CN102596008B - 用于对感染或炎症进行检测和处理的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于可视化对人或动物的身体部位进行的医疗处理的系统。所述系统包括用于对身体部位进行热处理的装置，用于确定所述身体部位上的温度分布的装置，以及用于标识在所述身体部位上确定的特定温度的定位。另外，提供了一种用于可视化人或动物的身体部位的温度特征的方法。所述方法包括将身体部位表面的第一温度分布数据集与所述身体部位表面的第二温度分布数据集相比较以及可视化所述身体部位的温度分布数据集的步骤，其中，所述第一温度分布数据集是在对所述身体部位进行热处理之前确定的，而所述第二温度分布数据集是在对所述身体部位进行热处理之后确定的。此外，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括具有用于激活并控制如上所述方法的各步骤的计算机可执行指令的一个或多个计算机可读介质。

Description

用于对感染或炎症进行检测和处理的系统

本发明涉及一种用于可视化人或动物的身体部位的温度分布的系统和方法。此外，所述系统和方法把对身体部位进行热处理之前和之后获取的数据集加以比较，并且允许确定诊断。

技术领域

本发明属于对人体或动物体进行治疗性诊断和处理的技术领域。

更具体地，本发明属于通过在抽取热能之前和之后测量皮肤表面温度由此确定感染或炎症位于何处来对人体或动物体进行治疗性诊断和处理的技术领域。

背景技术

感染的已知症状是身体的感染或发炎部分疼痛、发红、肿胀和温度升高。不考虑感染的局部特性，对于提供局部治疗而言，这些症状通常出现的不足够集中。特别在感染位于体内并且不在皮肤上或附近的情况下，症状可能无法揭示感染核的精确位置。已知的处理可能必须对有效处理而言过大的区域加以处理，或者会以其他方式导致归因于过大区域处理的副作用。

红外可视化技术揭示由感染导致的温度升高，但是在描述的状况下，所述温度可视化将产生较大区域并且无法揭示实际的感染核。

为了确定对感染或炎症的正确诊断，局部热处理优于那些影响身体的比仅是患部更大的部位的处理。优化的处理需要针对受感染身体部位的最快且最为有效的结果，同时对患者的副作用最小。

存在对能够以更大的肯定性确定人体或动物内的感染或炎症位于何处的发明的需要。

发明目的

本发明的一个目的在于提供一种用于以提升的肯定性定位人体或动物体内的感染或炎症的装置。

本发明的另一个目的在于最小化由向患者的非患部施加热处理引起的副作用。

本发明的再一个目的在于创建人体或动物体内的感染或炎症的更好的可视化。

本发明的又一个目的在于允许在人体或动物体内的感染和炎症之间的诊断。

本发明的其他目的和优点将会从如下描述的公开并变得显见。

发明内容

本发明涉及提供一种可视化对人或动物的身体部位进行的医疗处理的系统以及一种用于可视化温度分布数据集的方法。关于优选实施例的更多具体特征在从属权利要求中限定。

本发明使用例如在对患部(或任何其他身体部位)施加热处理(例如，冷却)之前和之后获取的数据集，例如用于定位患者的感染或炎症区域。

根据本发明，提供了一种用于可视化对人或动物的身体部位进行的医疗处理的系统。所述系统包括用于对身体部位进行热处理的装置，确定所述身体部位上的温度分布的装置，以及用于标识在所述身体部位上确定的特定温度的位置的装置。

特定温度可以是由在热处理前设置的阈值预先确定的温度值。此外，特定温度可以是所确定的温度分布(数据集)的极值的温度值。例如，所确定的温度分布可以通过将其与预先确定的温度值相比较而被校准，或者可以通过识别所确定的温度是温度分布(数据集)的极值而被校准。例如，在这些情况下，所确定的温度是在身体部位上确定的特定温度。

