DE102011012432B4

DE102011012432B4 - ELC-Thermofolie und Verfahren zur automatischen Ermittlung einer ELC-Thermofolie für Kontaktthermographie zur Erfassung von Temperaturverteilungen an der Oberfläche, insbesondere der Brust, eines Lebewesens, insbesondere eines Menschen

Info

Publication number: DE102011012432B4
Application number: DE102011012432A
Authority: DE
Inventors: Dr. Wehberg Heinrich
Original assignee: Salutogenesis Medizintechnik & Co KG GmbH
Current assignee: SALUTOGENESIS MEDIZINTECHNIK GMBH & CO. KG, DE
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2013-04-04
Anticipated expiration: 2031-02-26
Also published as: US20130331683A1; JP2014513270A; WO2012113372A2; WO2012113372A3; DE102011012432A1; EP2678168A2

Abstract

Verfahren zur automatischen Auswertung einer ELC-Thermofolie (10) für Kontaktthermografie zur Erfassung von Temperaturverteilungen an der Oberfläche, umfassend: – Anlegen der Thermofolie (10), umfassend eine Trägerfolie und eine-cholesterische Flüssigkristalle enthaltende Schicht auf der Trägerfolie, wobei die die Flüssigkristalle enthaltende Schicht raster- oder streifenförmig in Bereiche mit mindestens zwei unterschiedlichen Mischungen verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle unterteilt ist, an die Oberfläche eines zu untersuchenden Lebewesens, – Aufnehmen einer Bildsequenz von der Erwärmung der Thermofolie (10) mittels einer digitalen Kamera über eine vorab festgelegte Aufnahmedauer und mit einer vorab festgelegten Bildaufnahmefrequenz, Bildauflösung und Farbtiefe, – Zerlegen der Bildsequenz in eine der Anzahl der Bereiche mit unterschiedlichen Mischungen verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle entsprechenden Anzahl von Unterbildsequenzen durch für jedes Bild der Bildsequenz Extrahieren von Bildrasterelementen, die zu Bereichen mit derselben Mischung verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle in der Thermofolie (10) gehören, und Zusammenfügen der Bildrasterelemente zu einem Unterbild (12) sowie durch chronologisches Anordnen der Bildrasterelemente,...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Auswertung einer ELC-Thermofolie für Kontaktthermografie zur Erfassung von Temperaturverteilungen an der Oberfläche, insbesondere der Brust, eines Lebenwesens, insbesondere eines Menschen.
Die ELC(Encapsulated Liquid Crystal)-Thermografie, auch Flüssigkristall-Thermografie, Kontaktthermografie oder Plattenthermografie genannt, dient zur Erfassung flächenhafter Temperaturbereiche bzw. von menschlichen Körperoberflächen mit Hilfe von Flüssigkristallen von Cholesterinester, die in jeweiligen Temperaturempfindlichkeitsintervallen bzw. -spannen charakteristische, von der Temperatur abhängige Farbumschläge zeigen.
In der klinischen Mammadiagnostik fand die Flüssigkristallthermografie mit der Einführung der thermografischen Platte zur Messung von Temperaturverteilungen gemäß DE 25 36 773 C3 breite Anwendung. Bei diesen Verfahren werden die mikrogekapselten Flüssigkristalle auf oder in eine schmiegsame Folie, auch ELC-Thermofolie genannt, gebracht. Diese ELC-Thermofolien können nun direkt an die Brust gelegt oder vorher in einen starren Rahmen gespannt werden. Bei der Flüssigkristall-Thermografie bzw. Plattenthermografie handelt es sich um ein kontaktthermisches Untersuchungsverfahren, das einen unmittelbaren Kontakt zwischen der Hautoberfläche und der Folie voraussetzt. Nur dann kann es zu einer Erwärmung der Kristalle in der Folie und damit zu einem farbigen Wärmebild kommen. Sofort nach Anlegen der Thermofolie an die Brust entsteht dieses individuelle Wärmebild bzw. das Bild einer relativen Temperaturverteilung. Wird der Kontakt der ELC-Thermofolie mit der Mamma unterbrochen, verschwindet das Bild in Sekundenschnelle. Dieses Vorgang ist beliebig oft reproduzierbar und für die Patientin völlig unschädlich.
