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1、理。处理结果将自动进行显示。对于少数测试效果不好的数据，可能需要人工千预处理过程。 一一台红外热像仪每小时可以做约1 0 名病人，若一个医院每天做3 0 名门诊病人，一个月可以做 6 0 0 名病人。由于糖尿病红外热像图诊断法是在温度舒适的环境下测试、又不需要抽血、对病人没 有任何精神负担，很受患者欢迎，健康人也都踊跃受试，所以极有推广和普及的前景。 五、讨论与展望 m 于l 临床上已习惯于血糖值诊断糖尿病的方法，糖尿病红外热像图诊断法的推广需要一定的 过程。但是，该方法当前至少可以在以下几个方面弥补血糖值诊断法的不足。 ( I ) 判断治疗过程中病情的发展程度。一般情况下，糖尿病在治疗过程中
2、，血糖值是下降了， 但并不是病情好转，血糖值不能反映糖尿病的严重程度。红外热像图诊断可以判断出病情的变 化。 ( 2 ) 判断糖耐量减退。糖尿病发病的初始阶段，虽然血糖值已经达到w H O 的诊断标准，但不 一定已经患上糖尿病，而只是糖耐量减退。红外热像图诊断可以对糖耐量减退进行评价。 ( ) 评价治疗效果。与血糖值测量相配合，对糖尿病的药物治疗效果及病情的控制情况进行 评价， 此外，根据对健康人测试的结果，红外热像图诊断法有可能对血糖值完全正常、而将来发生糖 尿病的可能性极大的人群作出发病的高危险率预报，使他( 她) 们及早在饮食和运动等生活习惯方 面加以注意，避免将来患糖尿病。 基于新测温
3、原理的快速预测型温度计 中国康复研究中。北京博爱医院医学工程科张智华 这是一项基于新测温原理上的发明专利，申请号：0 1 1 0 0 0 1 3 9 。已获得国家专利局的公开公 告，公斤号：C N 1 3 0 8 2 2 5 A 。现已进入国家级的实值性审查阶段。 热平衡原理：两个体系相互有热接触和热交换，但两体系所组成的大体系是一个孤立体系。经 过足够长时间后，这个大体系必然到达平衡态。在平衡态中，体系中各点的温度相等。这就是热 平衡原理。热平衡原理是常规温度测量的理论依据。 常规的接触测温中，将温度计与待测温物体接触，经过足够长时间后，温度计与待测温物这个 大体系温度趋于稳定，最终达到体系
4、内各点的温度相等的状态，此时温度计指示的温度值。就是待 测温物的温度。根据热平衡原理铡温的温度计，都是普适型温度计。要提高这种温度计的测温速 度，只肓：减小温度传感部件的质量和热惯性，促使温度计的温度快速改变；加大温度计与待 测温物体之间的热耦合度，增大待测物与温度计间的传热量，促使待测温物与温度计这个大体系 快速趋于平衡态。才能达到快速测温的目的。但是以上两种条件的改变受到材料的限制超过一 定限度以后，由于温度计在受到周围环境温度的微小变动时，会迅速显示改变的温度值而变得不 稳定，失去了使用价值。 为了大幅度地缩短接触型温度计的测温时间，又要求温度计本身十分稳定，人们利用计算机 对温升曲线做
5、实测温度值的曲线拟合，然后外推出最终温度( 即拟合曲线渐近线的值) ，如专利 U S 4 ：5 4 | 7 3 4 、E P 0 3 3 8 f f 6 中所述的那样。因为这种拟合需要在很宽的温度区间内进行多点采样、作全 曲线的逼近，否则将使测量精度偏低、误差偏大，而使得测量时间不可能很短。加上测温探头与待 2 3 4 出 测物长时间接触，对于那些热容较小、单位质量较小的待测物，将导致温度的大幅度下降，从而引 出另一个描写待测物的状态方程，使问题复杂化，并使得计算量增大，测量时间拖得更长。此外， 计算机的价格也较贵，也不利于作为普通测温计去广泛使用。 放弃以热平衡原理作为测温的出发点，就可以免
6、去趋向平衡这个漫长的时间过程；放弃曲线 拟合、逼近而后外推，就可以免去用计算机在全曲线上多点测量和曲线逼近计算这种费钱、费时和 使测量值产生大误差的测温方法。一个好的测温方法应当是从传热过程的微分方程中直接求解， 从而快速算出系统达到热平衡时的温度值。如此测温时间短，测出温度值准确。设备也简单。 本温度计的设计思路是，当温度计的测温探头与待测温物接触时，若二者的温度不相等，相互 间就会有热量的传递，使得探头的温度发生变化。探头温升曲线的形状由二者的比热容、质量以 及= 者之间的热耦合系数决定，温升曲线中隐函了这些参数。在传热过程中，测温探头的热状态 可以用一个一阶常微分方程描写。被测温物体上测
7、温点处的热状态可用另一个一阶常微分方程描 写，联筻这两个方程。就出现一个只描写温度计温度状态的二阶常微分方程这个二阶方程的解( 用 某种技巧算出) 中包含着三个与测温系统有关的参数，一个是测温探头的比热容与质量的乘积，第 二个是待测温物的与探头接触处比热容及质量的乘积，第三个是测温探头与待测温物之间的热耦 合常数。用测出的温度计的两个温度值和两个对应的温度微商值，就可以取代所述的三个参数， 从而- 以用温升曲线前段上的少数几个测量值，取代这些参数，计算出探头任何时刻的温度值。 这种测温方法速度快、数值准确并可以使得这种温度计成为普适性温度计，达到了快速预测温度 的目的。 用实测的数据傲数值微商