在一个特定实施例中，所述系统还包括用于可视化根据在身体部位上的位置的温度分布的装置。

在一个特定实施例中，所述显示装置适于提供经过热处理时间的温度映射签名。

在一个特定实施例中，所述系统还包括用于生成处理方案的装置。

在一个特定实施例中，用于生成处理方案的装置适于基于所确定的温度分布生成所述方案。

在一个特定实施例中，用于对身体部位进行热处理的装置是具有提供所述热处理的流体连通通道的贴片。

在一个特定实施例中，可以提供传感器，并且该传感器可以适于确定与身体部位有关的一个或多个参数，诸如皮肤传导性、肤色、皮肤温度、皮肤纹理、心率、血压、和血饱和度。

此外，所述系统可以包括向患者受控地施药(例如，由药泵施与的特定配药)的装置，其中所述系统经由合适的传感器(例如，以上讨论的传感器)确定患者对施药的反应，即，身体部位相关的一个或多个参数的变化。所述系统可以基于患者的反应提供某种诊断和/或凭借闭环(反馈)控制而以受控方式修改所述热处理以优化对患者的处理。

例如，热处理设备进行的处理与其他医疗处理(诸如但不限于抗生素、抗炎药和化学治疗药)的组合可以引起正性的增效处理效果。在一个实施例中，热处理设备可被用于向被细菌感染的身体区域(例如，手臂)施加低温处理，其中所述细菌例如是通常耐受抗生素的(例如，耐新青霉素的金黄色葡萄球菌)。以这种方式应用低温处理可以减缓细菌分裂和/或在组织内的传播，从而为抗生素提供更多的时间以有效工作于感染区域。这会对原本只能将截肢作为唯一可行选项的病例得到良好的处理结果。

此外，这里公开的本发明可以操作用以监视与结合其他医疗处理的低温处理有关的患者病程，并由此更新处理方案，例如用于最大化配药效能的药物选择和优化的剂量率。

例如，温度分布数据可由IR(红外)相机获得，并且可被显示给医生和/或用于热处理的反馈控制。此外，在基于对与身体各部位相关的一个或多个参数的确定而控制所述热处理的情况下还可计及在该热处理期间流逝的时间。

虽然本发明讨论使用生物反馈来调整处理方案，但是有利的是公开获取生物反馈读数的(优选无创的)优化装置。例如，在热垫或珀耳帖热交换元件与皮肤之间的热交换的量可以通过使用在此热垫或珀耳帖热交换元件和皮肤之间的温度敏感表面而被确定。作为替换，对热垫或珀耳帖热交换元件内流体本身的功率输出的测量可以提供对与身体热交换的间接确定。作为替换，珀耳帖热交换元件(这类珀耳帖热交换元件优选地在Pira的美国专利No.6017337公开中构造)和皮肤之间的热交换的量可以通过测量珀耳帖元件的冷侧和热侧之间的温差以及在热侧上冷却散热片的液体流速而被间接确定。作为替换，来自患者的生物反馈(例如，温度)的直接测量可以通过使用传感器装置获取来自导流管的读数而被获取，所述导流管例如已在膝重建手术之后被插入体内。虽然在此已经公开了获取生物反馈读数的各种优选装置，但是并没有排除获取这类读数的其他装置。

在一个特定实施例中，用于对身体部位进行热处理的装置是具有提供所述热处理的珀耳帖元件的贴片。

珀耳帖效应使用热电冷却在两种不同类型的材料的接头处之间创建热通量。珀耳帖冷却器、加热器、或热电加热泵是通过电能消耗逆着温度梯度(即，从冷到热)将热从设备的一侧传递到另一侧的固态有源热泵。

根据本发明，提供了一种用于可视化人或动物的身体部位的温度特征的方法。所述方法包括将身体部位表面的第一温度分布数据集与所述身体部位表面的第二温度分布数据集相比较，以及可视化所述身体部位的温度分布数据集的步骤，其中，所述第一温度分布数据集是在对所述身体部位进行热处理之前确定的，而所述第二温度分布数据集是在对所述身体部位进行热处理之后确定的。

