專利名稱：熱像圖穴位診斷的計算機分區(qū)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明公開了一種熱像圖穴位診斷的計算機分區(qū)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(xiàn)自動化分析。
實現(xiàn)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(yīng)體表相應(yīng)部位的區(qū)域。然后由機器對這些區(qū)域自動進(jìn)行分析對比，并且作出診斷。在體表分區(qū)的原則是圍繞每一個有效穴位劃分一個區(qū)域，使該區(qū)域的形狀大致反映該穴位出現(xiàn)病理性溫度反應(yīng)的范圍和該穴的主治范圍。相應(yīng)地，在機器中的分區(qū)也應(yīng)符合這一原則。
到目前為止，現(xiàn)有的這類自動分析系統(tǒng)還只能采用手工分區(qū)。即在每一次分析之前，先由操作者借助屏幕定位裝置在熱像圖上“劃出”這些區(qū)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(tǒng)，由瑞典生產(chǎn)和銷售的AGA782型紅外熱像儀和TC-800微型電子計算機組成。采用DISCO3.1紅外熱像圖處理程序可以對指定區(qū)域的溫度、溫差等進(jìn)行分析。但是分區(qū)必須由操作者手工完成。
手工分區(qū)的缺點是效率低、需要有經(jīng)驗的操作人員，并且還容易引入人為誤差。
阻礙實現(xiàn)自動分區(qū)的困難是多方面的。這些困難首先在于體表上每一區(qū)域的位置和邊界在熱像圖上不存在可供機器識別的標(biāo)志，在人體上設(shè)置某些溫差線來形成分區(qū)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，用于診斷不同疾病的分區(qū)方案間的差異，也都使自動分區(qū)顯得更加困難。
本發(fā)明目的在于提出一種熱像圖穴位診斷的計算機分區(qū)方法，該方法使計算機便于將人體上實際的分區(qū)變換為熱像圖上的相應(yīng)分區(qū)，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(fā)明采用比例量度(中醫(yī)骨度同身寸)和特征點定位技術(shù)實現(xiàn)上述目的。具體解決方案是熱像圖穴位診斷的計算機分區(qū)方法，在人體熱像圖上圍繞某些有效穴位劃分一個區(qū)域，該區(qū)域的形狀大致反映該穴位出現(xiàn)病理性溫度反應(yīng)的范圍，本發(fā)明的特征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(biāo);
B、使光標(biāo)橫軸上的定位點分別對準(zhǔn)熱像圖上的兩個水平特征點;
C、使光標(biāo)縱軸上的定位點分別對準(zhǔn)熱像圖上的垂直特征點;
D、取橫軸上兩定位點之間的象素數(shù)，除以正常人體上對應(yīng)兩特征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(biāo)原點之間，或者相鄰兩個定位點之間的象素數(shù)，除以正常人體上對應(yīng)兩特征點之間骨度同身寸測量典型值作為縱軸單位長;
F、將預(yù)存在計算機內(nèi)的典型分區(qū)數(shù)據(jù)乘以相應(yīng)象限的單位長，變換為熱象圖上的象素數(shù)據(jù)。
所謂特征點指的是人體上符合如下原則的點1、必須對應(yīng)人體上的某一特定解剖位置;
2、該解剖位置易于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(guān)系;
4、該點與周圍組織之間最好存在明顯的溫度差異，以便于在熱像圖上形成易于辯認(rèn)的影象。當(dāng)某一部位找不到具有明顯溫度特征的點時，可以通過在人體人該特征點處粘貼溫度絕緣片的方法予以增強。
這樣的特征點在攝取熱像圖時將會鮮明地顯示在圖象上，便于操作人員對準(zhǔn)光標(biāo)定位點。
所謂典型分區(qū)數(shù)據(jù)指的是正常人體某部位的特征點和分區(qū)圖形的直角坐標(biāo)描述。由于此時的坐標(biāo)描述是以比例關(guān)系(中醫(yī)骨度同身寸)給出的，并且是正常人體的典型數(shù)值，因此對于醫(yī)務(wù)人員來說非常容易給出。對應(yīng)人體上的每一個需要作穴位診斷部位，對于每一種有同的分區(qū)方案，都可以做出一套這樣的典型分區(qū)數(shù)據(jù)。在進(jìn)行某一部位的分析之前，該部位的典型分區(qū)數(shù)據(jù)應(yīng)當(dāng)預(yù)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(biāo)及其上的定位點，使之分別對準(zhǔn)熱象圖上水平和垂直特征點。在這一操作過程中，程序系統(tǒng)控制計算機測得水平特征點之間，以及垂直特征點之間的象素數(shù)。
本發(fā)明方法的一個技術(shù)效果是，利用坐標(biāo)變換的方法將人體上的實際分區(qū)圖轉(zhuǎn)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(qū)。
