距離(象素數)將相應地變化，單位長也隨之變化，由此求出的熱圖象上的各點坐標值也會隨之變化。如此自動補償人的體形和身材的差異，以及攝象距離的變化。
藉助本發明分區方法，只須一次性輸入人體某一部位的典型分區數據，計算機就能夠利用這些數據完成該部位熱像圖上的自動分區，並且自動補償人的體形和身材的差異，以及攝取熱像圖時人體到熱象儀之間距離的變化。
本發明包括兩幅附圖。其中
圖1是人面部的一種典型分區圖形;
圖2是人背部的一種典型分區圖;
圖3表明大十字光標(坐標系0)和其上的定位點(9、10、11和12)。
本發明的實施涉及到向計算機輸入典型分區數據。這一工作可以用兩種方式完成。對於僅僅適用於簡單分區圖形的系統來說，例如只具有直線或者二次曲線邊界的分區，可以在標準人體圖上設計好典型分區圖表，建立典型分區的坐標描述，然後將數據輸入計算機。這樣的軟體系統只要能夠利用典型分區數據，在熱像圖上的坐標系中重建這些圖形就可以完成自動分區。對於更廣泛適用的系統來說，它必須能夠處理任意複雜的分區圖形。有些複雜圖形難以建立簡單的坐標描述。因此，系統必須能夠接受和處理以樣板圖方式輸入的典型分區數據。一般地說，這樣的系統應當能夠從樣板圖上讀出邊界上的點，經過單位長變換後確定它在熱像圖上的位置。滿足以上要求的程序系統超出了本發明的範圍。但是，利用現有軟體工程技術，專業人員參考本發明不難設計出這樣的系統。
以下將對照附圖的標號說明兩個實施例。
本發明的一個實施例如圖1所示。它是在人面部應用的例子。
在該例中，選取兩眼作為水平特徵點(2和3)，它們在人體分區圖上的坐標是
;選取上髮際中點為下垂直特徵點(1)，其坐標為
;選取上下唇交線的中點為下垂直特徵點(4)，其坐標為
。這些點在熱像圖上都可以清淅地顯示出來。
本例分區圖是用於面部疾病(包括面癱、面肌痙攣、三叉神經痛和偏頭痛等)的診斷和針灸治療處方選擇的。在面部正面每側分8個區域(見圖1)，並且按照其所圍穴位予以命名。這些區域均具有直線邊界，因此，可以用各線段的交點坐標描述之。圖中數值表示各點的坐標。
將該圖作為典型分區數據存入計算機。計算機在進行自動分區時，只須將圖中各交點的坐標值乘以該點所在象限的單位長便可求得圖中各點在熱像圖上位置。連接各點便可確定每一分區的邊界。同理，圖中任意點的位置也可以這樣確定。也就是說，當分區圖為任意圖形時，只要將該圖形的坐標描述輸入計算機，依據本發明方法都可以對應地確定它在計算機中的位置。對於複雜圖形，也可以通過描點法輸入樣板圖，再用本發明方法逐點確定它們在計算機中的位置。
在攝取熱像圖後，計算機自動產生一個如圖3所示的大十字光標(0)。光標軸線上有四個定位點(9、10、11和12)，它們被用來測量特徵點之間的象素數。圖3的光標是用於左右對稱圖象的，其縱軸過兩水平特徵點間的中點(坐標原點0)。當操作人員調節水平定位(10和11)時，程序系統應當能夠自動地將坐標原點調整到中點位置上。本方法也可以用於非對稱圖象。在該情況下，應當根據需要規定坐標原點(0)在熱像圖上的位置;但是，坐標原點位置必須對應人體上的相應部位。此時兩個水平定位點必須能夠單獨調節，原點位置固定不變。
在操作人員調節各個定位點時，機器計數特徵點之間的象素數。定位點調定之後，機器將兩眼(2和3)間的象素數除以兩眼間距離的骨度同身寸測量典型值(圖中兩點坐標值之差)作為橫軸單位長;將兩眼連線(橫軸)到上特徵點(1)間的象素數，除以這兩點之間距離的骨度同身寸測量典型值作為上半部的縱軸單位長;將橫軸到下特徵點(4)間的象素數，除以該兩點之間距離的骨度同身寸測量典型值作為下半部的單位長。如此定義一個上下採用不同單位長的直角坐標系(0)。將典型分區圖(圖1)中的骨度同身寸坐標值乘以該點所在象限的單位長，就轉變成了該點在熱像圖上的象素數坐標描述。連接各點就完成了自動分區。