Aus der EP 1 171 027 B1 sind eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Aufnehmen eines thermooptischen Bildes der weiblichen Brust bekannt. Häufig stehen für die Aufnahme von thermooptischen Bildern drei ELC-Thermofolien mit unterschiedlichen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen, wie zum Beispiel 28, 30 und 32°C, aber einheitlichen Temperaturempfindlichkeitsspannen von zum Beispiel 4°C zur Verfügung. Thermofolien mit ELC-Material sind handelsüblich in einem Temperaturbereich von 15°C–50°C erhältlich. Die ELC-Thermofolien sind bis zu einer individuellen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle schwarz und beginnen dann bei steigender Temperatur z. B. von rot über gelb-grün-blau wieder zu blau schwarz umzuschlagen. Das Farbspektrum kann sogar mehrmals, wie zum Beispiel zwei- oder dreifach, innerhalb der Temperaturempfindlichkeitsspanne durchlaufen werden.
Für die eigentliche Aufnahme muss vorab eine geeignete ELC-Thermofolie aus zum Beispiel den obengenannten drei ELC-Thermofolien ausgewählt werden. Diese soll den Erwärmungsprozess in einem höchstmöglichen wahrnehmbaren (messbaren) Farbspektrum darstellen. Derzeit wird die geeignete ELC-Thermofolie von einem Arzt oder einer entsprechend geschulten Person wie folgt ermittelt bzw. ausgewählt: die ELC-Thermofolie mit der mittleren Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle, regelmäßig die ELC-Thermofolie mit der Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle bei 30°C, wird als erstes auf die Brust oder ein anderes zu untersuchendes Körperteil aufgelegt. Danach folgen die anderen (beiden) ELC-Thermofolien, um die Wärmeentwicklung bei den jeweiligen ELC-Thermofolien vergleichen zu können. Durch die bloße Betrachtung mit dem Auge wird nach eigenen Ermessen und mit notwendiger Erfahrung die ELC-Thermofolie ausgewählt, die dem obengenannten Ziel am nächsten kommt. Wird jedoch eine ELC-Thermofolie mit einer zu niedrigen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle ausgewählt, kommt es dazu, das die Farbskala bzw. das Farbspektrum nicht vollständig durchlaufen sondern bis zum Erreichen des oberen Endes der Temperaturempfindlichkeitsspanne größtenteils übersprungen (nicht wahrnehmbar) wird.
Wird dagegen die ELC-Thermofolie mit zu hoher Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle gewählt, so kommt es dazu, dass nur ein Teil der möglichen Farbskala dargestellt und genutzt wird. Das vorhandene Farb- und damit Temperaturspektrum wird in seiner Differenzierungsmöglichkeit nicht vollständig wahrnehmbar.
Bisher wurde auf Folien mit starker Temperaturüberlappung – bezogen auf die jeweiligen Nachbarfolien – verzichtet, da es mit dem bloßen Auge dann nicht mehr möglich ist, sich für die richtige Folie zu entscheiden.
Die DE 24 31 667 A1 offenbart ein ELC-Thermosubstrat, umfassend ein Trägersubstrat, wobei eine Flüssigkristalle enthaltende Schicht raster- oder streifenförmig in Bereiche mit mindestens zwei unterschiedlichen Mischungen verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle unterteilt ist.
Die GB 2 023 288 A ist auf eine temperaturempfindliche flexible Folie zur Detektion von Brustkrebs gerichtet.
Weiterhin trifft die DE 22 23 252 A ein Temperaturfühlscheibchen, das mehrere separate temperaturempfindliche, farblich ansprechende Indikatoren aufweist, von denen jeder eine Schicht aus eingekapselten flüssigen Kristallen aufweist, wobei das Farbspektrum jedes Indikators auf die Temperatur des Indikators innerhalb eines vorherbestimmten Temperaturbereichs anspricht. Der vorherbestimmte Temperaturbereich jedes Indikators kann unterschiedlich sein und die vorherbestimmten Temperaturbereiche einander benachbarter Indikatoren können einander überlappen.
Aus „Thermologische Messmethodik”, Joachim-Michael Engel, Udo Flesch, Günter Stüttgen, erste Auflage, Baden-Baden, notamed, 1983, Seiten 212 bis 221, ist ein Verfahren zur Auswertung einer ELC-Thermofolie für Kontaktthermographie zur Erfassung von Temperaturverteilungen an einer Oberfläche bekannt. Besagtes Verfahren umfasst das Anlegen einer einzigen Thermofolie mit einer Schicht, die genau eine Mischung verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle enthält.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine zutreffendere Ermittlung in vorzugsweise automatisierter Form der jeweiligen geeigneten ELC-Thermofolie zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur automatischen Auswertung einer ELC-Thermofolie für Kontaktthermografie zur Erfassung von Temperaturverteilungen an der Oberfläche, umfassend:

– Anlegen der Thermofolie, umfassend eine Trägerfolie und eine cholesterische Flüssigkristalle enthaltende Schicht auf der Trägefolie, wobei die die Flüssigkristalle enthaltende Schicht raster- oder streifenförmig in Bereiche mit mindestens zwei unterschiedlichen Mischungen verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle unterteilt ist, an die Oberfläche eines zu untersuchenden Lebewesens,
– Aufnehmen einer Bildsequenz von der Erwärmung der Thermofolie mittels einer digitalen, Kamera über eine vorab festgelegte Aufnahmedauer und mit einer vorab festgelegten Bildaufnahmefrequenz, Bildauflösung und Farbtiefe,
– Zerlegen der Bildsequenz in eine der Anzahl der Bereiche mit unterschiedlichen Mischungen verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle entsprechenden Anzahl von Unterbildsequenzen durch für jedes Bild der Bildsequenz Extrahieren von Bildrasterelementen, die zu Bereichen mit derselben Mischung verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle in der Thermofolie gehören, und Zusammenfügen der Bildrasterelemente zu einem Unterbild sowie durch vorzugsweise chronologisches Anordnender Bildrasterelemente,
– Berechnen der Summe der zeitlichen Änderungen der Farbe für alle Bildpunkte in der jeweiligen Unterbildsequenz,
– Bestimmen der Unterbildsequenz mit der höchsten Summe oder von zwei Unterbildsequenzen mit ähnlich hohen oder höchsten Summen und
– Ausgeben der zu der Unterbildsequenz mit der höchsten Summe gehörigen Mischung verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle oder einer Kennung der zugehörigen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle oder der zu bei den Unterbildsequenzen mit ähnlich hohen oder höchsten Summen gehörigen Mischungen oder Kennungen der zugehörigen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen oder einer Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle zwischen den beiden zugehörigen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen. Selbstverständlich könnte zum Aufnehmen der Bildsequenz beispielsweise auch eine analoge Videokamera verwendet werden und könnte die Bildsequenz nachträglich digitalisiert werden.