8、，两取样值之间的时间差不能取得太小，否则会因减法运算降低测 量数据的有效数字而降低测量精度。为了保证测量精度就必须用高位数A D 转换器，这又将导致 器件价格大幅度上升。为了保证测量结果的精度、器件价格又不能太高，而将两取样值之间的间 隔取太后，又与数值微分运算的基本要求相矛盾，导致数值微分失效。解决这个矛盾的较好办法 为：在温升曲线上升的初期取两个小区间。在每一个小区间上取几个采样点。对于这些采样点使 用兰次样条函数做此小区间上温度曲线的插值拟合。在小区间上，三次样条函数作出的插值曲线 在检测点处光滑、连续且有连续的一阶和二阶导函数，对温升曲线有三次多项式的逼近度。可以 用拟合曲线的一阶导函
9、数的高有效数字算出温度曲线的导数值。两个小区间可以就可以定出两 个温度值和两个对应的温度的导数值。从而便提高了温度预测值的精度 由于计算量不大，单片机完全能够胜任这种简单的计算工作。而且单片机性能稳定、外围电 路简单、软硬件技术成熟、运行可靠、价格低廉、整机功耗低、可以用电池供电，且便于携带。这些 优异的条件有利于这种温度计的大范围推广。 具体电路软、硬件部分的安排很规整，如下图所示：配合所测温度的温区和测量精度，选择 合适的温度探头，配合温度探头的内阻和温度输出范围，选择一个低漂移高精度的放大器单元 和合适的放大倍数，配合温度范围所要求的测量精度，选择合适的A D 转换器的位数和转换速 度，
10、选择合适位数的单片机，配合硬件电路编一个运算程序，程序中包含对温度检测值所做的 三次样条函数值运算程序，包含样条函数的一阶导数值的计算程序，和根据两个温度值及两个对 应的导数值计算出过程最终温度值的计算程序，一个数字输出的显示电路及其与单片机的接 口、 温度订电路框图 这些具体的单元电路及程序都很典型、规整，可在许多资料中查到，在此不加详述。 本温度计可以用于对温度测量、控制要求快速准确的行业。由于这种新型温度计具有可接触 舭形 式删温或埋入式测温的快速而准确地预测过程未来最终时刻温度数值的能力，它在多个应用领域 中都有用武之地。由于它只需测出温升过程最初几个温度值，就可以算出过程的最终温度，
11、预测 终温的速度快、准确，可用于某些大数量待测温物的温度快速测量中，或某物体的表面温度分布的 测量中，如医学中体温的快速测量，或肢体的表皮温度分布的测量。这种类型温度计的皱形，即没 有消除系统各参数的快速接触测温型快速皮肤温度计( 一次测温时间3 0 0 m s ) ，曾用于医院的以下 方面：婴幼儿高、低烧与否的判断；在男性不孕症医治中测定阴囊表皮温度分布；对皮下癌组织做 微渡加热治疗时皮肤温度的快速测量中。使用结果都得到了效果肯定的结论。由于它有对变温 过程最终温度的快速、准确的预测能力，故可用于对温度控制、预测有严格要求的系统，如可用于 某些生产的温控过程中需要具有温度振荡的准确控制的某些
12、化工、制药、特别是生物工程等不允 许温度超过某一很小允许范围的温控过程中。由于它有对变温过程的预测功能，可用于某些需要 有对温度变化速度敏感的、可预测变温过程最终温度的监测，如仓库中某些温度不可超过某一定 值l 最高或最低) 的保存物的温度预测场所。 二快速预测型温度计中使用了单片机，在不改变硬件电路的情况下，可以十分方便地改变其 程序，以适应各种控制对象，达到某一控制的目的。本温度计可以预测温度也可以指示即时温度。 可以单机使用，也可以多机系统使用。所以这个温度计的适用范围很广。它可以适用于生物工 程、医疗、药物、化工、冶金、交通、食品加工、粮食保存等等行业中。 、一11 人体颅脑三维数字模
13、型的建立及其应用 同济大学生命科学与技术学院吴建国丁祖泉 第二军医大学附属长征医院何黎民卢亦成 1 引言 颅脑损伤是发达国家青少年伤病致死的首位病因，美国每年发生约5 0 万例颅脑损伤，其中 3 0 一5 0 是中等程度及致命的伤害。在我国，随着交通、建筑等行业的发展，颅脑损伤的发生率 和致死致残率呈逐年上升的趋势。据统计，2 0 0 1 年我国交通事故死亡人数已超过1 0 万人，而其中 颅脑损伤占大部分。近年来，尽管神经外科的临床诊治水平有了很大提高，但颅脑损伤的病死率 仍居高不下，因此有必要加强颅脑损伤的研究。提高颇脑损伤救治水平的一个重要途径是进行颅 脑损伤机理的研究。颅脑损伤是由外部载荷、运动等因素引起的脑组织损伤，通过对颅脑损伤的 生物力学研究，不仅可以阐明损伤发生机理和损伤特点，确定损伤极限，而且对于颅脑损伤的预 防、诊断和治疗均有着十分重要的指导意义。 进行人体颅脑的生物力学研究，关键之一是建立合适的人体颅脑模型。由于颅脑组织在形态 及材料特性方面的复杂性，建立能精确模拟人体颅脑的三维物理模型仍有很多困难。到目前为 止。国内外研究者已建立了一些模拟人体颅脑损伤的有限元分析模型出1 ，并取得了一定的成果。 2 3 6 够