在一个特定实施例中，所述可视化步骤包括对所述第一和/或第二温度分布数据集的特定温度的位置的视觉标识。

在一个特定实施例中，所述比较步骤还包括基于在对所述身体部位进行热处理期间获取的多个温度分布数据集提供温度映射签名。

在一个特定实施例中，本方法还包括基于对所述数据集的比较确定疾病的诊断的步骤。

在一个特定实施例中，对所述诊断的确定是通过根据已知特征的数据集校准所述数据集来执行的。

已知特征的数据集是在执行所述热处理之前，并且是在获取如上讨论的温度分布数据集之前获取的数据集。例如，所述已知特征的数据集可以是来自其数据从在前患者及其热处理获取的数据库的数据集。此外，所述数据集可以是从由用于特定疾病的计算机执行的治疗仿真获取的数据。

在一个特定实施例中，本方法还包括基于对所述数据集的比较生成处理方案的步骤。

在一个特定实施例中，所述处理方案基于对所述数据集的比较而被修改。

根据本发明，提供了一种计算机程序产品。该计算机程序产品包括具有用于激活并控制如上所述方法的各步骤的计算机可执行指令的一个或多个计算机可读介质。

附图说明

图1示意性地示出了用于获取温度分布数据集的一般概念；

图2是局部感染或炎症的图形表示；以及

图3-7示出了组织在后续时刻的热图案。

具体实施方式

以下将参考附图描述本发明的各个实施例。应该注意到各附图不是按比例绘制的，并且类似结构或功能的元素贯穿各附图由类似的参考数字表示。还应注意的是各附图仅仅旨在方便对本发明具体实施例的描述。此外，结合本发明特定实施例描述的一个方面不是必须限于该实施例并且可以在本发明的任意其他实施例中实践。

在一个实施例中，本发明将作为预处理的冷却与红外可视化组合以获取感染核的更精确位置。

在图1中，热处理设备(1)用于冷却被怀疑包含受发炎或感染影响区域的身体部位(2)。热交换由能量交换设备(3)执行。这种能量交换设备的一个实施例是有冷却液体流过的贴片，这类冷却液体由温度处理设备通过液压导管(4)供应。在另一个实施例中，冷却是由能量交换设备(3)自身生成的，例如通过嵌入在该能量交换设备内的珀耳帖元件。在该例中，导管(4)是电导管。

在将受控的冷却应用于出现感染症状的较大区域之后，红外可视化设备可以监视身体部位并且生成例如图2所描绘的图像。这一图像揭示感染核，并且对区域局部化可以是有效的。作为替换，可以使用从皮肤获取温度读数的某些其他装置来代替红外可视化设备，例如但不限于温度敏感垫或层。随后可以标识被精确定位的区域并且可以应用可视化标记(例如，标记皮肤上的一个点或一小块区域)。随后，可以仅对被精确定位的区域应用后续治疗。有利地，这允许最快且最为有效的处理，同时最小化不希望的副作用。

在一个替换实施例中，所述系统可被用于检测身体患部是经历炎症还是感染。这是因为红外可视化设备将在冷却时段上与炎症相对为感染生成替换图像或热映射“签名”。这一“签名”可以通过相对于时间映射身体部位内冷却速率的函数来生成。例如，相比于炎症，感染随时间将以更慢的速率冷却。因此，所述系统可用于获取诊断信息，并且这一信息可被用于生成针对患者的处理方案，或是用于修改现有的处理方案。

作为生成所述热映射“签名”的优选实施例，图3-7在垂直轴上显示了在后续时刻得到的一系列组织的热图案。图3中的两幅图像是在冷却处理之前得到的，而图7的图像则是在处理结束时得到的。(可选的)图4-6的图片是在冷却处理期间按时间顺序得到的。