Die ELC-Thermofolie kann auch als Kombifolie oder Testfolie bezeichnet werden. Die unterschiedlichen Mischungen sind dabei mit unterschiedlichen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen verbunden.
Mit anderen Worten wird die Bildfarbveränderungsdynamik bzw. Bildpunktfarbveränderungsdynamik ausgewertet. Damit hat die Farbveränderung eines einzelnen Bildpunktes bezogen auf einen feststehenden Farbverlauf beim Durchlaufen der gleichen Anzahl an Farben des Farbverlaufes in kürzerer Zeit eine höhere Bildpunktveränderungsdynamik. Diese kann man beispielsweise in der Anzahl durchlaufener Farben pro Zeit ausdrücken. Dementsprechend hat ein Bild, das aus vielen Bildpunkten besteht, eine höhere Bildfarbveränderungsdynamik, wenn die Summe der Bildpunktfarbveränderungsdynamik größer als bei einem Vergleichsbild ist.
Vorteilhafterweise ist bei der ELC-Thermofolie eine Schutzschicht auf der cholesterische Flüssigkristalle enthaltenden Schicht vorgesehen.
Bei der ELC-Thermofolie sind die Bereiche günstigerweise gleichmäßig verteilt.
Vorteilhafterweise sind die Bereiche gleichgroß. Grundsätzlich sollten die Bereiche so klein wie möglich sein. Derzeit lassen sich Bereiche mit minimalen Durchmessern in der Größenordnung von 1 bis 2 mm realisieren.
Bevorzugt sind die Bereiche quadratisch oder rechteckig. Selbstverständlich sind aber auch andere Gestalten möglich.
Vorteilhafterweise weisen die unterschiedlichen Mischungen gleiche Temperaturempfindlichkeitsspannen auf. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass zumindest zwei benachbarte Temperaturempfindlichkeitsspannen aneinandergrenzen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei benachbarte Temperaturempfindlichkeitsspannen einander überlappen.
Bei dem Verfahren wird die Bildsequenz vorteilhafterweise im RAW-Format aufgenommen, wobei auch andere Formate denkbar sind.
Vorteilhafterweise liegt die Aufnahmedauer im Bereich von ca. zwei bis vier Sekunden.
Günstigerweise ist die Bildaufnahmefrequenz größer als oder gleich 2 Hz.
Zweckmäßigerweise liegt die Bildauflösung im VGA-Bereich (640×840 Bildpunkte) oder höher.
Günstigerweise beträgt die Farbtiefe mindestens 8 Bit.
Vorteilhafterweise wird die Farbe der Bildpunkte im RGB(Rot, Grün, Blau)-Raum aufgenommen oder dargestellt.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfläche die Brust eines Menschen.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform umfasst die Thermofolie eine Schwarzschicht auf der Trägerfolie.
Vorteilhafterweise sind die Flüssigkristalle mikrogekapselt.
Schließlich kann gemäß einer weiteren besonderen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass das Verfahren ein Herunterkühlen der Thermofolie nach dem Anlegen derselben umfasst.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass durch Auswertung der Bildpunktfarbveränderungsdynamik bzw. der Bildfarbveränderungsdynamik eine geeignete ELC-Thermofolie nach objektiven Kriterien vorzugsweise in automatisierter Form ermittelt werden kann. Durch die Verwendung der Kombifolie kann sogar noch Zeit gespart werden. Bisher wurde eine Bildsequenz immer vom menschlichen Auge interpretiert. Die Interpretationsfähigkeit war bei sich zu schnell erwärmenden Thermofolien nicht mit dem Auge verfolgbar und somit nicht möglich. Die Temperaturintervalle mussten für das Auge eine Mindestgröße haben, um diese mit dem bloßen Auge unterscheiden zu können, und durften sich nicht bzw. nur wenig überlappen.
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele anhand der schematischen Zeichnungen im Einzelnen erläutert werden. Darin zeigt:
1 die rasterförmige Unterteilung einer ELC-Thermofolie gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ein Unterbild einer Bildsequenz für einen bestimmten Zeitpunkt, das auf Bereichen der ELC-Thermofolie mit einer niedrigen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle basiert;
3 ein Unterbild einer Bildsequenz für einen bestimmten Zeitpunkt, dass auf Bereichen der ELC-Thermofolie mit einer mittleren Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle basiert;
4 ein Unterbild einer Bildsequenz für einen bestimmten Zeitpunkt, das auf Bereichen der ELC-Thermofolie mit einer hohen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle basiert;
5 einen Ausschnitt aus einem Unterbild, das auf Bereiche der ELC-Thermofolie mit mittlerer Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle basiert, zu drei verschiedenen Zeitpunkten einer Bildsequenz; und