本發(fā)明方法的另一個技術(shù)效果是，利用中醫(yī)骨度同身寸量度技術(shù)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(yī)比例量度方法。其基本內(nèi)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(tǒng)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(fā)明利用了這一測量技術(shù)。當(dāng)人體差異或攝像距離變化導(dǎo)致熱圖象與典型圖不一致時，特征點之間的距離(象素數(shù))將相應(yīng)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(biāo)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。
借助本發(fā)明分區(qū)方法，只須一次性輸入人體某一部位的典型分區(qū)數(shù)據(jù)，計算機就能夠利用這些數(shù)據(jù)完成該部位熱像圖上的自動分區(qū)，并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(fā)明包括兩幅附圖。其中

圖1是人面部的一種典型分區(qū)圖形;
圖2是人背部的一種典型分區(qū)圖;
圖3表明大十字光標(biāo)(坐標(biāo)系0)和其上的定位點(9、10、11和12)。
本發(fā)明的實施涉及到向計算機輸入典型分區(qū)數(shù)據(jù)。這一工作可以用兩種方式完成。對于僅僅適用于簡單分區(qū)圖形的系統(tǒng)來說，例如只具有直線或者二次曲線邊界的分區(qū)，可以在標(biāo)準(zhǔn)人體圖上設(shè)計好典型分區(qū)圖表，建立典型分區(qū)的坐標(biāo)描述，然后將數(shù)據(jù)輸入計算機。這樣的軟件系統(tǒng)只要能夠利用典型分區(qū)數(shù)據(jù)，在熱像圖上的坐標(biāo)系中重建這些圖形就可以完成自動分區(qū)。對于更廣泛適用的系統(tǒng)來說，它必須能夠處理任意復(fù)雜的分區(qū)圖形。有些復(fù)雜圖形難以建立簡單的坐標(biāo)描述。因此，系統(tǒng)必須能夠接受和處理以樣板圖方式輸入的典型分區(qū)數(shù)據(jù)。一般地說，這樣的系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠從樣板圖上讀出邊界上的點，經(jīng)過單位長變換后確定它在熱像圖上的位置。滿足以上要求的程序系統(tǒng)超出了本發(fā)明的范圍。但是，利用現(xiàn)有軟件工程技術(shù)，專業(yè)人員參考本發(fā)明不難設(shè)計出這樣的系統(tǒng)。
以下將對照附圖的標(biāo)號說明兩個實施例。
本發(fā)明的一個實施例如圖1所示。它是在人面部應(yīng)用的例子。
在該例中，選取兩眼作為水平特征點(2和3)，它們在人體分區(qū)圖上的坐標(biāo)是
;選取上發(fā)際中點為下垂直特征點(1)，其坐標(biāo)為
;選取上下唇交線的中點為下垂直特征點(4)，其坐標(biāo)為
。這些點在熱像圖上都可以清淅地顯示出來。
本例分區(qū)圖是用于面部疾病(包括面癱、面肌痙攣、三叉神經(jīng)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(cè)分8個區(qū)域(見圖1)，并且按照其所圍穴位予以命名。這些區(qū)域均具有直線邊界，因此，可以用各線段的交點坐標(biāo)描述之。圖中數(shù)值表示各點的坐標(biāo)。
將該圖作為典型分區(qū)數(shù)據(jù)存入計算機。計算機在進(jìn)行自動分區(qū)時，只須將圖中各交點的坐標(biāo)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(qū)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(dāng)分區(qū)圖為任意圖形時，只要將該圖形的坐標(biāo)描述輸入計算機，依據(jù)本發(fā)明方法都可以對應(yīng)地確定它在計算機中的位置。對于復(fù)雜圖形，也可以通過描點法輸入樣板圖，再用本發(fā)明方法逐點確定它們在計算機中的位置。
在攝取熱像圖后，計算機自動產(chǎn)生一個如圖3所示的大十字光標(biāo)(0)。光標(biāo)軸線上有四個定位點(9、10、11和12)，它們被用來測量特征點之間的象素數(shù)。圖3的光標(biāo)是用于左右對稱圖象的，其縱軸過兩水平特征點間的中點(坐標(biāo)原點0)。當(dāng)操作人員調(diào)節(jié)水平定位(10和11)時，程序系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠自動地將坐標(biāo)原點調(diào)整到中點位置上。本方法也可以用于非對稱圖象。在該情況下，應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要規(guī)定坐標(biāo)原點(0)在熱像圖上的位置;但是，坐標(biāo)原點位置必須對應(yīng)人體上的相應(yīng)部位。此時兩個水平定位點必須能夠單獨調(diào)節(jié)，原點位置固定不變。