附圖2是背腧穴的典型分區圖。左右肩腳下角(6)為水平特徵點，其坐值為[±300，0];左右髂嵴(7)為輔助水平特徵點，坐標值[±400，-950]。這些點都容易由體表觸摸定位。這些特徵點的水平連線與縱軸相交形成2個垂直特徵點(01)和(02)。第一胸椎棘突(5)為上垂直特徵點。尾骨末端(8)為下垂直特徵點;這兩點均可由體表觀察到。上述4個水平特徵點和上垂直特徵點不存在明顯的溫度特徵，因此須採取粘貼溫度絕緣片的措施加以增強，以便在熱像圖上有明顯的顯示。
所謂溫度絕緣片是一種由金屬片和橡膠片貼合而成圓形片狀物，直徑一釐米左右。在橡膠片上塗有粘合劑，如不乾膠等。攝取熱像圖前，將它粘在特徵點處。由於橡膠片的隔熱作用，可使金屬片保持不同於周圍組織的溫度，因而可以在熱像圖上形成明顯的影象。
整個背部被兩個坐標系分為上中下3部分。上部每隔100單位劃分一個區段，共分6段;中部每隔100單位分一個區段，最後一個區段為50單位，共9.5段;下部向下50單位為第一區段，以下每100單位分一個區段，共6.5段。上中下三部份總共分成22段。在縱向，過點
、
、
、
、
和
引6條平行於縱坐標的直線，將每段分為5個區域。這樣背部共分110區域。
在背部採用雙坐標系的目的在於利用不同的單位長分別控制各部分的比例關係。
同面部一樣，由於採用的是直線分區，故僅需給出各交點的坐標值便可有效地描述該圖形。各點的坐標值不難由上述分區方案的描述中推出。
權利要求
1.熱像圖穴位診斷的計算機分區方法，在人體熱像圖上圍繞每一個有效穴位劃分一個區域，該區域的大致反映該穴位出現病理性溫度反應的範圍，本發明的特徵在於該方法至少包括以下步驟A、在熱像圖上建立一個大十字光標；B、使光標橫軸上的定位點(10和11)分別對準熱像圖上的兩個水平特徵點(2、3或6、7)；C、使光標縱軸上的定位點(9和12)分別對準熱像圖上的垂直特徵點；D、取橫軸上兩定位點之間的象素數，除以正常人體上對應兩特徵點之間骨度同身寸測量典型值作為橫軸單位長；E、取豎軸上某一個定點到坐標原點(0、01或02)之間，或者相鄰兩個定位點之間的象素數，除以正常人體上對應兩特徵點之間骨度同身寸測量典型值作為縱軸單位長；F、將預存在計算機內的典型分區數據乘以相應象限的單位長，變換為熱像圖上的象素數據。
2.如權利要求1所述的計算機分區方法，其特徵是對於面部，所說的水平特徵點為左右兩眼(2和3)，上特徵點為前髮際中點(1)，下特徵點為上下唇交線的中點(4)。
3.如權利要求1所述的計算機分區方法，其特徵是左右肩胛骨下角(6)為水平特徵點，左右髂嵴為輔助水平特徵點(7)，其水平連線與縱軸的交點各構成一個垂直特徵點(01和02)，一胸椎棘突(5)為上垂直特徵點，尾骨末端(8)為下垂直特徵點。
4.如權利要求1～3所述的計算機分區方法，其特徵是當熱像圖上所述特徵點的溫度特徵不明顯時，先在人體上該特徵點處粘貼溫度絕緣片後再行攝像。
全文摘要
本發明提出一種熱像圖穴位診斷的計算機分區方法。採用坐標系變換的手段，將實際人體上的分區圖轉移到計算機中。採用特徵點定位和比例(中醫骨度同身寸)量度技術補償人體差異和攝像距離變化造成的誤差。用戶只需以坐標描述或樣板圖的方式一次性輸入典型分區數據，計算機就可以依據本發明方法對相應的人體熱像圖進行自動劃分區域。
文檔編號A61B5/00GK1072031SQ9211130
公開日1993年5月12日 申請日期1992年10月24日 優先權日1992年10月24日
發明者張棟 申請人:中醫研究院針灸研究所