6 eine grafische Darstellung der Summe der zeitlichen Änderung der Farbe für alle Bildpunkte der auf den drei unterschiedlichen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen basierenden Bilder in Abhängigkeit von der Zeit.
Wie sich aus der 1 ergibt, ist eine ELC-Thermofolie 10 gemäß einer besonderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung rasterförmig in quadratische Bereiche (ca. 1 cm × 1 cm) mit drei unterschiedlichen Mischungen verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle und damit mit unterschiedlichen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen unterteilt. Die Bereiche mit der niedrigen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle, nämlich 28°C, sind diejenigen mit den Ziffern 1, 4, 7, 10, 13, 16, 19, 22, 25, 28, 31, usw. Die Bereiche mit einer mittleren Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle von 30°C sind durchnummeriert wie folgt: 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 27, 30 usw.. Schließlich sind die Bereiche mit einer hohen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle, nämlich 32°C, mit den Nummern 2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, usw. versehen. Selbstverständlich könnten die Bereiche mit unterschiedlichen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen auch in einer anderen Reihenfolge angeordnet werden und/oder eine andere Anzahl von Mischungen verwendet werden. Besagte Bereiche weisen nicht nur unterschiedliche Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen, sondern auch Temperaturempfindlichkeitsspannen auf, die im vorliegenden Fall identisch gewählt worden sind und ca. 3°C betragen. Zur Ermittlung, welche Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle für das differenzierteste Wärmebild am besten geeignet ist, wird die ELC-Thermofolie 10, auch Testfolie bzw. Kombifolie genannt, beispielsweise an eine weibliche Brust gelegt und wird nach einem eventuellen Herunterkühlen der ELC-Thermofolie, bis die Flüssigkristalle nicht mehr reflektieren, eine Bildsequenz von der Erwärmung der ELC-Thermofolie 10 mittels einer digitalen Kamera im RAW-Format oder anderen Formaten aufgenommen. Im vorliegenden Beispiel beträgt die Bildauflösung 640×480 Bildpunkte (VGA) mit einer Farbtiefe von 8 Bit und einer Bildaufnahmefrequenz von ab 2 Hz. Eine jeweils höhere Bildauflösung und Farbtiefe und/oder eine höhere Bildaufnahmefrequenz verbessern die Aussagegenauigkeit. Die maximale Auflösung der ELC-Thermofolie stellt daher eine Grenze für eine sinnvolle Bildauflösung dar. Die räumliche Auflösung der ELC-Thermofolie geht bis auf ca. 0,01 mm hinab. Die thermische Auflösung beträgt bei hochempfindlichen ELC-Thermofolien ca. 0,007°C. Unter der Annahme, dass die Temperaturempfindlichkeitsspanne in 2 Sekunden einfach durchlaufen wird, ergibt sich eine optimale Bildaufnahmefrequenz von 45 Hz. Bei zweifachem, homogenem Durchlauf in gleicher Zeit ergibt sich eine optimale Bildaufnahmefrequenz von 90 Hz.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die einzelnen digitalen Bilder mit einer Bildauflösung von 1600×1200 Bildpunkten und mit einer Bildtiefe von 24 Bit (je 8 Bit für die Farben Rot, Grün und Blau) erstellt. Es ist auch eine Farbtiefe von 48 Bit möglich. Die Bildaufnahmefrequenz beträgt in der speziellen Ausführungsform 90 Hz.
Die softwaregestützte Auswertung der ELC-Thermofolie 10 umfasst ein Extrahieren von Bildrasterelementen, die zu Bereichen mit derselben Mischung verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle der Thermofolie gehören, und Zusammenfügen derselben zu einem Unterbild 12, wie es in den 2 bis 4 für die Bereiche mit niedriger, mittlerer und hoher Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle dargestellt ist. Danach werden durch chronologisches Anordnen der Unterbilder, wie in 5 für exemplarisch nur drei aufeinanderfolgende Zeitpunkte für die Bereiche mit der höheren Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle dargestellt, drei Unterbildsequenzen, nämlich für jede Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle, erstellt. Mit anderen Worten wird die Bildsequenz in drei Unterbildsequenzen zerlegt. Quadrate ohne Farbveränderung, beispielsweise weil kein Körperteil anliegt, werden nicht berücksichtigt und entfallen.