在操作人員調(diào)節(jié)各個定位點時，機器計數(shù)特征點之間的象素數(shù)。定位點調(diào)定之后，機器將兩眼(2和3)間的象素數(shù)除以兩眼間距離的骨度同身寸測量典型值(圖中兩點坐標(biāo)值之差)作為橫軸單位長;將兩眼連線(橫軸)到上特征點(1)間的象素數(shù)，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;將橫軸到下特征點(4)間的象素數(shù)，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。如此定義一個上下采用不同單位長的直角坐標(biāo)系(0)。將典型分區(qū)圖(圖1)中的骨度同身寸坐標(biāo)值乘以該點所在象限的單位長，就轉(zhuǎn)變成了該點在熱像圖上的象素數(shù)坐標(biāo)描述。連接各點就完成了自動分區(qū)。
附圖2是背腧穴的典型分區(qū)圖。左右肩腳下角(6)為水平特征點，其坐值為[±300，0];左右髂嵴(7)為輔助水平特征點，坐標(biāo)值[±400，-950]。這些點都容易由體表觸摸定位。這些特征點的水平連線與縱軸相交形成2個垂直特征點(01)和(02)。第一胸椎棘突(5)為上垂直特征點。尾骨末端(8)為下垂直特征點;這兩點均可由體表觀察到。上述4個水平特征點和上垂直特征點不存在明顯的溫度特征，因此須采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，直徑一厘米左右。在橡膠片上涂有粘合劑，如不干膠等。攝取熱像圖前，將它粘在特征點處。由于橡膠片的隔熱作用，可使金屬片保持不同于周圍組織的溫度，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(biāo)系分為上中下3部分。上部每隔100單位劃分一個區(qū)段，共分6段;中部每隔100單位分一個區(qū)段，最后一個區(qū)段為50單位，共9.5段;下部向下50單位為第一區(qū)段，以下每100單位分一個區(qū)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條平行于縱坐標(biāo)的直線，將每段分為5個區(qū)域。這樣背部共分110區(qū)域。
在背部采用雙坐標(biāo)系的目的在于利用不同的單位長分別控制各部分的比例關(guān)系。
同面部一樣，由于采用的是直線分區(qū)，故僅需給出各交點的坐標(biāo)值便可有效地描述該圖形。各點的坐標(biāo)值不難由上述分區(qū)方案的描述中推出。
權(quán)利要求
1.熱像圖穴位診斷的計算機分區(qū)方法，在人體熱像圖上圍繞每一個有效穴位劃分一個區(qū)域，該區(qū)域的大致反映該穴位出現(xiàn)病理性溫度反應(yīng)的范圍，本發(fā)明的特征在于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(biāo)；B、使光標(biāo)橫軸上的定位點(10和11)分別對準(zhǔn)熱像圖上的兩個水平特征點(2、3或6、7)；C、使光標(biāo)縱軸上的定位點(9和12)分別對準(zhǔn)熱像圖上的垂直特征點；D、取橫軸上兩定位點之間的象素數(shù)，除以正常人體上對應(yīng)兩特征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(biāo)原點(0、01或02)之間，或者相鄰兩個定位點之間的象素數(shù)，除以正常人體上對應(yīng)兩特征點之間骨度同身寸測量典型值作為縱軸單位長；F、將預(yù)存在計算機內(nèi)的典型分區(qū)數(shù)據(jù)乘以相應(yīng)象限的單位長，變換為熱像圖上的象素數(shù)據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的計算機分區(qū)方法，其特征是對于面部，所說的水平特征點為左右兩眼(2和3)，上特征點為前發(fā)際中點(1)，下特征點為上下唇交線的中點(4)。
3.如權(quán)利要求1所述的計算機分區(qū)方法，其特征是左右肩胛骨下角(6)為水平特征點，左右髂嵴為輔助水平特征點(7)，其水平連線與縱軸的交點各構(gòu)成一個垂直特征點(01和02)，一胸椎棘突(5)為上垂直特征點，尾骨末端(8)為下垂直特征點。
4.如權(quán)利要求1～3所述的計算機分區(qū)方法，其特征是當(dāng)熱像圖上所述特征點的溫度特征不明顯時，先在人體上該特征點處粘貼溫度絕緣片后再行攝像。
全文摘要
本發(fā)明提出一種熱像圖穴位診斷的計算機分區(qū)方法。采用坐標(biāo)系變換的手段，將實際人體上的分區(qū)圖轉(zhuǎn)移到計算機中。采用特征點定位和比例(中醫(yī)骨度同身寸)量度技術(shù)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(biāo)描述或樣板圖的方式一次性輸入典型分區(qū)數(shù)據(jù)，計算機就可以依據(jù)本發(fā)明方法對相應(yīng)的人體熱像圖進(jìn)行自動劃分區(qū)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(yōu)先權(quán)日1992年10月24日
發(fā)明者張棟 申請人:中醫(yī)研究院針灸研究所