【摘要】： 醫(yī)學(xué)紅外熱成像技術(shù),用以研究人體健康情況,是一種無創(chuàng)的檢查手段。首先,與B超、X-CT等醫(yī)學(xué)影像相比,它所表現(xiàn)的是人體機(jī)能的圖像;其次,它具有靈敏度高、信息量大、非接觸、無侵襲、無副作用、無輻射、病人無痛苦、檢查方便迅速等特點。并且熱成像系統(tǒng)對于癌癥的前期、早期的鑒別診斷具有很重要的作用,為指導(dǎo)臨床治療提供極有價值的參考。 醫(yī)學(xué)紅外熱成像具有廣闊的應(yīng)用前景,但在我國研究水平尚處于初級階段,其檢測理論還很不成熟。因此,研究利用紅外熱像診斷人體內(nèi)部的病灶具有很重要的現(xiàn)實意義。本文以研究人體內(nèi)部病灶為主要方向,通過建立導(dǎo)熱微分方程,利用反問題的基本原理對其進(jìn)行求解,為定量地分析人體內(nèi)部病灶提供必要的理論依據(jù)。具體的工作有以下幾個方面: 第一,簡述了醫(yī)學(xué)成像的方法,并詳細(xì)介紹了醫(yī)學(xué)紅外熱像診斷技術(shù); 第二,根據(jù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像中的斷層原理,探究了利用被測物體表面溫度分布特征,定量分析內(nèi)部熱源的可行性; 第三,簡述了導(dǎo)熱反問題的理論以及研究方法。在熱傳導(dǎo)原理的基礎(chǔ)上,結(jié)合紅外熱像的特點闡述了當(dāng)內(nèi)部存有熱源,即病灶時,利用熱傳導(dǎo)方程研究內(nèi)部熱源狀態(tài)的方法,為人體內(nèi)部病灶的定量分析提供了理論依據(jù)。
【圖文】：

2.1.1紅外輻射的理論基礎(chǔ)紅外線是由英國天文學(xué)家威廉.赫歇爾于1800年發(fā)現(xiàn)的，它是電磁波中的一個頻段，介于可見光區(qū)和微波之間，具有明顯的熱效應(yīng)，圖2一1給出了紅外線在電波譜中的位置。紅外線波長范圍在78Orun到1000娜之間，具體可分為三個波段:近紅外:波長為 .078~3.0pm中紅外:波長為3.0一20林m遠(yuǎn)紅外:波長為20一 1000pm10盡1講10它三0，一0，一00 jOIO10幾，ID一蔑目『101月l擴(kuò).10:.幾0-�！甇，衷O(shè)一ID云了x’人/.圖2一1電磁波頻譜Fig.2一 1EleetromagneticsPectrum理論分析和實驗研究表明，任何物體，包括人體，在絕對零度以上都會有分子熱運動，而分子熱運動產(chǎn)生的能量將以熱輻射能的形式散發(fā)。溫度較低的物體主要發(fā)射人眼看不見的長波紅外線。因此

C一 2.99792458xlo8(ms一’)一真空光速e=2·7182818284一自然對數(shù)的底圖2一2所示的便是不同溫度下式(2一2)的函數(shù)關(guān)系，每條曲線的最高點的位置是溫度的函數(shù)，，由下述的維恩位移定律決定，它是通過對普朗克公式微分得到的。禮axT=2897.8林m·K·(2一3)公壇二‘匕工一島一轟二二乏二一一偏圖2一2輻射能與波長的關(guān)系Fig.2一 2Radiationasafunctionofwavelength從維恩位移定律得知，物體輻射能最大值的分布，隨著絕對溫度的增加而向波長短的方向移動。2.斯蒂芬一波爾茲曼定律對普朗克黑體輻射公式在全波段上積分，便可由下式可得出黑體的總輻射出射度OO。。(T)一J凡:d‘一。T‘(2一4)該式稱為斯蒂芬一波爾茲曼(Stefan一boltzlnan)定律，式中鳴(T)為黑體單位時間面積的輻射總能量的輻射出射度，口為斯武一玻爾茲曼常數(shù)，大小為5.67032X10一 8(w.m一 2.K一)。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：R445.7;TN219

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