Aus diesen jeweils zu identischen Zeitpunkten virtuell erstellten Unterbildern und daraus resultierenden Unterbildsequenzen wird für jeden Bildpunkt eine Farbänderungsprogression ermittelt. Diese ist nachfolgend für nicht repräsentative Farbanteile von Bildpixel dargestellt:

Tx:	Zeitpunkt der Erwärmung der ELC-Thermofolie
DeltaFy:	Bildfarbveränderungsdynamik (Summe der positiven Differenz der drei Farbanteile (R, G, B))
Folie 1 T₁:	Rot = 32, Grün = 72; Blau = 168
Folie 2 T₂:	Rot = 35, Grün = 71, Blau = 178
DeltaF₁ T₂–T₁:	3 (Rot) + 1(Grün) + 10(Blau) = 14
Folie 1 T₃:	Rot = 38, Grün = 77, Blau = 188
DeltaF₁ T₃–T₂:	3 (Rot) + 6(Grün) + 10(Blau) = 19
Folie 1 T₄:	Rot = 50, Grün = 62, Blau = 150
DeltaF₁ T₄–T₃:	12(Rot) + 15(Grün) + 38(Blau) = 65
Folie 1 T₅:	...
DeltaF₁ T₅–T₄:	...

6 zeigt nun beispielhaft und auch nicht unter Bezugnahme auf die vorgenannten Werte DeltaF_y in Abhängigkeit von der Zeit Tx für drei ELC-Thermofolien mit unterschiedlichen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen. Mit zunehmender Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle (Folie 1 → Folie 2 → Folie 3 →) werden die Kurven immer flacher. Die Summe der Bildfarbveränderungsdynamiken DeltaF_y Tx über alle Zeitpunkte Tx über das Erwärmungsintervall entspricht der Fläche unter den jeweiligen Kurven. Die zu ermittelnde ELC-Thermofolie soll den Erwärmungsprozess in einem höchstmöglichen Farbspektrum darstellen, wobei das Farbspektrum in der Regel mindestens zweifach durchlaufen wird. Die Kurve mit der darunterliegenden größten Fläche gehört zur gewünschten ELC-Thermofolie.
Für den Fall zweier annähernd gleicher Flächen unter den Kurven, d. h. also für den Fall ähnlicher Summen, wobei die Ähnlichkeit beispielsweise durch eine Toleranzschwelle von ca. 15 oder 20% definiert sein kann, ist eine ELC-Thermofolie zu verwenden, deren Temperaturempfindlichkeitsspanne zwischen den Temperaturempfindlichkeitsspannen der beiden zugehörigen ELC-Thermofolien mit ähnlichen Summen liegt und die aneinanderliegenden Temperaturempfindlichkeitsspannen vorzugsweise jeweils zur Hälfte überlappt.
Die Zuordnung der den Farben der ELC-Thermofolie und der sich daraus ergebenden digitalen Farben, die mit einer Farbtiefe von 8 Bit für die Farben Blau, Rot und Grün beschrieben werden, entsprechenden Temperaturen erfolgt durchfolgende Vorgehensweise:
Die Veränderung der Temperatur ergibt sich aus der obigen Zuordnungstabelle. Die zugehörigen digitalen Farbänderungen, definiert durch Rot, Grün und Blau, geben somit die Temperatur der ELC-Thermofolie an den jeweiligen Stellen an. Somit wird die Veränderung eines hundertstel Grades Celsius als ein Schritt definiert. Die dynamische Temperaturveränderung wird somit durch die Schritte pro Zeit beschrieben und damit mess- und zählbar.
Nachfolgend wird noch ein Beispiel für die Ermittlung einer zweckmäßigen Bildauflösung und Farbtiefe in Abhängigkeit von den physikalischen Eigenschaften einer ELC-Thermofolie (Ansatzpunkt der Salutografie) gebracht.
Physikalische Eigenschaften von ELC-Thenmofolien:
Das Temperaturauflösungsvermögen einer Thermofolie reicht bis zu 0,007°C (Liquid Crystals Ind. Inc., Turtle Creek, Pa.-V.St.A.-Thermometrische Gegenstände oder Thermometer und Verfahren zu deren Herstellung. DT-OS 2 012 493 , 17.3.1970, Unionspriorität 13.3.1969)
Die räumliche Auflösung einer kristallinen Thermofolie ist mit 0,01 × 0,01 mm ermittelt.
(WAGNER; K. und H. Liebig: Flüssigkristalle – Ihre Anwendung und deren Problematik. Chemiker Zeitung 95, 733–736, (1971))
Ermittlung der zweckmäßigen Auflösung:

1.) Räumliche Auflösung: Die benötigte Fläche der Thermofolie misst: 25 cm × 30 cm. Pro einem Zentimeter lassen sich Punkte unterscheiden. 1 cm = 100 mm/0,01 mm:10.000 10.000 × 25 cm bzw. 30 cm: = 250.000 × 300.000 Bildpunkte = 75 Mrd.
2.) Die Thermische Auflösung wird durch farbliche Unterscheidung dargestellt. Die Differenzierbarkeit von unterschiedlichen Farbtönen/Farbstufen gibt unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit eines vollständigen Farbdurchlaufs die Bildfrequenz und die notwendige Farbdifferenzierungsmöglichkeit (Farbtiefe) vor.

