[发明专利]局部组织血液灌注率体表热干扰测量方法及其装置

权利要求书

1、一种局部组织血液灌注率的体表热干扰测量方法，其特征在于：建立局部组织的血液灌注率W_b与其受热干扰后所引起的温度场变化之间的相关性，它包含以下步骤：

(1)、建立热干扰区控制体，即取一个包含热干扰区在内的圆柱形控制体，其轴线与热干扰探头的轴线一致且与坐标Z重合，其上端面在皮肤表面上且与坐标r轴共面，形成一个二维轴对称传热模型；

(2)、控制体离散化，即用两组分别与柱坐标系的两个坐标轴重合或平行的正交网络线把控制体对称轴的右半部份等分成有m×n个节点的二维离散域，其外边界的中心部份(r≤R₀，R₀为热干扰探头半径)为恒热流边界，其余部分为对流边界(辐射也等效为对流)，其全部内边界均为绝热边界；

(3)、建立数学模型，即把m×n个节点归纳为11种类型，用热平衡法分别在每一节点处建立传热差分方程，血流灌注率W_b作为内热源项列入方程，内热源q_i=C_bW_b(T_a-T)，于是得到一个具有11类方程的m×n阶线性方程组；

(4)、求解数学模型：

先输入下列参数：

1、网络节点数m、n； 2、热干扰探头半径R₀；

3、血液比热C_b； 4、动脉血温T_a；

5、对流和辐射综合换热系数H；        6、组织导热系数K；

7、网络间距Δ(径、轴向相等)；

8、进入控制体的干扰热流通量q；

并以环境温度T_e为参变量，由数学模型求得热干扰区温度场T(r、z)与血液灌注率之间的数值关系，用与热干扰探头中心接触的皮肤表面点即特征点的温度T_c来代替T(r、z)，于是，上述数值关系可表示为：F(T_c、W_b、T_e)=0，其中，T_e为环境温度；

(5)、用曲线拟合程序把上述数值关系转换成一组连续曲线并用下列显函数形式表示：L_n(W_b)=A+BT_c+CT_c²+DT_c³

其中，A、B、C、D均为环境温度T_e的函数；

(6)、在一定的环境温度T_e、热探头半径R₀和热干扰强度q下，测量特征点温度T_c后，利用上述拟合曲线方程即可得到该局部组织的血液灌注率W_b。

2、根据权利要求1所述的局部组织血液灌注率的体表热干扰测量方法，其特征在于：所述的热干扰探头由干扰热源、温度测量元件及相应的接口电路三部分组成，其干扰热源由产生恒热流通量q的主加热器（4）、用以平衡端部热损失的付加热器（7）、位于上述两个加热器（4）、（7）之间以及位于付加热器（7）与探头塑料外壳（8）之间的隔热层（6）、分别用来检测上述两个加热器（4）、（7）的温度以实现平衡控制的热敏电阻（5），分别填充于两个热敏电阻（5）与上述两个加热器（4）、（7）之间的导热脂（9）以及位于主加热器（4）的另一侧的温度均化铜板（1）组成，用于测量特征点温度T_C的温度测量元件是一个嵌装在温度均化铜板（1）的中央且其测量表面外露的P-N结温度传感器（3），它与温度均化铜板（1）之间用缘缘胶（2）连接。接口（17）上的输出端子（10）～（14）及地线接线端子（15）、（16）通过引线（18）分别与装在一个扁平圆柱形且单侧开口的塑料外壳（8）内的主、付加热器（4）、（7）两个热敏电阻（5）、P-N结半导体温度传感器（3）及线路地线经引出线孔相连。

3、根据权利要求1所述的局部血液灌注率的测量方法而设计的测量装置，包含测量控制部份及其相应的辅助电路，其特征在于，所述的测量控制部分包含由兼具血流灌注率W_b计算功能的主控制器（22），地址锁存器（23）、数据寄存器（24）和固定存贮器（25）组成的主控制电路、由P-N结半导体传感器（3）、放大器（27）和模拟/数字转换器（26）顺次串联组成的特征点温度T_C测量转换电路、由数字/模拟转换器（28）、放大器（29）和主加热器（4）依次串联组成的恒干扰热流通量q给定电路、以及由分别与主、付加热器（4）、（7）接触的热敏电阻（5）、其输入来自两个热敏电阻（5）而输出送往付加热器（7）的差动信号放大器（29）和付加热器（7）组成的探头端部热损失补偿控制电路，在控制电路中，其主控制器（22）的地址输出端与地址锁存器（23）的输入端相连，而地址锁存器（23）的输出端分别与数据寄存器（24）和固定存贮器（25）的地址输入端相连，主控制器（22）的指令输出端分别与数据寄存器（24）和固定存贮器（25）的指令输入端相连。数据寄存器（24）和固定存贮器（25）的数据输出端与主控制器（22）中同时作为数据输入端的地址输出端相连，特征点温度T_C测量转换电路中的模拟/数字转换器（26）的输出端与主控制器（22）的数据输入端相连，恒干扰热流通量q给定电路中的数字/模拟转换器（28）中的数据输入端与控制器（22）中同时作为给定数据输出端的地址输出端相连。