图3-7上部的所有图片包括3D表示，其中垂直轴表示温度，而水平轴表示具体坐标。在图3-7下部的图像中，两轴都表示具体坐标，并且轮廓表示等温线。

图3示出了较大的温度升高区域。因为该区域较大，所以无法精确找到炎症的位置。随着组织被冷却，所述热图像的不同部分以不同的速度冷却。在炎症处理结束处则容易精确定位。

温度下降的速率和分布图被称为“热空间-时间签名”。例如，阈值可被应用于所述热签名以对炎症的具体位置做出推断。

阈值包括(但不限于)：(1)空间内具体点处温度下降的速率；(2)在给定时间量期间等温轮廓尺寸的减小；以及(3)空间内具体点处经给定时间量前后的温差。

虽然已在前述详细例示和说明了本发明，但是这些例示和说明应被认为是示例或说明性而非限制性的；因此本发明并不限于所公开的实施例。结合此处描述的一个实施例提及的特征也可以有利地作为在此描述的没有显性示出这些特征的另一个实施例的特征。本领域技术人员可以理解并影响公开实施例的各种变体，并且能够从对所述公开和所附权利要求的学习中实践要求保护的发明。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元素或步骤，并且不定冠词“a”或“an”不排除多个。需要认识到某些测度在彼此不同的从属权利要求中详述并不表示不能有利地使用这些测度的组合。

Claims (10)

1.一种用于可视化人或动物的身体部位的医疗处理的系统，包括：

用于对所述身体部位进行热处理的装置；

用于利用所述身体部位表面的第一温度分布数据集以及所述身体部位表面的随后的第二温度分布数据集确定一段时间上的冷却、从而确定所述身体部位上的温度分布的装置；

用于标识在所述身体部位上确定的特定温度的位置的装置；以及

用于可视化取决于所述身体部位上的位置的温度分布的装置，

其中所述用于可视化的装置适于提供经热处理时间的温度映射签名的3D表示，

其中所述系统还包括用于基于对所述第一温度分布数据集和所述第二温度分布数据集的比较来确定对疾病的诊断的装置，对诊断的确定是通过根据已知特征的数据集校准所述第一温度分布数据集和所述第二温度分布数据集来执行的，并且所述已知特征的数据集是在执行所述热处理之前并且在确定所述第一温度分布数据集和所述第二温度分布数据集之前获取的数据集。

2.如权利要求1所述的系统，还包括用于生成处理方案的装置。

3.如权利要求2所述的系统，其中用于生成处理方案的装置适于基于所确定的温度分布生成所述方案。

4.如在前任一权利要求所述的系统，其中用于对身体部位进行热处理的装置是具有提供所述热处理的流体连通通道的贴片。

5.如权利要求1-3中任一权利要求所述的系统，其中用于对身体部位进行热处理的装置是具有提供所述热处理的珀耳帖元件的设备。

6.一种用于可视化人或动物的身体部位的温度特征的装置，所述装置包括：

(a)用于对所述身体部位执行热处理的装置；

(b)用于确定所述身体部位的第一温度分布数据集的装置；

(c)用于在显示器上可视化所述身体部位的第一温度分布数据集的装置；

(d)用于在对所述身体部位执行热处理之前确定所述身体部位的第二温度分布数据集的装置；

(e)用于在确定第一温度分布数据集和可视化第一温度分布数据集之间将所述身体部位表面的第一温度分布数据集与所述身体部位表面的第二温度分布数据集相比较的装置；以及

(f)用于在所述显示器上可视化所述第一温度分布数据集和所述第二温度分布数据集和/或有关两者之差的两者的组合的装置，

其中所述用于可视化人或动物的身体部位的温度特征的装置还包括用于基于对所述第一温度分布数据集和所述第二温度分布数据集的所述比较来确定对疾病的诊断的装置，

其中对诊断的确定是通过根据已知特征的数据集校准所述第一温度分布数据集和所述第二温度分布数据集来执行的，所述已知特征的数据集是在执行所述热处理之前并且在确定所述第一温度分布数据集和所述第二温度分布数据集之前获取的数据集。

7.如权利要求6所述的装置，其中所述可视化包括对所述第一温度分布数据集和/或所述第二温度分布数据集的特定温度的位置的视觉标识。

8.如权利要求6所述的装置，其中所述比较还包括：

基于在对所述身体部位进行热处理期间获取的多个温度分布数据集，提供温度映射签名。

9.如权利要求6所述的装置，还包括：

用于基于对所述第一温度分布数据集和所述第二温度分布数据集的所述比较来生成处理方案的装置。

10.如权利要求9所述的装置，其中所述处理方案基于对所述第一温度分布数据集和所述第二温度分布数据集的所述比较而被修改。