Bei der Salutographie wird ein vollständiger Farbdurchlauf im unteren (schnellen) bereits innerhalb einer Zeitspanne von einer Sekunde erreicht. Ein Farbdurchlauf besitzt in diesem Fall ein Temperaturspektrum von 1,5°C. 1,5°C/0,007°C = 214,5
Das ergibt 214,5 verschiedene Farben in 1,5 Sekunden bzw. 142,9 unterschiedliche Farbtöne pro Sekunde.
Daraus resultiert eine notwendige Anzahl von Bildwiederholungen pro Sekunde von 142,9, um sicher keinen Verlust zu haben.
Zusammenfassung:
Die räumliche Auflösung lässt sich mit einem marktfähigen (preislich interessanten) Gerät noch nicht ausschöpfen. Hier sollte aber, begründet mit den bereits guten Erfahrungen bei einer Auflösung von 640×480, eine Auflösung von Full HD, ca. 2 Mio Pixel (ca. das 8 fache von VGA 640×480, ca., 3 Mio Pixel) ausreichen.
Für die Farbtiefe ist bereits 8 Bit ausreichend. Zwecksmäßigerweise wird hier mit 24 Bit gearbeitet werden, um einen Verlust an dieser Stelle mit dem bestehenden Standard sicher auszuschließen.
Für die Bildwiederholung sollte, wie schon für die räumliche Auflösung, die größtmögliche Frequenz gewählt werden, da der optimale Wert einer Frequenz von 143 preisleistungsbedingt nicht zielführend sein wird. In der Digitalfotographie werden bei FULL HD Bildfrequenzen von standardmäßig bis zu 60 Hz angeboten.

Claims

Verfahren zur automatischen Auswertung einer ELC-Thermofolie (10) für Kontaktthermografie zur Erfassung von Temperaturverteilungen an der Oberfläche, umfassend: – Anlegen der Thermofolie (10), umfassend eine Trägerfolie und eine-cholesterische Flüssigkristalle enthaltende Schicht auf der Trägerfolie, wobei die die Flüssigkristalle enthaltende Schicht raster- oder streifenförmig in Bereiche mit mindestens zwei unterschiedlichen Mischungen verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle unterteilt ist, an die Oberfläche eines zu untersuchenden Lebewesens, – Aufnehmen einer Bildsequenz von der Erwärmung der Thermofolie (10) mittels einer digitalen Kamera über eine vorab festgelegte Aufnahmedauer und mit einer vorab festgelegten Bildaufnahmefrequenz, Bildauflösung und Farbtiefe, – Zerlegen der Bildsequenz in eine der Anzahl der Bereiche mit unterschiedlichen Mischungen verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle entsprechenden Anzahl von Unterbildsequenzen durch für jedes Bild der Bildsequenz Extrahieren von Bildrasterelementen, die zu Bereichen mit derselben Mischung verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle in der Thermofolie (10) gehören, und Zusammenfügen der Bildrasterelemente zu einem Unterbild (12) sowie durch chronologisches Anordnen der Bildrasterelemente, – Berechnen der Summe der zeitlichen Änderungen der Farbe für alle Bildpunkte in der jeweiligen Unterbildsequenz, – Bestimmen der Unterbildsequenz mit der höchsten Summe oder von zwei Unterbildsequenzen mit ähnlich hohen oder höchsten Summen und – Ausgeben der zu der Unterbildsequenz mit der höchsten Summe gehörigen Mischung verschiedener cholesterischer Flüssigkristalle oder einer Kennung der zugehörigen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle oder der zu den beiden Unterbildsequenzen mit ähnlich hohen oder höchsten Summen gehörigen Mischungen oder Kennungen der zugehörigen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen oder einer Start-Temperaturempfindlichkeitsschwelle zwischen den beiden zugehörigen Start-Temperaturempfindlichkeitsschwellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildsequenz in RAW-Format aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmedauer im Bereich von ca. zwei bis vier Sekunden liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildaufnahmefrequenz größer als 2 Hz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildauflösung im VGA-Bereich oder höher liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbtiefe mindestens 8 Bit beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe der Bildpunkte im RGB-Raum aufgenommen oder dargestellt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche die Brust eines Menschen ist.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Thermofolie eine Schwarzschicht auf der Trägerfolie umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristalle mikrogekapselt sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Herunterkühlen der Thermofolie (10) nach dem Anlegen derselben umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgeben ein automatisches Ausgeben ist.